土方工程概述

1、第一章 土方工程Ø 常見土方工程分類： 場地平整、基坑(槽)與管溝開挖、土壁支護、施工排水、降水、路基填筑以及基坑回填等。 Ø  組織土方工程施工時，盡可能機械化施工，以降低勞動強度；而且要合理安排施工計劃，盡可能避開雨季施工，否則，應(yīng)作好防洪排水等準備。此外，為了降低工程 施工費用，制定土方的合理調(diào)配方案。§1-1 概述Ø 一、土方工程施工具有以下特點： (1) 工程量大、勞動強度高。 (2) 施工條件復(fù)雜。 (3) 受場地限制。Ø 二、土的分類及現(xiàn)場鑒別方法 在工程上，土根據(jù)開挖難易程度分為8類，其中一四類土為土，五八類土為巖石。

2、其開挖難易直接影響其施工方案、勞動量消耗和工程費用。Ø 三、土的性質(zhì)Ø 1土的可松性：自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復(fù)到原來的體積，稱為土的可松性。 最初可松性系數(shù)用Ks表示，最終可松性系數(shù)用Ks表示，即： Ks=V2/V1； Ks= V3/ V1 ； 式中：V1土在自然狀態(tài)下的體積； V2土開挖后的松散體積； V3土經(jīng)回填壓實后的體積。Ø 2土的天然含水量：指土中水的質(zhì)量與土顆粒質(zhì)量的百分比。=mw/ms(%)   mw 土的天然含水量。ms 土中固體顆粒的質(zhì)量。Ø 3. 土的滲透性：指土體被水透過的性

3、能，它與土的密實程度有關(guān)，土的空隙比越大，則其滲透系數(shù)越大。土的滲透性由土的滲透系數(shù)表示。Ø 四、土方邊坡目的：保證土體穩(wěn)定，防止塌方，保證施工安全其中 m=b/h稱為坡度系數(shù)，邊坡的大小和坡頂有無荷載，是動載還是靜載均有關(guān)§1-2 土方工程量的計算一、基坑（槽）土方量的計算 基坑土方量的計算： V=H（A1+4A0+A2）/6 基槽土方量的計算： V1=L1（A1+4A0+A2）/6;V=V 1+V2+ +Vn二、場地平整土方量的計算Ø （一）場地設(shè)計標高的確定Ø 設(shè)計標高選擇，需考慮以下因素：Ø （1）滿足生產(chǎn)工藝和運輸?shù)囊螅?#216;

4、 （2）盡量利用地形，以減少挖方數(shù)量；Ø （3）盡量使場地內(nèi)挖填平衡，以降低土方運輸費用；Ø （4）有一定泄水坡度（2），滿足排水要求；Ø （5）考慮最高洪水位的要求。 （二） 場地的設(shè)計標高，可根據(jù)挖填平衡的原則確定。Ø 1.初步計算場地設(shè)計標高 方格網(wǎng)法：方格的角點標高，一般根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線的標高用插入法求得；無地形圖時，也可在地面用木樁打好方格網(wǎng)，然后用儀器直接測出。 一般說來，理想的設(shè)計標高，應(yīng)該使場地的土方在平整前和平整后相等而達到挖方和填方的平衡場地設(shè)計標高計算簡圖a）地形圖上劃分方格； b）設(shè)計標高示意圖1等高線；2自然地面；3設(shè)計

5、標高平面； Ø 2.計算設(shè)計標高的調(diào)整值Ø 所計算的標高，純系一理論值，實際上，還需考慮以下因素進一步進行調(diào)整:（1）土具有可松性；（2）填(挖)影響；（3）邊坡填挖量不等；（4）就近棄土于場外，或?qū)⒉糠痔罘骄徒⊥劣趫鐾馔谔钔恋淖兓?#216; 3.考慮泄水坡度對設(shè)計標高的影響Ø 由于排水要求，場地表面場有一定的泄水坡度。因此，還需根據(jù)場地泄水坡度的要求（單面泄水或雙面泄水），計算出場地內(nèi)各方格角點實際施工時的設(shè)計標高。Ø （二）場地土方量的計算Ø 1.方格網(wǎng)法：Ø 1）四個角點挖（填）方Ø 2）兩個角點填方，

6、另外兩個角點挖方Ø 3）一個角點填（挖）三個角點挖（填）方Ø 2. 斷面法: 公式法;累高法Ø (三)邊坡土方量的計算Ø 三角棱體:V=1/3A1L1 A1=1/2mh2Ø 三角棱柱體:V=1/2(A1+A2)l4或V=1/6(A1+4A0+A2)Ø （三）土方調(diào)配Ø 1.土方調(diào)配原則Ø （1）挖、填平衡和運距最短。Ø （2）近期施工與后期利用相結(jié)合。Ø （3）分區(qū)與全場相結(jié)合考慮。Ø （4）盡可能與大型地下建筑的施工相結(jié)合。Ø （5）選擇恰當(dāng)?shù)卣{(diào)配方向、運輸路線，充分發(fā)揮功

7、效。§1-3 土方工程施工準備與基坑(槽)施工Ø 一、施工準備及定位放線Ø （一）施工準備工作： 1.場地清理； 2.地面水排除Ø （二）定位放線： 1.建筑物定位；2.放線Ø 二、土壁穩(wěn)定（土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡）（一）土壁塌方原因：邊坡過陡；堆物過重；水滲入土體。（二） 采取措施：放足邊坡；適當(dāng)堆物；做好排水。 基坑：Ø 民用與工業(yè)建筑：淺基坑，規(guī)模小，易施工，問題少Ø 高層建筑：大面積深基坑，規(guī)模大，工期長，問題多淺基坑：Ø 條基：深13m，直立土坑壁Ø 柱基：深多為23m，深度較大時采用放坡

8、法（三）大面積深基坑支護1.支護特點 Ø 主要支護方法:鋼板樁、柱列式鋼筋砼樁、連續(xù)墻等，對方形或圓形基坑采用拱圈。Ø 利用深層攪拌法加固基坑四周土體Ø 逆作法施工技術(shù)日益被重視2 .一些先進施工技術(shù)Ø 地下連續(xù)墻Ø 柱列式灌注樁Ø 土錨桿Ø 土釘墻1.地下連續(xù)墻Ø 地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護結(jié)構(gòu)之一。對地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基坑的施工非常有利。Ø 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，可作防滲墻，形狀靈活Ø 缺點：需用專用機械，成本較高Ø NOTE： 分段施工 接頭嚴密2 、柱列式灌注樁&

9、#216; 以鋼筋砼灌注樁配合土錨桿或橫向支撐以減少柱身彎距的擋土結(jié)構(gòu)Ø 優(yōu)點：可使用鉆孔機械，按通常灌注柱施工Ø 缺點：整體性能較差，無防水能力3. 土層錨桿Ø 土層錨桿是一種埋入土層深部的受拉桿件，它一端與構(gòu)筑物相連，另一端錨固在土層中。Ø 鉆孔安放拉桿灌漿養(yǎng)護安裝錨頭張拉錨固和挖土Ø 土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘體和噴射砼面板組成，形成一個以土擋土的重力式擋土墻。 Ø 土釘墻自上而下施工，靠土釘?shù)南嗷プ饔眯纬蓮?fù)合整體作用。Ø 土層錨桿適用于地下水低于土坡開挖段或降水措施后使地下水位低于開挖層的情況，但其失效影響

10、較大，不適用于沒有臨時自穩(wěn)能力的淤泥、飽和軟弱土層。Ø 施工工藝：開挖工作面、噴射、設(shè)置土釘、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、設(shè)置排水系統(tǒng)四、施工排水（一）采用方法：1、明溝排水法：當(dāng)基地挖至地下水位以下時，沿基坑四周挖一定坡度的排水溝，設(shè)置集水井，使地下水沿溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽走Ø 特點：明排水法構(gòu)造簡單（其由集水井、排水溝和水泵組成），施工成本低，應(yīng)盡可能采用。Ø 優(yōu)點：方法簡單、經(jīng)濟，對周圍影響小，應(yīng)用較廣。Ø 缺點：當(dāng)涌水量較大、水位差較大或土質(zhì)為細砂或粉砂，有產(chǎn)生流砂、邊坡塌方及管涌等可能。 2、人工降低地下水位法：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、滲井

11、井點（二）流砂現(xiàn)象及其防治在一定動水壓力作用下，松散而飽和的細砂和粉砂容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，降低地下水位，改變水流方向，消除動水壓力，是防治流砂現(xiàn)象的重要途徑。其具體措施有： （1）枯水期施工 地下水位低，坑內(nèi)外水位差小，動水壓力減小，不易產(chǎn)生流砂。（2）拋大石塊法 基坑開挖中出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，槍挖至標高后，立 即鋪設(shè)蘆席并拋大石塊，增加土的壓重，以平衡動水壓力。此法解決解決局 部或輕微流砂現(xiàn)象是有效的。 （3）打鋼板樁法 將鋼板樁打入坑底一定深度，增加地下水由坑 外流入坑內(nèi)的滲流路線，減小水力坡度，從而減小動水壓力。澆筑地下連續(xù) 墻可起到同樣的效果。 （4）井點降水法 采用井點降水法可使地下水滲流方

12、向朝下，向下 的動水壓力增大了土粒間的壓力，從而有效地制止了流砂現(xiàn)象。（三）人工降低地下水位Ø 在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管，利用抽水設(shè)備連續(xù)不斷的抽水，使地下水位降至基底以下，直至基礎(chǔ)施工完畢為止。Ø 1、一般輕型井點設(shè)備 管路系統(tǒng)：濾管、井點管、彎聯(lián)管、總管。 抽水設(shè)備：真空泵、離心泵、水氣分離器。輕型井點的布置依據(jù)Ø 依據(jù)：Ø 、水文地質(zhì)資料：H、承壓或非承壓、土質(zhì)、K等Ø 、工程性質(zhì)：基坑（槽）形狀、大小及深度。Ø 、設(shè)備條件：井管長度、泵的抽吸能力。Ø 輕型井點布置內(nèi)容：Ø 、平面布置

13、：確定井點布置的形式、總管長度、井點管數(shù)量、水泵數(shù)量及位置。Ø 、高程布置：確定井點管的埋置深度。Ø 布置和計算步驟：平面布置、高程布置、確定井點管數(shù)量、調(diào)整Ø 單排布置：適用于基坑、槽B6，且H5的情況，井點管應(yīng)布置在地下水的上游一側(cè)，兩端延伸長度不宜小于坑、槽的寬度B。Ø 雙排布置：適用于基坑B 6或土質(zhì)不良情況。Ø 環(huán)形布置：適用于大面積基坑。高程計算公式： h h1hiL（1）涌水量的計算：Ø 無壓完整井：Ø 無壓不完整井：有效深度H0，當(dāng)H0H時，仍取H； S井點管處水位降低值（S+iL）Ø 承壓完整井：

14、Ø H含水層厚度；S水位降低值； y0環(huán)狀井點的假想半徑；A環(huán)狀井點包圍的面積應(yīng)用上述公式時先要確定y0，R，K第一步：確定y0當(dāng)L:B5時，環(huán)形布置的井點可近似作為圓形處理，利用面積相等原則，將近似圓的半徑作為矩形水井的假想半徑。y0=(A/)1/2第二步：確定R抽水影響半徑R，與土的滲透系數(shù)、含水層厚度、水位降低值及抽水時間等因素有關(guān)。第三步：確定K滲透系數(shù) K 值對計算結(jié)果影響較大。K值的確定可用現(xiàn)場抽水試驗或?qū)嶒炇覝y定。對重大工程，宜采用現(xiàn)場抽水試驗以獲得較準確的值。（2）井點管數(shù)量及井距的確定：1）單根井點管出水量：q=120rl(K)1/32）井點管數(shù)量：n=1.1Q/q

15、3)井點管間距：D=L/n4、輕型井點的施工：施工過程：包括井點系統(tǒng)的埋設(shè)、安裝、運行及拆除等。（1）準備工作：井點設(shè)備、動力、水源及必要材料的準備，排水溝開挖，附近建筑物的標高觀測及防止沉降措施（2）井點系統(tǒng)的埋設(shè)： 埋設(shè)井點的程序：先排放總管，再埋設(shè)井點管，用彎聯(lián)管將井點與總管接通，然后安裝抽水設(shè)備。 井點管的埋設(shè)方法：水沖法（分沖孔、埋管兩過程）注意事項：沖孔深度宜比濾管底 深 0.5左右。保證井點管與孔壁 間填筑沙濾層的質(zhì)量。井點填砂后，須用粘土封口，以防漏氣。（3）使用及拆除：Ø 井點系統(tǒng)全部安裝完畢后，需進行試抽，以檢查有無漏氣現(xiàn)象。Ø 正常的排水是細水長流，出

16、水澄清。Ø 抽水時需要經(jīng)常檢查井點系統(tǒng)工作是否正常，以及檢查觀測井中水位下降情況。（4）井點回灌：目的：消除周圍土壤因固結(jié)而引起的地面沉陷§1-4土方工程的機械化施工一、土方機械的主要性能單斗挖土機: 正鏟：前進向上，強制切土反鏟：后退向下，強制切土拉鏟：后退向下，自重切土抓鏟：直上直下，自重切土推土機：獨立完成挖土、運土、卸土；經(jīng)濟運距100 m內(nèi)，效率最高60m鏟運機：獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑、場地平整；經(jīng)濟運距6001500 m，效率最高800m二、機械選擇：基坑情況、作業(yè)環(huán)境、氣候季節(jié)、機械配套等§1-5 土方回填與壓實一、土料選擇：符合設(shè)計要求，以保證強度和穩(wěn)定性，盡量采用同類土，否則應(yīng)分層夯填，