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文檔簡介

1

土方工程

按土開挖的難易程度將土分為:松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石等八類。松土和普通土可直接用鐵鍬開挖,或用鏟運機、推土機、挖土機施工;堅土、砂礫堅土和軟石要用鎬、撬棍開挖,或預(yù)先松土,部分用爆破的方法施工;次堅石、堅石和特堅硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法見表1.1所示。

21.1土的分類及工程性質(zhì)1.1.1土的分類與鑒別

表1.1土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法3土的分類

土的名稱

可松性系數(shù)

現(xiàn)場鑒別方法

KSK’s一類土(松軟土)

砂,亞砂土,沖積砂土層,種植土,泥炭(淤泥)

1.08~1.17

1.01~1.03

能用鍬、鋤頭挖掘

二類土(普通土)

亞粘土,潮濕的黃土,夾有碎石、卵石的砂,種植土,填筑土及亞砂土

1.14~1.28

1.02~1.05

用鍬、鋤頭挖掘,少許用鎬翻松

三類土(堅土)

軟及中等密實粘土,重亞粘土,粗礫石,干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土,壓實的填筑土

1.24~1.30

1.04~1.07

要用鎬,少許用鍬、鋤頭挖掘,部分用撬棍

四類土(砂礫堅土)

重粘土及含碎石、卵石的粘土,粗卵石,密實的黃土,天然級配砂石,軟泥灰?guī)r及蛋白石

1.26~1.32

1.06~1.09

整個用鎬、撬棍,然后用鍬挖掘,部分用楔子及大錘

4土的分類

土的名稱

可松性系數(shù)

現(xiàn)場鑒別方法

KSK’s五類土(軟石)硬石炭紀粘土,中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土,膠結(jié)不緊的礫巖,軟的石炭巖

1.30~1.451.10~1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘,部分使用爆破方法六類土(次堅石)泥巖,砂巖,礫巖,堅實的頁巖,泥灰?guī)r,密實的石灰?guī)r,風(fēng)化花崗巖,片麻巖1.30~1.451.10~1.20用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬七類土(堅石)大理巖,輝綠巖,玢巖,粗、中粒花崗巖,堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r,風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖

1.30~1.451.10~1.20用爆破方法開挖

八類土(特堅硬石))

安山巖,玄武巖,花崗片麻巖,堅實的細?;◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖1.45~1.501.20~1.30用爆破方法開挖土的含水量:土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。51.1.2土的工程性質(zhì)1.1.2.1土的含水量式中:m濕——含水狀態(tài)土的質(zhì)量,kg;m干——烘干后土的質(zhì)量,kg;mW——土中水的質(zhì)量,kg;

mS—固體顆粒的質(zhì)量,kg。

土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化,對土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實程度有直接的影響。(1.1)土的天然密度:

在天然狀態(tài)下,單位體積土的質(zhì)量。它與土的密實程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計算:

61.1.2.2土的天然密度和干密

式中ρ——土的天然密度,kg/m3;m——土的總質(zhì)量,kg;

V—土的體積,m3。

(1.2)干密度:土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值,用下式表示:

7式中ρd——土的干密度,kg/m3;mS——固體顆粒質(zhì)量,kg;

V—土的體積,m3。

在一定程度上,土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大,表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。

(1.3)81.1.2.3土的可松性系數(shù)

土的可松性:天然土經(jīng)開挖后,其體積因松散而增加,雖經(jīng)振動夯實,仍然不能完全復(fù)原,土的這種性質(zhì)稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示,即式中KS、KS′——土的最初、最終可松性系數(shù);V1——土在天然狀態(tài)下的體積,m3;V2——土挖出后在松散狀態(tài)下的體積,m3;V3——土經(jīng)壓(夯)實后的體積,m3。(1.4)(1.5)9土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數(shù);土的最終可松性系數(shù)是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù),各類土的可松性系數(shù)見表1.1所示。

101.1.2.4土的滲透性土的滲透性:指土體被水透過的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù):表示單位時間內(nèi)水穿透土層的能力,以m/d表示;它同土的顆粒級配、密實程度等有關(guān),是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見表1.2所示。

11表1.2土的滲透系數(shù)參考表

土的名稱

滲透系數(shù)(m/d)

土的名稱滲透系數(shù)(m/d)

粘土

<0.005

中砂

5.00~20.00

0.005~0.10

均質(zhì)中砂

35~50

輕亞粘土

0.10~0.50

粗砂

20~50

黃土

0.25~0.50

50~100

粉砂

0.50~1.00

卵石

100~500

細砂

1.00~5.00

121.2土方計算1.2.1基坑與基槽土方量計算

基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個平行的平面作底的一種多面體)體積公式計算(圖1.1)。即

式中H——基坑深度,m;A1、A2

——基坑上、下底的面積,m2;

A0—基坑中截面的面積,m2。(1.6)13基槽土方量計算可沿長度方向分段計算(圖1.2):

式中V1——第一段的土方量,m3;

L1—第一段的長度,m。

將各段土方量相加即得總土方量:

(1.7)(1.8)141.2.2場地平整土方計算對于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場、車站等占地廣闊工程的平整場地,主要是削凸填凹,移挖方作填方,將自然地面改造平整為場地設(shè)計要求的平面。

場地挖填土方量計算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后,用橫截面計算公式逐段計算,最后將逐段計算結(jié)果匯總。橫截面法計算精度較低,可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對于地形較平坦地區(qū),一般采用方格網(wǎng)法。

15方格網(wǎng)法計算場地平整土方量步驟為:

(1)讀識方格網(wǎng)圖方格網(wǎng)圖由設(shè)計單位(一般在1/500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=10~40m的若干方格,與測量的縱橫坐標相對應(yīng),在各方格角點規(guī)定的位置上標注角點的自然地面標高(H)和設(shè)計標高(Hn),如圖1.3所示。1617(2)計算場地各個角點的施工高度施工高度為角點設(shè)計地面標高與自然地面標高之差,是以角點設(shè)計標高為基準的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式計算:式中hn——角點施工高度即填挖高度(以“+”為填,“-”為挖),m;

n—方格的角點編號(自然數(shù)列1,2,3,…,n)。

(1.9)18(3)計算“零點”位置,確定零線方格邊線一端施工高程為“+”,若另一端為“-”,則沿其邊線必然有一不挖不填的點,即為“零點”(圖1.4)。19零點位置按下式計算:

式中x1、x2

——角點至零點的距離,m;h1、h2

——相鄰兩角點的施工高度(均用絕對值),m;

a

—方格網(wǎng)的邊長,m。

(1.10)20

確定零點的辦法也可以用圖解法,如圖1.5所示。方法是用尺在各角點上標出挖填施工高度相應(yīng)比例,用尺相連,與方格相交點即為零點位置。將相鄰的零點連接起來,即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。21(4)計算方格土方工程量按方格底面積圖形和表1.3所列計算公式,逐格計算每個方格內(nèi)的挖方量或填方量。(5)邊坡土方量計算

場地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡,以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進行計算,一種為三角棱錐體(圖1.6中①~③、⑤~?),另一種為三角棱柱體(圖1.6中④)。

22表1.3常用方格網(wǎng)點計算公式

項目圖式計算公式一點填方或挖方(三角形)

兩點填方或挖方(梯形)

三點填方或挖方(五角形)

四點填方或挖方(正方形)

2324A三角棱錐體邊坡體積

式中l(wèi)1

——邊坡①的長度;A1

——邊坡①的端面積;h2

——角點的挖土高度;

m—邊坡的坡度系數(shù),m=寬/高。(1.11)25B三角棱柱體邊坡體積

兩端橫斷面面積相差很大的情況下,邊坡體積

式中l(wèi)4

——邊坡④的長度;

A1、A2、A0

—邊坡④兩端及中部橫斷面面積。

C計算土方總量

將挖方區(qū)(或填方區(qū))所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總,即得該場地挖方和填方的總土方量。

(1.12)(1.13)26【例1.1】某建筑場地方格網(wǎng)如圖1.7所示,方格邊長為20m×20m,填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0,挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5,試用公式法計算挖方和填方的總土方量。

27【解】

(1)根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點的地面設(shè)計標高和自然標高,計算結(jié)果列于圖1.8中。由公式1.9得:

h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83h10=251.56-252.00=-0.44h11=251.50-251.70=-0.20h12=251.46-251.40=0.062829(2)計算零點位置。從圖1.8中可知,1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五條方格邊兩端的施工高度符號不同,說明此方格邊上有零點存在。由公式1.10求得:1—5線x1=4.55(m)2—6線x1=13.10(m)6—7線x1=7.69(m)7—11線x1=8.89(m)11—12線x1=15.38(m)30將各零點標于圖上,并將相鄰的零點連接起來,即得零線位置,如圖1.8。

(3)計算方格土方量。方格Ⅲ、Ⅳ底面為正方形,土方量為:VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格Ⅰ底面為兩個梯形,土方量為:VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)31

方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面為三邊形和五邊形,土方量為:VⅡ(+)=65.73(m3)VⅡ(-)=0.88(m3)VⅤ(+)=2.92(m3)VⅤ(-)=51.10(m3)VⅥ(+)=40.89(m3))VⅥ(-)=5.70(m3)方格網(wǎng)總填方量:∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格網(wǎng)總挖方量:∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)32(4)邊坡土方量計算。如圖1.9,④、⑦按三角棱柱體計算外,其余均按三角棱錐體計算,依式1.11、1.12可得:V①(+)=0.003(m3)V②(+)=V③(+)=0.0001(m3)V④(+)=5.22(m3)V⑤(+)=V⑥(+)=0.06(m3)V⑦(+)=7.93(m3)3334V⑧(+)=V⑨(+)=0.01(m3)V⑩=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)邊坡總填方量:∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)邊坡總挖方量:∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25(m3)351.2.3土方調(diào)配

土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計(土方規(guī)劃)中的一個重要內(nèi)容,在平整場地土方工程量計算完成后進行。編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理條件,把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個調(diào)配區(qū),計算各調(diào)配區(qū)的土方量,并計算每對挖、填方區(qū)之間的平均運距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離),確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案,應(yīng)使土方總運輸量最小或土方運輸費用最少,而且便于施工,從而可以縮短工期、降低成本。

36

土方調(diào)配的原則:力求達到挖方與填方平衡和運距最短的原則;近期施工與后期利用的原則。進行土方調(diào)配,必須依據(jù)現(xiàn)場具體情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方施工方法與運輸方法,綜合上述原則,并經(jīng)計算比較,選擇經(jīng)濟合理的調(diào)配方案。調(diào)配方案確定后,繪制土方調(diào)配圖(如圖1.10)。在土方調(diào)配圖上要注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量和每對挖填之間的平均運距。圖中的土方調(diào)配,僅考慮場內(nèi)挖方、填方平衡。W為挖方,T為填方。37381.3施工準備與輔助工作1.3.1施工準備

(1)

在場地平整施工前,應(yīng)利用原場地上已有各類控制點,或已有建筑物、構(gòu)筑物的位置、標高,測設(shè)平場范圍線和標高。(2)對施工區(qū)域內(nèi)障礙物要調(diào)查清楚,制訂方案,并征得主管部門意見和同意,拆除影響施工的建筑物、構(gòu)筑物;拆除和改造通訊和電力設(shè)施、自來水管道、煤氣管道和地下管道;遷移樹木。39(3)盡可能利用自然地形和永久性排水設(shè)施,采用排水溝、截水溝或擋水壩措施,把施工區(qū)域內(nèi)的雨雪自然水、低洼地區(qū)的積水及時排除,使場地保持干燥,便于土方工程施工。(4)對于大型平整場地,利用經(jīng)緯儀、水準儀,將場地設(shè)計平面圖的方格網(wǎng)在地面上測設(shè)固定下來,各角點用木樁定位,并在樁上注明樁號、施工高度數(shù)值,以便施工。(5)

修好臨時道路、電力、通訊及供水設(shè)施,以及生活和生產(chǎn)用臨時房屋。401.3.2土方邊坡與土壁支撐

土壁穩(wěn)定,主要是由土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡,一旦失去平衡,土壁就會塌方。造成土壁塌方的主要原因有:

邊坡過陡,使土體本身穩(wěn)定性不夠,尤其是在土質(zhì)差、開挖深度大的坑槽中,常引起塌方。雨水、地下水滲入基坑,使土體重力增大及抗剪能力降低,是造成塌方的主要原因。基坑(槽)邊緣附近大量堆土,或停放機具、材料,或由于動荷載的作用,使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強度。

411.3.2.1土方邊坡

土方邊坡的坡度以挖方深度(或填方深度)

h與底寬b之比表示(圖1.11),即土方邊坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h稱為邊坡系數(shù)。

42

當?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標高時,挖方邊坡可做成直立壁不加支撐,但深度不宜超過下列規(guī)定:密實、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土):1.0m;硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土:1.25m;硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土):1.5m;堅硬的粘土:2m。挖土深度超過上述規(guī)定時,應(yīng)考慮放坡或做成直立壁加支撐。

43當挖地基坑較深或晾槽時間較長時,應(yīng)根據(jù)實行情況采取護面措施。常用的坡面保護方法有帆布、塑料薄膜覆蓋法,坡面拉網(wǎng)法或掛網(wǎng)。當?shù)刭|(zhì)條件良好,土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標高時,挖方深度在5m以內(nèi)且不加支撐的邊坡的最陡坡度應(yīng)符合表1.4規(guī)定。

基坑(槽)或管溝挖好后,應(yīng)及時進行基礎(chǔ)工程或地下結(jié)構(gòu)工程施工。在施工過程中,應(yīng)經(jīng)常檢查坑壁的穩(wěn)定情況。44表1.4深度在5m內(nèi)的基坑(槽)、管溝邊坡的最陡坡度

土的類別

邊坡坡度(高∶寬)

坡頂無荷載

坡頂有靜載

坡頂有動載

中密的砂土

1∶1.00

1:1.251:1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)

1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土

1:0.671:0.751:1.00中密的碎石類土(充填物為粘性土)

1:0.501:0.671:0.75硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土

1:0.331:0.501:0.67老黃土1:0.101:0.251:0.33軟土(經(jīng)井點降水后)

1:1.00----45

永久性挖方邊坡坡度應(yīng)按設(shè)計要求放坡。臨時性挖方的邊坡值應(yīng)符合表1.5的規(guī)定。

表1.5臨時性挖方邊坡值

土的類別

邊坡值(高∶寬)

砂土(不包括細砂、粉砂)

1∶1.25~1∶1.50

一般性粘土

1∶0.75~1∶1.00硬、塑

1∶1.00~1∶1.25

1∶1.50或更緩

碎石類土

充填堅硬、硬塑粘性土

1∶0.50~1∶1.00

充填砂土

1∶1.00~1∶1.50

461.3.2.2土壁支撐

土壁支撐形式應(yīng)根據(jù)開挖深度和寬度、土質(zhì)和地下水條件以及開挖方法、相鄰建筑物等情況進行選擇和設(shè)計。橫撐式支撐由擋土板、楞木和工具式橫撐組成,用于寬度不大、深度較小溝槽開挖的土壁支撐。根據(jù)擋土板放置方式不同,分為水平擋土板和垂直擋土板兩類(見圖1.12)。

(1)橫撐式支撐4748(2)板樁式支撐

板樁式支撐特別適用于地下水位較高且土質(zhì)為細顆粒、松散飽和土的支護,可防治流砂現(xiàn)象產(chǎn)生。

板樁支撐作用:使地下水在土中的滲流路線延長,減小了動水壓力,從而可預(yù)防流砂的產(chǎn)生;板樁支撐既擋土又防水,特別適于開挖較深、地下水位較高的大型基坑;可以防止基坑附近建筑物基礎(chǔ)下沉。

49打入板樁的質(zhì)量要求:板樁位置在板樁的軸線上,板壁面垂直,保證平面尺寸準確和垂直度;封閉式板樁墻要求封閉合攏;埋置達到規(guī)定深度要求,有足夠的抗彎強度和防水性能。

鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。平板樁(圖1.13(.a.))防水和承受軸向壓力性能良好,易打入地下,但長軸方向抗彎強度較?。徊ɡ耸桨鍢叮▓D1.13(.b.))的防水和抗彎性能都較好,施工中多采用。50鋼板樁施工

5152

板樁施工要正確選擇打樁方法、打樁機械和流水段劃分,以保證打設(shè)后的板樁墻有足夠的剛度和防水作用。鋼板樁打入法一般分為單獨打入法、雙層圍檁插樁法和分段復(fù)打法。鋼板樁單獨打入法適用于樁長小于10m,且工程要求不高的鋼板樁支撐施工。A打樁方法的選擇53雙層圍檁插樁法是在樁的軸線兩側(cè)先安裝雙層圍檁(一定高度的鋼制柵欄)支架后,將鋼板樁依次鎖口咬合全部插入雙層圍檁間。詳見圖1.14。54分段復(fù)打法是在板樁軸線一側(cè)安裝好單層圍檁支架,將10~20塊鋼板樁拼裝組成施工段插入土中一定深度,形成一段鋼板樁墻,即屏風(fēng)墻。詳見圖1.15。55B合理劃分流水段

施工流水段的劃分應(yīng)使板樁墻面垂直,滿足墻面支撐安裝要求,有利于封閉合攏,使行車路線短。

C鋼板樁打設(shè)準備工作E鋼板樁的拔除D鋼板樁的打設(shè)鋼板樁、圍檁支架的矯正修理按施工圖放板樁的軸線進行測標高,作為控制板樁入土深度的依據(jù)。樁錘不宜過重,以防樁頭因過大錘擊而產(chǎn)生縱向彎曲。準確安裝好圍檁支架。

為了保持基坑干燥,防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降,必須做好基坑的排水、降水工作,常采用的措施是明溝排水法和井點降水法。

561.3.3降低地下水位

1.3.3.1明溝排水法

明溝排水法是一種設(shè)備簡單、應(yīng)用普遍的人工降低水位的方法。57施工方法是,開挖基坑或溝槽過程中,遇到地下水或地表水時,在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游,沿坑底的周圍開挖排水溝,設(shè)置集水井,使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi),然后用水泵抽出坑外(見圖1.16)。明溝排水法適用于水流較大的粗粒土層的排水、降水,也可用于滲水量較小的粘性土層降水,但不適宜于細砂土和粉砂土層,因為地下水滲出會帶走細粒而發(fā)生流砂現(xiàn)象。58流砂:當開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細砂或粉砂時,如果采用集水井法降水開挖,當挖至地下水位以下時,坑底下面的土?xí)纬闪鲃訝顟B(tài),隨地下水涌入基坑,這種現(xiàn)象稱為流砂。

59

流砂現(xiàn)象60如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象,應(yīng)采取減小動水壓力的處理措施,使坑底土顆粒穩(wěn)定,不受水壓干擾。其方法有:如條件許可,盡量安排枯水期施工,使最高地下水位不高于坑底0.5m;

水中挖土?xí)r,不抽水或減少抽水,保持坑內(nèi)水壓與地下水壓基本平衡;

采用井點降水法、打板樁法、地下連續(xù)墻法防止流砂產(chǎn)生。

井點降水:基坑開挖前,在基坑四周預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井),在基坑開挖前和開挖過程中,利用抽水設(shè)備不斷抽出地下水,使地下水位降到坑底以下,直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。

井點降水有兩類:一類為輕型井點(包括電滲井點與噴射井點);另一類為管井點(深井泵)。對不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的降水形式,表1.6為常用的降水形式。611.3.3.2井點降水法

62表1.6降水類型及適用條件

適合條件降水類型滲透系數(shù)(cm/s)可能降低的水位深度(m)輕型井點多級輕型井點10-2~10-5

3~66~12噴射井點10-3~10-6

8~20電滲井點<10-6

宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5

>1063(1)輕型井點

輕型井點(圖1.17)就是沿基坑周圍或一側(cè)以一定間距將井點管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi),井點管上部與總管連接,利用抽水設(shè)備將地下水經(jīng)濾管進入井管,經(jīng)總管不斷抽出,從而將地下水位降至坑底以下。輕型井點法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.1~50m/d的土層中;降低水位深度:一級輕型井點3~6m,二級井點可達6~9m。

64輕型井點設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管等。

濾管(圖1.18)為進水設(shè)備,其構(gòu)造是否合理對抽水設(shè)備影響很大。

6566輕型井點的布置

當基坑或溝槽寬度小于6m,水位降低深度不超過5m時,可用單排線狀井點布置在地下水流的上游一側(cè),兩端延伸長度一般不小于溝槽寬度(圖1.19)。

67在考慮到抽水設(shè)備的水頭損失以后,井點降水深度一般不超過6m。井點管的埋設(shè)深度H(不包括濾管)按下式計算(圖1.19(b)):式中H1——井點管埋設(shè)面至基坑底的距離,m;h——基坑中心處坑底面(單排井點時,為遠離井點一側(cè)坑底邊緣)至降低后地下水位的距離,一般為0.5~1.0m;i——地下水降落坡度;環(huán)狀井點為1/10,單排線狀井點為1/4;L——井點管至基坑中心的水平距離(單排井點中為井點管至基坑另一側(cè)的水平距離),m。

(1.14)68如寬度大于6m或土質(zhì)不定,滲透系數(shù)較大時,宜用雙排井點,面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(圖1.20);為便于挖土機械和運輸車輛出入基坑,可不封閉,布置為U形環(huán)狀井點。

69當一級井點系統(tǒng)達不到降水深度時,可采用二級井點,即先挖去第一級井點所疏干的土,然后在基坑底部裝設(shè)第二級井點,使降水深度增加(圖1.21)。

70輕型井點的安裝輕型井點的施工分為準備工作及井點系統(tǒng)安裝。

準備工作包括井點設(shè)備、動力、水泵及必要材料準備,排水溝的開挖,附近建筑物的標高監(jiān)測以及防止附近建筑沉降的措施等。埋設(shè)井點系統(tǒng)的順序:根據(jù)降水方案放線、挖管溝、布設(shè)總管、沖孔、下井點管、埋砂濾層、粘土封口、彎聯(lián)管連接井點管與總管、安裝抽水設(shè)備、試抽。

井點管的埋設(shè)一般用水沖法施工,分為沖孔(圖1.22(a))和埋管(圖1.22(b))兩個過程。7172輕型井點使用

輕型井點運行后,應(yīng)保證連續(xù)不斷地抽水。

井點淤塞,一般可以通過聽管內(nèi)水流聲響、手摸管壁感到有振動、手觸摸管壁有冬暖夏涼的感覺等簡便方法檢查。

地下基礎(chǔ)工程(或構(gòu)筑物)竣工并進行回填土后,停機拆除井點排水設(shè)備。

1.4.1.1推土機

按行走的方式,可分為履帶式推土機和輪胎式推土機。

履帶式推土機附著力強,爬坡性能好,適應(yīng)性強;輪胎式推土機行駛速度快,靈活性好。

目前,我國生產(chǎn)的履帶式推土機有東方32100、T-120、黃河220等;輪胎式推土機有TL160等。

731.4土方機械化施工1.4.1常用土方施工機械

1.4.1.1鏟運機

按行走方式分為牽引式鏟運機和自行式鏟運機;按鏟斗操縱系統(tǒng)分,有液壓操縱和機械操縱兩種。為了提高鏟運機的生產(chǎn)效率,可以采取下坡鏟土、推土機推土助鏟等方法,縮短裝土?xí)r間,使鏟斗的土裝得較滿。

助鏟法:根據(jù)填、挖方區(qū)分布情況,結(jié)合當?shù)鼐唧w條件,合理選擇運行路線,提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線和“8”字形路線兩種形式。環(huán)形路線

見圖1.23“8”字形路線

見圖1.24747576771.4.1.3單斗挖土機

單斗挖土機按工作裝置不同,可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種(圖1.25)。

單斗挖土機按其操縱機構(gòu)的不同,可分為機械式和液壓式兩類。液壓式單斗挖土機的優(yōu)點是能無級調(diào)速且調(diào)速范圍大;快速作業(yè)時,慣性小,并能高速反轉(zhuǎn);轉(zhuǎn)動平穩(wěn),可減少強烈的沖擊和振動;結(jié)構(gòu)簡單,機身輕,尺寸小;附有不同的裝置,能一機多用;操縱省力,易實現(xiàn)自動化。7879(1)正鏟挖土機正鏟挖土機的工作特點是前進行駛,鏟斗由下向上強制切土,挖掘力大,生產(chǎn)效率高;適用于開挖含水量不大于27%的一至三類土,且與自卸汽車配合完成整個挖掘運輸作業(yè);可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正鏟挖土機的開挖方式,根據(jù)開挖路線與運輸車輛的相對位置的不同,挖土和卸土的方式有以下兩種:正向挖土,側(cè)向卸土(圖1.26(b))正向挖土,反向卸土(圖1.26(a))8081(2)

反鏟挖土機反鏟挖土機的工作特點是機械后退行駛,鏟斗由上而下強制切土,用于開挖停機面以下的一至三類土,適用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管溝,也適用濕土、含水量較大的及地下水位以下的土壤開挖。

反鏟挖土機的開行方式有溝端開挖和溝側(cè)開挖兩種。溝端開挖(圖1.28(a))反鏟挖土機停在溝端,向后退著挖土。溝側(cè)開挖(圖1.28(b))挖土機在溝槽一側(cè)挖土,挖土機移動方向與挖土方向垂直。8283(3)拉鏟挖土機拉鏟挖土機工作時利用慣性,把鏟斗甩出后靠收緊和放松鋼絲繩進行挖土或卸土,鏟斗由上而下,靠自重切土,可以開挖一、二類土壤的基坑、基槽和管溝等地面以下的挖土工程,特別適用于含水量大的水下松軟土和普通土的挖掘。拉鏟開挖方式與反鏟相似,可溝端開挖,也可溝側(cè)開挖。(4)抓鏟挖土機抓鏟挖土機主要用于開挖土質(zhì)比較松軟,施工面比較狹窄的基坑、溝槽、沉井等工程,特別適于水下挖土。土質(zhì)堅硬時不能用抓鏟施工。1.4.2.1土方機械選擇的原則

施工機械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng);土方施工機械的選擇與工程實際情況相結(jié)合;主導(dǎo)施工機械確定后,要合理配備完成其他輔助施工過程的機械;選擇土方施工機械要考慮其他施工方法,輔助土方機械化施工。

841.4.2土方機械的選擇

851.4.2.2土方開挖方式與機械選擇

(1)

平整場地常由土方的開挖、運輸、填筑和壓實等工序完成。地勢較平坦、含水量適中的大面積平整場地,選用鏟運機較適宜。地形起伏較大,挖方、填方量大且集中的平整場地,運距在1000m以上時,可選擇正鏟挖土機配合自卸車進行挖土、運土,在填方區(qū)配備推土機平整及壓路機碾壓施工。挖填方高度均不大,運距在100m以內(nèi)時,采用推土機施工,靈活、經(jīng)濟。86(2)地面上的坑式開挖單個基坑和中小型基礎(chǔ)基坑開挖,在地面上作業(yè)時,多采用抓鏟挖土機和反鏟挖土機。抓鏟挖土機適用于一、二類土質(zhì)和較深的基坑;反鏟挖土機適于四類以下土質(zhì),深度在4m以內(nèi)的基坑。(3)長槽式開挖

指在地面上開挖具有一定截面、長度的基槽或溝槽,適于挖大型廠房的柱列基礎(chǔ)和管溝,宜采用反鏟挖土機;若為水中取土或土質(zhì)為淤泥,且坑底較深,則可選擇抓鏟挖土機挖土。若土質(zhì)干燥,槽底開挖不深,基槽長30m以上,可采用推土機或鏟運機施工。地面上的坑式開挖87(4)整片開挖

對于大型淺基坑且基坑土干燥,可采用正鏟挖土機開挖。若基坑內(nèi)土潮濕,則采用拉鏟或反鏟挖土機,可在坑上作業(yè)。(5)對于獨立柱基礎(chǔ)的基坑及小截面條形基礎(chǔ)基槽的開挖,則采用小型液壓輪胎式反鏟挖土機配以翻斗車來完成淺基坑(槽)的挖掘和運土。

房屋定位:在基礎(chǔ)施工之前根據(jù)建筑總平面圖設(shè)計要求,將擬建房屋的平面位置和零點標高在地面上固定下來。定位一般用經(jīng)緯儀、水準儀和鋼尺等測量儀器,根據(jù)主軸線控制點,將外墻軸線的四個交點用木樁測設(shè)在地面上(圖1.29)。

房屋外墻軸線測定后,根據(jù)建筑平面圖將內(nèi)部縱橫的所有軸線都一一測出,并用木樁及樁頂面小釘標識出來。881.5基坑(槽)施工1.5.1房屋定位89放線:房屋定位后,根據(jù)基礎(chǔ)的寬度、土質(zhì)情況、基礎(chǔ)埋置深度及施工方法,計算確定基槽(坑)上口開挖寬度,拉通線后用石灰在地面上畫出基槽(坑)開挖的上口邊線即放線(圖1.30)。

901.5.2放線91基槽開挖寬度的計算:

(1)不放坡,不加擋土板支撐

(2)不放坡,但要留工作面一般,當基槽(坑)底在地下水位以上時,每邊留出工作面寬度為300mm(圖1.31),基槽放灰線尺寸為:

式中d——基礎(chǔ)放灰線寬,mm;a——基礎(chǔ)底寬,mm;

c

—工作面寬(一般取300mm)(1.15)92(3)留工作面并加支撐

當基礎(chǔ)埋置較深,場地又狹窄不能放坡時,為防止土壁坍塌,必須設(shè)置支撐。此時,放灰線尺寸除考慮基礎(chǔ)底寬、工作面寬外,還需加上支撐所需尺寸(一般為100mm)。93(4)放坡

如果基槽深度超過《土方和爆破工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定時,即使土質(zhì)良好且無地下水,亦需根據(jù)挖土深度和土質(zhì)情況,參照表1.5放坡。放灰線尺寸為(圖1.32):式中b——放坡寬度,b=mh;m——坡度系數(shù);h—基槽開挖深度。

(1.16)94951.5.3基槽(坑)土方開挖基槽(坑)開挖有人工開挖和小型液壓挖土機開挖兩種形式。開挖基槽(坑)應(yīng)按規(guī)定的尺寸,合理安排開挖順序和分層進行,且連續(xù)施工。土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況一致,并遵循“開槽支撐,先撐后挖,分層開挖,嚴禁超挖”的原則。961.5.3.1基槽(坑)開挖深度控制

當基槽(坑)挖到離坑底0.5m左右時,根據(jù)龍門板上標高及時用水準儀抄平,在土壁上打上水平樁,作為控制開挖深度的依據(jù)。

971.5.3.2基槽(坑)開挖中注意事項

在開挖基槽(坑)之前,應(yīng)檢查龍門板、軸線樁有無走動現(xiàn)象,并根據(jù)設(shè)計圖紙校核基礎(chǔ)軸線的位置、尺寸及水準點的標高等?;?坑)、管溝的挖土應(yīng)分層進行。在施工過程中,基槽(坑)、管溝邊堆置土方不應(yīng)超過設(shè)計荷載。基槽(坑)土方施工中及雨后,應(yīng)對支護結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進行觀察和監(jiān)測,如出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時處理,待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。

98基槽(坑)開挖時,要加強垂直高度方向的測量,防止超挖,防止攪動基底土層。對特大型基坑,應(yīng)分區(qū)分塊挖至設(shè)計標高,分區(qū)分塊及時澆筑墊層。土方開挖施工中,若發(fā)現(xiàn)古墓及文物等,要保護好現(xiàn)場,并立即通知文物管理部門,經(jīng)查看處理后方可施工。991.5.3.3驗槽基槽(坑)開挖完畢并清理好以后,在墊層施工以前,施工單位應(yīng)會同勘察、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、建設(shè)單位一起進行現(xiàn)場檢查并驗收基槽,通常稱為驗槽。100驗槽(坑)的主要內(nèi)容和方法如下:核對基槽(坑)的位置、平面尺寸、坑底標高。核對基槽(坑)土質(zhì)和地下水情況。空穴、古墓、古井、防空掩體及地下埋設(shè)物的位置、深度、形狀。對整個基槽(坑)底進行全面觀察,注意土的顏色是否一致,土的堅硬程度是否一樣,有無軟硬不一或弱土層,局部的含水量有無異?,F(xiàn)象,走上去有無顫動的感覺等。驗槽的重點應(yīng)選擇在樁基、承重墻或其他受力較大部位。1011.6填土與壓實1.6.1填土的要求填土的土料應(yīng)符合設(shè)計要求。含有大量有機物、石膏和水溶性硫酸鹽(含量大于5%)的土以及淤泥、凍土、膨脹土等,均不應(yīng)作為填方土料;以粘土為土料時,應(yīng)檢查其含水量是否在控制范圍內(nèi),含水量大的粘土不宜作填土用;一般碎石類土、砂土和爆破石渣可作表層以下填料,其最大粒徑不得超過每層鋪墊厚度的2/3。102填土應(yīng)按整個寬度水平分層進行,當填方位于傾斜的山坡時,應(yīng)將斜坡修筑成1∶2階梯形邊坡后施工,以免填土橫向移動,并盡量用同類土填筑。回填施工前,填方區(qū)的積水采用明溝排水法排除,并清除雜物。1031.6.2土的壓實方法填土的壓實方法一般有碾壓、夯實、振動壓實等幾種。碾壓法是靠沿填筑面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實填土的,適用于大面積填土工程。碾壓機械有平碾(壓路機)、羊足碾、振動碾和汽胎碾。碾壓機械進行大面積填方碾壓,宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。夯實方法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實填土,適用于小面積填土的壓實。夯實機械有夯錘、內(nèi)燃夯土機和蛙式打夯機等。1041.6.3填土壓實的影響因素填土壓實的主要影響因素為壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。1.6.3.1壓實功的影響

填土壓實后的密度與壓實機械在其上所施加功的關(guān)系見圖1.33。

1051.6.3.2含水量的影響

填土含水量的大小直接影響碾壓(或夯實)遍數(shù)和質(zhì)量。較為干燥的土,由于摩阻力較大,而不易壓實;當土具有適當含水量時,土的顆粒之間因水的潤滑作用使摩阻力減小,在同樣壓實功作用下,得到最大的密實度,這時土的含水量稱做最佳含水量(圖1.34)。各種土的最佳含水量和最大干密度見表1.7所示。106107表1.7土的最佳含水量和最大干密度參考表

項次土的種類變動范圍最佳含水量(%)(質(zhì)量比)最大干密度(g/cm3)1砂土8~121.80~1.882粘土19~231.58~1.703粉質(zhì)粘土12~151.85~1.954粉土16~221.61~1.801081.6.3.3鋪土厚度的影響在壓實功作用下,土中的應(yīng)力隨深度增加而逐漸減小(圖1.35),其壓實作用也隨土層深度的增加而逐漸減小。各種壓實機械的壓實影響深度與土的性質(zhì)和含水量等因素有關(guān)。對于重要填方工程,其達到規(guī)定密實度所需的壓實遍數(shù)、鋪土厚度等應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和壓實機械在施工現(xiàn)場的壓實試驗決定。若無試驗依據(jù)應(yīng)符合表1.8的規(guī)定。109110表1.8填土施工時的分層厚度及壓實遍數(shù)

壓實機具分層厚度(mm)每層壓實遍數(shù)平碾250~3006~8振動壓實機250~3503~4柴油打夯機200~2503~4人工打夯<2003~41111.6.4填土質(zhì)量檢查填土壓實后必須要達到密實度要求,填土密實度以設(shè)計規(guī)定的控制干密度ρd(或規(guī)定的壓實系數(shù)λ)作為檢查標準。土的控制干密度與最大干密度之比稱為壓實系數(shù)。土的最大干密度乘以規(guī)范規(guī)定或設(shè)計要求的壓實系數(shù),即可計算出填土控制干密度ρd的值。土的實際干密度可用“環(huán)刀法”測定。填方施工結(jié)束后,應(yīng)檢查標高、邊坡坡度、壓實程度等,檢驗標準應(yīng)符合表1.9的規(guī)定。112表1.9填土工程質(zhì)量檢驗標準

項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法樁基基坑基槽場地平整管溝地(路)面基礎(chǔ)層人工機械主控項目1標高-50±30±50-50-50水準儀

2分層壓實系數(shù)

設(shè)計要求

按規(guī)定方法

一般項目

1回填土料

設(shè)計要求

取樣檢查或直觀鑒別

2分層厚度及含水量

設(shè)計要求

水準儀及抽樣檢查

3表面平整度

2020302020用靠尺或水準儀

1131.7地基局部處理地基局部處理:指在淺基礎(chǔ)開挖基槽(坑)的施工中或驗槽(坑)時,發(fā)現(xiàn)基槽(坑)范圍內(nèi)有洞穴、軟弱土層或巖基、墻基等局部異常地基的處理。處理的方法和原則:將局部軟弱層或硬物盡可能挖除,回填與天然土壓縮性相近的材料,分層夯實;處理后的地基應(yīng)保證建筑物各部位沉降量趨于一致,以減少地基的不均勻下沉。1141.7.1軟松土坑(填土、墓穴、淤泥)的處理將坑中的軟松土、虛土全部挖除,使坑底及四周均見天然土,然后用與坑邊天然土層相近的材料分層夯實回填至坑底標高處。常用回填材料有砂、砂礫石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分層夯實回填時,每層厚度200mm,如圖1.36(a)所示。軟松土坑范圍較大,超過地槽的寬度時,應(yīng)將該范圍內(nèi)的基槽適當加寬,挖至天然層,將部分基礎(chǔ)加深,做成1∶2踏步與兩端相接,如圖1.36(c)所示。115116對于范圍和深度較大的軟土坑,由于回填材料與天然地基密實度相差較大,會造成基礎(chǔ)不均勻下沉,所以還要考慮加強上部結(jié)構(gòu)的強度,以抵抗地基不均勻沉降而引起的內(nèi)力。在防潮層下設(shè)鋼筋混凝土或鋼筋磚圈梁(圖1.37)1171.7.2磚井、枯井、土井的處理方法

當井在基槽范圍內(nèi)時,應(yīng)將井的井圈拆至地槽下1m以上,井內(nèi)用中砂、砂卵石材料分層夯填處理,在拆除范圍內(nèi)用2∶8或3∶7灰土分層回填夯實至槽底(圖1.38)。1181.7.3局部范圍內(nèi)(硬物)的處理

當樁基或部分基槽下有基巖、舊墻基、老灰土、壓實路面等硬土或堅硬物時,首先在地坑、地槽范圍內(nèi)盡可能地挖除,以免基礎(chǔ)局部落在硬物上造成不均勻沉降使上部建筑物開裂。硬土、硬物挖除后,若深度小于15m時,可用砂、砂卵石或灰土回填;若長度大于5m時,則將槽底做1∶2踏步灰土墊層與兩端緊密連接,然后做落深基礎(chǔ)。

1191.7.4橡皮土的處理

當?shù)鼗鶠檎承酝?,含水量大且趨于飽和時,如果直接夯打或反復(fù)碾壓,就容易形成有顫動彈性感的“橡皮土”。對于含水量高的粘性土,施工中避免直接夯拍,擬采用晾槽或摻石灰粉的辦法降低含水量后壓實。若施工中已出現(xiàn)橡皮土,則應(yīng)將橡皮土層挖除,然后在槽底適當加深的情況下鋪墊一層承載力高、適應(yīng)設(shè)計要求的墊層地基,如砂土或級配砂石墊層等。

1201.8質(zhì)量標準及安全技術(shù)1.8.1土方工程質(zhì)量驗收內(nèi)容(1)場地平整挖填方工程的驗收內(nèi)容

平整區(qū)域的坐標、高程和平整度;挖填方區(qū)的中心位置、斷面尺寸和標高;邊坡坡度要求及邊坡的穩(wěn)定;泄水坡度,水溝的位置、斷面尺寸和標高;填方壓實情況和填土的密實度;隱蔽工程記錄。121(2)基槽的驗收內(nèi)容

基槽(坑)的軸線位置、寬度;基槽(坑)底面的標高;基槽(坑)和管溝底的土質(zhì)情況及處理;槽(坑)壁的邊坡坡度;槽(坑)、管溝的回填情況和密實度。1221.8.2質(zhì)量標準項序項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法樁基基坑基槽挖方場地平整

管溝地(路)面基層人工機械主控項目1標高-503050-50-50水準儀

2長度、寬度(由設(shè)計中心線向兩邊量)+200-50+300-100+500-150+100_經(jīng)緯儀,用鋼尺量3邊坡設(shè)計要求

觀察或用坡度尺檢查

一般項目1表面平整度2020502020用2m靠尺和楔形塞尺檢查2基底土性設(shè)計要求觀察或土樣分析表1.10土方開挖工程的質(zhì)量檢驗標準

1231.8.3安全技術(shù)

施工前進行場地清理,拆除施工區(qū)域內(nèi)的房屋、古墓,拆除或改建通訊和電力設(shè)備、上下管道、地下電纜等;遷移樹木,清除樹墩及含有大量有機物的草皮、耕植土和河塘淤泥等?;?坑)開挖時,人工操作間距應(yīng)不小于25m;采用機械作業(yè)時,挖土機的間距應(yīng)大于10m。挖土應(yīng)由上而下逐層進行。基槽(坑)的開挖嚴格按要求放坡。124盡量避免在坑槽邊緣堆置大量土方、材料和機械設(shè)備。運輸?shù)缆窇?yīng)平整堅實,坡度和轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)符合有關(guān)安全規(guī)定。

深基坑上下應(yīng)先挖好階梯或設(shè)置靠梯,禁止踩踏支撐上下;坑的四周應(yīng)設(shè)安全欄桿或懸掛危險標志。

基槽(坑)設(shè)置的支撐應(yīng)經(jīng)常檢查有無松動、變形等不安全跡象,特別是雨雪后要加強巡視檢查。125本章小結(jié)(1)準確計算土石方量是選擇合理施工方案和組織施工的前提,場地較為平坦時宜采用方格網(wǎng)法;當場地地形較復(fù)雜或挖填深度較大、斷面不規(guī)則時,宜采用斷面法。(2)土方的開挖、運輸、填筑壓實等施工過程應(yīng)盡可能地采用機械施工,以減輕繁重的體力勞動,提高生產(chǎn)效率,加快施工進度。熟悉推土機、單斗挖土機的型號、性能、特點和提高生產(chǎn)效率的措施,可以有效的降低成本。126(3)基坑(槽)的土方開挖涉及到邊坡穩(wěn)定、基坑支護、降低地下水位、防止流砂、土方開挖方案等一系列問題。在施工實踐中,要針對工程中的具體情況,拿出多個方案比較,擇優(yōu)選取。(4)為保證填方工程滿足強度、變形和穩(wěn)定性方面的要求,既要正確選擇填土的土料,又要合理選擇填筑和壓實方法。填土密實度以設(shè)計規(guī)定的控制干密度或規(guī)定的壓實系數(shù)為檢查標準。(5)

在組織土方工程機械化綜合施工時,必須使主導(dǎo)機械與輔助機械臺數(shù)相互配套、協(xié)調(diào)工作。127

樁基礎(chǔ)工程

樁基礎(chǔ)是深基礎(chǔ)應(yīng)用最多的一種基礎(chǔ)形式,它由若干個沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_或承臺梁組成。樁的作用是將上部建筑物的荷載傳遞到深處承載力較強的土層上,或?qū)④浫跬翆訑D密實以提高地基土的承載能力和密實度。128129樁按受力情況分為端承樁和摩擦樁兩種(圖2.1)端承樁是穿過軟弱土層而達到堅硬土層或巖層上的樁,上部結(jié)構(gòu)荷載主要由巖層阻力承受;施工時以控制貫入度為主,樁尖進入持力層深度或樁尖標高可作參考。摩擦樁完全設(shè)置在軟弱土層中,將軟弱土層擠密實,以提高土的密實度和承載能力,上部結(jié)構(gòu)的荷載由樁尖阻力和樁身側(cè)面與地基土之間的摩擦阻力共同承受,施工時以控制樁尖設(shè)計標高為主,貫入度可作參考。130131

樁按施工方法分為預(yù)制樁和灌注樁預(yù)制樁根據(jù)沉入土中的方法,可分打入樁、水沖沉樁、振動沉樁和靜力壓樁等;灌注樁是在樁位處成孔,然后放入鋼筋骨架,再澆筑混凝土而成的樁。灌注樁按成孔方法不同,有鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁、沖孔灌注樁、套管成孔灌注樁及爆擴成孔灌注樁等。1322.1鋼筋混凝土預(yù)制樁施工本章小結(jié)

本章內(nèi)容End本章作業(yè)

2.2混凝土灌注樁施工1332.1鋼筋混疑土預(yù)制樁施工鋼筋混凝土預(yù)制樁:在預(yù)制構(gòu)件廠或施工現(xiàn)場預(yù)制,用沉樁設(shè)備在設(shè)計位置上將其沉入土中,其特點:堅固耐久,不受地下水或潮濕環(huán)境影響,能承受較大荷載,施工機械化程度高,進度快,能適應(yīng)不同土層施工。鋼筋混凝土預(yù)制樁是我國目前廣泛采用的一種樁型。134鋼筋混凝土預(yù)制樁有方形實心斷面樁和圓柱體空心斷面樁。鋼筋混凝土預(yù)制樁施工前,應(yīng)根據(jù)施工圖設(shè)計要求、樁的類型、成孔過程對土的擠壓情況、地質(zhì)探測和試樁等資料,制定施工方案。其主要內(nèi)容包括:確定施工方法,選擇打樁機械,確定打樁順序,樁的預(yù)制、運輸,以及沉樁過程中的技術(shù)和安全措施。1352.1.1施工準備場地平整及周邊障礙物處理定樁位及埋設(shè)水準點依據(jù)施工圖設(shè)計要求,把樁基定位軸線樁的位置在施工現(xiàn)場準確地測定出來,并作出明顯的標志。在打樁現(xiàn)場附近設(shè)置2~4個水準點,用以抄平場地和作為檢查樁入土深度的依據(jù)。樁基軸線的定位點及水準點,應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響的地方。樁帽、墊襯和送樁設(shè)備機具準備管樁及長度在10m以內(nèi)的方樁在預(yù)制廠制作,較長的方樁在打樁現(xiàn)場制作。

模板可以保證樁的幾何尺寸準確,使樁面平整挺直;樁頂面模板應(yīng)與樁的軸線垂直;樁尖四棱錐面呈正四棱錐體,且樁尖位于樁的軸線上;底模板、側(cè)模板及重疊法生產(chǎn)時,樁面間均應(yīng)涂刷好隔離層,不得粘結(jié)。

1362.1.2樁的制作、運輸、堆放

137鋼筋骨架的主筋連接宜采用對焊;主筋接頭配置在同一截面內(nèi)數(shù)量不超過50%;同一根鋼筋兩個接頭的距離應(yīng)大于30d0并不小于500mm。樁頂和樁尖直接受到?jīng)_擊力易產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力,樁頂和樁尖鋼筋配置(如圖2.2所示)應(yīng)作特殊處理。鋼筋骨架制作允許偏差應(yīng)符合表2.1的規(guī)定。

138表2.1預(yù)制樁鋼筋骨架質(zhì)量檢驗標準

項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法主控項目1主筋距樁頂距離±5用鋼尺量2多節(jié)樁錨固鋼筋位置±5用鋼尺量3多節(jié)樁預(yù)埋鐵件±3用鋼尺量4主筋保護層厚度±5用鋼尺量一般項目1主筋間距±5用鋼尺量2樁尖中心線10用鋼尺量3箍筋間距±20用鋼尺量4樁頂鋼筋網(wǎng)片±10用鋼尺量5多節(jié)樁錨固鋼筋長度±10用鋼尺量139140混凝土制作宜用機械攪拌、機械振搗;澆筑混凝土過程中應(yīng)嚴格保證鋼筋位置正確,樁尖應(yīng)對準縱軸線,縱向鋼筋頂部保護層不宜過厚,鋼筋網(wǎng)片的距離應(yīng)正確,以防錘擊時樁頂破壞及樁身混凝土剝落破壞。采用疊層法生產(chǎn)時,上層樁和鄰樁澆筑,必須在下層和鄰樁的混凝土強度達到設(shè)計強度的30%以后才能進行。澆筑完畢后,立即加強養(yǎng)護,防止由于混凝土收縮產(chǎn)生裂縫,養(yǎng)護時間不少于7d。鋼筋混凝土預(yù)制樁的質(zhì)量檢驗標準應(yīng)符合表2.2的規(guī)定。

141項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法單位數(shù)值主控項目1樁體質(zhì)量檢驗按基樁檢測技術(shù)規(guī)范按基樁檢測技術(shù)規(guī)范2樁位偏差見本表用鋼尺量3承載力按基樁檢測技術(shù)規(guī)范按基樁檢測技術(shù)規(guī)范一般項目1砂、石、水泥、鋼材等原材料(現(xiàn)場預(yù)制時)符合設(shè)計要求查出廠質(zhì)保文件或抽樣送檢2混凝土配合比及強度(現(xiàn)場預(yù)制時)符合設(shè)計要求檢查稱量及查試塊記錄3成品樁外形表面平整、顏色均勻、掉角深度<10mm,蜂窩面積小于總面積0.5%直觀表2.2鋼筋混凝土預(yù)制樁的質(zhì)量檢驗標準

142項序檢查項目允許偏差或允許值(mm)檢查方法單位數(shù)值一般項目4成品樁裂縫(收縮裂縫或起吊、裝、堆放引起的裂縫)

深度<20mm,寬度<0.25mm,橫向裂縫不超過邊長的一半

裂縫測定儀,該基在地下水有侵蝕地區(qū)及錘擊數(shù)超過500擊的長樁不適用

5成品樁尺寸:橫截面邊長樁頂對角線差樁尖中心線樁身彎曲矢高樁頂平整度

mmmmmmmm±5

<10<10<L/1000<2用鋼尺量

用鋼尺量

用鋼尺量,L為樁長用鋼尺量

用鋼尺量

6電焊接樁:焊縫質(zhì)量電焊結(jié)束后停歇時間上下節(jié)點平面偏差節(jié)點彎曲矢高

minmm>1.0<10<L/1000秒表測定用鋼尺量用鋼尺量7硫磺膠泥接樁:膠泥澆筑時間澆筑后停歇時間

minmin<2>7秒表測定秒表測定8樁頂標高

mm±50水準儀9停錘標準

設(shè)計要求現(xiàn)場實測或查沉樁記錄143鋼筋混凝土預(yù)制樁應(yīng)達到設(shè)計強度的70%才可起吊;達到100%設(shè)計強度才能運輸和打樁。若提前吊運,必須采取措施并經(jīng)過驗算合格方可進行。樁在起吊搬運時,必須做到平穩(wěn),避免沖擊和振動,吊點應(yīng)同時受力,且吊點位置應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。如無吊環(huán),設(shè)計又未作規(guī)定時,綁扎點的數(shù)量及位置按樁長而定,應(yīng)符合起吊彎矩最小的原則,可按圖2.3所示的位置捆綁。1441452.1.3打入法施工

打入法也稱錘擊法,是利用樁錘落到樁頂上的沖擊力來克服土對樁的阻力,使樁沉到預(yù)定的深度或達到持力層的一種打樁施工方法。錘擊沉樁是混凝土預(yù)制樁常用的沉樁方法,它施工速度快,機械化程度高,適用范圍廣,但施工時有沖撞噪聲和對地表層有振動,在城區(qū)和夜間施工有所限制。2.1.3.1打樁設(shè)備及選擇打樁設(shè)備包括樁錘、樁架和動力裝置。

146(1)樁錘樁錘可選用落錘、汽錘、柴油打樁錘和振動錘。落錘一般由鑄鐵制成。有穿心錘和龍門錘兩種,重0.2~2t。它利用繩索或鋼絲繩通過吊鉤由卷揚機沿樁架導(dǎo)桿提升到一定高度,然后自由落下?lián)舸驑俄?如圖2.4)。汽錘是以高壓蒸汽或壓縮空氣為動力的打樁機械,有單動汽錘和雙動汽錘兩種(如圖2.5)。147148149柴油打樁錘利用燃油爆炸來推動活塞往返運動進行錘擊打樁,柴油樁錘與樁架、動力設(shè)備配套組成柴油打樁機。振動錘是利用機械強迫振動,通過樁帽傳到樁上使樁下沉。錘重選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、工程結(jié)構(gòu)、樁的類型、密集程度及施工條件等參考表2.3選用。150表2.3錘重選擇表

錘型

柴油錘(t)202535456072錘的動力性能

沖擊部分重(t)2.02.53.54.56.07.2總重(t)4.56.57.29.615.018.0沖擊力(kN)20002000~25002500~40004000~50005000~70007000~10000常用沖程(m)1.8~2.3樁

邊長或直徑

預(yù)制方樁、預(yù)應(yīng)力管樁的邊長或直徑(cm)25~3535~4040~4545~5050~5555~60鋼管樁直徑(cm)φ40φ60φ90Φ90~100持力層粘性土粉土

一般進入深度(m)1~21.5~2.52~32.5~3.53~43~5靜力觸探比貫入阻力Ps平均值(MPa)345>5>5>5砂土一般進入深度(m)0.5~10.5~1.51~21.5~2.52~32.5~3.5標準貫入擊數(shù)N(未修正)15~2520~3030~4040~4545~5050錘的常用控制貫入度(cm/10擊)2~33~54~8設(shè)計單樁極限承載力(kN)400~120800~16002500~40003000~50005000~70007000~10000151(2)樁架

樁架是支持樁身和樁錘,在打樁過程中引導(dǎo)樁的方向及維持樁的穩(wěn)定,并保證樁錘沿著所要求方向沖擊的設(shè)備。樁架一般由底盤、導(dǎo)向桿、起吊設(shè)備、撐桿等組成。根據(jù)樁的長度、樁錘的高度及施工條件等選擇樁架和確定樁架高度。樁架高度=樁長+樁錘高度+滑輪組高樁架用鋼材制作,按移動方式有輪胎式、履帶式、軌道式等。履帶式樁架(圖2.6)以履帶式起重機為主機,配備樁架工作裝置而組成。操作靈活,移動方便,適用于各種預(yù)制樁和灌注樁的施工。152153(3)動力裝置

打樁機械的動力裝置是根據(jù)所選樁錘而定的。當采用空氣錘時,應(yīng)配備空氣壓縮機;當選用蒸汽錘時,則要配備蒸汽鍋爐和絞盤。1542.1.3.2打樁順序的確定打樁順序直接影響到樁基礎(chǔ)的質(zhì)量和施工速度,應(yīng)根據(jù)樁的密集程度(樁距大小)、樁的規(guī)格、長短、樁的設(shè)計標高、工作面布置、工期要求等綜合考慮,合理確定打樁順序。根據(jù)樁的密集程度,打樁順序一般分為逐段打設(shè)、自中部向四周打設(shè)和由中間向兩側(cè)打設(shè)三種,如圖2.7所示。當樁的中心距不大于4倍樁的直徑或邊長時,應(yīng)由中間向兩側(cè)對稱施打(圖2.7(c)),或由中間向四周施打(圖2.7(b))。當樁的中心距大于4倍樁的邊長或直徑時,可采用上述兩種打法,或逐排單向打設(shè)(圖2.7(a))。155根據(jù)基礎(chǔ)的設(shè)計標高和樁的規(guī)格,宜按先深后淺、先大后小、先長后短的順序進行打樁。1562.1.3.3打樁打樁機就位時,樁架應(yīng)垂直平穩(wěn),導(dǎo)桿中心線與打樁方向一致。

樁開始打入時,應(yīng)控制錘的落距,采用短距輕擊;待樁入土一定深度(1~2m)穩(wěn)定以后,再以規(guī)定落距施打。樁的施打原則是重錘低擊,這樣樁錘對樁頭的沖擊小,回彈也小,樁頭不易損壞,大部分能量都用于克服樁身與土的摩阻力和樁尖阻力上,樁能較快地沉入土中。樁入土深度是否已達到設(shè)計位置,是否停止錘擊,其判斷方法和控制原則與樁的類型有關(guān)。1572.1.3.4打樁質(zhì)量要求和測量記錄(1)打樁質(zhì)量要求端承樁最后貫入度不大于設(shè)計規(guī)定貫入度數(shù)值時,樁端設(shè)計標高可作參考;摩擦樁端標高達到設(shè)計規(guī)定的標高范圍時,貫入度可作參考。打(壓)入樁(預(yù)制混凝土方樁、先張法預(yù)應(yīng)力管樁、鋼樁)的樁位偏差,必須符合表2.4的規(guī)定。樁的承載力檢驗158表2.4預(yù)制樁(鋼樁)樁位的允許偏差

項項目允許偏差(mm)1蓋有基礎(chǔ)梁的樁:(1)垂直基礎(chǔ)梁的中心線(2)沿基礎(chǔ)梁的中心線

100+0.01H150+0.01H2樁數(shù)為1~3根樁基中的樁

1003樁數(shù)為4~16根樁基中的樁

1/2樁徑或邊長

4樁數(shù)大于16根樁基中的樁:

(1)最外邊的樁

(2)中間樁1/3樁徑或邊長

1/2樁徑或邊長159(2)混凝土預(yù)制樁施工記錄

打樁工程是隱蔽工程,施工中應(yīng)做好每根樁的觀測和記錄,這是工程驗收時檢驗質(zhì)量的依據(jù)。各項觀測數(shù)據(jù)應(yīng)記入混凝土預(yù)制樁施工記錄,見表2.5所示。表2.5混凝土預(yù)制樁施工記錄

1602.1.3.5打樁施工常見問題的分析在打樁施工過程中會遇見各種各樣的問題,例如樁頂破碎,樁身斷裂,樁身位移、扭轉(zhuǎn)、傾斜,樁錘跳躍,樁身嚴重回彈等。發(fā)生這些問題的原因有鋼筋混凝土預(yù)制樁制作質(zhì)量、沉樁操作工藝和復(fù)雜土層等三個方面的原因。工程及施工驗收規(guī)范規(guī)定,打樁過程中如遇到上述問題,都應(yīng)立即暫停打樁,施工單位應(yīng)與勘察、設(shè)計單位共同研究,查明原因,提出明確的處理意見,采取相應(yīng)的技術(shù)措施后,方可繼續(xù)施工。161(1)樁頂破碎

打樁時,樁頂直接受到樁錘的沖擊而產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力,如果樁頂鋼筋網(wǎng)片配置不當、混凝土保護層過厚、樁頂平面與樁的中心軸線不垂直及樁頂不平整等制作質(zhì)量問題都會引起樁頂破碎。在沉樁工藝方面,若樁墊材料選擇不當、厚度不足,樁錘施打偏心或施打落距過大等也會引起樁頂破碎。(2)樁身被打斷

制作時,樁身有較大的彎曲凸肚,局部混凝土強度不足,在沉樁時樁尖遇到硬土層或孤石等障礙物,增大落距,反復(fù)過度沖擊等都可能引起樁身斷裂。162(3)樁身位移、扭轉(zhuǎn)或傾斜

樁尖四棱錐制作偏差大,樁尖與樁中心線不重合的制作原因,樁架傾斜,樁身與樁帽、樁錘不在同一垂線上的施工操作原因以及樁尖遇孤石等都會引起樁身位移、扭轉(zhuǎn)或傾斜。(4)樁錘回躍,樁身回彈嚴重

選擇樁錘較輕,能引起較大的樁錘回躍;樁尖遇到堅硬的障礙物時,樁身則嚴重回彈。

1632.1.3.6打樁過程中的注意事項樁機就位后,樁架應(yīng)垂直平穩(wěn),樁帽與樁頂應(yīng)鎖緊牢靠,連接成整體。打樁時,應(yīng)密切觀察樁身下沉貫入度的變化情況。在正常情況下,沉樁應(yīng)連續(xù)施工,打入土的速度應(yīng)均勻,應(yīng)避免因間歇時間過長,土的固結(jié)作用而使樁難以下沉。打樁時振動大,對土體有擠壓作用,可能影響周圍建筑物、道路及地下管線的安全和正常使用,施工過程中要有專人巡視檢查,及時發(fā)現(xiàn)和處理有關(guān)問題。嚴禁非施工人員進入打樁現(xiàn)場;對樁機的正常運行、樁架的穩(wěn)定經(jīng)常進行檢查,嚴格按操作規(guī)程進行施工,確保安全。1642.1.3.7樁頭的處理

在打完各種預(yù)制樁開挖基坑時,按設(shè)計要求的樁頂標高將樁頭多余的部分截去。截樁頭時不能破壞樁身,要保證樁身的主筋伸入承臺,長度應(yīng)符合設(shè)計要求。當樁頂標高在設(shè)計標高以下時,在樁位上挖成喇叭口,鑿掉樁頭混凝土,剝出主筋并焊接接長至設(shè)計要求長度,與承臺鋼筋綁扎在一起,用樁身同強度等級的混凝土與承臺一起澆筑接長樁身。1652.1.4靜力壓樁

靜力壓樁是利用無噪聲、無振動的靜壓力將樁壓入土中,常用于土質(zhì)均勻的軟土地基的沉樁施工。靜力壓樁(圖2.8)利用壓樁架的自重和配重,通過卷揚機牽引,由鋼絲繩、滑輪和壓梁,將整個樁機的重力(800~1500kN)反壓在樁頂上,以克服樁身下沉?xí)r與土的摩擦力,迫使預(yù)制樁下沉。壓樁施工一般采取分節(jié)壓入、逐段接長的施工方法。接樁的方法目前有三種:焊接法(圖2.9)、法蘭螺栓連接法、硫磺漿錨法(圖2.10)。1661671681692.2混疑土灌注樁施工灌注樁:直接在樁位上用機械成孔或人工挖孔,在孔內(nèi)安放鋼筋、灌注混凝土而成型的樁。與預(yù)制樁相比,灌注樁具有不受地層變化限制,不需要接樁和截樁,節(jié)約鋼材、振動小、噪聲小等特點。灌注樁按成孔方法分為泥漿護壁成孔灌注樁、沉管灌注樁、干作業(yè)鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁等。1702.2.1干作業(yè)鉆孔灌注樁

干作業(yè)鉆孔灌注樁施工過程如圖2.11所示。干作業(yè)成孔一般采用螺旋鉆機鉆孔。螺旋鉆頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm,鉆孔深度相應(yīng)為12m、10m、8m。適用于成孔深度內(nèi)沒有地下水的一般粘土層、砂土及人工填土地基,不適于有地下水的土層和淤泥質(zhì)土。鉆機就位后,鉆桿垂直對準樁位中心,開鉆時先慢后快,減少鉆桿的搖晃,及時糾正鉆孔的偏斜或位移。171鉆孔至規(guī)定要求深度后,進行孔底清土。清孔的目的是將孔內(nèi)的浮土、虛土取出,減少樁的沉降。方法是鉆機在原深處空轉(zhuǎn)清土,然后停止旋轉(zhuǎn),提鉆卸土。鋼筋骨架的主筋、箍筋、直徑、根數(shù)、間距及主筋保護層均應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定,綁扎牢固,防止變形。用導(dǎo)向鋼筋送入孔內(nèi),同時防止泥土雜物掉進孔內(nèi)。鋼筋骨架就位后,應(yīng)立即灌注混凝土,以防塌孔。灌注時,應(yīng)分層澆筑、分層搗實,每層厚度50~60cm。1721732.2.2泥漿護壁成孔灌注樁泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩(wěn)定孔壁的機械鉆孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外,適用于有地下水和無地下水的土層。成孔機械有潛水鉆機、沖擊鉆機、沖抓錐等。泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程:測定樁位、埋設(shè)護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋骨架、澆筑水下混凝土。1742.2.2.1埋設(shè)護筒和制備泥漿

鉆孔前,在現(xiàn)場放線定位,按樁位挖去樁孔表層土,并埋設(shè)護筒。護筒高2m左右,上部設(shè)1~2個溢漿孔,是用厚4~8mm鋼板制成的圓筒,其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm。護筒的作用是固定樁孔位置,保護孔口,防止地面水流入,增加孔內(nèi)水壓力,防止塌孔,成孔時引導(dǎo)鉆頭的方向。

175在鉆孔過程中,向孔中注入相對密度為1.1~1.5的泥漿,使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實,避免孔內(nèi)漏水,保持護筒內(nèi)水

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