《土木工程施工技術(shù)》第一章土方工程.ppt
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1、第一章 土方工程,南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院 張雪穎,第一節(jié)土的分類(lèi)及工程性質(zhì),一、土的分類(lèi) 按土開(kāi)挖的難易程度將土分為:松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石等八類(lèi)。 *土和普通土可直接用鐵鍬開(kāi)挖,或用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工; *堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土和軟石要用鎬、撬棍開(kāi)挖,或預(yù)先松土,部分用爆破的方法施工; *次堅(jiān)石、堅(jiān)石和特堅(jiān)硬石一般要用爆破方法施工。,二、土的工程性質(zhì),1.土的含水量 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 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
2、量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化, 對(duì)土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實(shí)程度有直接的影響.,二、 土的工程性質(zhì),2.土的天然密度和干密度 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(shí)程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計(jì)算: 式中:土的天然密度,kg/m3; m 土的總質(zhì)量,kg; V 土的體積,m3. 干密度: 土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值.用下式表示: 式中 d 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(shí).土的密實(shí)程度主要通過(guò)檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制.
3、,二、 土的工程性質(zhì),3、土的可松性系數(shù) *土的可松性:天然土經(jīng)開(kāi)挖后,其體積因松散而增加,雖經(jīng)振動(dòng)夯實(shí),仍然不能完全復(fù)原,土的這種性質(zhì)稱(chēng)為土的可松性。*土的可松性用可松性系數(shù)表示, 最初可松性系數(shù):KS=V2 /V1 最后可松性系數(shù):KS=V3 /V1 用途:開(kāi)挖、運(yùn)輸、存放,挖土回填,留回填松土 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(shí)后的體積,m3. 土的最初可松性系數(shù)KS是計(jì)算車(chē)輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù);土的最終可松性系數(shù)KS是計(jì)算填方所需挖土工程量的主要參數(shù),各類(lèi)土的可松性系數(shù)
4、見(jiàn)第一節(jié)表1.1所示.,掌握概念,二、 土的工程性質(zhì),4、土的滲透性 土的滲透性:指土體被水透過(guò)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(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力,以m/d表示;它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān),是人工降低地下水位及選擇各類(lèi)井點(diǎn)的主要參數(shù)。,掌握概念,土滲透性比較: 粘土粉土砂土礫石,第二節(jié) 土方量計(jì)算,一、基坑基槽土方量計(jì)算 基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個(gè)平行的平面作底的一種多面體)體積公式計(jì)算(如圖1-1所示).即: V =(F下+ 4F中+ F上)H/6式中 H 基坑深度,m; F上、F下基坑上、下底的面積,m2; F中 基坑中截面的面積,m2.,二、
5、場(chǎng)地平整土方計(jì)算,場(chǎng)地挖填土方量計(jì)算一般采用方格網(wǎng)法. 方格網(wǎng)法計(jì)算場(chǎng)地平整土方量步驟為: 1.讀識(shí)方格網(wǎng)圖2.確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高3.計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度4.計(jì)算“零點(diǎn)”位置,確定零線5.計(jì)算方格土方工程量6.邊坡土方量計(jì)算7.計(jì)算土方總量8.例題及計(jì)算過(guò)程 【例1.1】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)如圖1-7所示,方格邊長(zhǎng)為20m20m,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(jì)算挖方和填方的總土方量,1.讀識(shí)方格網(wǎng)圖 方格網(wǎng)圖由設(shè)計(jì)單位(一般在1:500的地形圖上)將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)a=1040m的若干方格,與測(cè)量的縱橫坐標(biāo)相對(duì)應(yīng),在各方格角點(diǎn)規(guī)定的位置上標(biāo)注角點(diǎn)的自然地面標(biāo)
6、高(H)和設(shè)計(jì)標(biāo)高(Hn),如圖1-3所示.,圖1-3方格網(wǎng)法計(jì)算土方工程量圖,2.確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高 (1)考慮的因素 (2)初步標(biāo)高(按挖填平衡) (3)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整,(1)考慮的因素: 滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊螅?盡量利用地形,減少挖填方數(shù)量; 爭(zhēng)取在場(chǎng)區(qū)內(nèi)挖填平衡,降低運(yùn)輸費(fèi); 有一定泄水坡度,滿(mǎn)足排水要求. 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高一般在設(shè)計(jì)文件上規(guī)定,如無(wú)規(guī)定: A.小型場(chǎng)地挖填平衡法; B.大型場(chǎng)地最佳平面設(shè)計(jì)法(用最小二乘法,使挖填平衡且總土方量最小)。,(2)初步標(biāo)高(按挖填平衡) 場(chǎng)地初步標(biāo)高: H11、H12、H21、H22 一個(gè)方格各角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高; M 方格個(gè)數(shù). 或:
7、H1一個(gè)方格所僅有角點(diǎn)的標(biāo)高; H2、H3、H4分別為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)方格共用角點(diǎn)的標(biāo)高.,,2,1,3,4,方格網(wǎng),,,,,,,,,,(3)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整 1)土可松性的影響 問(wèn):*土的可松性導(dǎo)致場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的提高? *調(diào)整場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)采用最后可松性系數(shù)?,,,,,,,,,,,2)場(chǎng)內(nèi)和場(chǎng)外挖、填土的影響 問(wèn):以下四個(gè)因素,哪些導(dǎo)致場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高提高? 設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的填方工程 設(shè)計(jì)標(biāo)高以下的挖方工程 就近從場(chǎng)外挖土 就近棄土于場(chǎng)外,,,,,小結(jié):填土量大,場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高提高; 挖土量大,場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高降低。,,,,,,3)泄水坡度對(duì)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的影響,注:設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí),泄水坡度0.
8、002。,3.計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度 施工高度為角點(diǎn)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差,是以角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度.各方格角點(diǎn)的施工高度按下式計(jì)算: 式中hn------角點(diǎn)施工高度即填挖高度(以“+”為填,“-”為 挖),m;n------方格的角點(diǎn)編號(hào)(自然數(shù)列1,2,3,,n). Hn------角點(diǎn)設(shè)計(jì)高程,H------角點(diǎn)原地面高程,,,,,,4.確定“零線” “零點(diǎn)”方格邊界上施工高 度為0的點(diǎn)。 “零線”“零點(diǎn)”所連成的線。 問(wèn):* “零線”是否是挖填區(qū)的分界線? * “零線”是否是一條連續(xù)的線? * 假設(shè)場(chǎng)地?zé)o限大,“零線”是否封閉?
9、 * 在一個(gè)場(chǎng)地上是否會(huì)有多條“零線” ?,,,,,5.計(jì)算方格土方工程量 按方格底面積圖形和表1-3所列計(jì)算公式,逐格計(jì)算每個(gè)方格內(nèi)的挖方量或填方量. 表1-3 常用方格網(wǎng)點(diǎn)計(jì)算公式,,,,,,6.計(jì)算場(chǎng)地邊坡的土方量,坡度系數(shù):m=b/h,7.計(jì)算土方總量 將挖方區(qū)(或填方區(qū))所有方格計(jì)算的土方量和邊坡土方量匯總,即得該場(chǎng)地挖方和填方的總土方量.,8.例題 【例1.1】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)如圖1-7所示,方格邊長(zhǎng)為20m20m,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(jì)算挖方和填方的總土方量.,【解】(1)根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點(diǎn)的地面設(shè)計(jì)標(biāo)高和自然標(biāo)高,計(jì)
10、算結(jié)果列于圖1-8中. 由公式1.9得: h1=251.50-251.40=0.10mh2=251.44-251.25=0.19m h3=251.38-250.85=0.53mh4=251.32-250.60=0.72mh5=251.56-251.90=-0.34mh6=251.50-251.60=-0.10mh7=251.44-251.28=0.16mh8=251.38-250.95=0.43m h9=251.62-252.45=-0.83mh10=251.56-252.00=-0.44mh11=251.50-251.70=-0.20mh12=251.46-251.40=0.06m,(2)計(jì)
11、算零點(diǎn)位置.從圖1-8中可知,15、26、67、711、1112五條方格邊兩端的施工高度符號(hào)不同,說(shuō)明此方格邊上有零點(diǎn)存在. 由公式1.10求得: 15線x1=4.55(m)26線x1=13.10(m)67線x1=7.69(m)711線x1=8.89(m)1112線x1=15.38(m),(3)計(jì)算方格土方量.方格、底面為正方形,土方量為: V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格底面為兩個(gè)梯形,土方量為:V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=
12、12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3)方格、、底面為三邊形和五邊形,土方量為: V(+)=65.73(m3) V(-)=0.88(m3) V(+)=2.92(m3) V(-)=51.10(m3)V(+)=40.89(m3)V(-)=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),(4)邊坡土方量計(jì)算.如圖1.9,、按三角棱柱體計(jì)算外,其余均按三角棱錐體計(jì)算,可得
13、: V(+)=0.003(m3) V(+)=V(+)=0.0001(m3) V(+)=5.22(m3) V(+)=V(+)=0.06(m3) V(+)=7.93(m3) V(+)=V(+)=0.01(m3) V=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+20.06+7.93+20.01+0.01=13.29(m3) 邊坡總挖方量: V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25 (m3),圖1-9場(chǎng)地邊坡平面圖,第三節(jié)基坑邊坡穩(wěn)定及降水,主要內(nèi)容:排除地面水和降低地下水
14、 3.1 排除地面水 一般采用“疏”,“堵”,“擋”的辦法。 “疏”設(shè)置排水溝; “堵”截水溝; “擋”修筑土堤。,,,,,,3.2 降低地下水 主要方法:集水坑降水法和井點(diǎn)降水法。 1.集水坑降水法(即明排水法),,,,,,,集水坑的設(shè)置要求 設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外,地下水走向的上游,以防止坑底的土顆粒流失。 直徑或?qū)挾龋?.6-0.8m; 間距:20-40m。 深度:隨挖土加深而加深, 低于挖土面0.7-1m,基坑底 面下1-2m。 構(gòu)造:底部設(shè)300厚碎石濾 水層或100厚礫石上部100厚 粗砂。 主要抽水設(shè)備 離心泵和潛水泵,集水坑降水,,,,,,2 流沙及其防治 (1)流
15、沙產(chǎn)生的條件 當(dāng)土質(zhì)為細(xì)沙或粉沙,又采用集水坑降水時(shí),基坑一旦開(kāi)挖到地下水位以下(約0.5米),坑底下的土有時(shí)會(huì)形成流動(dòng)狀態(tài),隨地下水一起涌入坑內(nèi),就形成流沙。,重要概念,后果: 施工條件惡化 地基完全喪失承載能力 附近建筑物沉降,傾斜。,流沙,,,,,,(2)流沙形成原因 內(nèi)因土質(zhì)問(wèn)題 均勻:顆粒級(jí)配中,土的不均勻系數(shù)小于5。 粘性差:土的顆粒組成中,粘粒含量<10,粉粒含量75% 土松:天然空隙比0.75 水多:含水量30% 因此,流砂易在粉土、細(xì)砂、粉砂和淤泥土中發(fā)生。,,,,,,,外因與土重作用相反的動(dòng)水壓力 動(dòng)水壓力的性質(zhì): 作用方向與水流方向相同; 與水力坡度和水頭差成正比;
16、 與滲透路徑成反比。,,,土的浸水容重,動(dòng)水壓力,,,,,,,,,(3)管涌冒砂 定義基坑底位于不透水層,其下為承壓蓄水層,當(dāng)覆蓋土的重力小于承壓水的托力時(shí),發(fā)生管涌冒砂現(xiàn)象。,,,,,,,,(4)流沙的防治 原則:治砂必先治水 減小或平衡動(dòng)水壓力 強(qiáng)挖并拋大石塊 水下挖土法 減小水位差,使動(dòng)水壓力作用方向向下 人工降低地下水位 截?cái)嗟叵滤鳌?設(shè)止水帷幕 加長(zhǎng)滲透路徑 打鋼板樁,,,,,,,,,,,,,,,,3 井點(diǎn)降水 (1)井點(diǎn)降水的類(lèi)型和適用范圍 在基坑開(kāi)挖前,預(yù)先在基坑周?chē)蛟诨觾?nèi)設(shè)置一定數(shù)量的濾水管(井),利用抽水設(shè)備從中抽水,使地下水位降至基坑以下并穩(wěn)定后才開(kāi)挖基坑。,,
17、,,,,,(2)輕型井點(diǎn)設(shè)備 包括:管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。 管路系統(tǒng) 包括:井點(diǎn)管、濾管、彎聯(lián)管和總管等: 濾管3850, L=120mm鋼管,上開(kāi)直徑為 1219的透水孔。 井點(diǎn)管直徑為3850, L=57m 的無(wú)縫鋼管,一般長(zhǎng) 度為6m。 總管直徑為100127, L=4m 的無(wú)縫鋼管,每隔0.8 或1.2m有一個(gè)連接孔。 彎連管一般用鋼管,塑 料管,常用塑料管。,,,,,,井點(diǎn)管,總管,彎連管,輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng),,,,,,(2)輕型井點(diǎn)設(shè)備 抽水系統(tǒng),抽水原理 地下水(氣)在真空度的作用下,進(jìn)入水氣分離器,然后水由抽水機(jī)抽出,氣由真空泵抽出,不斷循環(huán),從而降低地下水位。 設(shè)備 真空泵
18、、抽水機(jī)、水氣分離器等。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,真空泵,離心泵,浮筒,,,,,,,,(3) 輕型井點(diǎn)布置 一般按照:?jiǎn)闻?、雙排、環(huán)形布置。 1)單排井點(diǎn)布置,,,中部,地下水上游,大于基坑寬,透水層,<6m,降水<5m,,,,,,2)環(huán)形井點(diǎn)布置,,,分段點(diǎn)設(shè)在拐彎處,中部,透水層,基坑寬6m降水5m,,,,,,輕型井點(diǎn)降水現(xiàn)場(chǎng),,,,,,真空泵,,,,,,3)二級(jí)輕型井點(diǎn),,,,,,南京玄武湖隧道施工城墻側(cè)湖底段采用圍堰擋水,二級(jí)輕型井點(diǎn)降水,輔以管井井點(diǎn)降水,放坡大開(kāi)挖,掛網(wǎng)噴漿護(hù)坡。,第一級(jí),第二級(jí),,,,,,2)涌水量的計(jì)算 單井涌水量的計(jì)算達(dá)西線性滲
19、透定律 涌水量=滲透系數(shù)過(guò)水?dāng)嗝娣e水力坡度 即:Q=KAI 對(duì)于無(wú)壓完整井: 式中:H含水層厚度(m);h井內(nèi)水深(m) R抽水影響半徑(m);r水井半徑(m); S水井內(nèi)水位降低值,SH-h。,,,,,,A圓柱表面積,,,,,,0,有效影響深度,無(wú)壓非完整群井涌水量 完整井的公式 非完整井的公式,,,,注:H0 20、小n,增大D,以滿(mǎn)足D15d),,,,,,,(5)輕型井點(diǎn)抽水設(shè)備的選擇 真空抽水設(shè)備:W5、W6 W5型:總管長(zhǎng)度不大于100m W6型:總管長(zhǎng)度不大于120m 真空泵抽水過(guò)程中的最低真空度 式中:h降水深度(m); h水頭損失,近似取1-1.5m 射流泵設(shè)備 QJD-60、QJD-90、JS-45其排水量分別為:60m3/h,90m3/h,45m3/h,總管長(zhǎng)度不大于50m。,,,,,,水泵 一般選用單級(jí)離心泵,其型號(hào)根據(jù)流量、吸水揚(yáng)程、與總揚(yáng)程確定。 水泵的流量應(yīng)比基坑涌水量大10%-20%,水泵的吸水揚(yáng)程,要大于降水深度和各項(xiàng)水頭損失之和,總揚(yáng)程應(yīng)大于吸水揚(yáng)程與出水揚(yáng)程之和。 多層 21、井點(diǎn)系統(tǒng)中,下層井點(diǎn)的水泵應(yīng)比上層井點(diǎn)的總揚(yáng)程要大,以免中途接力。 一般一臺(tái)真空泵配一臺(tái)水泵作業(yè),當(dāng)土的滲透系數(shù)和涌水量較大時(shí),也可采用兩臺(tái)水泵。,,,,,,(6)輕型井點(diǎn)的施工 施工內(nèi)容包括:準(zhǔn)備工作、井點(diǎn)系統(tǒng)埋設(shè)、 使用與拆除。 準(zhǔn)備工作 材料準(zhǔn)備(井點(diǎn)設(shè)備、施工機(jī)具、動(dòng)力、水源、砂濾料等); 排水溝的開(kāi)挖; 標(biāo)高觀測(cè)及防止沉降的措施; 設(shè)置水位觀測(cè)孔。 井點(diǎn)埋設(shè) 挖井點(diǎn)溝槽 排放總管 埋設(shè)井點(diǎn)管 用彎連管與總管相連,安排抽水設(shè)備,試抽水。,,,,,,井點(diǎn)管埋設(shè)的方法沖水管沖孔 鉆孔 直接利用井點(diǎn)管水沖下沉; 以帶套管的水沖法或振動(dòng)水沖法成孔后沉設(shè)井點(diǎn)管。 每根井點(diǎn)管沉沒(méi)后應(yīng)檢驗(yàn)其 22、滲水性能:井點(diǎn)管與孔壁之間填砂濾料時(shí),管口應(yīng)有泥漿水冒出,或向管內(nèi)灌水時(shí),能很快下滲。 第一組井點(diǎn)系統(tǒng)安裝完畢后應(yīng)進(jìn)行抽水試驗(yàn),檢查管路接頭質(zhì)量、井點(diǎn)出水狀況、抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等。 降水過(guò)程中應(yīng)對(duì)建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè),必要時(shí)采取防護(hù)措施,,,,,,,,,,,,3.3 土方邊坡和支護(hù) 土壁穩(wěn)定主要依靠土體的抗剪強(qiáng)度來(lái)維持平衡。 土體抗剪強(qiáng)度來(lái)源于土體的內(nèi)摩擦力和粘結(jié)力(內(nèi)聚力)。 土體塌方的本質(zhì)剪應(yīng)力抗剪強(qiáng)度 其主要原因開(kāi)挖過(guò)深、土質(zhì)較差、放坡太小,水的侵入以及支護(hù)較弱等綜合原因。 防止土體塌方的主要措施放坡及支撐等。 1. 土方邊坡坡度和邊坡穩(wěn)定 1)土方邊坡 即放坡寬 23、度b=坡度系數(shù)m開(kāi)挖深度h 確定坡度的大小應(yīng)考慮:土質(zhì)情況、包括地下水、開(kāi)挖深度、使用情況(堆載)、使用時(shí)間等。,,,,,,2)邊坡穩(wěn)定 邊坡穩(wěn)定抗剪強(qiáng)度剪應(yīng)力 土體塌方剪應(yīng)力抗剪強(qiáng)度 剪應(yīng)力的增加外力 邊緣堆土或機(jī)械; 水侵入邊坡,使土的含水量增加; 地下水產(chǎn)生的動(dòng)水壓力; 土體內(nèi)水的靜壓力等。 抗剪強(qiáng)度降低外因轉(zhuǎn)換為內(nèi)因 由于受風(fēng)化作用使土質(zhì)變松; 土受地下水的侵蝕而產(chǎn)生潤(rùn)滑作用; 飽和細(xì),粉沙受振動(dòng)而液化。,,,,,,2 基坑無(wú)支護(hù)開(kāi)挖 常用于深度不大且土質(zhì)較好的基坑,應(yīng)是施工條件允許時(shí)首選的開(kāi)挖方式。,無(wú)支護(hù)開(kāi)挖 直立壁開(kāi)挖 放坡開(kāi)挖,,,天然自立邊坡開(kāi)挖 人工加固邊坡開(kāi)挖,深度< 24、5m 無(wú)支撐邊坡,,,,,,3 人工加固邊坡 為保護(hù)土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定、堅(jiān)固,常對(duì)開(kāi)挖坡面采取一定的加固措施進(jìn)行護(hù)坡。 常用的邊坡加固方法 水泥砂漿抹面、漿砌片石護(hù)坡、堆置砂(土)包護(hù)坡、塑料膜覆蓋,噴漿或掛網(wǎng)噴射混凝土等。 經(jīng)以上邊坡加固方法處理過(guò)的邊坡即稱(chēng)為人工加固邊坡。,,,,,, 水泥砂漿抹面常用于保護(hù)易風(fēng)化的軟質(zhì)巖石、老粘性土及破碎巖石邊坡坡面的穩(wěn)定,一般作3050mm厚水泥砂漿抹面。如用于一般土質(zhì)邊坡,常沿坡面打入雙向間距1.0m左右長(zhǎng)11.5m的級(jí)螺紋鋼筋(直徑1016mm)以加強(qiáng)砂漿面層與坡面土體的連結(jié)。 漿砌片石護(hù)坡對(duì)各種土質(zhì)或巖石邊坡,為防止風(fēng)化剝落或滑坍,可采用漿砌片石護(hù) 25、坡,坡度應(yīng)小于 10.5,豎直邊坡也可采用紅磚砌筑。也可在坡腳處砌筑一定高度的漿砌片石或紅磚墻,用于反壓及擋土。 疊置砂(土)袋護(hù)坡對(duì)已發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生滑坍失穩(wěn)或變形較大的邊坡,常用疊置砂袋或土袋(草袋或土工織物袋),置于坡腳或坡面,具有排水反壓,抗滑穩(wěn)定的作用。 塑料薄膜覆蓋護(hù)坡在坡面鋪設(shè)抗拉或防水的塑料薄膜(土工布),其上覆蓋素土、砂土、砂漿抹面等,對(duì)坡面進(jìn)行防水、防風(fēng)化、防坡面土流失的加固處理。,,,,,,,4 土壁支護(hù) 工程特點(diǎn)、開(kāi)挖深度 采用土壁支護(hù)應(yīng)根據(jù) 地質(zhì)條件、地下水位 臨近建筑物的情況 施工方法 要求:牢固可靠;經(jīng)濟(jì)合理;確保安全 26、鋼(木)支撐 板樁 常用方法: 灌注樁 深層攪拌樁 地下連續(xù)墻,,,,,,,,(1)板樁支護(hù) 作用連續(xù)板樁既可擋土,又可擋水。當(dāng)開(kāi)挖的基坑較深,地下水位較高且有可能發(fā)生流砂時(shí),如果未采用井點(diǎn)降水方法,則宜采用連續(xù)板樁支護(hù)結(jié)構(gòu) 類(lèi)型:木板樁;鋼筋混凝土板樁;鋼板樁等。 1)鋼木混合式板樁 適用埋深較淺的黏土,沙土層,地下水位較淺; 注意--軟土地基要慎用。,,,,,,2)工字鋼(H型鋼)襯板支護(hù)結(jié)構(gòu),適用于粘性土、砂土等土質(zhì)較好且地下水位較低的基坑,水位高時(shí)要先降水。在軟土地基中要慎用,卵石地基中較難施工。 挖深25m。,傳力機(jī)理: 土的側(cè)壓力襯板工字鋼樁導(dǎo)梁(或頂撐或 27、拉錨)。,,,,,,3)鋼板樁支護(hù) 由帶鎖口或鉗口的熱軋型鋼制成,既能擋土又能擋水。適用于較弱地基土及地下水位較高,水量較多的深基坑工程,在砂礫及密實(shí)砂土中施工困難。 挖深<15m。,問(wèn):哪個(gè)截面剛度最大,哪個(gè)最???,最小,最大,,,,,,4)鋼板樁支護(hù) 特點(diǎn)打設(shè)方便,重復(fù)使用,承載力大,既可擋土,又可擋水等; 分類(lèi) 無(wú)錨板樁(懸臂式板樁)懸臂長(zhǎng)度一般不超過(guò)5m; 有錨板樁---板樁上部用拉錨或頂撐加以固定,又分為單錨和多錨,常用單錨板樁。 單錨板樁設(shè)計(jì)要素:入土深度、截面彎距、錨桿拉力。 主要破壞形式:,入土深度不夠,本身強(qiáng)度、剛度不夠,拉錨承載力或長(zhǎng)度不夠,,,,,,,,,5)鋼筋混凝土 28、板樁,傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu),企口榫接有較好防水作用。厚可達(dá)500mm,,總費(fèi)用低。已向薄壁工字形方向發(fā)展大截面如500500mm以上,壁厚100120mm,腹板預(yù)制后在現(xiàn)場(chǎng)澆成整體。在兩工字形板樁間鉆孔注漿堵漏。 挖深<10m。 適用軟土、一般粘性土。,,,,,,(2)灌注樁支護(hù)結(jié)構(gòu),應(yīng)用日趨廣泛。可在平面上采取不同的排列方式形成樁墻式支護(hù)結(jié)構(gòu),以抵抗不同條件下側(cè)向水、土壓力。一般樁頂設(shè)置連續(xù)的鋼筋混凝土壓頂?shù)厝α?帽梁),使支護(hù)樁共同工作,提高整體性。 1)稀疏排樁僅擋土,不可擋水 應(yīng)采取可靠降水措施以防止管涌和流砂現(xiàn)象發(fā)生。 2)稀疏排樁加水泥砂漿抹面可擋土、擋水 稀疏排樁間距S較大時(shí)用。樁凈距一 29、般1.0m以?xún)?nèi),以0.60.8m為宜?;油谕痢摻z網(wǎng)水泥砂漿抹面均分層施工。,,,,,,工程實(shí)例,南京火車(chē)站綜合樓地下室兩層,采用稀疏排樁方案,挖深9m。,,,,,,基坑支護(hù),,,,,,3)連續(xù)排樁 灌注樁連續(xù)排列。排列方式有多種,圖中黑色樁為素混凝土樁,或砂樁注入砂漿、化學(xué)漿液等形成無(wú)筋樁。 問(wèn):能否既可擋土,又可擋水?,,擋水,擋土,,,,,,4)雙排式(或框架式)灌注樁支護(hù)僅擋土 灌注樁雙排布置,用蓋板連接形成門(mén)式剛架結(jié)構(gòu)。,,,,,,5)連拱式支護(hù)結(jié)構(gòu)僅可擋土 新型的大直徑與小直徑樁的組合結(jié)構(gòu),拱的矢高f=(1/41/2)L。 樁頂用鋼筋混凝土圈梁(即蓋板)相連接,基坑較深時(shí)可 30、加12道橫肋梁以增強(qiáng)拱截面的整體性,可省去內(nèi)支撐或土層錨桿。,,,,,,6)擋土與阻水組合排樁支護(hù)結(jié)構(gòu),,,,,,可分為深層攪拌樁、粉噴水泥攪拌樁和高壓旋噴樁等,既可擋土又可止水,其中深層攪拌水泥土擋墻廣泛用于軟土地區(qū)(淤泥質(zhì)土,地基承載力120kPa粘性土)的深基坑工程,挖深8m。,(3)重力式水泥土擋墻,,,,,,格柵式水泥土擋墻構(gòu)造要求 墻體縱向相鄰拉結(jié)格構(gòu)墻沿縱向的總厚度不應(yīng)小于縱向長(zhǎng)度的1/4; 擋墻的轉(zhuǎn)角處宜采用圓弧形實(shí)墻(實(shí)體式)。 縱向墻體與拉結(jié)格構(gòu)墻搭接均應(yīng)不小于150mm,作為止水結(jié)構(gòu)的縱向搭接應(yīng)不小于200mm。 擋墻寬度一般取開(kāi)挖深度的0.60.8倍,墻體在基坑底面下的 31、嵌固深度取開(kāi)挖深度的0.81倍。 根據(jù)基坑條件可做成變階寬度和深度,也可成拱。 為加強(qiáng)整體性,擋墻可插入毛竹(大頭直徑不小于100mm,長(zhǎng)度4m左右),墻頂應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土壓頂(地圈梁),厚度取200mm,配12200雙層雙向。 在可能的情況下,宜將壓頂與基坑周?chē)幕炷谅访婊虻孛孢B成一體。,,,,,,(4)深層攪拌樁,,,,,,深層攪拌樁施工質(zhì)量要求 樁位準(zhǔn)確、樁體垂直 放線誤差20mm 就位誤差50mm 成樁誤差100mm 水泥漿不得離析 水灰比0.4-0.6,水泥漿停置時(shí)間不超過(guò)2h,不得離析 確保水泥攪拌樁的強(qiáng)度與均勻性 攪拌下沉速度不超過(guò)0.7m/min 噴漿提升速度不超過(guò)0.5m/ 32、min 確保加固體的連續(xù)性 相鄰樁間施工間隔不超過(guò)24h,,,,,,南京市級(jí)機(jī)關(guān)33層住宅樓,地下室一層,挖深6m,采用水泥土攪拌樁支護(hù)技術(shù)。,工程實(shí)例,,,,,,(5)土層錨桿 1)土層錨桿構(gòu)造 錨頭 一般由錨具、臺(tái)座和腰梁等組成。 自由段 位于土體主動(dòng)滑裂面內(nèi)的部分。 由錨筋、隔離套、定位板(器)及水泥 砂漿等構(gòu)成。定位板(器)一般用硬塑料或鐵板 、鋼筋等制成。 錨固段 位于土體主動(dòng)滑裂面以外,由錨筋、定位器、錨固體構(gòu)成。錨固段是用水泥砂漿或水泥漿將錨筋與土體粘結(jié)在一起的錨固體。,錨頭,自由段,錨固段,,,,,,,南京電網(wǎng)調(diào)度中心土層錨桿支護(hù),工程實(shí)例,土層錨桿,,,,,,2)土層 33、錨桿的分類(lèi) 類(lèi)型普通錨桿;高壓灌漿錨桿;預(yù)應(yīng)力錨桿。 錨固段圓柱型、端部擴(kuò)大頭型和連續(xù)球體型。,c 圓柱型錨桿,端部擴(kuò)大頭型適用于錨固于砂質(zhì)土、硬粘土層且要求較高抗拔力。 連續(xù)球體型適用于錨固于淤泥土、淤泥質(zhì)土土層,且要求較高抗拔力。,,,,,,3)土層錨桿的施工,灌漿材料要求: 水泥砂漿:灰砂比1:11:2;水灰比0.380.45。 純水泥漿:水灰比0.40.45。,,,,,,,(6)土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu) 土釘墻由被加固土體、土釘群和噴射混凝土面板組成,形成一個(gè)以土擋土的類(lèi)似重力式的擋土墻。,全段錨固,,擋土墻,,,,,,土釘墻類(lèi)型 土釘可分為:不注漿和鉆孔注漿兩種。 不注漿土釘 又分為打入型和射 34、入型。 前者是用氣動(dòng)土釘機(jī)將長(zhǎng)度不超過(guò)6m的小型角鋼打入土內(nèi)。 后者是用氣動(dòng)射釘機(jī)將2538mm的粗鋼筋或鋼管射入土內(nèi)(長(zhǎng)度6m以?xún)?nèi))。 鉆孔注漿土釘 適用于土體面層維護(hù)或開(kāi)挖較淺的邊坡維護(hù)。全長(zhǎng)注漿土釘適用于開(kāi)挖較深的邊坡維護(hù)。,,,,,,基坑支護(hù)失效實(shí)例,1994年9月上海黃浦區(qū)某大廈基坑支護(hù)靠馬路40m長(zhǎng)支撐破壞,600厚地下連續(xù)墻倒塌。 基坑挖深23.5m。 原因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)多方面。,,,,,,基坑支護(hù)屈曲實(shí)例,角撐受壓平面外失穩(wěn),,,,,,南京玄武湖隧道土方工程施工,玄武湖隧道為南京市規(guī)劃的“經(jīng)五緯九”路網(wǎng)的重要組成部分。 東起新莊立交二期,西起模范馬路,全長(zhǎng)2.66KM 35、,暗埋段2.23KM,設(shè)計(jì)寬32M,雙向六車(chē)道。,湖底隧道,,,,,,玄武湖隧道由新莊立交穿入玄武湖、古城墻、中央路、過(guò)蘆席營(yíng)路口,在南京工業(yè)大學(xué)附近出地面。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,隧道的陸地段采用SMW工法作基坑支護(hù),,,,,,2.5 土方機(jī)械化施工 主要土方施工機(jī)械: 推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、單斗挖土機(jī)、壓實(shí)機(jī)械等。 2.5.1 主要土方機(jī)械的特點(diǎn)與施工方法 (1)推土機(jī) 特點(diǎn)切土、推土和卸土; 分類(lèi) 行走裝置:履帶式和輪式推土機(jī) 操作方式:機(jī)械式和液壓式操縱。 鏟刀安裝方式:固定式推土機(jī)和回轉(zhuǎn)式推土機(jī)。,,,,,,,,,,,,輪胎式推土機(jī),履帶式推土機(jī),,,,, 36、,直鏟推土機(jī)的固定式推土鏟,回轉(zhuǎn)式鏟刀 (a)鏟刀平斜 (b)鏟刀側(cè)傾,,,,,,(2)鏟運(yùn)機(jī) 特點(diǎn)挖土、運(yùn)土、卸土和平土; 分類(lèi) 運(yùn)行方式:拖式和自行式 操作方式:鋼絲繩操縱式和液壓式操縱。 卸土方式:強(qiáng)制式、半強(qiáng)制式和自由卸土。,,,,,,,拖式鏟運(yùn)機(jī),自行式鏟運(yùn)機(jī),,,,,,(3)單斗挖土機(jī),反鏟挖掘機(jī),,,,,,,,,,,,,,,(4)壓實(shí)機(jī)械,,,,,,,輪胎式壓路機(jī),輪胎驅(qū)動(dòng)鋼輪振動(dòng)壓路機(jī),,,,,,振動(dòng)沖擊夯,電動(dòng)蛙式打夯機(jī),,,,,,2.5.2 土的填筑與壓實(shí) (1)填方土料的選擇與填筑方法 1)填方土料的選擇 粘性土含水量合適,適合各層填料; 碎石土料、爆破石渣、砂土作表層 37、以下填料、最大粒徑<每層鋪填厚度的2/3。 其他要求有機(jī)質(zhì)含量8,可水溶性物質(zhì)5。 注:凍結(jié),液化及粉沙質(zhì)黏土都不能作為填土料。 2)填筑方法 分層填土、分層壓實(shí) 注:透水性大的土層置于透水性較小的土層之下。,,,,,,(2)壓實(shí)方法 壓實(shí)方法:碾壓法、夯實(shí)法、振動(dòng)壓實(shí)法 碾壓法主要適用場(chǎng)地平整和大型基坑回填工程 平碾壓路機(jī)(515頓)對(duì)砂土類(lèi)和粘性土均可壓實(shí); 振動(dòng)碾壓實(shí)爆破石渣、碎石類(lèi)土、雜填土或粉質(zhì)粘土; 羊足碾適用壓實(shí)粘土。 夯實(shí)法主要適用于小型回填土 夯錘,蛙式打夯機(jī),汽錘等。 振動(dòng)壓實(shí)法主要適用于振實(shí)非粘性土。,,,,,,,,,,,,(3)填土壓實(shí)的影響因素 主要影響因素 38、:壓實(shí)功、土含水量、每層鋪土厚度 和壓實(shí)遍數(shù)。 1)壓實(shí)功 土在含水量一定的情況下,壓實(shí)功愈大,土的密度就愈大,但并不成正比,因此壓實(shí)遍數(shù)并不需要過(guò)多,一般38遍即可。,非線性關(guān)系,注:對(duì)松土不宜用重型碾壓機(jī)械直接碾壓,否則土層會(huì)有強(qiáng)烈起伏,壓實(shí)效果不好,應(yīng)先用輕碾壓實(shí),后用重碾壓實(shí)。,,,,,,2)含水量 最優(yōu)含水量在使用同樣進(jìn)行壓實(shí)的條件下,使填土壓實(shí)時(shí)能獲得最大干重度時(shí)的含水量。,干燥土,土顆粒摩擦力大,飽和土,外力被部分水平衡,重要概念,,,,,,(注:約=16左右),,,,,,3)鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù) 填土在壓實(shí)功的作用下,其受力范圍逐步擴(kuò)大,而應(yīng)力則隨深度逐步減小,一旦其應(yīng)力不足以 39、使填土能產(chǎn)生永久的變形,就不能把土壓實(shí)。 鋪土厚度應(yīng)小于機(jī)械壓土 的影響深度,同時(shí)應(yīng)盡量減 少壓實(shí)遍數(shù)。 最優(yōu)鋪土厚度在該厚度 范圍內(nèi),可使土料在獲得 設(shè)計(jì)干重度條件下,壓實(shí) 機(jī)械所需的壓實(shí)遍數(shù)最小。,,,,,,,,,,,,應(yīng)力,作用半徑,深度,,,,,,,,,,,,,(4)填土壓實(shí)的質(zhì)量檢查 1)土的壓實(shí)系數(shù): 注:最大干容重 由試驗(yàn)確定。 2)控制干容重一般由設(shè)計(jì)確定 一般場(chǎng)地平整:約0.90左右 主要受力層范圍以?xún)?nèi):0.96 主要受力層范圍以下:0.930.96 3)實(shí)際干重度: 4)壓實(shí)要求: 注:且應(yīng)有90以上符合設(shè)計(jì)要求,其余極值之差不得大于0.8kN/m3,且應(yīng)分散,不得集中。,,,,,,,
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