建筑工程施工技术.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章 土方工程施工,1,1.1,土的工程分类及其工程性质,1.2 基坑（槽）的土方開挖,1.3,土方填筑与压实,1.5 人工減少地下水位,1.4,土方工程机械化施工,本 章 内 容,2,按土開挖的难易程度将土分為：松软土、壹般土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。,松土和壹般土可直接用铁锹開挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；,坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍開挖，或预先松土，部分用爆破的措施施工；,次坚石、坚石和特坚硬石壹般要用爆破措施施工。,土的工程分类与現場鉴别措施見表1.1所示。,1.1 土的分类及工程物理性质,1,.1.1,土的分类与鉴别,3,表1.1 土的工程分类与現場鉴别措施,土的分类,土 的 名 称,可松性系数,现场鉴别方法,K,S,K,s,一类土,(松软土),砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥),1.081.17,1.011.03,能用锹、锄头挖掘,二类土,(普通土),亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土,1.141.28,1.021.05,用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松,三类土,(坚土),软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土,1.241.30,1.041.07,要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍,四类土(砂砾坚土),重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石,1.261.32,1.061.09,整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤,4,土的分类,土 的 名 称,可松性系数,现场鉴别方法,K,S,K,s,五类土,(软石),硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩,1.301.45,1.101.20,用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用,爆破方法,六类土,(次坚石),泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实的石灰岩，风化花,岗岩，片麻岩,1.301.45,1.101.20,用爆破方法开挖,部分用风镐,七类土(坚石),大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾,岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩,1.301.45,1.101.20,用爆破方法开挖,八类土(特坚硬石),安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石,英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩,1.451.50,1.201.30,用爆破方法开挖,5,土的含水量,：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。,1.1.2,土的工程性质,壹、土的含水量,式中：m湿含水状态土的质量，kg；,m干烘干後土的质量，kg；,mW 土中水的质量，kg；,mS固体颗粒的质量，kg。,土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，對土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。,(1.1),6,土的天然密度:在天然状态下，單位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。,土的天然密度按下式计算：,二、土的天然密度和干密度,式中土的天然密度，kg/m3；,m 土的總质量，kg；,V 土的体积，m3。,(1.2),7,干密度:土的固体颗粒质量与總体积的比值，用下式表达：,式中,d,土的干密度，,kg/m,3,；,m,S,固体颗粒质量，,kg；,V,土的体积，,m,3,。,在壹定程度上，土的干密度反应了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表达土愈密实。土的密实程度重要通過检查填方土的干密度和含水量来控制。,(1.3),8,三、土的可松性系数,土的可松性：天然土經開挖後，其体积因松散而增長，虽經振動扎实，仍然不能完全复原，土的這种性质称為土的可松性。,土的可松性用可松性系数表达，即,(1.4),(1.5),9,土的最初可松性系数KS是计算車辆装运土方体积及挖土机械的重要参数；,土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的重要参数，各类土的可松性系数見表1.1所示。,10,四、土的渗透性,土的渗透性：指土体被水透過的性质。土的渗透性用渗透系数表达。,渗透系数：表达單位時间内水穿透土层的能力，以m/d表达；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工減少地下水位及选择各类井點的重要参数。土的渗透系数見表1.2所示。,11,表1.2 土的渗透系数参照表,土的名称,渗透系数,(,m/d),土的名称,渗透系数,(,m/d),粘土,0,.,005,中砂,5,.,00,20,.,00,亚,粘,土,0,.,005,0,.,10,均质中砂,35,50,轻亚粘土,0,.,10,0,.,50,粗砂,20,50,黄土,0,.,25,0,.,50,圆,砾,石,50,100,粉砂,0,.,50,1,.,00,卵石,100,500,细砂,1,.,00,5,.,00,粗砂夹卵石,50,100,12,1.2 土 方 计 算,1,.2.1,基坑与基槽土方量计算,基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两個平行的平面作底的壹种多面体)体积公式计算(图1.1)。即,(1.6),13,基槽土方量计算可沿長度方向分段计算(图1.2)：,将各段土方量相加即得總土方量：,(1.7),(1.8),14,1.2.2 場地平整土方计算,場地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的場地划提成若干横截面後，用横截面计算公式逐段计算，最终将逐段计算成果汇總。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。對于地形较平坦地区，壹般采用方格网法。,15,方格网法计算場地平整土方量环节為：,(1)讀识方格网图,方格网图由设计單位(壹般在1/500的地形图上)将場地划分為边長a=1040m的若干方格，与测量的纵横坐標相對应，在各方格角點规定的位置上標注角點的自然地面標高(H)和设计標高(Hn)，如图1.3所示。,16,17,(2)计算場地各個角點的施工高度,施工高度為角點设计地面標高与自然地面標高之差，是以角點设计標高為基准的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式计算：,(1.9),18,(3)计算“零點”位置，确定零线,方格边线壹端施工高程為“+”，若另壹端為“-”，则沿其边线必然有壹不挖不填的點，即為“零點”(图1.4)。,19,零點位置按下式计算：,(1.10),20,(4)计算方格土方工程量,按方格底面积图形和表1.3所列计算公式，逐格计算每個方格内的挖方量或填方量。,(5)边坡土方量计算,場地的挖方区和填方区的边缘都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划提成两种近似的几何形体進行计算，壹种為三角棱锥体(图1.6中、)，另壹种為三角棱柱体(图1.6中)。,21,22,A,三角棱锥体边坡体积,(1.11),23,B,三角棱柱体边坡体积,两端横断面面积相差很大的状况下，边坡体积,C计算土方總量,将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇總，即得该場地挖方和填方的總土方量。,(1.12),(1.13),24,1,.2.4,土方边坡与土壁支撑,土壁稳定，重要是由土体内摩阻力和粘結力保持平衡，壹旦失去平衡，土壁就會塌方。导致土壁塌方的重要原因有：,边坡過陡，使土体自身稳定性不够，尤其是在土质差、開挖深度大的坑槽中，常引起塌方。,雨水、地下水渗透基坑，使土体重力增大及抗剪能力減少，是导致塌方的重要原因。,基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于動荷载的作用，使土体产生的剪应力超過土体的抗剪强度,25,壹、土方边坡,土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表达(图1.11)，即,土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1m,式中 m=b/h 称為边坡系数。,26,當地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面標高時，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不适宜超過下列规定：,密实、中密的砂土和碎石类土(充填物為砂土)：1.0m；,硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；,硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物為粘性土)：,1.5m；,坚硬的粘土：2m。,挖土深度超過上述规定期，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。,27,二、土壁支撑,土壁支撑形式应根据開挖深度和宽度、土质和地下水条件以及開挖措施、相邻建筑物等状况進行选择和设计。,横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑构成，用于宽度不大、深度较小沟槽開挖的土壁支撑。,根据挡土板放置方式不壹样，分為水平挡土板和垂直挡土板两类(見图1.12)。,(1)横撑式支撑,28,29,(2)板桩式支撑,板桩式支撑尤其合用于地下水位较高且土质為细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂現象产生。,板桩支撑作用：,使地下水在土中的渗流路线延長，減小了動水压力，從而可防止流砂的产生；,板桩支撑既挡土又防水，尤其适于開挖较深、地下水位较高的大型基坑；,可以防止基坑附近建筑物基础下沉。,30,钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。,平板桩(图1.13(a)防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但長轴方向抗弯强度较小；,波浪式板桩（图1.13(b)）的防水和抗弯性能都很好，施工中多采用。,钢板桩施工,31,32,1.,3,填土与压实,1.3.1 填土的规定,填土的土料应符合设计规定。,具有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量不小于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作為填方土料；,以粘土為土料時，应检查其含水量与否在控制范围内，含水量大的粘土不适宜作填土用；,壹般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层如下填料，其最大粒径不得超過每层铺垫厚度的2/3。,33,填土应按整個宽度水平分层進行，當填方位于倾斜的山坡時，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡後施工，以免填土横向移動，并尽量用同类土填筑。,回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。,34,1.3.2 土的压实措施,填土的压实措施壹般有碾压、扎实、振動压实等几种。,碾压法是靠沿填筑面滚動的鼓筒或轮子的压力压实填土的，合用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振動碾和汽胎碾。碾压机械進行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的措施。,扎实措施是运用夯锤自由下落的冲击力来扎实填土，合用于小面积填土的压实。扎实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。,35,1.3.3 填土压实的影响原因,填土压实的重要影响原由于压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。,壹、压实功的影响,填土压实後的密度与压实机械在其上所施加功的关系見图1.33。,36,二、含水量的影响,填土含水量的大小直接影响碾压(或扎实)遍数和质量。,较為干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；當土具有合适含水量時，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力減小，在同样压实功作用下，得到最大的密实度，這時土的含水量称做最佳含水量(图1.34)。,37,38,三、铺土厚度的影响,在压实功作用下，土中的应力随深度增長而逐渐減小(图1.35)，其压实作用也随土层深度的增長而逐渐減小。,多种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等原因有关。,對于重要填方工程，其到达规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工現場的压实试验决定。若無试验根据应符合表1.8的规定。,39,40,表1.8 填土施工時的分层厚度及压实遍数,压实机具,分层厚度(,mm),每层压实遍数,平碾,250300,68,振动压实机,250350,34,柴油打夯机,200250,34,人工打夯,200,34,41,1,.3.4,填土质量检查,填土压实後必须要到达密实度规定，填土密实度以设计规定的控制干密度d(或规定的压实系数)作為检查原则。,土的控制干密度与最大干密度之比称為压实系数。,土的最大干密度乘以规范规定或设计规定的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。,土的实际干密度可用“环刀法”测定。,填方施工結束後，应检查標高、边坡坡度、压实程度等。,42,壹、推土机,按行走的方式，可分為履带式推土机和轮胎式推土机。,履带式推土机附著力强，爬坡性能好，适应性强；,轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。,1.4 土方机械化施工,1,.4.1,常用土方施工机械,43,二、铲运机,按行走方式分為牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。,為了提高铲运机的生产效率，可以采用下坡铲土、推土机推土助铲等措施，缩短装土時间，使铲斗的土装得较满。,助铲法：根据填、挖方辨别布状况，結合當地详细条件，合理选择运行路线，提高生产率。壹般有环形路线和“8”字形路线两种形式。,环形路线 見图1.23,“8”字形路线 見图1.24,44,45,46,三、單斗挖土机,單斗挖土机按工作装置不壹样，可分為正铲、反铲、拉铲和抓铲四种(图1.25)。,單斗挖土机按其操纵机构的不壹样，可分為机械式和液压式两类。,47,48,(1)正铲挖土机,正铲挖土机的工作特點是前進行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；合用于開挖含水量不不小于27%的壹至三类土，且与自卸汽車配合完毕整個挖掘运送作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。,正铲挖土机的開挖方式，根据開挖路线与运送車辆的相對位置的不壹样，挖土和卸土的方式有如下两种：,正向挖土，侧向卸土(图1.26(b),正向挖土，反向卸土(图1.26(a),49,50,(2)反铲挖土机,反铲挖土机的工作特點是机械後退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于開挖停机面如下的壹至三类土，合用于挖掘深度不不小于4m的基坑、基槽、管沟，也合用湿土、含水量较大的及地下水位如下的土壤開挖。,反铲挖土机的開行方式有沟端開挖和沟侧開挖两种。,沟端開挖(图1.28(a)反铲挖土机停在沟端，向後退著挖土。,沟侧開挖(图1.28(b)挖土机在沟槽壹侧挖土，挖土机移動方向与挖土方向垂直。,51,52,(3)拉铲挖土机,拉铲挖土机工作時运用惯性，把铲斗甩出後靠收紧和放松钢丝绳進行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以開挖壹、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面如下的挖土工程，尤其合用于含水量大的水下松软土和壹般土的挖掘。拉铲開挖方式与反铲相似，可沟端開挖，也可沟侧開挖。,(4)抓铲挖土机,抓铲挖土机重要用于開挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，尤其适于水下挖土。土质坚硬時不能用抓铲施工。,53,壹、土方机械选择的原则,施工机械的选择应与施工内容相适应；,土方施工机械的选择与工程实际状况相結合；,主导施工机械确定後，要合理配置完毕其他辅助施工過程的机械；,选择土方施工机械要考虑其他施工措施，辅助土方机械化施工。,1,.4.2,土方机械的选择,54,二、土方開挖方式与机械选择,(1)平整場地常由土方的開挖、运送、填筑和压实等工序完毕。,地势较平坦、含水量适中的大面积平整場地，选用铲运机较合适。,地形起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整場地，运距在1000m以上時，可选择正铲挖土机配合自卸車進行挖土、运土，在填方区配置推土机平整及压路机碾压施工。,挖填方高度均不大，运距在100m以内時，采用推土机施工，灵活、經济。,55,(2)地面上的坑式開挖,單個基坑和中小型基础基坑開挖，在地面上作业時，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机合用于壹、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类如下土质，深度在4m以内的基坑。,(3)長槽式開挖,指在地面上開挖具有壹定截面、長度的基槽或沟槽，适于挖大型廠房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机；,若為水中取土或土质為淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。,若土质干燥，槽底開挖不深，基槽長30m以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式開挖,56,(4)整片開挖,對于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机開挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。,(5)對于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的開挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗車来完毕浅基坑(槽)的挖掘和运土。,57,為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明沟排水法和井點降水法。,1.5 人工減少地下水位,1.5.1,明沟排水法,明沟排水法是壹种设备简朴、应用普遍的人工減少水位的措施。,58,施工措施是，開挖基坑或沟槽過程中，碰到地下水或地表水時，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围開挖排水沟，设置集水井，使水經排水沟流入井内，然後用水泵抽出坑外(見图1.16)。,明沟排水法合用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不合适于细砂土和粉砂土层，由于地下水渗出會带走细粒而发生流砂現象。,59,60,流砂：當開挖深度大、地下水位较高而土质為细砂或粉砂時，假如采用集水井法降水開挖，當挖至地下水位如下時，坑底下面的土會形成流動状态，随地下水涌入基坑，這种現象称為流砂。,流砂現象,61,假如土层中产生局部流砂現象，应采用減小動水压力的处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其措施有：,如条件許可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；,水中挖土時，不抽水或減少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；,采用井點降水法、打板桩法、地下持续墙法防止流砂产生。,62,井點降水：基坑開挖前，在基坑四面预先埋设壹定数量的滤水管(井)，在基坑開挖前和開挖過程中，运用抽水设备不停抽出地下水，使地下水位降到坑底如下，直至土方和基础工程施工結束為止。,井點降水有两类：壹类為轻型井點(包括電渗井點与喷射井點)；另壹类為管井點(深井泵)。,1.5.2 井點降水法,63,(1)轻型井點,轻型井點(图1.17)就是沿基坑周围或壹侧以壹定间距将井點管(下端為滤管)埋入蓄水层内，井點管上部与總管连接，运用抽水设备将地下水經滤管進入井管，經總管不停抽出，從而将地下水位降至坑底如下。,轻型井點法合用于土壤的渗透系数為0.150m/d的土层中；減少水位深度：壹级轻型井點36m，二级井點可达69m。,64,65,轻型井點设备由管路系统和抽水设备构成。管路系统包括滤管、井點管、弯联管及總管等。滤管(图1.18)為進水设备，其构造与否合理對抽水设备影响很大。,66,轻型井點的布置,當基坑或沟槽宽度不不小于6m，水位減少深度不超過5m時，可用單排线状井點布置在地下水流的上游壹侧，两端延伸長度壹般不不不小于沟槽宽度(图1.19)。,67,在考虑到抽水设备的水頭损失後来，井點降水深度壹般不超過6m。井點管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图1.19(b)：,式中 H1井點管埋设面至基坑底的距离，m；,h基坑中心处坑底面(單排井點時，為遠离井點壹侧坑底边缘)至減少後地下水位的距离，壹般為0.51.0m；,i地下水降落坡度；环状井點為1/10，單排线状井點為1/4；,L井點管至基坑中心的水平距离(單排井點中為井點管至基坑另壹侧的水平距离)，m。,(1.14),68,如宽度不小于6m或土质不定，渗透系数较大時，宜用双排井點，面积较大的基坑宜用环状井點(图1.20)；為便于挖土机械和运送車辆出入基坑，可不封闭，布置為U形环状井點。,69,當壹级井點系统达不到降水深度時，可采用二级井點，即先挖去第壹级井點所疏干的土，然後在基坑底部装设第二级井點，使降水深度增長（图1.21）。,70,轻型井點的安装,轻型井點的施工分為准备工作及井點系统安装。,准备工作包括井點设备、動力、水泵及必要材料准备，排水沟的開挖，附近建筑物的標高监测以及防止附近建筑沉降的措施等。,埋设井點系统的次序：根据降水方案放线、挖管沟、布设總管、冲孔、下井點管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井點管与總管、安装抽水设备、试抽。,井點管的埋设壹般用水冲法施工，分為冲孔(图1.22(a)和埋管(图1.22(b)两個過程。,71,72,轻型井點使用,轻型井點运行後，应保证持续不停地抽水。,井點淤塞，壹般可以通過听管内水流声响、手摸管壁感到有振動、手触摸管壁有冬暖夏凉的感覺等简便措施检查。,地下基础工程(或构筑物)竣工并進行回填土後，停机拆除井點排水设备。,73,