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1、建筑施工技術(shù),浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 施工教研室 2006.7.1,第1章 土石方工程,1.1概述 1.2土方與土方調(diào)配量計(jì)算 1.3土方工程施工要點(diǎn) 1.4土方工程機(jī)械化施工 1.5土方填筑與壓實(shí) 1.6土方工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全技術(shù)要求,1.1 概 述,常見(jiàn)的土方工程包括場(chǎng)地平整；土方的開(kāi)挖、填筑和運(yùn)輸 及排水、降水和土壁邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等；土方回填與壓實(shí)。 1.1.1土方工程的施工特點(diǎn) 工程量大，施工工期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大； 施工條件復(fù)雜且多位露天作業(yè) 1.1.2土的工程分類(lèi)與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法 按土的開(kāi)挖難易程度分為八類(lèi)，如表1.1。表中一至四類(lèi)為 土，五至八類(lèi)為巖石。,表 1.1 土的工程分

2、類(lèi),1.1.3土的基本性質(zhì),(1)土的天然含水量 土的含水量是土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率，即 式中： 土中水的質(zhì)量 土中固體顆粒的質(zhì)量。 （2）土的天然密度和干密度 土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，稱(chēng)為土的天然密度。 式中：m土的總質(zhì)量；V土的天然體積 單位體積中土的固體顆粒的質(zhì)量稱(chēng)為土的干密度。 式中：ms土中固體顆粒的質(zhì)量。,,土的干密度越大，表示土越密實(shí)。工程上常把土的干密度作為評(píng)定土體密實(shí) 程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的壓實(shí)質(zhì)量。土的干密度與土的天然密度之間有如 下關(guān)系： (3)可松性 自然狀態(tài)下的土經(jīng)開(kāi)挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)，

3、仍不能 恢復(fù)其原來(lái)的體積。 土在天然 狀態(tài)下的體積（m3）； 土挖出后在松散狀態(tài)下的體積(m3)； 土經(jīng)回填壓（夯）實(shí)后的體積(m3),,,（4）滲透性 水流通過(guò)土中孔隙的難易程度，水在單位時(shí)間內(nèi)穿透土層的能力稱(chēng)為滲透系 數(shù)，用k表示，單位為m/d。 式中： 水在土中的滲透速度，m/d 水力坡度，即兩點(diǎn)水頭差與其水平距離之比； 土的滲透系數(shù)，m/d。,,,,,,1.2土方與土方調(diào)配量計(jì)算,1.2.1 基坑、基槽土方量計(jì)算,,1.2.2.1場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定,,,,1.2.2場(chǎng)地平整土方量計(jì)算,,,1.2.2.1場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定,,,1.2.2

4、.2場(chǎng)地土方工程量計(jì)算,,圖1.13 場(chǎng)地邊坡平面圖,,1.2.3土方調(diào)配,,1應(yīng)力求達(dá)到挖、填平衡和運(yùn)輸量最小的原則。 2應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。 3盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合。 4調(diào)配區(qū)大小的劃分應(yīng)滿足主要土方施工機(jī)械工作面大?。ㄈ珑P運(yùn)機(jī)鏟土長(zhǎng)度）的要求，使土方機(jī)械和運(yùn)輸車(chē)輛的效率能得到充分發(fā)揮。 1.2.3.2土方調(diào)配區(qū)的劃分,1.2.3.1土方調(diào)配原則,1用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案 2最優(yōu)方案判別法 3.方案的調(diào)整,1.2.3.3 用“表上作業(yè)法”求解最優(yōu)調(diào)配方案,1.3土方工程施工要點(diǎn),兩側(cè)擋土板水平放置,用工具 式或木橫撐借木楔頂緊,挖一層 土

5、,支頂一層 適于能保持立壁的干土或天然 濕度的粘土類(lèi)土,地下水很少,深 度在2m以內(nèi),1.3.2土方邊坡與土壁支撐,1.3.1施工準(zhǔn)備,擋土板水平放置,中間留出間隔,并在兩 側(cè)同時(shí)對(duì)稱(chēng)立豎枋木,再用工具式或木橫撐 上下頂緊。適于能保持直立壁的干土或天 然濕度的粘土類(lèi)土,地下水很少,深度在3m 以內(nèi)。,擋土板水平連續(xù)放置,不留間隙,然后兩 側(cè)同時(shí)對(duì)稱(chēng)立豎枋木,上下各頂一根撐木, 端頭加木楔頂緊；適用于較松散的干土或 天然濕度的粘土類(lèi)土,地下水很少,深度為 35m,擋土板垂直放置,連續(xù)或留適當(dāng)間隙,然后每側(cè)上下各水平頂一根枋木,再用橫撐頂緊；適于土質(zhì)較松散或濕度很高的土,地下水較少,深度不限,溝槽

6、上部設(shè)連續(xù)或水平支撐,下部設(shè) 連續(xù)或垂直支撐； 適于溝槽深度較大,下部有含水土層情況,不沿?fù)跬廖恢妙A(yù)先打入鋼軌、工字鋼或H 型鋼樁,間距11.5m,然后邊挖方,邊將3 6cm厚的擋土板塞進(jìn)鋼樁之間擋土,并在橫 向擋板與型鋼樁之間打入楔子,使橫板與土 體緊密接觸 適于地下水位較低,深度不很大的一般粘 性或砂土層中應(yīng)用,在開(kāi)挖基坑的周?chē)蜾摪鍢痘蜾摻?混凝土板樁,板樁入土深度及懸臂長(zhǎng)度 應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定,如基坑寬度很大,可加 水平支撐；適于一般地下水、深度和 寬度不很大的粘性或砂土層中應(yīng)用,在開(kāi)挖的基坑周?chē)蜾摪鍢?在柱位置 上打入暫設(shè)的鋼柱,在基坑中挖土,每下挖 34m,裝上一層構(gòu)架支撐體系,挖土在

7、鋼 構(gòu)架網(wǎng)格中進(jìn)行,亦可不預(yù)先打入鋼柱,隨 挖隨接長(zhǎng)支柱 適于在飽和軟弱土層中開(kāi)挖較大、較 深基坑,鋼板樁剛度不夠時(shí)采用,在開(kāi)挖基坑的周?chē)?用鉆機(jī)鉆孔,現(xiàn)場(chǎng)灌注鋼筋混凝土樁,達(dá)到強(qiáng)度后,在基坑中間用機(jī)械或人工挖土,下挖1m左右裝上橫撐,在樁背面裝上拉桿與已設(shè)錨樁拉緊,然后繼續(xù)挖土至要求深度。在樁間土方挖成外拱形，使之起土拱作用。如基坑深度小于6m,或鄰近有建筑物,亦可不設(shè)錨拉桿,采取加密樁距或加大樁徑處理適于開(kāi)挖較大、較深(6m)基坑,臨近有建筑物,不允許支護(hù),背面地基有下沉、位移時(shí)采用。,同擋土灌注樁支撐,但在樁頂不設(shè)錨樁錨桿, 而是挖至一定深度,每隔一定距離向樁背面斜 下方用錨桿鉆機(jī)打孔,

8、安放鋼筋錨桿,用水泥壓 力灌漿,達(dá)到強(qiáng)度后,安上橫撐,拉緊固定,在樁 中間進(jìn)行挖土,直至設(shè)計(jì)深度。如設(shè)23層錨 桿,可挖一層土,裝設(shè)一次錨桿 適于大型較深基坑,施工期較長(zhǎng),鄰近有高 層建筑,不允許支護(hù),鄰近地基不允許有任何下 沉位移時(shí)采用,系將擋土灌注樁在平面布置上由單排樁改為雙 排樁,呈對(duì)應(yīng)或梅花式排列,樁數(shù)保持不變,雙排樁 的樁徑d一般為400600mm,排距L為(1.53)d,在 雙排樁頂部設(shè)圈梁使其成為整體剛架結(jié)構(gòu)。亦可 在基坑每側(cè)中段設(shè)雙排樁,而在四角仍采用單排 樁。采用雙排樁支護(hù)可使支護(hù)整體剛度增大,樁的 內(nèi)力和水平位移減小,提高護(hù)坡效果.適于基坑較深 ,采用單排混凝土灌注樁擋土,

9、強(qiáng)度和剛度均不能勝 任時(shí)使用,在開(kāi)挖的基坑周?chē)?先建造混凝土或鋼筋混凝土 地下連續(xù)墻,達(dá)到強(qiáng)度后,在墻中間用機(jī)械或人工挖 土,直至要求深度。對(duì)跨度、深度很大時(shí),可在內(nèi)部 加設(shè)水平支撐及支柱。用于逆作法施工,每下挖一 層,把下一層梁、板、柱澆筑完成,以此作為地下連 續(xù)墻的水平框架支撐,如此循環(huán)作業(yè),直到地下室的 底層全部挖完土,澆筑完成。 適于開(kāi)挖較大、較深(10m)、有地下水、周?chē)?有建筑物、公路的基坑,作為地下結(jié)構(gòu)的外墻一部 分,或用于高層建筑的逆作法施工,作為地下室結(jié)構(gòu) 的部分外墻。,在開(kāi)挖基坑的周?chē)冉ㄔ斓叵逻B續(xù)墻支護(hù),在 墻中部用機(jī)械配合人工開(kāi)挖土方至錨桿部位,用錨 桿鉆機(jī)在要求位置

10、鉆孔,放入錨桿,進(jìn)行灌漿,待達(dá) 到強(qiáng)度,裝上錨桿橫梁,或錨頭墊座,然后繼續(xù)下挖 至要求深度,如設(shè)23層錨桿,每挖一層裝一層,采 用快凝砂漿灌漿。 適于開(kāi)挖較大、較深(10m)、有地下水的大型 基坑,周?chē)懈邔咏ㄖ?不允許支護(hù)有變形、采用機(jī) 械挖方、要求有較大空間、不允許內(nèi)部設(shè)支撐時(shí) 采用。,在基坑周?chē)虬鍢痘蛟O(shè)擋土灌注樁,在內(nèi) 側(cè)放坡挖中間部分土方到坑底,先施工中間 部分結(jié)構(gòu)至地面,然后再利用此結(jié)構(gòu)作支承 向板樁(灌注樁)支水平橫頂撐,挖除放坡部分 土方,每挖一層支一層水平橫頂撐,直到設(shè)計(jì) 深度,最后再建該部分結(jié)構(gòu)。 適于開(kāi)挖較大、較深的基坑,支護(hù)樁剛 度不夠,又不允許設(shè)置過(guò)多支撐時(shí)用 。,

11、在基坑周?chē)虬鍢痘蛟O(shè)擋土灌注樁 ,在內(nèi)側(cè)放坡挖中間部分土方到坑底, 并先施工好中間部分基礎(chǔ),再?gòu)幕A(chǔ)向 樁上方支斜頂撐,然后再把放坡的土方 挖除,每挖一層,支一層斜撐,直至坑底, 最后建該部分結(jié)構(gòu)。 適于開(kāi)挖較大、較深基坑、支護(hù)樁 剛度不夠、坑內(nèi)不允許設(shè)置過(guò)多支撐 時(shí)用。,深層攪拌水泥土樁是加固飽和軟土的一種新方法，最早用于加固軟土地 基，近年來(lái)發(fā)展作為防滲墻及淺基坑的擋土支護(hù)樁。它由攪拌樁機(jī)將水泥和土 強(qiáng)行攪拌，形成柱狀的攪拌水泥土樁，水泥土柱狀加固體連續(xù)搭接形成密封擋 墻；兼具隔水作用的擋土支護(hù)樁通常布置成格柵式要求相鄰樁搭接不小于 20cm，格柵的截面置換率（加固土面積與總面積之比）為0

12、.60.8。它適用于 46m深的沿海地區(qū)如滬、江浙、閩、粵等的軟土地基基坑，采取卸荷方法最 大可達(dá)7m。,,,,,利用深層攪拌水泥土樁的良好止水性能作帷幕，與灌注樁（鉆孔灌注樁、沉 管灌注樁或人工挖孔灌注樁）的擋土性能結(jié)合起來(lái)，可以支護(hù)較深的基坑。同時(shí) 基坑四周地下水被封閉，僅在基坑內(nèi)降水排水，即可開(kāi)挖土方。 深層攪拌水泥土樁與擋土灌注樁結(jié)合支護(hù)是軟土、普通粘土及地下水位較高 地區(qū)深基坑支護(hù)的主要方法，其應(yīng)用是止水擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)中較廣泛的。它有懸臂 樁和有錨樁兩類(lèi)，前者一般適用深度7m以下的基坑，后者則可達(dá)18m的基坑深 度。有錨樁是在樁后設(shè)柔性系桿（如鋼索、土錨桿等）或在樁前設(shè)剛性支撐（如 鋼

13、筋混凝土大梁、型鋼、鋼管）加以固定。,鋼板樁是一種較老的基坑支護(hù)，適用于軟土、淤泥質(zhì)土、松散砂土及地下 水多地區(qū)。鋼板樁的種類(lèi)很多，基本上分為平板與波浪形板樁兩類(lèi)，每類(lèi)中 又有多種形式。平板樁(圖1.26槽鋼和圖1.27a一字型截面)承受軸向應(yīng)力的性 能良好，易打入地下，但長(zhǎng)軸方向抗彎強(qiáng)度較小，常用于4m以下深度的較淺 基坑或基槽，一般采用懸臂式板樁即依靠入土部分的土壓力來(lái)維持板樁的穩(wěn) 定或頂部設(shè)一道支撐或拉錨。,圖1.26 槽鋼鋼板樁截面型式,圖1.27 常用鎖口的鋼板樁截面型式(a) 一字型截面,波浪式板樁，尤其是“拉森”式鋼板樁(圖1.27b)抗彎性能都較好，施工應(yīng)用較 多。它有懸臂式板

14、樁和有錨板樁兩類(lèi)，前者一般適用深度10m以下的基坑，后者 則可達(dá)16m的基坑深度。有錨板樁是在板樁墻后設(shè)柔性系桿（如鋼索、土錨桿 等）或在板樁墻前設(shè)剛性支撐（如大型型鋼、鋼管）加以固定。當(dāng)基坑特別寬大 或基坑內(nèi)不允許有剛性支撐阻攔時(shí)，則可設(shè)置柔性系桿。,圖1.27 常用鎖口的鋼板樁截面型式 (b) U型截面,在基坑開(kāi)挖坡面，用機(jī)械鉆孔或洛陽(yáng)鏟成， 孔內(nèi)放鋼筋并注漿，在坡面安裝鋼筋網(wǎng)，噴射 C20厚80200mm厚的混凝土，使土體、鋼筋與 噴射混凝土面板結(jié)合，成為深基坑土釘支護(hù)，如 圖1.30所示，基坑坡面可以豎直90，也可是 80左右，土釘長(zhǎng)度按計(jì)算確定。 適宜于地下水位以上或經(jīng)降水措施后的雜

15、填 土、普通粘土或非松散性的砂土，在我國(guó)北方、 南方應(yīng)用都較普遍?；由疃纫话阍?5m以下， 國(guó)內(nèi)資料表明土釘支護(hù)已做到18m。,圖1.30 土釘實(shí)例,1.3.3施工排水與降水,1.3.3.1集水井降水,1 井點(diǎn)管；2濾管；3總管；4彎聯(lián)管；5水泵房； 6原有地下水位線；7降低后地下水位線；,1.3.3.2井點(diǎn)降水,圖1.24 輕型井點(diǎn)降低地下水位全貌圖,,,,,,水下挖土法; 打板樁法; 搶挖法; 地下連續(xù)墻法 ; 枯水期施工法;,當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m， 且降水深度不超過(guò)5m時(shí)，可用單 排線狀井點(diǎn),布置在地下水流的上 游一側(cè)，兩端延伸長(zhǎng)度不小于坑 槽寬度。 如寬度大于6m或土質(zhì)不良，

16、則用雙排線狀井點(diǎn),位于地下水流 上游一排井點(diǎn)管的間距應(yīng)小些， 下游一排井點(diǎn)管的間距可大些。 面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn) 有時(shí)亦可布置成U形，以利挖土 機(jī)和運(yùn)土車(chē)輛出入基坑。井點(diǎn)管 距離基坑壁一般可取0.71.2m， 以防局部發(fā)生漏氣。井點(diǎn)管間距 一般為0.8m、1.2m、1.6m或 2.0m、2.4m,由計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)確定。 井點(diǎn)管在總管四角部位適當(dāng)加 密。,井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底 面的距離； 降低后的地下水位至基坑 中心底面的距離，一般取0.5 1.0m。 水力坡度，實(shí)測(cè) 單排井點(diǎn)1/41/5，雙排井點(diǎn)1/7，環(huán)狀井點(diǎn)1/101/12； 基坑短邊方向井點(diǎn)管至基坑中心的 水平距離。,,,,,

17、,圖1.34 環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算簡(jiǎn)圖 (a)無(wú)壓完整井； (b)無(wú)壓非完整井,對(duì)于無(wú)壓完整井(圖1.34a)的環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)，涌水量計(jì)算公式為：,輕型井點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,圖1.36 井點(diǎn)管的埋設(shè) (a)沖孔 (b)埋管,圖1.37 回灌井點(diǎn)布置 (a)回灌井點(diǎn)布置 (b)回灌井點(diǎn)水位圖 1降水井點(diǎn)2回灌井點(diǎn)3原水位線4基坑內(nèi)降低后的水位線5回灌后水位線,1.4 土方工程的機(jī)械化施工,(1)推土機(jī),圖1.41 液壓式推土機(jī)外形圖,1.4.1常用土方施工機(jī)械,圖1.42 下坡推土法,圖1.43 槽形推土,圖1.44 并列推土,圖1.45 分批集中一次推送,(2)鏟運(yùn)機(jī)

18、,圖1.46 G6-2.5型拖式鏟運(yùn)機(jī)外形圖,圖1.47 CL7型自行式鏟運(yùn)機(jī)外形圖,圖1.49 跨鏟法,圖 1.50 推土機(jī)助鏟,圖1.51 雙聯(lián)鏟運(yùn)法,(3) 挖土機(jī),圖1.52 正鏟挖土機(jī)開(kāi)挖方式 (a)側(cè)向開(kāi)挖；（b）正向開(kāi)挖 1正鏟挖土機(jī)；2自卸汽車(chē),圖1.53 正鏟一層通道多次開(kāi)挖基坑 、、為通道斷面及開(kāi)挖順序,圖1.56 履帶式機(jī)械傳動(dòng)反鏟挖土機(jī) 圖 1.57 液壓反鏟挖土機(jī)工作尺寸,圖1.58 反鏟挖土機(jī)開(kāi)挖方式 （a）溝端開(kāi)挖； (b) 溝側(cè)開(kāi)挖 1反鏟挖土機(jī)；2自卸汽車(chē)；3棄土堆,圖1.60 履帶式拉鏟挖土機(jī) 圖1.61 履帶式抓鏟挖土機(jī),圖1.63 1坡道；

19、2枕木垛,圖1.62 接力式挖土示意,1.4.2 土方挖運(yùn)機(jī)械選擇和機(jī)械挖土的注意事項(xiàng),圖 1.64 基坑挖土方式 （a）放坡開(kāi)挖（b）直立壁無(wú)支撐開(kāi)挖（c）直立壁內(nèi)支撐開(kāi)挖（d）直立壁土錨開(kāi)挖,1.4.3基坑土方開(kāi)挖方式,盆式開(kāi)挖順序,圖1.66 島式開(kāi)挖及支撐的施工順序示意圖,表1.14 基坑監(jiān)控項(xiàng)目表,1.4.4基坑支護(hù)工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),表1.15 基坑變形的監(jiān)控值（單位：cm),1.5土方填筑與壓實(shí),對(duì)填方土料應(yīng)按設(shè)計(jì)要求驗(yàn)收后方可填入。 如設(shè)計(jì)無(wú)要求，按施工手冊(cè)要求如下： 碎石類(lèi)土、砂土（使用細(xì)、粉砂時(shí)應(yīng)取得設(shè)計(jì)單位同意）和爆破石碴可用作表層以下的填料；含水量符合壓實(shí)要求的粘性土，可用

20、作各層填料；碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無(wú)壓實(shí)要求的填方。含有大量有機(jī)物的土，容易降解變形而降低承載能力；含水溶性硫酸鹽大于5%的土，在地下水的作用下，硫酸鹽會(huì)逐漸溶解消失，形成孔洞影響密實(shí)性；因此前述兩種土以及淤泥和淤泥質(zhì)土、凍土、膨脹土等均不應(yīng)作為填土。,1.5.1土料選擇與填筑要求,,(1)碾壓法,圖1.69 羊足碾,圖1.67 光輪壓路機(jī) （a）兩軸兩輪；（b）兩軸三輪,1.5.2填土壓實(shí)方法,圖1.70 輪胎壓路機(jī),圖1.71 蛙式打夯機(jī) 1夯頭；2夯架； 3三角膠帶；4底盤(pán),(1)壓實(shí)功的影響 (2)含水量的影響,圖1.73 土的干密度與含水量關(guān)系,圖1.72 土的密度與壓實(shí)功的關(guān)系,1.5.3填土壓實(shí)質(zhì)量的影響因素,圖1.74 壓實(shí)作用沿深度的變化,1.6土方工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與安全技術(shù)要求,1.6.1土方開(kāi)挖、回填質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),1.7工程實(shí)踐案例,【案例1.7.1】 杭州天工藝苑工程地下室圍護(hù)綜合施工實(shí)錄,A-A,圖1.76 攪拌樁連接方法,圖1.75 地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面圖,【案例1.7.2】某工程基坑支護(hù)事故,,,圖 1.78 支護(hù)樁設(shè)計(jì)和實(shí)際施工的開(kāi)挖剖面及樁身、壓頂配筋圖,