建筑工程质检员--土方工程讲义.ppt

第一章土方工程 土方工程是建筑工程施工中的主要分部工程之一 它包括场地平整 基坑与管沟土方开挖 人防工程及地下建筑物的土方开挖 路基填土及碾压等 土方工程的施工有土的开挖或爆破 运输 填筑 平整和压实等主要施工过程 以及排水 降水和土壁支撑等准备工作和与专项辅助施工工作 第一节土的工程分类与性质 一 土的工程分类 土的种类繁多 作为建筑物地基的土分为岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土和特殊土 在土方工程施工中 根据土的开挖难易程度 将土分为松软土 普通土 坚土 砂砾坚土 软石 次坚石 坚石 特坚石八类 前四类属一般土 后四类属岩石 二 土的基本性质 1 土的天然密度 土在天然状态下单位体积的质量 土的天然密度随着土的颗粒组成 孔隙多少和水分含量而变化 一般粘土的密度约为1 6 2 2t m3 密度大的土坚实 挖掘困难 2 土的天然含水量 土的干湿程度 用含水量表示 即土中水的质量与土中固体颗粒质量之比 是用百分比表示 含水量在5 以下称为干土 在5 30 以内称为潮湿土 大于30 称为湿土 土的含水量对挖土 放坡 回填土的夯实都有影响 各类土的最佳含水量如下 砂土8 12 粉砂土9 15 粉质粘土12 15 粘土19 23 土的干湿程度计算公式 W Mw Ms 100 3 土的干密度 单位体积内土的固体颗粒质量与土的总体积的比值 干密度愈大 表明土愈密实 在土方回填时 常以土的干密度来控制土的夯实标准 一般土的干密度在1 6t m3以上 93 97 4 土的可松性与可松性系数 天然土经开挖后 其体积因松散而增加 虽经振动夯实 仍然不能完全复原 这种现象称为土的可松性 土的可松性用可松性系数表示 土的最初和最后可松性系数都大于1 5 土的渗透性 土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生运动 当基坑开挖至地下水位以下 地下水会不断流入基坑 地下水是在土中渗流 在流动中受到土颗粒的阻力 所以 土的渗透性主要取决于土体的开挖深度和土的天然密度 第二节土方量计算与基槽土方施工 一 基槽土方量计算 边坡坡度是挖土深度h与边坡底宽b之比 当基槽不放坡时 V h a 2c L 当基槽放坡时 V h a 2c mh L 式中 V 基槽土方量h 基槽开挖深度a 基础底宽c 工作面宽 比如垫层到槽边的距离 也叫操作面 m 坡度系数L 基槽长度 处墙按中心线 内墙按净长 如果基槽沿长度方向 断面变化较大 则可分段计算 然后将各段土方量相加即得总土方量 V h 6 A1 4A0 A2 A1 底面积 A2 上面积 A0 中间面积 H 高 二 基槽 坑 开挖中的注意事项 1 开挖之前 应检查龙门板 轴线桩有无走动现象 并按设计图纸校核基础灰线的位置 尺寸 龙门板标高等是否符合要求 2 开挖应连续进行 尽快完成并防止地面水流入基槽 坑 3 开挖时土方堆置地点 离槽边一般应在1 0m以外 堆置高度不宜超过1 5m 以免影响土方开挖或塌方 4 基槽开挖时 严禁搅动基底土层 要及时测量防止超挖 超挖严重要会同设计单位提出处理办法 5 挖土过程中及雨后复工 应随时检查土壁稳定和支撑牢固情况 发现问题 及时处理 6 土方的开挖顺序 方法必须与设计工况相一致 并遵循开槽支撑 先撑后挖 分层开挖 严禁超挖的原则 开挖顺序 第三节土方边坡与土壁支撑 一 土方边坡 1 土方边坡的大小 应根据土质条件 开挖深度 地下水位 施工方法及工期长短 附近堆土及相邻建筑物情况等因素确定 2 当土质均匀且地下水位低于基槽标高 其开挖深度在1 2m之间时 边坡可做成直立壁 3 当土质良好 堆土或材料应距挖方边缘0 8m以外 高度不宜超过1 5m 在软土地区开挖时 挖出的土方应随挖随运走 不得堆放在边坡顶上 避免由于地面上加荷引起边坡塌方事故 4 根据工程实践分析 造成边坡塌方的主要原因有以下几点 1 雨水 地下水或施工用水渗入边坡 使土体的重量增大及抗剪能力降低 2 基坑边坡留得太陡 使土体本身的稳定性不够而发生塌方 3 基坑上边缘附近大量堆土或停放机具 使土体中产生的剪应力超过土体的抗剪强度 土方边坡 基坑 二 土壁支撑 基槽开挖时 如果土质或周围场地条件允许 采用放坡开挖 往往是比较经济的 但是 在建筑物稠密的地区施工 有时不允许按规定的坡度进行放坡 比如深基坑开挖 放坡增加的土方量过大 就需要用设置土壁支撑的施工方法 以保证土方开挖顺利进行和安全 并减少对相邻已有建筑物的不利影响 土壁支撑 根据工程特点 土质条件 开挖深度 地下水位和施工方法等不同情况 可选钢 木 支撑 钢 木 板桩 钢筋砼护坡桩和钢筋砼地下连续墙等 1 板桩支撑 板桩支撑是一种支护结构 可用它来抵抗土和水所产生的水平压力 既挡土又挡水 当开挖的基坑较深 地下水位较高又有可能出现流砂现象 如果采用井点降水方法 则宜采用板桩打入土中 使地下水在土中渗流的路线延长 降低水力坡度 阻止地下水渗入基坑内 从而防止流砂产生 在靠近原有建筑物开挖基槽时 为了防止原有建筑物基础下沉 通常也多采用打板桩方法进行支护 板桩的种类有 钢板桩 木板桩和钢筋砼板桩 钢板桩在临时工程中可多次得复使用 打设方便 强度高 应用最广泛 2 土钉墙 土钉墙是由被加固土壁 锚固在土体中的金属土钉及坡面上的有配置钢筋网的砼板组成 土钉墙类似重力式挡土墙支护结构 用来抵抗墙后的土压力和其他作用力 土钉分钻孔注浆土钉与打入式土钉两类 1 钻孔注浆土钉是 先在土中钻孔 置入 16 32 的较粗钢筋 然后沿全长注浆 沿土钉长每隔2 3m设有支承架 以使土钉处于钻孔中心并有足够的保护层 土钉外露端部宜做成螺纹 并通过螺母 钢垫板与配筋喷射砼面板相连接 2 打入式土钉 在土体中直接打入角钢 圆钢或钢筋 不再注入浆液 布置较密 施工简便 不适于在砾石土和密实胶结的土中使用 第四节土方施工排水 在组织土方工程施工时 必须认真做好施工排水工作 施工排水可分为排除地面水和降低地下水两类 一 排除地面水 为了保证土方顺利进行 对施工现场的排水系统应有一个总体规划 做到场地排水畅通 尤其在雨期中施工 能尽快地将地面水排走 以保持场地土体干燥是十分重要的 地面水的排除通常可采用设置排水沟 截水沟或修筑土堤等设施来进行 排水沟 将水直接排至场外 或流入低洼处再用水泵抽走 截水沟 在山坡地区施工 应在较高一面的坡上 先做好永久性截水沟 或设置临时截水沟 阻止山坡水流入施工现场 二 降低地下水位 在地下水位较高地区开挖深基坑时 土的含水层被切断 地下水会不断地渗流入基坑内 为了保证施工的正常进行 防止出现流砂 边坡失稳和地基承载力下降 必须做好基坑的降水工作 深基坑施工时为了疏干基坑内土壤所含的地下水 便于机械施工和提高被动土压力 提高支护结构的安全度 在软土地区多数仍需要降低地下水 降水方法常用有集水井降水和井点降水两类 1 流砂发生的原因 水在土中渗流时受到土颗粒的阻力 从作用与反作用定律可知 水对土颗粒也作用一个压力 这个压力叫做动水压力 当基坑底挖至地下水位以下 坑底的土就受到动水压力的作用 如水流从上向下 则动水压力与重力方向相同 如水流从下向上 则动水压力与重力方向相反 则此时 土粒失去自重处于悬浮状态 能随着渗流的水一起流动 带入基坑便发生流砂现象 流砂的防治 1 在枯水期施工 因地下水位低 坑内外水位差小 动水压力小 不易发生流砂 2 抛大石块 往基坑底抛大石块 增加土的压重 以平衡动水压力 3 打板桩 4 水下挖土 采用不排水施工 使基坑内水压与坑外水压相平衡 阻止流砂现象发生 5 井点降水此外 还可以采用地下连续墙法 土壤冻结法等 截止地下水流入基坑内 以防止流砂 2 管涌 当基坑坑底位于不透水层内 而其下面为承压力的透水层 基坑不透水的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时 基坑底部便可能发生管涌现象 地下水可分为潜水和层间水两种 层间水又有无压层间水和承压水之分 由于地下层中含有多个暗河 分层现象明显 因而我们把这些水都称为层间水 层间水可分 1 无压层间水 地下水不完全充满层间 具有自由水面 运动性质与潜水相同 2 有压层间水 即承压水 地下水完全充满层间 深基础开挖到承压层间水时 如果动水压力大于土的水重度时 就会出现流砂现象 1 集水井降水集水井降水属重力降水 是在开挖基坑时沿坑底周围开挖排水沟 每隔一定距离 最大30 40m 设集水井 使基坑内挖土时渗出的水经排水沟流向集水井 然后用水泵排出基坑 2 井点降水当基坑开挖深度较大 地下水的动水压力和土的组成有可能引起流砂 管涌 坑底隆起和边坡失稳时 宜采用井点降水方法 它是高地下水位地区基础工程施工的重要措施之一井点降水法主要有轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井法和深井泵法降水方法和设备的选择 取决于降水深度 土的渗透系数 工程特点和技术经济指标 轻型井点平面布置 单排布置 双排布置 环形布置三种井点系统的平面布置 主要取决于基坑的平面形状和要求降低水位的深度 应尽可能将要施工的建筑物的各主要部分都包围在井点系统之内 1 沟槽宽度 6m 水位降低小于6m时 可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧 2 沟槽宽度大于6m 或土质不良 宜用双排线状井点 3 面积较大的基坑或基坑平面形状接近方形的情况 宜用环状井点 4 降低后的地下水位至基坑底的距离 一般为0 5 1 0m 第五节基坑监测 一 基本规定 1 开挖深度 5m或开挖深度 5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及有其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测 2 基坑监测的技术要求应包括 监测项目 监测频率 监测报警值等 3 监测单位应编制监测方案 监测方案需经有关专家认证和建设方 设计方 监理方等认可后方可实施 4 基坑监测的对象应包括 支护结构 地下水状况 基坑底部及周边土体 周边建筑 周边管线及设施 周边重要的道路 其他应监测的对象5 基坑监测点的布置 监测点水平间距不宜大于20m 每边监测点数目不宜少于3个 水平和竖向位移监测点宜共用 监测点宜设置在围护墙顶或基坑坡顶上 测斜管埋设在土体中 测斜管长度不宜小于基坑深度的1 5倍 并应大于围护墙的深度 第五节土方工程机械化施工 土方工程量大 劳动繁重 施工时 应尽量采用机械化与半机械化的施工方法 以减轻繁重的体力劳动 加快施工进度 一 推土机施工 推土机的特点是操纵灵活 运转方便 所需工作面较小 行驶速度较快 易于转移 运距在100m以内的平土或移挖作填 宜采用推土机 尤其是当运距在30 60m之间时 最为有效 二 铲运机施工 是一种能够独立完成铲土 运土 卸土 填筑的土方机械 有拖式铲运机和自行式铲运机两种 拖式铲运机 是由拖拉机牵引 自行式铲运机 是靠自身的动力设备 三 单斗挖土机施工 是土方工程施工中最常用的一种机械 按其工作装置不同分 正铲 反铲和抓铲挖土机 1 正铲挖机 它的开挖方式有a 侧向开挖b 正向开挖2 反铲挖土机 它的开挖方式有a 沟端开挖b 沟侧开挖 第六节土方的填筑与压实 一 基槽回填土 基础施工完成后 应及时进行土方回填 以防止基础浸水 填土时应与地下管线埋设工作统筹安排 避免土方的二次开挖 回填土前应清除基底的垃圾 树根等杂物 抽除坑穴内积水 淤泥 回填土应选择好的土料 粘性土 土方在回填时 应做到双侧回填 不能单侧回填 单侧回填会使基础墙受挤动而产生侧向位移 二 土方填筑方法 填土应分层进行 并尽量采用同类土填筑 每层厚度 根据所采用的压实机具及土的种类而定 人 300 机 400 填方工程如采用不同土填筑时 必须按类分层铺填 并将透水性大的土层置于透水性小的土层之下 不得将各种土料任意混杂使用 填方施工应水平的分层填筑压实 当填方基底位于倾斜地面时 应先将斜坡挖成阶梯状 阶宽不小于1m 然后分层填土 以防止土的横向滑动 三 填土压实方法 辗压法 夯实法 振动夯实法 土方回填 四 影响填土压实的主要因素影响填土的压实质量的主要因素 压实功 土的含水量以及每层铺土厚度 1 压实功的影响 填土压实后的重度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系 当土的含水量一定 在开始压实时 土的重度急剧增加 待到接近土的最大重度时 压实功虽然增加许多 而土的重度则没有变化 实际施工中 对不同的土应根据选择的压实机械和密实度要求选择合理的压实遍数 此外 松土不宜用重型碾压机械直接滚压 否则土层有强烈起伏现象 效率不高 如果先用轻碾 再用重碾压实就会取得较好效果 2 含水量的影响 在同一压实功条件下 填土的含水量对压实质量有直接影响 较为干燥的土 由于土颗粒之间的摩阻力较大而不易压实 当土具有适当含水量时 水起了润滑作用 土颗粒之间的摩阻力减小 从而易压实 每种土壤都有其最佳含水量 土在这种含水量的条件下 使用同样的压实功进行压实 所得到的重度最大 各种土的最佳含水量和所能获得的最大干重度 可由击实试验 A环刀法 B灌砂法 取得 施工中 土的含水量与最佳含水量之差可控制在 4 2 范围内 3 铺土厚度的影响 土在压实功的作用下 压应力随深度增加而逐渐减小 其影响深度与压实机械 土的性质和含水量等有关 铺土厚度应小于压实机械压土时的有效作用深度 而且还应考虑最优土层厚度 铺得过厚 要压很多遍才能达到规定的密实度 铺得过薄 则要增加机械的总压实遍数 最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少 习题 1 从建筑的施工角度 根据土的 可将土分为八类 A 颗粒级配B 沉积年代C 坚硬程度D 承载能力2 对于河道清理淤泥工程 宜采用哪种挖土机械 A 正铲B