土方工程课件

1、 第一章 土 方 工 程 第一节 概 述 第二节 土方工程量计算 第三节 土方工程施工准备与辅助工作 第四节 土方机械化施工 第五节 土方回填与夯实 第六节 土方工程质量标准与安全技术第1页，共53页。 根据土方工程的施工内容与方法的不同，土方工程分为： 场地平整: 场地平整是指将天然地面改造成设计要求的平面所进行的土方施工过程，这类土方工程施工面积大，土方工程量大，应采用机械化作业。第一节 概 述 1. 土方工程分类一 、土方工程的分类及特点第2页，共53页。 1. 土方工程分类 基坑（槽）开挖: 指开挖宽度在3 m以内，长宽比 3的基槽或长宽比 3，底面积在 20 m2 以内的基坑进行的土

2、方开挖过程。 基坑（槽）回填: 基础完成后的基槽、房心需回填，为确保填方的强度和稳定性，必须正确选择填方土料与填筑方法。填筑应分层进行，并尽量采用同类土填筑。一 、土方工程的分类及特点第3页，共53页。 2. 土方施工特点工程量大，劳动强度高： 采用机械化或综合机械化方法进行施工。 施工条件复杂：施工时受地下水文、地质、地下障碍、气候等因素的影响较大，不可确定的因素也较多。受场地限制： 施工场地狭窄，周围建筑较多，往往由于施工方案不当，导致周围建筑设施出现安全与稳定的问题.一 、土方工程的分类及特点第4页，共53页。 二、土的分类与现场鉴别方法土的种类繁多，其分类方法也很多，在工程 上，土根据

3、开挖难易程度分为八类。（中表1-1）其中14类土为土，58类土为岩石。土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案，劳动量消耗和工程费用。土越硬，劳动量消耗越多，工程成本越高。第5页，共53页。 1. 土的可松性三、 土的工程性质 2. 土的天然含水量 3. 土的渗透性 4. 土方边坡第6页，共53页。1. 土的可松性 是指自然状态的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来体积的性质。2.土的天然含水量 是指土中水的质量与土颗粒质量的百分比。土的含水量大小会影响土方的开挖及填筑压实等施工。3. 土的渗透性 是指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透性系数表示，即单位时间

4、内水穿透土层的能力，一般由实验确定。4. 土方边坡 为保证土方工程施工时土体的稳定，防止塌方，保证施工安全，当挖土超过一定的深度时，应留置一定的坡度。第7页，共53页。图1 基坑土方量计算 第二节 土方工程量计算 一、 基坑（槽）土方量的计算 1. 基坑土方量计算所谓基坑是指长宽比 3的矩形土体。计算公式 :V= (F1+4F0+F2 ) （1）式中 V土方工程量(m3); H基坑深度(m); F1、F2基坑上下的底面积(m2); F0基坑中截面的面积(m2) 第8页，共53页。2、基槽土方量计算 基槽的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样方法计算（见图2） V1= (F1+4F0+F2) （

5、2）式中：V1第一段的土方量（m3） L1第一段的长度（m） 则总土方量为各段的和即： V=V1+V2+Vn式中V1、V2Vn-各段的土方量（m3） 图2 基槽土方量计算 第9页，共53页。 二、场地平整土方量计算 当场地地形比较平坦时宜采用方格网法 当地形比较复杂或挖填深度较大，断面 不规则时，宜采用断面法第10页，共53页。 1）划分方格。在地形图上根据平整场地范围，根据要求的精度将场地划分为1040m的方格 2）确定方格各角点标高。确定各角点自然标高，当精度要求高时，用水平仪直接测定，当精度要求不高时，可用插入法计算。 3）确定零点及零线。在同一个方格内同时有填方和挖方时，施工标高为零的

6、点即为零点（不挖不填的点）把相邻的零点连接起来的线称零线。1、方格网法的计算步骤 第11页，共53页。零点的确定方法是： 在相邻角点施工标高为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点在方格边线上的位置，如图3，角点A的填方高度为h1，角点B的挖方高度为h2，O为零点位置，距A点为 x，则： x = （3） 式中：x零点至计算基点（某角点）的距离； h1、h2该方格边两端角点的挖填高度，均用绝对值代入，h1为填方角点的填方高度，h2为挖方角点的挖方高度； a为方格边长 图3 零点位置计算示意图第12页，共53页。4）计算各方格的土方量 按方格网底面积图形和公式，设计各方格内的挖方或填方量。5）边坡

7、土方量计算 场地的挖方区和填方区的边沿，都需做成边坡。边坡的土方量可以按三角棱锥体和三角棱柱体的体积公式进行近似计算。第13页，共53页。2、断面法 1）划分横截面2）画横截面图形 按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。自然地面轮廓线与设计地面轮廓先之间的面积，即为挖、填方的截面。3）计算横截面面积4）计算土方量5）土方量汇总 第14页，共53页。三、土方调配 对挖方的利用、堆弃和填土的取得三者之间的关系进行综合协调的处理，其目的是使土方运输量或费用最小，从而达到缩短工期和降低成本。 进行土方平衡与调配，必须综合考虑工程和现场情况、进度要求和土方施工方法以及分期分批施工工程的土方堆

8、放和调运问题，根据实际情况，经过细致全面研究，确定调配的原则后，才可着手进行土方平衡与调配工作。第15页，共53页。 1、应力求达到挖、填平衡和运距最短。 2、应考虑近期施工和后期利用相结合的原则。 3、应采取分区与全场相结合的原则。 4、土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。 5 、好土用在回填质量要求高的地区。 6、选择恰当的调配方向、运输路线、施工顺序，防止土方运输出现对流和乱流现象，同时有利于机具调配、机械化施工。 土方调配的原则：第16页，共53页。第三节 土方工程施工准备 与辅助工作 一、 施工准备及定位放线 二、 土方边坡与土壁支撑 三、 施工排水第17页，共53页。一

9、、 施工准备及定位放线1. 施工准备工作 1）场地清理 包括清理地上和地下各种障碍物，如旧建筑、迁移树木、拆除或改建通讯和电力设备、地下管线及建筑物，去除耕植物及河塘淤泥等。 2）地面水排除 场地积水将影响施工，必须将地面水或雨水及时走，使场地保持干燥，以利施工，地面排水一般可采用排水沟、截水沟、挡水土坝等措施。第18页，共53页。2. 定位与放线1）建筑物定位：建筑物定位就是将建筑设计总平面图中建筑物外轮廓的轴线交点测定到地面上。 2）为了进一步控制各轴线位置，应将主要轴线延长引测到安全地点并做标志，称为控制桩。为了便于开槽后施工各阶段中能控制轴线位置，可把轴线位置引测到龙门板上，用轴线钉标

10、定。龙门板顶部标高一般为0.000m，以便控制挖基槽和基础施工时的标高（下图所示）。龙门板的设置龙门板（标志板）；2龙门桩；3轴线钉；4轴线桩（角桩）；5轴线；6控制桩（引桩、保险桩）第19页，共53页。 3）放线：放线就是根据定位确定的轴线位置，用石灰划出基槽（坑）开挖的边线，基槽（坑）上口尺寸的确定应根据基础的设计尺寸和埋置深度、土壤类别及地下水情况确定是否留工作面或放坡。 工作面的留置要求为：砖基础不小于150mm，混 凝土及钢筋混凝土基础为300mm。 2. 定位与放线第20页，共53页。二、土方边坡与土壁支撑1. 土方边坡 土方边坡的坡度依其高度H与底宽度B之比来表示（图13），边坡

11、可以做成直线形边坡、阶梯形边坡及折线形边坡。1直线形；2折线形；3阶梯形图13土方放坡第21页，共53页。土方边坡坡度 m= 称为坡度系数 根据建筑地基基础工程施工质量验收规范的规定，当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底标高时，挖方边坡可作成直立土壁而不加支撑，但深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土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1.5m；坚硬的粘土2.0m。第22页，共53页。根据工程实践调查分析，造成边坡塌方的主要原因有以下几点： 1、未按规定放坡 土体本身稳定性不够而产生塌方； 2、基坑上边缘附近堆物过重，使土体中

12、产生的剪应力超过土体的抗剪强度； 3、地面水及地下水渗入边坡土体，使土体的自重增大，抗剪能力降低，从而产生塌方。第23页，共53页。防止边坡塌方的主要措施有： 1、放足边坡：边坡的留置应合乎规范的要求。 2、按规定在边坡上堆土方或材料以及使用施工机械。堆土或材料应距挖方边缘0.8m以外，高度不应超过1.5m。 3 、作好排水工作，防止地表水、施工用水和生活废水浸入边坡土体。 4 、当基坑开挖完后，可采用塑料薄膜覆盖，水泥砂浆抹面、挂网抹面或喷浆等方法进行边坡坡面防护，防止失稳。第24页，共53页。 在土方开挖过程中，应随时观察边坡土体，当出现如裂缝、滑动等失稳迹象时，应暂停施工，必要时将施工人

13、员和机械撤出至安全地点。同时，应设置观察点，并对土体平面位移和沉降变化作好记录，随后与设计单位联系，研究相应的措施，如排水、支档、减重反压和护坡等方法进行综合治理。有些情况下，也可采用通风疏干、电渗排水，爆破灌浆，化学加固等方法，改善滑动带岩土的性质，以稳定边坡。第25页，共53页。2.土壁支撑当基础埋置较深，场地狭小不能放坡或由于土质原因放坡后土方量过大时，应加设挡土支撑，以防土壁坍塌发生事故。常见支撑的方法有：1）横撑式支撑和板式支撑2）板式支撑有木板桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩等。3）钢板桩的种类较多，常见的有平板式和波浪形板桩两种。第26页，共53页。三、施工排水( 一）地面排水 为保证

14、施工顺进行，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，特别是雨期施工，应将地面水尽快排走，以保证场地土体干燥。 在山坡地形施工时，先作好永久性（或临时）截水沟，阻止山坡水流入施工现场。在平坦地区施工时，除开挖排水沟外，必要时还应修筑土堤，以阻止场外水流入施工场地。第27页，共53页。（二）降低地下水位 在土方开挖过程中，当基坑（槽）底面位于地下水位以下时，土的含水层被切断，地下水会不断地渗入基坑。雨季施工时，地面水也会流入基坑，为了保证施工的正常进行，一般采用明沟排水法和人工降低地下水位法。 第28页，共53页。 这种方法是在基坑（槽）开挖过程中，当基底挖至地下水位以下时，沿基

15、坑四周挖一定坡度的排水沟，设集水井，使地下水沿沟流入井内，然后用水泵抽走。 集水井每隔20m40m设置一个，集水井的宽度一般为0.60.8m，深度保持低于挖土面0.81.0m，挖至设计标高后，井底应低于坑底12m，并铺设碎石滤水层。1、明沟排水法第29页，共53页。 当基底挖至地下水位以下时，有时坑底土会成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂现象。 发生流砂现象时，土完全丧失承载力，工人难以立足，土边挖边冒，难以达到设计深度，流砂严重时会引起基坑边坡塌方，附近建筑物因地基被掏空而下沉、倾斜，甚至倒塌。2、流砂现象第30页，共53页。 防治流砂现象的主要途径是改变动水压力的方向和减小动水

16、压力，其具体措施主要有：流砂现象产生的原因动水压力大于等于土的浸水溶重 选择在全年最低水位季节施工 抛大石块 打钢板桩。 采用化学压力注浆或高压水泥注浆 人工降低底下水位第31页，共53页。 3、人工降低地下水位 人工降水法（井点降水法），就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备连续不断地抽水，使地下水位降至基底以下，直至基础施工完毕为止。因此，在基坑土方开挖过程中保持干燥，从而根本上消除了流砂现象，改善了工作条件。同时，由于土层水分排除后，还能使土密实，增加地基土地承载能力。在基坑开挖时，土方边坡也可陡些，从而减少了挖方量。人工降水法有：轻型井点、喷射井点、电

17、渗井点、管井井点及渗井井点等。 第32页，共53页。 1）轻型井点的主要设备 轻型井点的设备包括管路系统和抽水设备两部分。 1地面；2水泵房；3总管；4弯联管；5井点管；6滤管；7原地下水位；8降水后水位；9基坑地面 图17 轻型井点法降低地下水位全貌图 管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管等。 抽水设备是由真空泵、离心泵和集水箱（又叫水气分离器）等组成。 第33页，共53页。2）轻型井点的布置 根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度与要求及设备条件等确定。 平面布置 包括确定井点布置形式、总管的长度、井点管数量、水泵数量及位置等。 单排布置适用于基坑（槽）宽度小于6m，且

18、降水深度不超过5m的情况。 双排布置适用于基坑（槽）大于6m或土质不良的情况。 环状布置适用于基坑面积较大的情况。 第34页，共53页。高程布置 H H1+h+IL （1-5）式中：H井点管埋深(m); H1井点管埋设面至基坑底的距离（m）； h基底至降低后的地下水位线的距离，一般为0.51m； I水力坡度，环状井点为1/10，单排井点为1/41/5，双排井点为1/7； L井点管至水井中心的水平距离，当井点管为单排布置时， L为井点管至边坡脚的水平距离（m）。第35页，共53页。 a）单排井点； b）双排、环状井点图 111 高程布置示意图第36页，共53页。3）轻型井点的计算 轻型井点计算的

19、目的，是求出在规定的水位降低深度下，每天排出的地下水流量，从而确定井点管的数量、间距，并确定抽水设备等。 轻型井点计算由于受水文地质和井点设备等不易确定因数的影响，要想计算出准确的结果十分困难。根据工程实践积累的经验资料分析，按水井理论进行计算，比较接近实际。 根据井底是否达到不透水层，水井可分为完整井与不完整井；即当井底到达含水层下面的不透水层顶面的井称为完整井，否则称为不完整井。根据地下水有无压力，又分为承压井与无压井，各类水井的涌水量计算方法不同，其中以无压完整井的理论较为完善。第37页，共53页。 第四节 土方机械化施工土方工程的施工过程主要有： 土方开挖、运输、填筑与压实等。 除量小

20、分散不适宜用机械施工外，应尽量采用机械化施工，以减轻劳动强度，加快施工的进度，缩短工期。第38页，共53页。 一 、土方开挖的方法 1. 人工作业：进行修边修整等。 2。机械开挖： 1) 正铲挖掘机 工作特点是：前进向上，强制切土，挖掘力大，生产效率高。 2) 反铲挖土机 工作特点是：后退向下，强制切土。 3) 拉铲挖土机 工作特点是：后退向下，自重切土。 4 ) 抓铲挖土机 工作特点是：直上直下，自重切土，挖掘能力小。第39页，共53页。（二）推土机 推土机能单独完成挖土、运土和卸土工作，具有操纵灵活，运转方便，所需工作面小，行使速度快，易于转移，能爬30左右缓坡的特点。适用于场地清理，土方

21、平整，开挖深度不大的基坑以及回填作业等。 推土机经济运距在100米以内，效率最高的运距在60米。为提高生产率，可采用槽形推土，下坡推土及并列推土等方法。（三） 铲运机铲运机的特点是：对道路要求较低，操纵灵活，生产效率较高。它适用在一三类土中直接挖、运土。经济运距在6001500米，当运距在800米效率最高。常用于坡度在20以内的大面积场地平整，大型基坑开挖及填筑路基等，不适用于淤泥层，冻土地带及沼泽地区。坚硬土开挖时需用推土机助铲或松土机配合。第40页，共53页。二 、基坑（槽）土方开挖 基坑（槽）的开挖施工，应根据规划部门或设计部门的要求，确定房屋的位置和标高，然后根据基坑的底面尺寸、埋置深

22、度、土质情况、地下水位的高低及季节变化等不同情况，考虑施工需要，确定是否需要留置工作面、边坡，排水设施和设置支撑。从而制定土方开挖的施工方案，为保证施工质量与安全，土方开挖中应注意以下几方面：第41页，共53页。 1、选择合理的施工机械、开挖顺序和开挖路线。 2、土方开挖施工宜在干燥环境下作业，当地下水位高于基坑底面时，施工前必须作好地面排水和降低地下水位工作，地下水位降至基坑底下0.51.0米后，方可施工。 3、在基坑开挖过程中，不宜在坑边堆置弃土或使用其它重型进行，以尽量减轻地面荷载。 4、在基坑开挖至接近坑底标高时，应注意避免超挖。当采用机械进行开挖时，应根据机械的种类，在基坑底标高以上

23、留下200500mm厚土方不挖，待基础施工前，用人工挖除铲平。 5、基坑开挖时，应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度等经常进行复测检查，第42页，共53页。 三、基坑（槽）验收 基坑（槽）开挖到设计标高清理完毕后，在垫层或基础施工前，承包单位应邀请勘察、设计单位、建设工程监理单位，工程质量监督部门及建设单位共同进行验槽工作，其主要内容有： 观察验槽 工具操作第43页，共53页。一 、观察验槽 1、检查基坑的位置、几何尺寸、标高和边坡是否符合设计要求。 2、根据槽壁土层分布情况与走向，初步判断全部基底是否已挖至设计所要求的土层，特别要注意观察土质是否与地质资料相符。 3、检查

24、槽底是否已挖至老土，是否需要进行处理。 4、对整个坑（槽）底进行全面观察，注意土的颜色是否均匀一致，土的坚硬程度是否一样，有没有局部含水量异常情况，走上去有没有颤动的感觉等。 5、验槽的重点应选择在桩基、墙角、承重墙或其它受力较大的部位。 第44页，共53页。二、工具操作 工具操作的目的是检查在槽底一定深度范围内土的变化和分布情况，以及是否有空洞、墓穴、枯井及硬物等对建筑物不利的情况存在。 1、钢钎探测法 根据打钎的方法分为人工和机械两种方法。 钢钎为25的钢筋，钎头呈60锥状，长1.82.0米。 2 、洛阳铲探测法 3、夯拍击土层探测法 夯拍击土层时根据声音来判断基底下有无古墓、枯井、洞穴等

25、。第45页，共53页。 第五节 土方回填与夯实 一般建筑工程的土方回填主要有地基、基坑（槽）、室内地坪、室外场地、管沟、散水等部位，回填土方是一项很重要的工作，要求回填土应有一定的密实度，使回填土土层不致产生较大的沉陷。在实际施工中，室内地坪和散水出现大面积严重开裂，主要原因之一就是由于回填压实没有达到设计规定的要求。 第46页，共53页。（一）土料的选择 填方土料应符合设计要求，以保证填方的强度与稳定性。凡含水量过大或过小的粘土，含有8%以上的有机物质（腐烂物）的土，含有5%以上的水溶性硫酸盐的土、杂土、垃圾土冻土等均不能作为回填土。 同一填方工程应尽量采用同类土填筑；如采用不同土填筑时，必

26、须按类分层夯填，并将透水性大的置于透水性小的土层之下，以防填土内形成水囊。第47页，共53页。（二）压实的方法 1、碾压法 碾压原理是利用沉重的滚轮碾压土壤表面，使土壤在静压力作用下压实，适用于碾压粘性和非粘性土壤。 碾压机械有: 平碾、气胎碾和羊足碾。 2、振动压实法 振动压实法的原理是利用重锤振动，使土壤颗粒发生相对位移从而达到密实状态，主要用于压实非粘性土。 3、夯实法 夯实法的原理是利用夯锤下落的冲击力压实土壤，主要用于夯实粘性较低的土壤。有人工夯实和机械夯实两种。第48页，共53页。（三）影响填土压实的因素 1. 土的含水量的影响 使土达到最大密实度的含水量称为土的最佳含水量。不同的土有不同的最佳含水量，如砂土为812%、粘土1923%、粉质粘土1215%、粉土1522%。工地简单检验粘性土的最佳含水量的方法一般是以手握成团落地开花为适宜。 为保证填土压实的最佳含水量，太干的土要适当加以润湿，太湿的土要翻松、晾晒，或均匀掺入干土等。第49页，共53页。2. 铺土厚度的影响 压实机具对土的压实作用随土层的厚度增加而逐渐减小。其影响深度随压实机械、土的性质及含水量有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的有效作用，铺土厚度有一个最优厚度范围，在此范围内，可使土料在获得设计要求密实度的条件下，压实机械所需的压实遍数最少