1.3施工准备与辅助工作课件

1、 第一章 土方工程 1.4 土方工程的准备与辅助工作第一章 土方工程1第1页，共69页。 一、土方工程施工前的准备工作第一章 土方工程土方施工前应做好下述准备工作：（1）三通一平：路通、水通、电通、场地平整。（2）排除地面水；（3）材料、机具及土方机械的进场；（4）测量、放线；（5）做好土方工程的辅助工作（如边坡稳定、 基坑（槽）支护、降低地下水等）。1 土方工程的准备与辅助工作2第2页，共69页。二、边坡稳定 土方的放坡开挖第一章 土方工程1 土方工程的准备与辅助工作3第3页，共69页。二、边坡稳定 土方的放坡开挖第一章 土方工程1 土方工程的准备与辅助工作4第4页，共69页。二、边坡稳定

2、土方的放坡开挖第一章 土方工程1 土方工程的准备与辅助工作5第5页，共69页。二、边坡稳定 放坡的边坡可做成直线形、折线形或踏步形（图1-12）。a) 直线形； b) 折线形； c) 踏步形图1-12 土方放坡第一章 土方工程1 土方工程的准备与辅助工作6第6页，共69页。 土方边坡坡度以其高度 H 与其底宽度 B 之比表示，土方边坡坡度 = （1-25）式中 m = B / H，称为坡度系数。 土方放坡坡度的留设应考虑以下因素： 土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载及气候条件等。第一章 土方工程1 土方工程的准备与辅助工作7第7页，共69页。 当地下水水位低于基底，在湿度正常的土层

3、中开挖基坑或管沟，如敞露时间不长，在一定限度内可挖成直壁不加支撑。 施工中除应正确确定边坡，还要进行护坡，以防边坡发生滑动。第一章 土方工程1 土方工程的准备与辅助工作8第8页，共69页。 引起下滑力增加的因素主要有： 坡顶荷载（堆物、行车等） ； 自重增加雨水或地面水渗入土中引起； 动水压力地下水渗流产生； 侧向静水压力裂缝中的积水产生。 引起抗滑力（土体抗剪强度)降低的因素主要是： 土质松软如气候的影响； 的润滑作用土体内含水量增加； 振动液化饱和的细砂、粉砂受振动。第一章 土方工程9第9页，共69页。 在土方施工中，要预估各种可能出现的情况， 采取必要的护坡防坍措施： 及时排除雨水、地面

4、水； 防止坡顶集中堆载及振动； 设置护坡面层； 其他。 对永久性土方边坡，则应做好永久性加固措施。第一章 土方工程10第10页，共69页。 三、土壁支护 开挖基坑（槽）时： 放坡开挖 较经济，但在建筑稠密地区，或有地下水 渗入基坑（槽）时往往不能实现。 基坑（槽）支护 利用支护结构挡土、止水（隔水）。 第一章 土方工程11第11页，共69页。第一章 土方工程12第12页，共69页。 （一）基槽支护 市政工程施工时，常需在地下铺设管沟，因此 往往也需要开挖沟槽。 开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。 对较宽的沟槽，采用横撑式支撑不适应， 土壁支护可采用类似于基坑的支护方法。 第一章 土方工程13

5、第13页，共69页。第一章 土方工程横撑式土壁支撑的两种形式14第14页，共69页。第一章 土方工程15第15页，共69页。第一章 土方工程16第16页，共69页。 a) 水平挡土板支撑； b) 垂直挡土板支撑 图1-13 横撑式支撑 1水平挡土板；2立柱；3工具式横撑； 4垂直挡土板；5横楞木；6调节螺丝第一章 土方工程横撑式土壁支撑水平挡土板的布置 间断式； 连续式间断式 垂直挡土板式支撑挖土深度不限。17第17页，共69页。 实测资料表明，作用在横撑式支撑上的土压力的分布很复杂，也很不规则。工程中通常按图1-14所示几种简化图形进行计算。a）密砂； b）松砂； c）粘土 图1-14 支撑

6、计算土压力第一章 土方工程18第18页，共69页。 挡土板、立柱及横撑的强度、变形及稳定等可根据实际布置情况进行结构计算。第一章 土方工程1水平挡土板；2立柱；3工具式横撑； 4垂直挡土板；5横楞木；6调节螺丝构 件受力特点荷 载荷载计算宽度支 座挡土板连续梁均布的土压力挡土板间距/单位宽度立 柱立 柱简支/连续梁挡土板传来（均布）立柱间距横 撑横 撑压 杆立柱传来横撑间距（纵横向 ）19第19页，共69页。（二） 基坑支护 基坑支护结构一般根据地质条件，基坑开挖深度以及对周边环境保护要求采取重力式水泥土墙、板式支护结构、土钉墙等形式。 在支护结构设计中首先要考虑周边环境的保护，其次要满足本工

7、程地下结构施工的要求，再则应尽可能降低造价、便于施工。第一章 土方工程20第20页，共69页。 1.4.3.1 重力式支护结构 水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）支护结构是近年来发展起来的一种重力式支护结构。 它是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩），由此形成重力式支护结构。第一章 土方工程21第21页，共69页。第一章 土方工程22第22页，共69页。 1.4.3.1 重力式支护结构 用于支护结构的水泥土： 水泥掺量通常12%15%（单位土体的水泥掺量与土的重力密度之比）； 强度可达0.81.2 MPa， 渗透系数很小，一般不大于10-6 cm/s。 由水泥土搅拌桩搭接

8、而形成水泥土墙，它既具有挡土作用，又兼有隔水作用。 它适用于46 m深的基坑，最大可达78 m。 第一章 土方工程23第23页，共69页。 水泥土墙通常布置成格栅式（图1-15） 设计中一般为： 格栅的置换率：0.60.8（加固土的面积:水泥土 墙的总面积）。 墙体的宽度b、插入深度hd： b=(0.60.8)h， hd=（0.81.2）h。 图1-15 水泥土墙 搅拌桩； 插筋；面板第一章 土方工程24第24页，共69页。 1水泥土墙的设计 图1-16为水泥土支护结构的计算图式。图1-16 水泥土墙的计算图式第一章 土方工程25第25页，共69页。 水泥土重力式支护结构的主要设计内容： 整体

9、稳定； 抗倾覆稳定； 抗滑移稳定； 位移等。 有时还应验算抗渗、墙体应力、地基强度等。第一章 土方工程26第26页，共69页。 2水泥土搅拌桩施工 （1）施工机械 深层搅拌桩机的组成： 深层搅拌机（主机）、 机架及灰浆搅拌机、 灰浆泵等配套机械组成（图1-17）。第一章 土方工程27第27页，共69页。图1-17 深层搅拌桩机机组 1主机；2机架；3灰浆拌制机；4集料斗；5灰浆泵；6贮水池；7冷却水泵；8道轨；9导向管；10电缆；11输浆管；12水管第一章 土方工程28第28页，共69页。 深层搅拌桩机常用的机架有三种形式： 塔架式、桅杆式及履带式。 前两种构造简便、易于加工，在我国应用较多，

10、但其搭设及行走较困难。 履带式的机械化程度高，塔架高度大，钻进深度大，但机械费用较高。第一章 土方工程29第29页，共69页。 塔架式 桅杆式 履带式第一章 土方工程30第30页，共69页。 （2）施工工艺 搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小，土质较松时，可用前者，反之可用后者。 第一章 土方工程31第31页，共69页。图1-18 “一次喷浆、二次搅拌”施工流程 a)定位；b)预埋下沉；c)提升喷浆搅拌；d)重复下沉搅拌；e)重复提升搅拌；f )成桩结束第一章 土方工程 当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图

11、示步骤e）作业时也进行注浆，以后再重复d）与e）的过程。32第32页，共69页。搅拌桩施工流程 第一章 土方工程33第33页，共69页。 （2）施工工艺 施工质量控制 水泥浆配合比及搅拌制度 基本要求； 水泥浆喷射速率与提升速度的关系 保证注浆的均匀性； 桩的水泥浆喷注量 与桩身强度； 桩的垂直度和桩的搭接等 水泥土墙的整体性与抗渗性。 第一章 土方工程34第34页，共69页。2. 板式支护结构 板式支护结构的组成 板式支护结构由两大系统组成： 挡墙系统和支撑(或拉锚)系统(图1-19)。 悬臂式板桩支护结构则不设支撑(或拉锚)。第一章 土方工程35第35页，共69页。图1-19 板式支护结构

12、1板桩墙；2围檩；3钢支撑；4斜撑； 5拉锚；6土锚杆；7先施工的基础；8竖撑第一章 土方工程36第36页，共69页。 挡墙系统常用的形式有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。 第一章 土方工程37第37页，共69页。钢板桩 一种常用的形式钢板桩之间通过锁口互相连接，形成一道连续的挡墙。锁口 形成整体，具有较好的隔水能力。 形式 平板式、U形、Z形等 特点 抗弯能力较好，可拔出重复使用。图1-20 钢板桩形式 a)平板式；b)波浪式第一章 土方工程38第38页，共69页。拉森形钢板桩 第一章 土方工程39第39页，共69页。 支撑系统： 大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用

13、 现浇钢筋混凝土支撑。 拉锚系统： 材料用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。 根据基坑开挖的深度及挡墙系统的截面性能可设置一道或多道支点。基坑较浅，挡墙具有一定刚度时，可采用悬臂式挡墙而不设支点。支撑或拉锚与挡墙系统通过围檩、冠梁等连接成整体。第一章 土方工程40第40页，共69页。第一章 土方工程41第41页，共69页。第一章 土方工程42第42页，共69页。 总结板桩的工程事故，其失败的原因主要有六方面：1 板桩计算a) 板桩下部走动； b) 拉锚破坏； c) 支撑破坏； d)拉锚长度不足；e)板桩失稳弯曲； f ) 板桩变形及土体沉降 图1-21板桩的工程事故第一章 土方工程43第43页，共69

14、页。板桩的设计五大要素： 板桩的入土深度； 截面弯矩； 支点反力； 拉锚长度； 板桩位移。第一章 土方工程44第44页，共69页。（1）荷载与变形 分析单支点板桩的计算原理及计算方法： 单支点板桩分成： 自由支承单支点板桩、嵌固支承单支点板桩(图1-22)。第一章 土方工程45第45页，共69页。a) 自由支承； b) 嵌固支承图1-22 单支点板桩的两种计算模式第一章 土方工程46第46页，共69页。单支点板桩的计算模式第一章 土方工程47第47页，共69页。 用简单方法进行板桩的精确计算较为困难，主要是插入 地下部分属超静定问题，其土压力分布状态难以精确确定。 目前的计算方法也有多种，如：

15、 “弹性曲线法”； “竖向弹性地基梁法”； “相当梁法”等。第一章 土方工程48第48页，共69页。图1- 23 相当梁示意图第一章 土方工程 （2） 相当梁法计算方法 a. 板墙部分49第49页，共69页。图1-24 嵌固支承板桩第一章 土方工程50第50页，共69页。 用上述“相当梁法”求解嵌固支承单支点板桩，首先要找出板桩的反弯点C。 反弯点C 的位置的确定： 反弯点C 的位置与土的内摩擦角、粘聚力有关，并受板桩后的地下水位及地面荷载等因素影响。 通过对不同长度和不同入土深度的板桩弯矩与挠曲线的研究，发现板桩的反弯点C与土压力强度等于零的位置较接近。 第一章 土方工程51第51页，共69

16、页。 计算中可取该点作为反弯点，由此引起的误差不大，但使计算大大简化。第一章 土方工程52第52页，共69页。 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩(图1-24)：步骤（a） 计算作用于板桩的 主动土压力、 被动土压力；第一章 土方工程53第53页，共69页。 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩(图1-24)： 步骤（b） 计算反弯点位置 即板桩上土压力强度 为零的点 C 至地面 的距离hc1： 即 ： （1-32）第一章 土方工程54第54页，共69页。 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩(图1-24)： 步骤（c） 计算相当梁AC的 支座反力 RC、 支撑或锚杆反力Tc1 将板桩在C点截断， 利用

17、X0，M0 求解RC、 Tc1第一章 土方工程55第55页，共69页。（1-33） 第一章 土方工程 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩(图1-24)： 步骤（d-1） 计算板桩 入土深度计算值h0 根据嵌固支承单支点板桩的特点，在桩底某一位置以下的弯矩为零，如该点位于D点，则由下段板桩CD可求得h0。因为CD段桩上矩形部分的主被动土压力相等，由MD0得： 56第56页，共69页。第一章 土方工程 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩(图1-24)： 步骤（d-2） 计算板桩入土深度hd h0的调整。 由于实际桩前被动土压力较图1-24所示者小，按式(1-29)计算得到h0的偏小，故应增加入土深度h

18、 ，h取0.2h0 。 1-34 57第57页，共69页。第一章 土方工程 用相当梁法计算嵌固支承单支点板桩(图1-24)： 步骤（e） 在剪力为零处求得Mmax； 58第58页，共69页。 b. 支撑（拉锚）系统设计 支撑或拉锚一端固定在板桩上部的围檩上，另一端则支撑到基坑对面的板桩上或固定到锚锭、锚座板上。 支撑或拉锚的轴力 板墙单位长度的支撑(或拉锚)反力Tc1，通过板墙部分的计算已可求得，则根据支撑或锚布置的间距，即可求得每一支撑或拉锚的轴力。第一章 土方工程59第59页，共69页。 b. 支撑（拉锚）系统设计 支撑立柱 如果支撑长度过大，则应在支撑中央设置竖撑，以防止支撑在自重作用下

19、挠度过大引起附加内力。 拉锚长度 应保证锚锭或锚座板位于它本身引起的被动土楔滑移线、板桩位移引起的主动土楔滑移线和静土楔滑移线之外。第一章 土方工程60第60页，共69页。图1-25 拉锚长度计算1锚碇被动土楔滑移线；2 板桩主动土楔滑移线；3静止土楔滑移线第一章 土方工程61第61页，共69页。拉锚的最小长度按下列两式计算，取其中大值： L=L1+L2 L=htan（90- ）式中 L 拉描最小长度； H 基坑深度； hc1 对自由支承板桩，取板桩入土深度；对嵌 固支承板桩，取基坑底至反弯点的距离； h1 锚锭底端至地面的距离； 土的内摩擦角。（1-35）第一章 土方工程62第62页，共69页。 c. 围檩计算第一章 土方工程 图1-26 围檩计算简图63第63页，共69页。 4 钢板桩施工 钢板桩施工要正确