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第三章园林土方工程123一土方工程的特点和内容
大凡园筑,必先动土。动土范围很广,或凿水筑山,或场地平整,或挖沟埋管,或开槽铺路等,对地形整理和改造的过程称为土方工程。其主要目的是在充分利用原地形的基础上,对不符合园林要求的部位进行重新设计,并通过挖方、搬运、填方、整修等措施加以改造,来提高或改变原地形的利用价值。本章内容包括园林用地的竖向设计、土方计算和土方施工三个方面。重点提示:1、用等高线法设计各类园林地形;2、不同园林地形适宜的土方计算方法;3、土方施工图、土方计算图、土方调配图的绘制;4、土壤工程性质。
123园林土方工程的内容园林土方工程的施工流程二土方施工准备研究和审查图纸查勘施工现场编制施工方案准备人员、机具和物资清理场地:
(1)伐除树木(2)建筑物与地下构筑物的拆除(3)地下管线处理施工排水
(1)排除地面水(2)地下水的排除定点放线
(1)平整场地的放线(2)自然地形的放线修建临时设施及道路定点放线
在清场之后,为了确定施工范围及挖土或填土的标高,应按设计图纸的要求,用测量仪器在施工现场进行定点放线工作,这一步工作很重要,为使施工充分表达设计意图,测设时应尽量精确。(1)平整场地的放线用经纬仪将图纸上的方格测设到地面上,并在每个交点处立桩术,边界上的桩术依图纸要求设置。桩木的规格及标记方法如图所示。侧面须平滑,下端削尖,以便打入土中,桩上应表示出桩号(施工图上方格网的编号)和施工标高(挖土用"+"号,填土用"一"号)。(2)自然地形的放线挖湖堆山,首先确定堆山或挖湖的边界线,但这样的自然地形放到地面上去是较难的;特别是在缺乏永久性地面物的空旷地上,在这种情况下应先在施工图上方把格,再把方格网放到地面上,而后把设计地形等高线和方格网的交点,一一标到地面上并打桩(图1-3-7),桩木上也要标明桩号及施工标高。堆山时由于土层不断升高,桩木可能被土埋没,所以桩的长度应大于每层填土的高度,土山不高于5m的,可用长竹竿做标高桩,在桩上把每层的标高一切定好(见图1-3-8A)不同层可用不同颜色标志,以便识别,这样可省点。另放线工作一种方法分层放线设置标高桩(图1-3-8B)。这种方法适用于较高的山体。123图1-3-8高地分层放线图1-3-6定点桩图1-3-7自然平地放线123
挖湖工程的放线工作和山体的放线基本相同,但由于水体挖深一般较一致,而且池底常年隐没在水下放线可以粗放些,但水体底部应尽可能整平,不留土墩,这对养鱼捕鱼有利。岸线和岸坡的定点放线应该准确,这不仅因为它是水上部分,有关造景,而且和水体岸坡的稳定有很大关系,为了精确施工,可以用边坡样板来控制边坡坡度(图1-3-9)。
开挖沟槽时,用打桩放线的方法,在施工中桩木容易被移动甚至被破坏,从而影响了校核工作。所以应使用龙门板(见图1-3-10)。龙门板构造简单,使用也方便。每隔30-l00m设龙门板一块,其间距视沟渠纵坡的变化情况而定。板上应标明沟渠中心线位置,沟上口、沟底的宽度等。板上还要设坡度板,用坡度板来控制沟渠纵坡图l-3-9挖湖边坡样板图1-3-10开沟龙门板123相关知识
堆山测设
堆山或微地形等高线平面位置的测定,等高线标高可用竹竿表示。坡度可用边坡样板来控制。当土山高度小于5m时,可把各层标高一次性地标在一根长竹竿上。公园水体测设(1)用仪器测设
如图根据湖泊、水渠的外形轮廓曲线上的拐点与控制点的相对关系,用仪器采用极坐标的方法将它们测设到地面上,并钉上木桩,然后用较长的绳索把这些点连接起来,即得湖池的轮廓线,并用白灰撒上标记。岸线与岸坡的定点放线应该准确。为精确施工,可以用边坡样板来控制边坡坡度。(2)格网法检测狭长地形放线(1)打中心桩,定出中心线(2)打边桩,定边线三土壤的分类与特性土壤的工程分类土壤按照其坚硬程度可分为三类土:松土、半坚土、坚土。
级别编号名称平均容重开挖方法用具级别编号名称平均容重开挖方法用具
Ⅰ1砂1500用铁锹挖掘
Ⅳ1重质粘土1950用锹镐撬杠局部凿或锤开挖2植物性土壤12002含≤50kg块石、块石体积≤10%的粘土20003土壤16003含≤10kg块石的粗卵石1950
Ⅱ1黄土类粘土1600用铁锹和略用丁字镐翻松
Ⅴ1密实黄土1800由人工用撬杠镐或爆破开挖2≤15mm砾石17002软泥灰岩19003砂质粘土16503各种不坚实的页岩20004混有碎石与卵石的腐土17564石膏2200
Ⅲ1稀软粘土1800用铁锹和镐局部采用撬杠开挖
215-40mm的碎石与卵石1750平均容重指天然含水量状态下土壤的平均容重3干黄土1800
表1-3-6土壤的工程分类123
土壤的工程性质对土方工程的稳定性、施工方法、工程量及工程投资有很大关系,也涉及到工程设计、施工技术和施工组织的安排。因此,对土壤的这些性质要进行研究并掌握它,以下是土壤的几种主要的工程性质:
(1)土壤的容重
单位体积内天然状况下的土壤重量,单位为kg/m3,土壤容重的大小直接影响着施工的难易程度,容重越大挖掘越难,在土方施工中把土壤分为松土、半坚土、坚土等类,所以施工中施工技术和定额应根据具体的土壤类别来制定(土壤容重请参看表1-3-6)。
(2)土壤的自然倾斜角(安息角)
土壤自然堆积,经沉落稳定后的表面与地平面所形成的夹角(图1-3-1),就是士壤的自然倾斜角,以α表示。在工程设计时,为了使工程稳定,其边坡坡度数值应参考相应土壤的自然倾斜角的数值,土壤自然倾斜角还受到其含水量的影响,见表1-3-1。123图1-3-3分层坡度图1-3-1土壤的自然倾斜角图1-3-2坡度123
土壤名称土壤含水量土壤颗粒尺寸(mm)干土潮土湿土砾石40°40°35°2-20卵石35°45°25°20-200粗砂30°32°27°1-2中砂28°35°25°0.5-1细砂25°30°20°0.05-0.5粘土45°35°15°≤0.001-0.005壤土50°40°30°
腐殖土40°35°25°表1-3-1土壤自然倾斜角(单位:度)123
(3)土壤含水量
土壤的含水量是士壤孔隙中的水重和土壤颗粒重的比值。土壤含水量在5%内称干土,在30%以内称潮土,大于30%称湿土。土壤含水量的多少,对土方施工的难易也有直接的影响,土壤含水量过小,土质过于坚实,不易挖掘。含水量过大,土壤易泥泞,也不利施工,人力或机械施工,工效均降低。以粘土为例含水量在30%以内最易挖掘,若含水量过大时,则其本身性质发生很大变化,并丧失其稳定性,此时无论是填方或挖方其坡度都显著下降,因此含水量过大的土壤不宜做回填之用。
(4)土壤的相对密实度它是用来表示土壤在壤筑后的密实程度的,可用下列公式表达:D=(ε1-ε2)/(ε1-ε3)式中D---土壤相对密实度ε1---填土在最松散状况下的孔隙比;ε2---经辗压或穷实后的土壤孔隙比;ε3---最密实情况下土壤孔隙比。(注:孔隙比是指土壤空隙的体积与固体颗粒体积的比值)123
在填方工程中土壤的相对密实度是检查土壤施工中密实程度的标准,为了使土壤达到设计要求的密实度可以采用人力夯实或机械夯实。一般采用机械压实,其密实度可达95%,人力夯实在87%左右。大面积填方如堆山等,通常不加夯压,而是借土壤的自重慢慢沉落,久而久之也可达到一定的密实度。
(5)土壤的可松性
土壤经挖掘后,其原有紧密结构遭到破坏,土体松散而使体积增的性质。这一性质以土方工程的挖土和填土量的计算以及运输等都有很大关系。土壤可松性可用下列式子表示:①最初可松性系数Kp=开挖后土壤的松散体积V2/开挖前土壤的自然体积V1②最后可松性系数K’p=运至填方区夯实后土壤的体积V3/开挖前土壤的自然体V1根据体积增加的百分比而言,可用下式表示:①最初体积增加百分比=(V2-V1)/V1×100%=(Kp-1)×100%②最后体积增加百分比=(V3-V1)/V1×100%各种土壤体积增加的百分比及其可松性系数,见表1-3-7。123表1-3-7各级土壤的可松性土壤的级别体积增加%可松性系数最初最后Kp
K,pⅠ(植物性土壤除外)8-171-2.51.08-1.171.01-.025Ⅰ(植物性土、泥炭、黑土)20-303-41.20-1.301.03-1.04Ⅱ14-281.5-51.14-1.301.015-.05Ⅲ24-304-71.24-1.301.04-1.07Ⅳ(泥灰岩蛋白石外)26-326-91.26-1.321.06-1.09Ⅳ(泥灰岩蛋白石)33-3711-151.33-1.371.11-1.15Ⅴ-Ⅶ30-4510-201.30-1.451.10-1.20Ⅷ-ⅩⅪ45-5020-301.45-1.501.20-1.30123四土方工程量计算
土方量计算一般是根据附有原地形等高线的设计地形来进行的,但通过计算,有时反过来又可以修订设计图中不合理之处,使图纸更臻完善。另外土方量计算所得资料又是基本建设投资预算和施工组织设计等项目的重要依据。所以土方量的计算在园林设计工作中是必不可少的。土方量的计算工作,就其要求精确程度,可分为估算和计算。在规划阶段,土方量的计算无须过分精细,只作毛估即可。而在作施工图时,土方工程量则要求比较精确。计算土方体积的方法很多,常用的大致可归纳为以下四类。(1)用求体积公式估算;(2)断面法;(3)方格法。
估算法
在建园过程中,不管是原地形或设计地形,经常会碰到一些类似锥体、棱台等几何形体的地形单体,如图1-2-1中所示的山丘、池塘等。这些地形单体的体积可用相近的几何体体积公式来计算,表l-2-1中所列公式可供选用。此法简便,但精度较差,多用于估算。表1-2-1123断面法
断面法是以一组等距(或不等距)的互相平行的截面将拟计算的地块、地形单体(如山、溪涧、池、岛等)和土方工程(如堤、沟渠、路堑、路槽等)分截成"段"。分别计算这些"段"的体积。再将各段体积累加,以求得该计算对象的总土方量。其计算公式如下:
V=(S1+S2)×L/2(1-7)
当S1=S2时V=S×L(1-8)此法的计算精度取决于截取断面的数量,多则精,少则粗。断面法根据其取断面的方向不同可分为垂直断面法、水平断面法(或等高面法)及与水平面成一定角度的成角断面法。以下主要介绍前二种方法。
(1)垂直断面法
此法适用于带状地形单体或土方工程(如带状山体、水体、沟、堤、路堑、路槽等)的土方量计算。见图1-2-2、图1-2-3。123图1-2-2带状土山垂直断面取法图1-2-3123
1)划分横断面
2)画横断面图形按比例绘制每个断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线之间的面积即为挖方或填方的断面。
3)计算横断面面积
用垂直断面法求土方体积,比较繁琐的工作是断面面积的计算。计算断面积的方法多种多样,对形状不规则的断面既可用求积仪求其面积,也可用“方格纸法”、“平行线法”或“割补法”、积距法等方法进行计算,但这些方法也费时间,以下介绍几种常见断面面积的计算公式表1-2-2。①积距法:计算每个断面的挖方或填方断面面积。表1-2-2常见断面积计算公式123②求积仪法:用厘米方格纸绘出横断面图后,用求积仪量出横断面的面积。4)计算土方量V=(S1+S2)×L/25)汇总土方量图1-2-7垂直断面图(2)等高面法(水平断面法)
等高面法是沿等高线取断面,等高距即为二相邻断面的高,计算方法同断面法。
图l-2-8水平断面法图示123其计算公式如下:V=(S1+S2)h/2+(S2+S3)h/2…(Sn-1+Sn)/2+(+Sn*h)/3=(S1/2+Sn/2+S2+S3+…+Sn-1)*h+Sn*h/3式中V---土方体积(m3)S---断面面积(m2);h---等高距(m)
等高面法最适于大面积的自然山水地形的土方计算。我国园林素尚自然,园林中山水布局讲究,地形的设计要求因地制宜,充分利用原地形,以节约工力。同时为了造景又要使地形起伏多变。总之,挖湖堆山的工程是在原有的崎岖不平的地面上进行的。所以计算土方量时必须考虑到原有地形的影响,这也是自然山水园土方计算较繁杂的原因。由于园林设计图纸上的原地形和设计地形均用等高线表示,因而采用等高面法进行计算最为便当。实例说明其计算步骤与方法。123图1-2-11水平断面法123
方格网法
在建园过程中,地形改造除挖湖堆山,还有许多大大小小的各种用途的地坪、缓坡地平整场地的工作是将原来高低不平的、比较破碎的地形按设计要求整理成为平坦的具一定坡度的场地,如:停车场、集散广场、体育场、露天演出场等等。整理这类地块的土方计算最适宜用方格网法。方格网法是把平整场地的设计工作和土方量计算工作结合在一起进行的。其工作程序是:(1)在附有等高线的施工现场地形图上作方格网控制施工场地,方格边长数值取决于所要求的计算精度和地形变化的复杂程度。在园林中一般用20—40m,(2)在地形图上用插入法求出各角点的原地形标高(或把方格网各角点测设到地面上,同时测出各角点的标高,并标记在图上);(3)依设计意图(如:地面的形状、坡向、坡度值等)确定各角点的设计标高;(4)比较形标高和设计标高,求出施工标高;(5)土方计算,其具体计算步骤和方法结合实例加以阐明。123插入法用于求两相邻等高线之间任意点高程。设等高差为h;等高线a-a的高程为Ha;等高线b-b的高程为HB;相邻等高线之间某点高程为HX;某点到低边等高线的距离为X;相邻等高线之间最小距离为L。如图1-1-5插入法求任意点高程
123某块地将整成三坡向广场,纵坡1.5%,横坡2%,土方就地平衡,求其施工标高和土方量(图1-2-13)图1-2-131231根据场地情况作边长20m的方格控制网用内插法求出各角点原地形标高,用坡度公式求个角点设计标高(图1-2-14)。2求平整标高H0
把一块高低不平的地面在保证土方平衡的提下,挖高垫低使土地成为水平的,这个水平面的高程就是平整标高。图1-2-12方格网标注位置图图1-2-15平整地形透视图123该土体自水准面以上经平整后的体积V平
V平=H0*N*a2式中V平——该土体自水准面以上经平整后的体积;
H0=V/Na2N——方格数;H0——平整标高;
a——方格边长根据平整前后这块土体体积相等的条件V平=V原=V设
平整前体积为各方格体积之和V原=V原1+V原2+V原3+V原4+V原5+V原6+V原7+V原8
每个方格体积为底面积乘平均高度V原1=a2*(h1-1+h1-2+h1-3+h1-4)/4
依次类推出现,组成一个方格的点其高程在运算过程中计算一次;组成两个方格的点其高程在运算过程中计算两次;组成三个方格的点其高程在运算过程中计算三次;组成四个方格的点其高程在运算过程中计算四次。123H0*N*a2=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)*a2/4H0=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)/4N(1-19)式中h1——计算时使用一次的角点高程;h2——计算时使用三次的角点高程;h3——计算时使用三次的角点高程;h4——计算时使用四次的角点高程。公式(1-19)求得的Ho只是初步的,实际工作中影响平整标高的还有其它因素,如外来土方和弃土的影响,施工场地有时土方有余,而其场地又有需求,设计时便可考虑多挖。有时由于场地标高过低,为使场地标高达到一定高度,而需运进土方以补不足。这些运进或外弃的土方量直接影响到场地的设计标高和土方平衡,设这些外弃的(或运进的)土方体积为Q,则这些土方影响平整标高的修正值Ah应是:△h=Q/Na2
∴(1-19)可改写成
H0=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)/4N±Q/Na2(1-20)123此外土壤可松性等对土方的平衡也有影响。例题中∑h1=h1-1+hl-5十h2-1+h2-5+h4-1十h4-3
=20.29+20.23+19.37+19.64+18.79+19.32=117.642∑h2=(h1-2+h1-3+h1-4+h3-1+h3-3+h4-2)*2=(20.54+20.89+21.00+19.50+19.39+19.35)×2=241.34
3∑h3=(h2-2+h2-4)×3=(19.91+20.15)×3=120.18
4∑h4=(h2-3+h3-2)×4=(20.21+20.50)×4=162.84
代入公式(1-19)N=8H0=(117.64+241.34+120.18+162.84)/32≈20.06m20.06就是例题(图1-2-13)中的平整标高。123平整标高同样实用于设计地形,区别在于含有XH0=(∑h设1+2∑h设2+3∑h设3+4∑h设4)/4N
(1-19)∑h1′=x-0.8+x-0.8+x-1.1+x-1.1+x-1.3+x-1.3=6x-6.4m
2∑h2′=(x-0.4+x+x-0.4+x-1.0+x-1.0+x-0.9)×2=12x-7.4m
3∑h3′=(x-0.7+x-0.7)×3=6x-4.2m
4∑h4′=(x-0.3+x-0.6)×4=8x-3.6m
H0=(6x-6.4+12x-7.4+6x-4.2+8x-3.6)/32=x-0.675
H0=X-0.675H0=20.26X=20.06+0.675=20.74
以此求出各角点设计高程的确定值。123(三)确定Ho的位置Ho的位置确定得是否正确,不仅直接影响着土方计算的平衡〔虽然通过不断调整设计标高最终也能使挖方、填方达到(或接近)平衡,但这样做必然要花费许多时间〕,而且也会影响平整场地设计的准确性。确定Ho位置的方法有二:1.图解法图解法适用于形状简单规则的场地。如正方形、长方形、圆形的等。见图1-2-17。图1-2-171232.数学分析法此法可适应任何形状场地的Ho定位。数学分析法是假设一个和我们所要求的设计地形完全一样(坡度、坡向、形状、大小完全相同)的土体,再从这块土体的假设标高反求其平整标高的位置。我们将图1-2-13按所给的条件画成立体图,见图1-2-18,图中1-3点最高,设其设计标高为x,则依给定的坡向、坡度和方格边长,可以立即算出其它各角点的假定设计标高,以点4-2(或4-4)为例,点4-2(或4-4)在4一3点的下坡,距离L=20m,设计坡度i=2%,则点4-2和点473之间的高差为:h=i·L=0.02×20=0.4m
所以点4-2的假定设计标高为X-0.4m,而在纵向方向的点2—3,因其海计纵坡为1.5%,所以该点较1-3点低0.3m,其假定设计标高应为x-0.3m。依此类推,便可将各角点的假定设计标高求出,见图1-2-18。再将图中各角点假定标高值代入公式(1-19)。则求点4--4的设计标高,就可依次将其它角点的设计标高求出,见图1-2-20,根据这些设计标高,求得的挖方量和填方量比较接近。123图1-2-18代入法求H0的位置图图1-2-19123(四)求施工标高施工标高施工标高=原地形标高--设计标高得数〞+〝号者为挖方,〞+〝号者为填方。
(五)求零点线所谓零点是指不挖不填的点,零点的联线就是零点线,它是挖方和填方区的分界线,因而零点线成为土方计算的重要依据之一。在相邻二角点之间,如若施工标高值一为”+”数,一为“-”数,则它们之间必有零点存在,其位置可用下式求得。
X=h1*a/(h1+h2)
式中x---零点距h1
一端的水平距离(m);h1,h2-----方格相邻二角点的施工标高绝对值(m);a----方格边长(m).
例题中,以方格Ⅰ的点1-1和点2-1为例,求其零点,1-1点施工标高为+0.35m,2-1点施工标高为-0.27m,取绝对值代入公式(1-21)。
h1=0.35h2=0.27a=20x=11.3m
零点位于点”1-1”11.3m处(或距点”2-1”8.7m处)同法求出其余零点,并依地形特点将各零点联接成零点线,按零点线将挖方区和填方区分开,以便计算其土方量。123图1-2-20某公园广场挖填方区划图123(六)土方计算零点线为计算提供了填方、挖方的面积,而施工标高又为计算提供了挖方和填方的高度。依据这些条件,便可选择适宜的公式求出各方格的土方量。由于零点线切割方格的位置不同,形成各种形状的棱柱体,以下将各种常见的棱柱体及其计算公式列表如下(图1-2-21)。图1-2-21方格网计算土方量公式123在例题中方格Ⅳ四个角点的施工标高值全为”+”号,是挖方,用公式(1-22)计算
VⅣ=106m3
方格Ⅰ中二点为挖方,二点为填方用公式(1-23)计算。则
+V1=a(b+c)*∑h/8a=20mb=11.25mc=12.25m△h=∑h/4=0.55/4m+V1=32.3m3
-V1=16.5m3
依法可将其余各个方格的土方量逐一求出,并将计算结果逐项填入土方量计算表(表1-2-3)。土方量计算方法除应用上述公式计算外,还可使用《土方工程量计算表》(见本章附录),或《土方量计算图表》(也叫诺莫图),见图1-2-23、24、25。123(七)绘制土方平衡表及土方调配图土方平衡表和土方调配图是土方施工中必不可少的图纸资料,是施工组织设计的主要依据,从土方平衡表上可以一目了然地了解各个区的出土量和需土量、调拨关系和土方平衡情况。在调配图上则可更清楚地看到各区的土方盈缺情况,土方的调拨量,调拨方向和距离。见表1-2-4,图1-2-22及附图1。图1-2-22表1-2-4土方调配表附图1123图1-2-22某公园广场土方量调配图123表1-2-3123等高线的概念与性质等高线的概念等高线是一组垂直间距相等、平行于水平面的假想面,与自然地貌相交切所得到的交线在平面上的投影,见图1-1-2。给这组投影线标注上相应的数值,便可用它在图纸上表示地形的高低陡缓、峰峦位置、坡谷走向及溪池的深度等内容。测量工作中常用等高线来表示地貌。等高线是地面上高程相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线。水面静止的池塘的水边线,实际上就是一条闭合的等高线。
图1-1-2等高线的概念123等高线等高线性质
1.在同一条等高线上的所有的点,其高程都相等。2.每一条等高线都是闭合的。由于园界或图框的限制,在图纸上不一定每根等高线都能闭合,但实际上它们还是闭合的.为了便于理解,我们假设园基地被沿园界或图框垂直下切,形成一个地块,见图1-1-3。由图上可以看到没有在图面上闭合的等高线都沿着被切割面闭合了。图1-1-3等高线的闭合1234.等高线一般不相交或重叠,只有在悬崖处等高线才可能出现相交情况。在某些垂直于地平面的峭壁、地坎或挡土墙驳岸处等高线才会重合在一起。5.等高线在图纸上不能直穿横过河谷、堤岸和道路等;由于以上地形单元或构筑物在高程上高出或低陷于周围地面,所以等高线在接近低于地面的河谷时转向上游延伸,而后穿越河床,再向下游走出河谷;如遇高于地面的堤岸或路堤时等高线则转向下方,横过堤顶再转向上方而后走向另一侧,见图1-1-4.
3.等高线的水平间距的大小,表示地形的缓或陡。如疏则缓,密则陡。等高线的间距相等,表示该坡面的角度相同,如果该组等高线平直,则表示该地形是一处平整过的同一坡度的斜坡。图1-1-4用等高线表示山涧123图1-1-1常见地形单元JPG123等高线法此法在园林设计中使用最多,一般地形测绘图都是用等高线或点标高表示的。在绘有原地形等高线的底图上用设计等高线进行地形改造或创作,在同一张图纸上便可表达原有地形、设计地形状况及公园的平面布置、各部分的高程关系。这大大方便了设计过程中进行方案比较及修改,也便于进一步的土方计算工作,因此,它是一种比较好的设计方法。最适宜于自然山水园的土方计算。应用等高线进行公园的竖向设计时,首先应了解等高线的基本性质。123
坡度公式用于求等高线外任意点高程。I=h/L
式中I---坡度(%);h---高差(m);L---水平间距(m)设计等高线在设计中的具体应用:陡坡变缓披或缓坡改陡坡等高线间距的疏密表示着地形的陡缓。在设计时,如果高差h不变,可用改变等高线间距L表减缓或增加地形的坡度。如图1-1-6(a)是缩短等高线间距使地形坡度变陡的例子。图中L>L’,由公式i=h/L知,I’>i,所以坡度变陡了。反之,L<L’,I’<i,所以,坡度减缓了,见右图:图1-1-6调节等高线的水平距离改变地形坡度
123平整场地园林中的场地包括铺装的广场,建筑地坪及各种文体活动场地和较平缓的种植地段,如草坪,较宽的种植带等。非铺装场地对坡度要求不那么严格,目的是垫洼平凸,将坡度理顺,而地表坡度则任其自然起伏,排水通畅即可。见图1-2-9。铺装地面的坡度则要求严格,各种场地因其使用功能不同对坡度的要求也各异。通常为了排水,最小坡度>0.5%,一般集散广场坡度在1%一7%,足球场3‰-4‰,蓝球场2%-5%,排球场2%一5%,这类场地的排水坡度可以是沿长轴的两面坡或沿横轴的两面坡,也可以设计成四面坡、环行坡,这取决于周围环境条件。一般,铺装场地都采取规则的坡面(即同一坡度的坡面),见图1-1-9。
图1-1-9平整场地的等高线设计123五土方的平衡与调配土方平衡与调配的前提
土方平衡调配工作是土方规划设计的一项重要内容,其目的在于使土方运输量或土方运输成本为最低的条件下,确定填、挖方区土方的调配方向和数量,从而达到缩短工期和提高经济效益的目的。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放和调运问题,经过全面研究,确定平衡调配的原则之后,才可着手进行土方平衡与调配工作,如划分土方调配区,计算土方的平均运距、单位土方的运价,确定土方的最优调配方案。土方平衡与调配的步骤及方法
土方平衡与调配需编制相应的土方调配图,其步骤如下:1)划分调配区
在平面图上先划出挖填区的分界线,并在挖方区和填方区适当划出若干调配区,确定调配区的大小和位置。划分时应注意以下几点:①划分应与房屋和构筑物的平面位置相协调,并考虑开工顺序、分期施工顺序;②调配区大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作尺寸要求;③调配区范围应和土方工程量计算用的方格网相协调。一般可由若干个方格组成一个调配区;④当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时,可考虑就近借土或弃土,此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。2)计算各调配区的土方量并标明在图上3)计算各挖、填方调配区之间的平均运距,
即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离,取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴,以一个角作为坐标原点,按下式求出各挖方或填方调配区土方重心坐标X0及Y0:一般情况下,亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置
以代替重心坐标。待重心求出后标于图上,用比例尺量出每对调配区的平均运输距离(L11、L12、L13……)。所有填挖方调配区之间的平均运距均需一一计算,并将计算结果列于土方平衡与运距表内(表6-35)。注:L11、L12、L13……挖填方之间的平均运距。x11、x12、x13……调配土方量。当填、挖方调配区之间的距离较远,采用自行式铲运机或其他运土工具沿现场道路或规定路线运土时,其运距应按实际情况进行计算。4)确定土方最优调配方案。对于线性规划中的运输间题,可以用“表上作业法”来求解,使总土方运输量为最小值,即为最优调配方案。上式中Lij——各调配区之间的平均运距(m);
xij——各调配区的土方量(m3)。5)绘出土方调配图。
根据以上计算,标出调配方向、土方数量及运距(平均运距再加施工机械前进、倒退和转弯必需的最短长度)。[例6-3]矩形广场各调配区的土方量和相互之间的平均运距如图6-10所示,试求最优土方调配方案和土方总运输量及总的平均运距。[解]①先将图6-10中的数值标注在填、挖方平衡及运距表6-36中。
图6-10各调配区的土方量和平均运距填挖方平衡及运距表表6-36②采用“最小元素法”编初始调配方案,即根据对应于最小的Lij(平均运距)取尽可能最大的xij
值的原则进行调配。首先在运距表内的小方格中找一个Lij最小数值,如表中L22=L43=40,任取其中一个,如L43,于是先确定x43的值,使其尽可能的大,即x43=max(400、500)=400,由于A4挖方区的土方全部调到B3填方区,所以x41=x42=0,将400填入表6-37中x43格内,加一个括号,同时在x41、x42格内打个“×”号,然后在没有“()”、“×”的方格内重复上面步骤,依次地确定其余xij
数值,最后得出初始调配方案(表6-37)。③在表6-37基础上,再进行调配、调整,用“乘数法”比较不同调配方案的总运输量,取其最小者,求得最优调配方案(表6-38)。该土方最优调配方案的土方总运输量为:W=400×50+100×70+550×40+400×60+50×70+400×40=92500(m3·m)其总的平均运距为:Lo=W/V=92500/1900=48.68(m)土方最优调配方案表6-38注:土方量(m3)
运距(m)最后将表6-38中的土方调配数值绘成土方调配图,如图6-11所列。图6-11土方调配图土方的平衡与调配原则1)挖方与填方基本达到平衡,减少重复倒运。2)挖(填)方量与运距的乘积之和尽可能为最小,即总土方运输量或运输费用最小。3)好土应用在回填密实度要求较高的地区,以避免出现质量问题。4)取土或弃土应尽量不占农田或少占农田,弃土尽可能有规划地造田。5)分区调配应与全场调配相协调,避免只顾局部平衡,任意挖填而破坏全局平衡。6)调配应与地下构筑物的施工相结合,地下设施的填土,应留土后填。7)选择恰当的调配方向、运输路线、施工顺序,避免土方运输出现对流和乱流现象,同时便于机具调配、机械化施工。2.排水场地积水不仅不便于施工,而且也影响工程质量,在施工之前,应该设法将施工场地范围内的积水或过高的地下水排走。(1)排除地面积水在施工前,根据施工区地形特点在场地周围挖好排水沟(在山地施工为防山洪,在山坡上方应做截洪沟)。使场地内排水通畅,而且场外的水也不致流入。在低洼处或挖湖施工时,除挖好排水沟外,必要时还应加筑围堪或设防水堤,为了排水通畅,排水沟的纵坡不应小于2%。,沟i白边坡值1:1.5,沟底宽及深不小于50cm。(2)埋下水的排除排除地手水方法很多,但一般多采用明沟,引至集水井,并用水泵了排出;因为明沟较简单经济。一般按排水面积和地下水位的高低来安排排水系统,先定出主干渠和集水井的位置,再定支渠的位置和数目,土壤含水量大的要求排水迅速的,支渠分布应密些,其间距约1.5m左右,反之可疏。在挖湖施工中应先挖排水沟,排水沟的深度,应深于水体挖深。沟可一次挖掘到底,也可以依施工情况分层下挖,采用哪种方式可根据出土方向决定,图1-3-4是两面出土,图1-3-5是单向出土,水体开挖顺序可依图上A、B、C、D依次进行。123
土方工程施工包括挖、运、填、压四个内容。其施工方法可采用人力施工也可用机械化或半机械化施工。这要根据场地条件、工程量和当地施工条件决定。在规模较大,土方较集中的工程中,采用机械化施工较经济;但对工程量不大,施工点较分散的工程或因受场地限制,不便采用机械施工的地段,应该用人力施工或半机械化施工,以下按上述四个内容简单介绍:
1.土方的挖掘
(1)人力挖方、施工工具主要是锹、铺、钢钎等,人力施工不但要组织好劳动力而且要注意安全和保证工程质量。①施工者要有足够的工作面,一般平均每人应有4-6m2。②开挖土方附近不得有重物及易坍落物。③在挖土过程中,随时注意观察土质情况,要有合理的边坡,必垂直下挖者,松软土不得超过0.7m,中等密度者不超过1.25m,坚硬土不超过2m,超过以上数值的须设支撑板或保留符合规定的边坡参照表1-3-3。④挖方工人不得在土壁下向里挖土,以防拥塌。
土方施工
123⑤在坡上或坡顶施工者,要注意坡下情况,不得向坡下滚落重物。⑥施工过程中注意保护基桩、龙门板或标高桩。
3.基坑开挖程序一般是:测量放线→切线分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层等。相邻基坑开挖时,应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。挖土应自上而下水平分段分层进行,每层0.3m左右,边挖边检查坑底宽度及坡度,不够时及时修整,每3m左右修一次坡,至设计标高,再统一进行一次修坡清底,检查坑底宽和标高,要求坑底凹凸不超过2.0cm。4.基坑开挖应尽量防止对地基土的扰动。当用人工挖土,基坑挖好后不能立即进行下道工序时,应预留15~30cm一层土不挖,待下道工序开始再挖至设计标高。采用机械开挖基坑时,为避免破坏基底土,应在基底标高以上预留一层由人工挖掘修整。使用铲运机、推土机时,保留土层厚度为15~20cm,使用正铲、反铲或拉铲挖土时为20~30cm。5.在地下水位以下挖土,应在基坑(槽)四侧或两侧挖好临时排水沟和集水井,或采用井点降水,将水位降低至坑、槽底以下500mm,以利挖方进行。降水工作应持续到基础(包括地下水位下回填土)施工完成。6.雨季施工时,基坑槽应分段开挖,挖好一段浇筑一段垫层,并在基槽两侧围以土堤或挖排水沟,以防地面雨水流入基坑槽,同时应经常检查边坡和支撑情况,以防止坑壁受水浸泡造成塌方。7.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、边坡坡度等经常复测检查。(2)机械施工主要施工机械有:推土机、挖土机等在园林施工中推土机应用较广泛,例如在挖掘水体时,以推土机推挖,将推至水体四周,再行运走或堆置地形。最后岸坡用人工修整。用推土机挖湖挖山,效率较高,但应注意以下几个方面:①推土前应识图或了解施工对象的情况,在动工之前应向推土机手介绍拟施工地段的地形情况及设计地形的特点,最好结合模型,使之一目了然。另外施工前还要了解实地定点放线情况,如桩位、施工标高等。这样施工起来司机心中有数,推土铲就象他手中的雕塑刀。能得心应手,随心所欲地按照设计意图去塑造地形。这一点对提高施工效率有很大关系,这一步工作做得好,在修饰山体(或水体)时便可以省去许多劳力物力。②注意保护表土:在挖湖堆山时,先用推土机将施工地段的表层熟土(耕作层)推到施工场地外围,待地形整理停当,再把表土铺回来,这样做较麻烦费工,但对公园的植物生长却有很大好处。有条件之处应该这样做。
123③桩点和施工放线要明显,推土机施工进进退退,其活动范围较大,施工地面高低不平,加上进车或退车时司机视线存在某些死角,所以桩木和施工放线很容易受破坏。为了解决这一问题。a.应加高桩木的高度,桩木上可做醒目标志(如挂小彩旗或桩木上涂明亮的颜色)。以引起施工人员的注意。
图1-3-11挖土b.施工期间,施工人员应该经常到现场,随时随地用测量仪器检查桩点和放线情况,掌握全局,以免挖错(或堆错)位置。
图1-3-12填土123表1-3-3深度在5m之内的基坑基槽和管沟边坡的最大坡度
项次
土类名称边坡坡度人工挖土并抛于坑上机械施工沟底挖土沟上边挖土1砂土1:0.751:0.671:12粘质砂土1:0.671:0.51:0.753砂质粘土1:0.51:0.331:0.754粘土1:0.331:0.251:0.675含砾石的卵石土1:0.671:0.51:0.756泥灰岩白垩土1:0.331:0.251:0.677干黄土1:0.251:0.11:0.123
七挖方与土方转运一般规定(场地开挖)
挖方边坡应根据使用时间(临时或永久性)、土的种类、物理力学性质(内摩擦角、粘聚力、密度、湿度)、水文情况等确定。对于永久性场地,挖方边坡坡度应按设计要求放坡,如设计无规定,可按表6-39所列采用。对使用时间较长的临时性挖方边坡坡度,应根据工程地质和边坡高度,结合当地实践经验确定。在山坡整体稳定的情况下,如地质条件良好,土质较均匀,高度在10m内的边坡坡度可按表6-40确定。对岩石边坡,根据其岩石类别和风化程度、边坡坡度可按表6-41采用。挖方上边缘至土堆坡脚的距离,当土质干燥密实时,不得小于3m;当土质松软时,不得小于5m。在挖方下侧弃土时,应将弃土堆表面平整至低于挖方场地标高并向外倾斜。图1-3-5排水沟分层挖掘、单向出土挖湖施示意A、C、E均为排水沟图1-3-4排水沟一次挖到底,
双向出土挖湖施工示意123项次挖方性质边坡坡度1天然湿度、层次均匀、不易膨胀的粘土、砂质粘土、粘质砂土和砂类土内挖方,深度≤3m1:1.252土质同上挖深3-12m1:1.53在碎石土和泥炭岩土内挖方,深度≤12m,根据土质、层理、坡高确定1:1.5-1:0.54在风化岩石内挖方,根据岩石性质、风化程度、层理和挖深确定1:1.5-1:0.25在轻微风化岩石内挖方,岩石无裂缝且无倾向挖方坡脚的岩层1:0.16在未风化的完整岩石内表1-3-2永久性土工结构物挖方的边坡坡度123边坡开挖(1)场地边坡开挖应采取沿等高线自上而下,分层、分段依次进行,在边坡上采取多台阶同时进行机械开挖时,上台阶应比下台阶开挖进深不少于30m,以防塌方。(2)边坡台阶开挖,应作成一定坡势,以利泄水。边坡下部设有护脚及排水沟时,应尽快处理台阶的反向排水坡,进行护脚矮墙和排水沟的砌筑和疏通,以保证坡脚不被冲刷和在影响边坡稳定的范围内不积水,否则应采取临时性排水措施。(3)边坡开挖对软土土坡或易风化的软质岩石边坡在开挖后应对坡面、坡脚采取喷浆、抹面、嵌补、护砌等保护措施,并作好坡顶、坡脚排水,避免在影响边坡稳定的范围内积水。图1-3-13运土123土方的转运一般竖向设计都力求土方就地平衡,以减少土方的搬运量,土方运输是较艰巨的劳动,人工运土一般都是短途的小搬运。车运人挑,这在有些局部或小型施工中还经常采用。运输距离较长的,最好使用机械或半机械化运输。不论是车运人挑,运输路线的组织很重要,卸土地点要明确,施工人员随时指点,避免混乱和窝工。如果使用外来土垫地堆山,运土车辆应设专人指挥,卸土的位置要准确,否则乱堆乱卸,必然会给下一步施工增加许多不必要的小搬运,从而浪费了人力物力。
安全措施1.基坑开挖时,两人操作间距应大于2.5m。多台机械开挖,挖土机间距应大于10m。在挖土机工作范围内,不许进行其他作业。挖土应由上而下,逐层进行,严禁先挖坡脚或逆坡挖土。2.挖土方不得在危岩、孤石的下边或贴近未加固的危险建筑物的下面进行。3.基坑开挖应严格按要求放坡。操作时应随时注意土壁的变动情况,如发现有裂纹或部分坍塌现象,应及时进行支撑或放坡,并注意支撑的稳固和土壁的变化。当采取不放坡开挖,应设置临时支护,各种支护应根据土质及基坑深度经计算确定。4.机械多台阶同时开挖,应验算边坡的稳定,挖土机离边坡应有一定的安全距离,以防坍方,造成翻机事故。5.在有支撑的基坑槽中使用机械挖土时,应防止碰坏支撑。在坑槽边使用机械挖土时,应计算支撑强度,必要时应加强支撑。6.基坑槽和管沟回填土时,下方不得有人,所使用的打夯机等要检查电器线路,防止漏电、触电。停机时要关闭电闸。7.拆除护壁支撑时,应按照回填顺序,从下而上逐步拆除;更换支撑时,必须先安装新的,再拆除旧的。挖方中常见的质量问题(1)基底超挖(2)桩基产生偏移(3)基底未加保护(4)施工顺序不合理(5)开挖尺寸不足,基底、边坡不平(6)施工机械下沉八填方工程施工土料要求填方土料应符合设计要求,保证填方的强度和稳定性,如设计无要求时,应符合以下规定:(1)碎石类土、砂土和爆破石渣(粒径不大于每层铺土厚的2/3),可用于表层下的填料;(2)含水量符合压实要求的粘性土,可作各层填料;(3)淤泥和淤泥质土,一般不能用作填料,但在软土地区,经过处理含水量符合压实要求的,可用于填方中的次要部位。(4)碎块草皮和有机质含量大于8%的土,仅用于无压实要求的填方。(5)含盐量符合规定的盐渍土,一般可用作填料,但其中不得含有盐晶、盐块或含盐植物根茎等。填土含水量填土土料含水量的大小,直接影响到夯实(碾压)质量,在夯实(碾压)前应先试验,以得到符合密实度要求条件下的最优含水量和最少夯实(或碾压)遍数。含水量过小,夯压(碾压)不实;含水量过大,则易成橡皮土。各种土的最优含水量和最大密实度参考数值见表6-55。粘性土料施工含水量与最优含水量之差可控制在-4%~+2%范围内(使用振动碾时,可控制在-6%~+2%范围内)。当含水量小时,亦可采取增加压实遍数或使用大功率压实机械等措施。在气候干燥时,须采取加速挖土、运土、平土和碾压过程,以减少土的水分散失。当填料为碎石类土(充填物为砂土)时,碾压前应充分洒水湿透,以提高压实效果。土的最优含水量和最大干密度参考表表6-55基底处理
1.场地回填应先清除基底上垃圾、草皮、树根,排除坑穴中积水、淤泥和杂物,并应采取措施防止地表滞水流入填方区,浸泡地基,造成基土下陷。2.当填方基底为耕植土或松土时,应将基底充分夯实和碾压密实。3.当填方位于水田、沟渠、池塘或含水量很大的松散土地段,应根据具体情况采取排水疏干,或将淤泥全部挖出换土、抛填片石、填砂砾石、翻松、掺石灰等措施进行处理。4.当填土场地地面陡于1/5时,应先将斜坡挖成阶梯形,阶高0.2~0.3m,阶宽大于1m,然后分层填土,以利结合和防止滑动。填埋顺序(1)先填石方,后填土方。(2)先填底土,后填表土。(3)先填近处,后天远处。填埋方式分层填筑方式,一层层填、一层层压实。在质量要求较高的填方中,每层厚度30cm以下,但在一般填方中,每层厚度30-60cm为防止新填土方沿坡面滑落,应先把斜坡挖成阶梯状再填入土方。
雨、冬期施工
书上92页铺土厚度与压实遍数
填土每层铺土厚度和压实遍数视土的性质、设计要求的压实系数和使用的压(夯)实机具性能而定,一般应进行现场碾(夯)压试验确定。表6-59为压实机械和工具每层铺土厚度与所需的碾压(夯实)遍数的参考数值,如无试验依据,可参考应用。土方压实要求(1)填土应尽量采用同类土填筑,并宜控制土的含水率在最优含水量范围内。当采用不同的土填筑时,应按土类有规则地分层铺填,将透水性大的土层置于透水性较小的土层之下,不得混杂使用,边坡不得用透水性较小的土封闭,以利水分排除和基土稳定,并避免在填方内形成水囊和产生滑动现象。(2)填土应从最低处开始,由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。(3)在地形起伏之处,应做好接搓,修筑1:2阶梯形边坡,每台阶高可取50cm、宽100cm。分段填筑时每层接缝处应作成大于1:1.5的斜坡,碾迹重叠0.5~1.0m,上下层错缝距离不应小于1m。接缝部位不得在基础、墙角、柱墩等重要部位。(4)填土应预留一定的下沉高度,以备在行车、堆重或干湿交替等自然因素作用下,土体逐渐沉落密实。预留沉降量根据工程性质、填方高度、填料种类、压实系数和地基情况等因素确定。当土方用机械分层夯实时,其预留下沉高度(以填方高度的百分数计):对砂土为1.5%;对粉质粘土为3%~3.5%。土方压实方法(1)人工压实方法①人力打夯前应将填土初步整平,打夯要按一定方向进行,一夯压半夯,夯夯相接,行行相连,两遍纵横交叉,分层夯打。夯实基槽及地坪时,行夯路线应由四边开始,然后再夯向中间。②用柴油打夯机等小型机具夯实时,一般填土厚度不宜大于25cm,打夯之前对填土应初步平整,打夯机依次夯打,均匀分布,不留间隙。③基坑(槽)回填应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。④回填管沟时,应用人工先在管子周围填土夯实,并应从管道两边同时进行,直至管顶0.5m以上。在不损坏管道的情况下,方可采用机械填土回填夯实。(2)机械压实方法①为保证填土压实的均匀性及密实度,避免碾轮下陷,提高碾压效率,在碾压机械碾压之前,宜先用轻型推土机、拖拉机推平,低速预压4~5遍,使表面平实;采用振动平碾压实爆破石渣或碎石类土,应先静压,而后振压。②碾压机械压实填方时,应控制行驶速度,一般平碾、振动碾不超过2km/h;并要控制压实遍数。碾压机械与基础或管道应保持一定的距离,防止将基础或管道压坏或使位移。③用压路机进行填方压实,应采用“薄填、慢驶、多次”的方法,填土厚度不应超过25~30cm;碾压方向应从两边逐渐压向中间,碾轮每次重叠宽度约15~25cm,避免漏压。运行中碾轮边距填方边缘应大于500mm,以防发生溜坡倾倒。边角、边坡边缘压实不到之处,应辅以人力夯或小型夯实机具夯实。压实密实度,除另有规定外,应压至轮子下沉量不超过1~2cm为度。④平碾碾压一层完后,应用人工或推土机将表面拉毛。土层表面太干时,应洒水湿润后,继续回填,以保证上、下层接合良好。⑤用铲运机及运土工具进行压实,铲运机及运土工具的移动须均匀分布于填筑层的全面,逐次卸土碾压。填方成品保护措施(书上94页)压实排水要求(1)填土层如有地下水或滞水时,应在四周设置排水沟和集水井,将水位降低。(2)已填好的土如遭水浸,应把稀泥铲除后,方能进行下一道工序。(3)填土区应保持一定横坡,或中间稍高两边稍低,以利排水。当天填土,应在当天压实。质量控制与检验1.填土施工过程中应检查排水措施,每层填筑厚度、含水量控制和压实程序。2.对有密实度要求的填方,在夯实或压实之后,要对每层回填土的质量进行检验,一般采用环刀法(或灌砂法)取样测定土的干密度,求出土的密实度,或用小轻便触探仪直接通过锤击数来检验干密度和密实度,符合设计要求后,才能填筑上层。3.基坑和室内填土,每层按100~500m2取样1组;场地平整填方,每层按400~900m2取样1组;基坑和管沟回填每20~50m取样1组,但每层均不少于1组,取样部位在每层压实后的下半部。用灌砂法取样应为每层压实后的全部深度。4.填土压实后的干密度应有90%以上符合设计要求,其余10%的最低值与设计值之差,不得大于0.08t/m3,且不应集中。5.填方施工结束后应检查标高、边坡坡度、压实程度等,检验标准参见表6-63。填压方中常见的质量问题(1)未按规定测定干密度(2)回填土下沉(3)管道下部夯填不实(4)回填土夯压不密(5)管道中心线产生位移或遭到损坏九土石方的放坡处理填土边坡1.填方的边坡坡度应根据填方高度、土的种类和其重要性在设计中加以规定,当设计无规定时,可按表6-56和表6-57采用。2.对使用时间较长的临时性填方边坡坡度,当填方高度小于10m时,可采用1:1.5;超过10m,可作成折线形,上部采用1:1.5,下部采用1:1.75。表1-3-4永久性填方的边坡坡度项次土的种类填方高度m边坡坡度123456粘土、粉土砂质粘土、泥灰岩土粘质砂土、细砂中砂、粗砂砾石、碎石块易风化的岩土66-76-81010-12121:1.51:1.51:1.51:1.51:1.51:1.5项次土的种类填方高度m边坡坡度12345砾石土、粗砂土天然湿度粘土、砂质粘土、砂土大石块平整的大石块黄土1286531:1.251:1.251:0.751:0.51:1.5表1-3-5临时性填方的边坡坡度123十特殊问题及表土的处理滑坡与塌方的处理1.滑坡与塌方原因分析
产生滑坡与塌方的因素(或条件)是十分复杂的,归纳起来可分为内部条件和外部条件两个方面。不良的地质条件是产生滑坡的内因条件,而人类的工程活动和水的作用则是触发并产生滑坡的主要外因条件。产生滑坡与塌方的原因主要有:(1)斜坡土(岩)体本身存在倾向相近、层理发达、破碎严重的裂隙,或内部夹有易滑动的软弱带,如软泥、粘土质岩层,受水浸后滑动或塌落。(2)土层下有倾斜度较大的岩层,或软弱土夹层;或土层下的岩层虽近于水平,但距边坡过近,边坡倾度过大,在堆土或堆置材料、建筑物荷重和地表水作用下,增加了土体的负担,降低了土与土、土体与岩面之间的抗剪强度,而引起滑坡或塌方。(3)边坡坡度不够,倾角过大,土体因雨水或地下水浸入,剪切应力增大,粘聚力减弱,使土体失稳而滑动。(4)开堑挖方,不合理的切割坡脚;或坡脚被地表、地下水掏空;或斜坡地段下部被冲沟所切,地表、地下水浸入坡体;或开坡放炮坡脚松动等原因,使坡体坡度加大,破坏了土(岩)体的内力平衡,使上部土(岩)体失去稳定而滑动。(5)在坡体上不适当的堆土或填土,设置建筑物;或土工构筑物(如路堤、土坝)设置在尚未稳定的古(老)滑坡上,或设置在易滑动的坡积土层上,填方或建筑物增荷后,重心改变,在外力(堆载振动、地震等)和地表、地下水双重作用下,坡体失去平衡或触发古(老)滑坡复活,而产生滑坡。2.处理的措施和方法(1)加强工程地质勘察,对拟建场地(包括边坡)的稳定性进行认真分析和评价;工程和线路一定要选在边坡稳定的地段,对具备滑坡形成条件的或存在有古老滑坡的地段,一般不应选作建筑场地,或采取必要的措施加以预防。(2)做好泄洪系统,在滑坡范围外设置多道环形截水沟,以拦截附近的地表水,在滑坡区域内,修设或疏通原排水系统,疏导地表水及地下水,阻止其渗入滑坡体内。主排水沟宜与滑坡滑动方向一致,支排水沟与滑坡方向成30°~45°斜交,防止冲刷坡脚。(3)处理好滑坡区域附近的生活及生产用水,防止浸入滑坡地段。(4)如因地下水活动有可能形成山坡浅层滑坡时,可设置支撑盲沟、渗水沟,排除地下水。盲沟应布置在平行于滑坡滑动方向有地下水露头处。做好植被工程。(5)保持边坡有足够的坡度,避免随意切割坡脚。土体尽量削成较平缓的坡度,或做成台阶形,使中间有1~2个平台,以增加稳定(图6-41a);土质不同时,视情况削成2~3种坡度(图6-41b)。在坡脚处有弃土条件时,将土石方填至坡脚,使其起反压作用,筑挡土堆或修筑台地,避免在滑坡地段切去坡脚或深挖方。如整平场地必须切割坡脚,且不设挡土墙时,应按切割深度,将坡脚随原自然坡度由上而下削坡,逐渐挖至要求的坡脚深度(图6-42)。(6)尽量避免在坡脚处取土,在坡肩上设置弃土或建筑物。在斜坡地段挖方时,应遵守由上而下分层的开挖程序。在斜坡上填方时,应遵守由下往上分层填压的施工程序,避免在斜坡上集中弃土,同时避免对滑坡体的各种振动作用。(7)对可能出现的浅层滑坡,如滑坡土方量不大时,最好将滑坡体全部挖除;如土方量较大,不能全部挖除,且表层破碎含有滑坡夹层时,可对滑坡体采取深翻、推压、打乱滑坡夹层、表面压实等措施,减少滑坡因素。(8)对于滑坡体的主滑地段可采取挖方卸荷,拆除已有建筑物等减重辅助措施,对抗滑地段可采取堆方加重等辅助措施。(9)滑坡面土质松散或具有大量裂缝时,应进行填平、夯填,防止地表水下渗;在滑坡面植树、种草皮、浆砌片石等保护坡面。(10)对已滑坡工程,稳定后采取设置混凝土锚固排桩、挡土墙、抗滑明洞、抗滑锚杆或混凝土墩与挡土墙相结合的方法加固坡脚(图6-43~图6-47),并在下段作截水沟、排水沟,陡坝部分采取去土减重,保持适当坡度。图6-43用钢筋混凝土锚固桩(抗滑桩)整治滑坡1-基岩滑坡面;2-滑动土体;3-原地面线;4-钢筋混凝土锚固排桩;5-排水盲沟图6-47用混凝土墩与挡土墙结合整治滑坡1-基岩滑坡面;2-滑动土体;3-混凝土墩;4-钢筋混凝土横梁;5-块石挡土墙冲沟、土洞、故河道、古湖泊的处理1.冲沟处理
冲沟多由于暴雨冲刷剥蚀坡面形成,先在低凹处蚀成小穴,逐渐扩大成浅沟,以后进一步冲刷,就成为冲沟。在黄土地区常大量出现,有的深达5~6m,表层土松散。一般处理方法是:对边坡上不深的冲沟,可用好土或3:7灰土逐层回填夯实,或用浆砌块石填砌至坡面一平,并在坡顶作排水沟及反水坡,以阻截地表雨水冲刷坡面;对地面冲沟用土分层夯填,因其土质结构松散,承载力低,可采取加宽基础的处理方法。2.土洞处理
在黄土层或岩溶地层,由于地表水的冲蚀或地下水的潜蚀作用形成的土洞、落水洞往往十分发育,常成为排泄地表径流的暗道,影响边坡或场地的稳定,必须进行处理,避免继续扩大,造成边坡坍方或地基塌陷。处理方法是将土洞上部挖开,清除软土,分层回填好土(灰土或砂卵石)夯实,面层用粘土夯填并使之比周围地表高些,同时作好地表水的截流,将地表径流引到附近排水沟中,不使下渗;对地下水可采用截流改道的办法;如用作地基的深埋土洞,宜用砂、砾石、片石或贫混凝土填灌密实,或用灌浆挤压法加固。对地下水形成的土洞和陷穴,除先挖除软土抛填块石外,还应作反滤层,面层用粘土夯实。3.故河道、古湖泊处理
根据其成因,有年代久远经过长期大气降水及自然沉实,土质较为均匀、密实,含水量20%左右,含杂质较少的故河道、古湖泊;有年代近的土质结构均较松散,含水量较大,含较多碎块、有机物的故河道、古湖泊。这些都是在天然地貌低洼处由于长期积水、泥砂沉积而形成,其土层由粘性土、细砂、粗砂、卵石和角砾所构成。对年代久远的故河道、古湖泊,已被密实的沉积物填满,底部尚有砂卵石层,一般土的含水量小于20%,且无被水冲蚀的可能性,土的承载力不低于相接天然土的,可不处理;对年代近的故河道、古湖泊,土质较均匀,含有少量杂质,含水量大于20%,如沉积物填充密实,承载力不低于同一地区的天然土,亦可不处理;如为松软含水量大的土,应挖除后用好土分层夯实,或采取地基加固措施;用作地基部位用灰土分层夯实,与河、湖边坡接触部位做成阶梯形接搓,阶宽不小于1m,接搓处应仔细夯实,回填应按先深后浅的顺序进行。表土处理(1)表土的采取和复原(2)表土的临时堆放橡皮土处理
当地基为粘性土且含水量很大、趋于饱和时,夯(拍)打后,地基土变成踩上去有一种颤动感觉的土,称为“橡皮土”。1.橡皮土形成的原因
在含水量很大的粘土、粉质粘土、淤泥质土、腐殖土等原状土上进行夯(压)实或回填土,或采用这类土进行回填土工程时,由于原状土被扰动,颗粒之间的毛细孔遭到破坏,水分不易渗透和散发,当气温较高时,对其进行夯击或
或碾压,特别是用光面碾(夯锤)滚压(或夯实),表面形成硬壳,更加阻止了水分的渗透和散发,形成软塑状的橡皮土。埋藏深的土水分散发慢,往往长时间不易消失。2.处理措施方法(1)暂停一段时间施工,避免再直接拍打,使“橡皮土”含水量逐渐降低,或将土层翻起进行晾槽;(2)如地基已成“橡皮土”,可采取在上面铺一层碎石或碎砖后进行夯击,将表土层挤紧;(3)橡皮土较严重的,可将土层翻起并粉碎均匀,掺加石灰粉以吸收水分水化,同时改变原土结构成为灰土,使之具有一定强度和水稳性;(4)当为荷载大的房屋地基,采取打石桩,将毛石(块度为20~30cm)依次打入土中,或垂直打入M10机砖,纵距26cm,横距30cm,直至打不下去为止,最后在上面满铺厚50mm的碎石后再夯实;(5)采取换土,挖去“橡皮土”,重新填好土或级配砂石夯实。流砂处理
当基坑(槽)开挖深于地下水位0.5m以下,采取坑内抽水时,坑(槽)底下面的土产生流动状态随地下水一起涌进坑内,边挖、边冒,无法挖深的现象称为“流砂”。发生流砂时,土完全失去承载力,不但使施工条件恶化,而且流砂严重时,会引起基础边坡塌方,附近建筑物会因地基被掏空而下沉、倾斜,甚至倒塌。1.流砂形成原因(1)当坑外水位高于坑内抽水后的水位,坑外水压向坑内流动的动水压
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