土方边坡的教案

土方边坡的教案第1页/共48页2

建造技术规律，指每一个分部分项工程的工艺原理、施工方法、操作技术、机械选用、工法优选等方面的规律；

劳动组织规律，系指在建造中的人才、材料、机械设备、施工方法、资金这些要素约束条件下、在有限的时间和空间内，对各要素进行有方向、有时序、有先后的时空上的统筹安排，诸如全场性的施工部署、施工方案的优选、开工程序、进度安排、资源的配置、生产和生活基地的规划、科学的组织和管理、以及实现现代化管理的方法和手段等问题。本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、质量要求等内容直接与规范的强制性条文接轨，这些知识将使你在职场受用一生！第2页/共48页33．相关学科力学、工程测量、工程材料、制图、混凝土结构、工程机械、项目管理、合同管理与索赔、建设法规、技术经济、概预算等等第3页/共48页425三月2023第1章土方工程主讲人：娄永忠惠州学院建筑与土木工程系1土方开挖2土壁支护

3施工排水4流砂的防治第4页/共48页5第1章土方工程【教学要求】

熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工作内容；常用土方施工机械的施工特点；土方边坡稳定机理、基坑支护方法；基坑排水、降水方法；掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整、开挖，土方填筑与压实的要求。【教学重点】

土的工程分类；土方调配；土的回填与压实施工工艺；基坑支护方法；基坑排水、降水方法。【时间安排】

9课时第5页/共48页6第1章土方工程1.1概述

⑴场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。

⑵开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。

⑶土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。1、土方工程施工内容包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：2、土方工程施工特点①面广量大、劳动繁重②施工复杂第6页/共48页73、土方工程的施工要求●土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；●要求标高、断面控制准确；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。●土体有足够的强度和稳定性；基坑土方开挖第7页/共48页84、本章节主要相关规范

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）

—中华人民共和国国家标准

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—1999）

—中华人民共和国行业标准

《基坑土钉支护规程》（CECS：1997）

—中国工程建设标准化协会《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第8页/共48页91.1.2土的工程性质

土的种类繁多，从不同技术角度，分类方法各异。按施工时开挖难易程度分为八类，如表1-2所示。这也是确定土木工程劳动定额（预算定额）的依据。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。1.1.2土的工程性质土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本数据。土的主要工程性质有：土的可松性，原状土经机械压实后的沉降量等；此外还有渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。第9页/共48页10类别土的名称开挖方法可松性系数Ks

K's

第一类（松软土）砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤泥）用锹、锄头挖掘1.08~1.171.01~1.04第二类（普通土）粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土和粉土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松1.14~1.281.02~1.05第三类（坚土）软及中等密实粘土，重粉质粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土、压实的填筑土主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍1.24~1.301.04~1.07第四类（砾砂坚土）重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤1.26~1.371.06~1.09第五类（软石）硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方法1.30~1.451.10~1.20第六类（次坚石）泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩、片麻岩用爆破方法，部分用风镐1.30~1.451.10~1.20第七类（坚石）大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩用爆破方法1.30~1.451.10~1.20第八类（特坚石）安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩，玢岩用爆破方法1.45~1.501.20~1.30第10页/共48页111、土的密度气水土粒GsGwGVsVwVVa质量G体积V测定：环刀法它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。

干密度是用以检验土压实质量的控制指标。不同类的土，其最大干密度是不同的；同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的第11页/共48页122、土的天然含水量土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表示。快速含水量测定仪土的含水量测定方法：烘干法把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100～105°C），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量ms，利用公式可计算出土的天然含水量。第12页/共48页13土的含水量表示土的干湿程度。土的含水量：5%以内，干土；

5～30%以内，潮湿土；

大于30%，湿土。各类土的最佳含水量如下：砂土为8%～12%；粉土为16%～22%；粉质粘土为12%～15%；粘土为19%～23%。含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量土的含水量超过25～30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度第13页/共48页143、渗透性表征土渗透性指标为渗透系数K。渗透性表示单位时间内水穿透土层距离的能力，以m/昼夜表示。渗透系数是降低地下水中计算涌水量的重要参数。渗流速度渗透流量渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性第14页/共48页15现场测定法

有野外注水试验和抽水试验等，是在现场钻井孔或挖试坑，在往地基中注水或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗透系数k值。无压完整井抽水试验无压非完整井抽水试验第15页/共48页164、土的可松性对土方工程施工的影响：①计算施工机械及土方运输量；②基坑开挖时留、弃土量；③计算土方调配、场地设计标高调整；土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数，最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积等的重要参数。第16页/共48页17例题1-1

某场地的挖方体积为1000m3，填方体积为1500m3，ks=1.08，ks’=1.03，问该场地是借土还是弃土？若用运土量为5m3/车汽车运土，问应运多少车次？解:根据公式

Q=（1000-1500/1.03)×1.08=-492.8m3

结果为负，故该场地应借土

运土的车次为

n=492.8/5=48(车次)第17页/共48页18例题1-2建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m，底宽为1.5m，地基为亚粘土，计算100米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（边坡坡度1:m=1:0.5；Ks=1.30，K/s=1.05）图1-3BH1：m第18页/共48页19解：m叫边坡坡度系数，m=B/HB=m×H=0.5×2=1.0m

挖土体积=截面面积×长图1-3BH1：m第19页/共48页201.2土方边坡与基坑支护掌握：1.土方工程施工准备工作？2.土方边坡常用形式？表示方法？3.影响土方边坡稳定的因素有哪些？4.基坑支护结构有哪些形式？相关施工要点？第20页/共48页21⑴踏勘现场；⑵熟悉图纸、编制施工方案；⑶清除现场障碍物，平整施工场地,进行地下墓探，设置排水降水设施；⑷永久性控制坐标和水准点的引测,建立测量控制网，设置方格网、控制桩等；⑸搭设临时设施、修筑施工道路；⑹施工机具、用料准备。1.2.0土方施工准备工作踏勘现场编制方案场地清表场地测量第21页/共48页221.2.1土方边坡1、土方边坡的形式及坡度的表示方法土方边坡坡度

称为坡度系数式中：第22页/共48页232、土方边坡放坡开挖的一些规定（见教材P8）确定土方边坡坡度应考虑的因素土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、排水情况、施工方法、边坡留置时间、坡顶荷载、气候条件、相邻建筑物等长江三峡工程船闸高边坡第23页/共48页24规定临时性挖方边坡值土方类别边坡值（宽：高）砂土（不包括细砂、粉砂）1：1.25~1：1.50一般粘性土硬1：0.75~1：1.00硬、塑1：1.00~1：1.25软1：1.50或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1：0.50~1：1.10充填砂土1：1.00~1：1.50注：1、设计有要求时，应符合设计标准。

2、如采用降水或其他加固措施，可不受本表限制，但应计算复核；

3、开挖深度，对软土不应超过4m，对硬土不应超过8m.第24页/共48页25临时性挖方的边坡值土的类别边坡值（高：宽）砂土（不包括细砂、粉砂）1:1.25～1:1.5一般粘性土硬1:0.75～1:1硬、塑1:1～1:1.25软1:1.5或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1:0.5～1:1充填砂土1:1～1:1.5

边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的工程性质及工程特点而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。临时性挖方边坡可按《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002确定：第25页/共48页26深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡

的最陡坡度（不加支撑）土的种类边坡坡度（高：宽）坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类土(充填物为砂土)1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1:0.501:0.671:0.75硬塑的粉质粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黄土1:0.101:0.251:0.33软土(经井点降水后)1:1.00

当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)底面标高时,挖方深度在5m以内,不加支撑的边坡可按下表确定：第26页/共48页273

边坡开挖工艺

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开挖时，上台阶应比下台阶开挖进深不少于30m，以防塌方。

边坡台阶开挖，应作成一定坡势以利泄水。边坡下部设有护脚矮墙及排水沟时，在边坡修完后，应立即进行护脚矮墙和排水沟的砌筑和疏通，以保证坡面不被冲刷和坡脚范围内不积水。土方工程的多台阶开挖第27页/共48页28土方的放坡开挖第28页/共48页294

基坑（槽）和管沟开挖⑴基坑开挖，上部应有排水措施，防止地表水流入坑内冲刷边坡，造成塌方和破坏基土。(施工排水的内容详见第1.4节)

⑵基坑开挖，应进行测量定位、抄平放线，定出开挖宽度，根据土质和水文情况确定在四侧或两侧、直立或放坡开挖，坑底宽度应注意预留施工操作面。⑶应根据开挖深度、土体类别及工程性质等综合因素确定保持土壁稳定的方法和措施。(土壁支护的内容详见第1.2节)基坑的切线开挖第29页/共48页30

⑷基坑开挖的一般程序：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，边挖边检查坑底宽度及坡度，每3m左右修一次坡，至设计标高再统一进行一次修坡清底。大型工程基坑施工全景图第30页/共48页31

⑸基坑开挖应防止对基础持力层的扰动。基坑挖好后不能立即进入下道工序时，应预留15(人工)～30cm(机械)一层土不挖，待下道工序开始前再挖至设计标高，以防止持力层土壤被阳光曝晒或雨水浸泡。超挖后回填的松软土层持力层被雨水浸泡后留下的水渍这两种情况都是基坑土方施工要避免出现的!第31页/共48页32

⑹在地下水位以下挖土，应在基坑内设置排水沟、集水井或其它施工降水措施，降水工作应持续到基础施工完成；⑺雨季施工时基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层；

⑻弃土应及时运出，在基坑槽边缘上侧临时堆土、材料或移动施工机械时，应与基坑上边缘保持1m以上的距离，以保证坑壁或边坡的稳定；⑼基坑挖完后，应组织有业主、设计、勘察、监理四方参与的基坑验槽，并报质监站验证。符合要求后方可进入下一道工序。四方参与基坑验槽第32页/共48页335、边坡的稳定机理（造成土壁塌方的原因）土坡的滑动一般是指土方边坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。（1）土方边坡稳定的机理及失稳原因基坑塌方抢险救人

稳定机理：土颗粒之间存在内聚力c（粘结力）和摩擦力（内磨擦阻力），使土体具有一定的抗剪强度；

失稳原因：引起土体下滑力增加的或引起土体抗剪强度降低的因素都可能引起边坡失稳。第33页/共48页34（2）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。（3）保证边坡稳定的措施放足边坡、土壁支护、改善土体性质（排水降水）；土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。第34页/共48页35“7•21”广州海珠城基坑坍塌事故背景资料：海珠城广场是由广州市南谊房地产开发有限公司开发建设的项目，位于广州市海珠区江南大道与江南西路交汇处，地处闹市区。该项目暂定为1幢商业、办公大楼，建设规模为地上39层、地下5层，建筑面积为14万平方米，2005年7月21日，建筑施工工地突然发生基坑坍塌，造成3人死亡，8人受伤。第35页/共48页36

事故工地基坑南端约100米长的挡土墙突然坍塌，拉动工地与居民楼之间宽约6米的水泥路整体下陷，并造成位于工地边的砖木平房倒塌，压倒5人。同时，塌方事故引起邻近一幢9层楼宾馆和一幢8层居民楼出现倾斜，部分墙面开裂。有关人士估算，海珠城基坑坍塌事故经济损失至少超过千万元。第36页/共48页37

边坡的留设应符合规范的要求。

挖填高度——高度大则坡度系数大，高度小则坡度系数小，甚至不放坡；

土的工程性质——土的类别、含水量，有无地下水等。土的类别低（密度小）、含水量大，则坡度系数大；土的类别高（密度大）、含水量小，则坡度系数小；

施工的特点——坡顶是否有荷载？施工期长短？施工季节？

人工作业还是机械作业？6

防治塌方的措施6.1

放足边坡

对坡顶有荷载（尤其是有动荷载）、使用时间长、且跨越冬雨季施工的边坡应留有充足的安全系数。第37页/共48页386.2土壁支护

为缩小施工面，减少土方，或受场地的限制不能放坡时，则可设置土壁支撑。⑴基槽支护

基(沟)

槽开挖一般采用横撑式土壁支撑。根据挡土板的不同，分为水平挡土板及垂直挡土板两类。前者挡土板的布置又分为间断式和连续式两种。湿度小的粘性土挖土深度小于3m时，可用间断式水平挡土板支撑；间断式水平挡土板支撑第38页/共48页39

对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，其挖土深度不限。2.2防治塌方的措施连续式水平挡土板支撑垂直挡土板式支撑第39页/共48页40第40页/共48页41⑵一般基坑的支护方法

一般基坑的支护方法有：斜柱支撑法、锚拉支撑法、短柱横隔板支撑法、临时挡土墙支撑法等，施工时按适用条件进行选择。①简易支护仅适用于部分