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1、 建筑施工技术 1 任务一 土石方工程 知识点 建筑施工课程的研究对象和方法 建 筑施工规范 规程 土的工程性质 土的工程 分类 土方机械化施工 土方回填 压实 土方 工程质量检测 技能点 土方工程分类及施工特点 学习重点 土的工程分类 基坑槽开发 学习难点 土的渗透性 土方工程量计算 2 第一章第一章 土石方工程土石方工程 1 1概述 1 2土方工程量计算 1 3土方工程施工准备与基坑槽的开挖 1 4土方工程机械化施工 1 5土方回填与压实 1 6爆破施工 1 7土方工程质量标准与安全技术要求 3 1 1 1 1 概概 述述 一 土方工程的分类及特点 1 1 1土方工程的施工特点 常见的土方
2、工程包括场地平整 土方的开挖 填筑和运输 及排水 降水和土壁边坡和支护结构等 土方回填与压实 1 1 2土方工程的施工特点 工程量大 施工工期长 劳动强度大 施工条件复杂且多位露天作业 二 土的工程分类与现场鉴别方法 按土的开挖难易程度分为八类 如表1 1 表中一至四类为 土 五至八类为岩石 4 表表 1 1 1 1 土的工程分类土的工程分类 土的分类土的级别土的名称密度 kg m3 开挖方法及工具 一类土 松软土 砂土 粉土 冲积砂土层 疏松的种植土 淤泥 泥炭 600 1500 用锹 锄头挖掘 少许用脚蹬 二类土 普通土 粉质粘土 潮湿的黄土 夹有碎石 卵石的 砂 粉土混卵 碎 石 种植土
3、 填土 1100 1600 用锹 锄头挖掘 少许用镐翻松 三类土 坚土 软及中等密实粘土 重粉质粘土 砾石土 干黄土 含有碎石卵石的黄土 粉质粘土 压实的填土 1750 1900 主要用镐 少许用 锹 锄头挖掘 部 分用撬棍 四类土 砂砾坚土 坚硬密实的粘性土或黄土 含碎石 卵石的 中等密实的粘性土或黄土 粗卵石 天然级 配砂石 软泥灰岩 1900 整个先用镐 撬棍 后用锹挖掘 部 分用楔子及大锤 五类土 软石 硬质粘土 中密的页岩 泥灰岩 白垩土 胶结不紧的砾岩 软石灰岩及贝壳石灰岩 1100 2700 用镐或撬棍 大锤 挖掘 部分使用爆 破方法 六类土 次坚石 泥岩 砂岩 砾岩 坚实的页岩
4、 泥灰岩 密实的石灰岩 风化花岗岩 片麻岩及正长 岩 2200 2900 用爆破方法开挖 部分用风镐 七类土 坚石 大理岩 辉绿岩 玢岩 粗 中 粒花岗岩 坚实的白云岩 砂岩 砾岩 片 麻岩 石灰岩 微风化安山岩 玄武岩 2500 3100用爆破方法开挖 八类土 特坚土 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 角闪岩 玢岩 辉绿岩 2700 3300用爆破方法开挖 5 三 土的基本性质三 土的基本性质 1 土的天然含水量 土的含水量 是土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率 即 式中 土中水的质量 土中固体颗粒的质量 2 土的天然密度和干密度 土在天然状态下单位
5、体积的质量 称为土的天然密度 单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度 式中 ms 土中固体颗粒的质量 6 土的干密度越大 表示土越密实 工程上常把土的干密度作为评定土体 密实程度的标准 以控制填土工程的压实质量 土的干密度与土的天然密 度之间有如下关系 7 3 可松性 自然状态下的土经开挖后 其体积因松散而增大 以后虽经回填压实 仍不能恢复其原来的体积 土在天然 状态下的体积 m3 土挖出后在松散状态下的体积 m3 土经回填压 夯 实后的体积 m3 8 4 渗透性 水流通过土中孔隙的难易程度 水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系 数 用k表示 单位为m d 式中 水在土中的渗透速度 m
6、d 水力坡度 即两点水头差与其水平距离之比 土的渗透系数 m d 9 1 2 1 2 土方工程量计算土方工程量计算 一 基坑 基槽土方量计算 10 1 1 场地设计标高的确定 场地设计标高的确定 二 场地平整土方量计算 11 12 2 场地土方工程量计算 13 14 图1 13 场地边坡平面图 15 三 土方调配三 土方调配 1 应力求达到挖 填平衡和运输量最小的原则 2 应考虑近期施工与后期利用相结合的原则 3 尽可能与大型地下建筑物的施工相结合 4 调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小 如铲运机铲土 长度 的要求 使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥 2 土方调配区的划分
7、1 土方调配原则 16 1 用 最小元素法 编制初始调配方案 2 最优方案判别法 3 方案的调整 3 用 表上作业法 求解最优调配方案 17 1 31 3土方工程施工准备与基坑槽的开挖土方工程施工准备与基坑槽的开挖 一 施工准备 二 定位与放线 一 施工准备及定位放线 18 1 房屋定位 房屋定位 在基础施工之前根据建筑总平面图设计要 求 将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来 定位一般用经纬仪 水准仪和钢尺等测量仪器 根据 主轴线控制点 将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面 上 见图1 20所示 房屋外墙轴线测定后 根据建筑平面图将内部纵横的 所有轴线都一一测出 并用木桩及桩顶面小钉
8、标识出来 19 图1 20 建筑物的定位 图1 20 建筑物的定位 20 2 放线 房屋定位后 根据基础的宽度 土质 情况 基础埋置深度及施工方法 计算确 定基槽 坑 上口开挖宽度 拉通线后用石灰 在地面上画出基槽 坑 开挖的上口边线即放 线 见图1 21所示 21 图1 21 放线示意图 22 二 土壁稳定二 土壁稳定 土壁稳定 主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡 一旦失去平衡 土壁就会塌方 一 土壁塌方的原因 1 边坡过陡 使土体本身稳定性不够 尤其是在土质差 开挖深度大的 坑槽中 常引起塌方 2 基坑 槽 边缘附近大量堆土 或停放机具 材料 或由于动荷载的作 用 使土体产生的剪应力超过
9、土体的抗剪强度 3 雨水 地下水渗入基坑 使土体重力增大及抗剪能力降低 是造成 塌方的主要原因 23 二 防止塌方的措施 放足边坡 边坡设置参照书第四页 表1 3 适当堆物 做好排水 边坡坡面稳定 塑料薄膜覆盖 水泥砂浆抹面 挂网挂面 喷浆 24 两侧挡土板水平放置 用工具 式或木横撑借木楔顶紧 挖一层 土 支顶一层 适于能保持立壁的干土或天然 湿度的粘土类土 地下水很少 深 度在2m以内 三 基坑开挖与支护 25 挡土板水平放置 中间留出间隔 并在两 侧同时对称立竖枋木 再用工具式或木横撑 上下顶紧 适于能保持直立壁的干土或天 然湿度的粘土类土 地下水很少 深度在3m 以内 挡土板水平连续放
10、置 不留间隙 然后两 侧同时对称立竖枋木 上下各顶一根撑木 端头加木楔顶紧 适用于较松散的干土或 天然湿度的粘土类土 地下水很少 深度为 3 5m 26 挡土板垂直放置 连续或留适当间隙 然 后每侧上下各水平顶一根枋木 再用横撑 顶紧 适于土质较松散或湿度很高的土 地下水较少 深度不限 沟槽上部设连续或水平支撑 下部设 连续或垂直支撑 适于沟槽深度较大 下部有含水土层 情况 27 不沿挡土位置预先打入钢轨 工字钢或H 型钢桩 间距1 1 5m 然后边挖方 边将3 6cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土 并在横 向挡板与型钢桩之间打入楔子 使横板与土 体紧密接触 适于地下水位较低 深度不很大的一般粘
11、性或砂土层中应用 在开挖基坑的周围打钢板桩或钢筋 混凝土板桩 板桩入土深度及悬臂长度 应经计算确定 如基坑宽度很大 可加 水平支撑 适于一般地下水 深度和 宽度不很大的粘性或砂土层中应用 28 在开挖的基坑周围打钢板桩 在柱位置 上打入暂设的钢柱 在基坑中挖土 每下挖 3 4m 装上一层构架支撑体系 挖土在钢 构架网格中进行 亦可不预先打入钢柱 随 挖随接长支柱 适于在饱和软弱土层中开挖较大 较 深基坑 钢板桩刚度不够时采用 在开挖基坑的周围 用钻机钻孔 现场灌注钢筋混 凝土桩 达到强度后 在基坑中间用机械或人工挖土 下挖1m左右装上横撑 在桩背面装上拉杆与已设锚桩 拉紧 然后继续挖土至要求深
12、度 在桩间土方挖成外 拱形 使之起土拱作用 如基坑深度小于6m 或邻近 有建筑物 亦可不设锚拉杆 采取加密桩距或加大桩 径处理适于开挖较大 较深 6m 基坑 临近有建筑 物 不允许支护 背面地基有下沉 位移时采用 29 同挡土灌注桩支撑 但在桩顶不设锚桩锚杆 而是挖至一定深度 每隔一定距离向桩背面斜 下方用锚杆钻机打孔 安放钢筋锚杆 用水泥压 力灌浆 达到强度后 安上横撑 拉紧固定 在桩 中间进行挖土 直至设计深度 如设2 3层锚 杆 可挖一层土 装设一次锚杆 适于大型较深基坑 施工期较长 邻近有高 层建筑 不允许支护 邻近地基不允许有任何下 沉位移时采用 系将挡土灌注桩在平面布置上由单排桩改
13、为双 排桩 呈对应或梅花式排列 桩数保持不变 双排桩 的桩径d一般为400 600mm 排距L为 1 5 3 d 在 双排桩顶部设圈梁使其成为整体刚架结构 亦可 在基坑每侧中段设双排桩 而在四角仍采用单排 桩 采用双排桩支护可使支护整体刚度增大 桩的 内力和水平位移减小 提高护坡效果 适于基坑较 深 采用单排混凝土灌注桩挡土 强度和刚度均不能 胜 任时使用 30 在开挖的基坑周围 先建造混凝土或钢筋混凝土 地下连续墙 达到强度后 在墙中间用机械或人工挖 土 直至要求深度 对跨度 深度很大时 可在内部 加设水平支撑及支柱 用于逆作法施工 每下挖一 层 把下一层梁 板 柱浇筑完成 以此作为地下连
14、续墙的水平框架支撑 如此循环作业 直到地下室的 底层全部挖完土 浇筑完成 适于开挖较大 较深 10m 有地下水 周围 有建筑物 公路的基坑 作为地下结构的外墙一部 分 或用于高层建筑的逆作法施工 作为地下室结构 的部分外墙 在开挖基坑的周围先建造地下连续墙支护 在 墙中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位 用锚 杆钻机在要求位置钻孔 放入锚杆 进行灌浆 待达 到强度 装上锚杆横梁 或锚头垫座 然后继续下挖 至要求深度 如设2 3层锚杆 每挖一层装一层 采 用快凝砂浆灌浆 适于开挖较大 较深 10m 有地下水的大型 基坑 周围有高层建筑 不允许支护有变形 采用 机 械挖方 要求有较大空间 不允许内
15、部设支撑时 采用 31 在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩 在内 侧放坡挖中间部分土方到坑底 先施工中间 部分结构至地面 然后再利用此结构作支承 向板桩 灌注桩 支水平横顶撑 挖除放坡部分 土方 每挖一层支一层水平横顶撑 直到设计 深度 最后再建该部分结构 适于开挖较大 较深的基坑 支护桩刚 度不够 又不允许设置过多支撑时用 在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩 在内侧放坡挖中间部分土方到坑底 并先施工好中间部分基础 再从基础向 桩上方支斜顶撑 然后再把放坡的土方 挖除 每挖一层 支一层斜撑 直至坑底 最后建该部分结构 适于开挖较大 较深基坑 支护桩 刚度不够 坑内不允许设置过多支撑 时用 32 深层搅
16、拌水泥土桩是加固饱和软土的一种新方法 最早用于加固软土地 基 近年来发展作为防渗墙及浅基坑的挡土支护桩 它由搅拌桩机将水泥和土 强行搅拌 形成柱状的搅拌水泥土桩 水泥土柱状加固体连续搭接形成密封挡 墙 兼具隔水作用的挡土支护桩通常布置成格栅式要求相邻桩搭接不小于 20cm 格栅的截面置换率 加固土面积与总面积之比 为0 6 0 8 它适用于 4 6m深的沿海地区如沪 江浙 闽 粤等的软土地基基坑 采取卸荷方法最 大可达7m 33 34 利用深层搅拌水泥土桩的良好止水性能作帷幕 与灌注桩 钻孔灌注桩 沉 管灌注桩或人工挖孔灌注桩 的挡土性能结合起来 可以支护较深的基坑 同时 基坑四周地下水被封闭 仅在基坑内降水排水 即可开挖土方 深层搅拌水泥土桩与挡土灌注桩结合支护是软土 普通粘土及地下水位较高 地区深基坑支护的主要方法 其应用是止水挡土支护结构中较广泛的 它有悬臂 桩和有锚桩两类 前者一般适用深度7m以下的基坑 后者则可达18m的基坑深 度 有锚桩是在桩后设柔性系杆 如钢索 土锚杆等 或在桩前设刚性支撑 如 钢筋混凝土大梁 型钢 钢管 加以固定 35 钢板桩是一种较老的基坑支护 适用于
