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1、水运工程施工技术 卢曹康 第一章土方与爆破工程 土石方工程包括开挖 运输和填筑三个基本过程 水运工程施工中的土石方工程 第一章土方与爆破工程第一节土的分类和工程性质 2 土的工程性质 1 土的天然密度密度越大 土越密实 强度越高 压缩变形越小 挖掘就越困难 土的天密度 实验室常用环刀法测定 原理 用一定容积的环刀 一般为100或200立方厘米 切割未经搅动的自然状态土样 使土样充满其中 称重后计算单位容积的烘干土重量 本方法适用一般土壤 对于坚硬和易碎的土壤不适用 灌水法 灌砂法测定土的天然密度 灌水法 灌砂法都是一种检验土壤最小干密度的一种取样方法 灌水法适用于现场测定粗粒土的密度 试验方法
2、是在现场挖坑取出坑内试样 然后向坑内灌水 来确定坑内的体积 以确定最小干密度 灌砂法同灌水法 只不过不是向坑内灌水 而是灌标准砂 第一章土方与爆破工程第一节土的分类和工程性质 2 土的工程性质 2 土的天然含水量土的含水量反映土的干湿程度 依据土的含水量 土分为 第一章土方与爆破工程第一节土的分类和工程性质 2 土的工程性质 3 土的干密度土的干密度越大 土越密实 常以土的干密度控制土的夯实标准 4 土的可松性土的可松性程度用可松性系数表示 可松系数Ks是计算挖 填方工程量 运输工具数量和挖土机械生产率的重要参数 第一章土方与爆破工程第一节土的分类和工程性质 2 土的工程性质 5 土的密实度反
3、映土的紧密程度 同类土在不同状态下 基紧密程度也不同 密实度越大 土的承载能力越高 建筑地基基础设计规范 规定以设计规定的土的压实系数 c作为控制标准 6 土的渗透性水在土中渗流的速度与水力坡度成正比 第一章土方与爆破工程第二节场地平整 场地平整施工方案 三种 先平整整个场地 后开挖建筑物基坑 槽 先开挖建筑物基坑 槽 后平整场地 边场地平整 边开挖基坑 槽 1 土方开挖1 1基坑开挖排水基坑排水包括排除围堰围护范围内的积水及施工期间地基渗水 1 排除地面水排水系统 排水沟 集水井 水泵站 排水系统的布置 在建筑物轮廓线以外 距边坡0 3 0 5m 第一章土方与爆破工程第三节土方施工 第一章土
4、方与爆破工程第三节土方施工 1 土方开挖1 1基坑开挖排水 2 降低地下水位降低地下水位的方法 轻型井点 喷射井点 电渗井点 管井井点 深井点等 各类井点的适用条件 表7 1 3 1 轻型井点的布置 基坑涌水量计算 1 3基坑开挖方法 1 基坑开挖方式 分段开挖 分层开挖 先开挖基坑中心部位的土 后开四周 先开挖基坑两侧的土 后开挖中心土 2 基坑土方开挖施工机械 反向铲挖掘机施工特点 反向铲挖掘机开挖方法 第一章土方与爆破工程第三节土方施工 2土方填筑2 1土方填筑方法 1 填方不加任何压实措施 全高程一次填筑 任其自然沉降 2 水平分层铺筑 逐层压实 2 2压实机械碾压机械 夯实机械 振动
5、压实机械 第一章土方与爆破工程第三节土方施工 静作用式 平碾 振动式 羊足轮 夯锤 土方夯实法 冲击力作用 冲击力作用与静作用相比 具有压实深度大 密实度高 质量好以及压实遍数少 生产效率高 高3 4倍 等特点 机械夯板 土方填筑的现场质量检验 现场检验内容 1 测出铺土厚度 2 土料含水量 3 测出压实后的密实度 以土体干容重作为检查标准 取样试验结果 其合格率不应小于90 不合格干容重不得低于设计干容重的98 且不合格样品不得集中 密实度检测量筒 量筒灌水 开挖检测孔 称量 孔内挖出物称量 孔内灌水检测 2 2影响填土密实的因素 1 土壤的种类 2 土壤的颗粒 3 土壤含水量最优含水量 粘
6、土取 18 24 壤土取 14 19 4 铺土厚度和压实遍数 第一章土方与爆破工程第三节土方施工 1土坡失稳的形式2土坡稳定计算采用条分法 第一章土方与爆破工程第四节土坡稳定 分条法详解 对于外形比较复杂的土坡 特别是土坡由多种土构成 或有些特殊外力 如渗透力 地震力等作 时 整个滑动土体上力的分析比较复杂 确定滑动土体的重量和中心位置比较困难 滑弧面上各点抗剪强度也因各点的法向应力不同呈不均匀分布 为此 将滑动土体分成若干垂直土条 求出各土条对底面的剪切力和抗剪力 将各土条对底面滑弧圆的抗滑力矩和滑动力矩分别总和起来 求出其土坡的稳定安全系数 这就是常用的条分法 均质粘性土土坡 假设滑动面为
7、圆弧面AC 圆心为O 半径为R 先将滑动土体ABC分为若干条 取其中任一条 第i条 进行受力分析 第i土条圆弧面上受力情况 不考虑土条间的作用力 土条自重在滑弧面上引起法向分力在滑弧面上引起切向分力 滑弧面上抗剪力 确定所有土条抗滑力矩和滑动力矩对滑弧圆心O取矩抗滑力矩滑动力矩 土坡稳定安全系数需要假设若干个滑弧 求出相应的安全系数 从而得出最小安全系数 评价土坡的稳定性 最危险圆弧滑动面圆心的确定 当土的内摩擦角 0时 最危险圆弧滑动面为一通过坡脚的圆弧 其圆心为D点 当土的内摩擦角时 最危险圆弧滑动面也为一通过坡脚的圆弧 其圆心在ED的延长线上 爆破工程包括 钻孔 装药 封堵 起爆 检查
8、拒爆处理和出碴等过程1爆破方法孔眼爆破法药壶爆破法洞室爆破法静态爆破法裸露爆破法 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程 1爆破方法1 1浅孔爆破浅孔爆破 孔深小于5m 孔径小于75mm的爆破 适用于各种地形条件 爆破量小 1 2深孔爆破深孔爆破 孔深大于5m 孔径大于75mm的爆破 孔深可大30m 孔径可大250mm 适用于石料开采 大基坑 高阶梯爆破等 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程 1爆破方法1 3药壶爆破法在浅孔或深孔眼底部先放入少量炸药 经几次爆破扩大成葫芦形药室 然后装入一定数量的炸药进行岩石的爆炸 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程 1爆破方法1 4洞室爆破法 适用于大规模爆破土
9、石方 1 5裸露爆破法适用于水下炸礁和炸除大孤石等碍航物体 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程 补充 控制爆破技术1 线性钻孔 控制爆破范围 2 光面爆破 保护遗留岩体或围岩表面 3 预裂爆破 成为随后主爆破时隔断冲击波和裂破裂线的屏障 控制爆破范围 4 定向爆破 使开挖的土石方抛掷到指定的地点 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程 2水下爆破2 1水对爆破的影响水深影响 流速影响 潮汐和风浪的影响 1 水深影响爆破作用的影响范围 由里向外分为四个圈 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程2水下爆破2 1水对爆破的影响 1 水深影响 特征参数 爆破漏斗 药包中心到
10、临空面的最短距离 即最小抵抗线W 爆破漏斗上口半径r 爆破漏斗的几何特征以爆破作用指数表示 依据n值的大小对爆破进行分类 当n 1即r W时 称为标准爆破 当n 1即r W时 称为加强抛掷爆破 当0 75 n 1时 称为减弱抛掷爆破 当0 33 n 0 75时 称为松动爆破 当n 0 33时 称为隐蔽式爆破或压缩爆破 内爆破 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程2水下爆破2 1水对爆破的影响 1 水深影响 2 流速影响 3 潮汐和风浪的影响 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程2水下爆破2 1水对爆破的影响 第一章土方与爆破工程第五节爆破工程2水下爆破2 2水下钻孔爆破 2 3水下爆破夯实 第一章
11、土方与爆破工程第五节爆破工程2水下爆破 基槽石头爆夯 第二章地基与基础工程第一节地基处理 1概述1 1地基面临的问题 1 强度及稳定性问题 2 变形问题 3 渗漏问题 4 液化问题 1概述1 2地基处理的原则技术先进 经济合理 安全适用 确保质量 因地制宜 就地取材 保护环境 节约资源 1 3地基处理的目的提高地基土的强度 减少地基土的变形与防止渗流可能引起的破坏 地基处理的对象 软弱地基 第二章地基与基础工程第一节地基处理 2软基处理方法淤泥性土 在静水或缓慢的流水环境中沉积 经生物化学作用形成 其天然含水率大于液限 孔隙比在于0 1的粘性土 软土 主要指淤泥性土软土地基的特点 孔隙比大 强
12、度低 压缩性高 透水性弱等 软基处理方法 表7 2 1 1 第二章地基与基础工程第一节地基处理 3地基处理的基本原理3 1垫层法1 常用的垫层材料 砂垫层 碎石垫层 灰土或素土垫层 煤渣 矿渣等 2 垫层的主要作用 1 提高地基的承载力 2 减少沉降量 3 加速软弱土层的排水固结 4 防止冻胀及消除膨胀土的胀缩作用 第二章地基与基础工程第一节地基处理 换土垫层 砂 碎石 3 2预压法原理 在建筑筑物或构筑物建造前 先在拟建场地上施加与其相当的荷载 使土体中孔隙水排出 孔隙体积变小 土体变密实 以增长土体的抗剪强度 预压法适用于淤泥质土 淤泥和冲填土等软土地基 预压法分为 堆载预压法 真空预压法
13、 第二章地基与基础工程第一节地基处理3地基处理的基本原理 堆荷预压排水系统 构成 水平排水垫层和竖向排水体 作用 改变地基原有的排水边界条件 增加孔隙水排出的途径 缩短排水距离 加压系统 方式 堆荷预压和真空预压 作用 增加固结压力 使地基土产生固结 排水固结法 塑料排水板堆载预压 袋装砂井施工 砂井排水固结法布置砂井平面布置形式 梅花形正方形 梅花形排列时影响半径 正方形排列时影响半径 l 砂井间距 真空计 堆载预压与真空预压的不同之处 堆载预压 真空预压 靠堆载挤压排水密实大量堆载料 且要分级逐层加载沉降的同时发生向外的扩张变形堆载料卸载运走超软基及危险边坡不适用 靠真空抽吸排水密实无需堆
14、载料 一次加满载沉降的同时发生向内的收缩变形停泵即卸载超软基及危险边坡适用 某水库土坝采用砂井地基的实例 3 3强夯法动力密实动力固结动力置换 第二章地基与基础工程第一节地基处理3地基处理的基本原理 3 4深层搅拌 第二章地基与基础工程第一节地基处理3地基处理的基本原理 旋喷法 1 低压水流成孔 2 成孔结束 3 高压旋喷开始 4 边旋转边提升 5 喷射完毕 住体形成 3 5挤密砂石桩挤密砂石桩概念挤密砂石桩适用范围挤密砂石桩作用挤密砂石桩填料挤密砂石桩构造挤密砂石桩施工顺序 第二章地基与基础工程第一节地基处理3地基处理的基本原理 1 砂桩设计砂桩设计 主要以置换率来表示 砂桩设计技术要求2
15、砂桩施工 1 砂桩施工方法 2 施工船机 3 砂桩施工质量控制 第二章地基与基础工程第一节地基处理3 5挤密砂石桩 桩身垂直度控制 灌砂量控制 钢套管内砂面标高控制 拔桩速度控制 桩尖标高控制 砂桩顶标高控制 砂质量控制 1桩基及桩的类型1 1概述1 2桩的类型 第二章地基与基础工程第二节桩基础施工 1 桩基的类型 2 桩的类型 施工方法分 按传力方式分 1 3桩的预制 堆存和运输 1 桩的预制钢筋混凝土桩预应力钢筋混凝土构件制作的基本方法 第二章地基与基础工程第二节桩基础施工 1 3桩的预制 堆存和运输 1 桩的预制 先张法先张法的张拉设备 台座 张拉机具 夹具 先张法工艺 第二章地基与基础
16、工程第二节桩基础施工 常压养护 拆模后高压养护 1 3桩的预制 堆存和运输 1 桩的预制 后张法先浇筑构件混凝土 在混凝土中配置预应力钢筋的位置处预留孔道 预留孔道分为抽拔法和埋置法两大类 然后将预应力钢筋沿预留的孔道穿入 待构件混凝土达到规定强度后 对预应力钢筋进行张拉 并以混凝土构件本身为支点进行锚固 然后 用高强度等级水泥浆 或水泥沙浆 对预留孔道进行压力灌浆封堵 称为后张法 第二章地基与基础工程第二节桩基础施工 1 3桩的预制 堆存和运输 1 桩的预制 后张法后张法优点 不需要预应力张拉台座 适用于结构断面大的长大型预应力构件的现场预制 第二章地基与基础工程第二节桩基础施工 后张法预应力的具体要求预留孔道的尺寸与位置应正确 孔道应平顺 端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线 对后张法 张拉时结构中钢丝 束 钢铰线断裂或滑脱的数量 严禁超过结构同一截面钢材总根数的3 且一束钢丝只允许发生一根 孔道灌浆用水泥浆 对空隙大的孔道 可采用水泥砂浆灌浆 水泥浆及水泥沙浆的强度 均不得低于20MPa 压浆的过程中及压浆后48h 结构温度不得低于 5 否则应采取保温措施 第二章地基与基础工程第二节
