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1、第01章土石方工程,第01节概述第02节场地平整第03节基坑工程第04节土方的填筑与压实,第一节概述,一土石方工程施工内容：一切土石的挖掘、填筑和运输以及为施工作准备的排水、降水和土壁支撑等工程称土石方工程。常见的内容有：场地平整、基槽坑的开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土。,二土石方工程的施工特点和要求：1.特点：施工面广，工程量大，施工条件差，劳动繁重，受气候、水文地质影响较大,2.要求(七方面)：（1）要满足场地及基槽坑标高，断面准确，施工安全，土体有足够的强度和稳定性，达到工程量少，工期短，费用省；（2）合理调配土石方量，使总的施工工作量最少；（3）合理选择机械，保证机械发挥最大的效
2、益；,三.土的工程性质:、土的施工分类：按开挖的难易程度分类为八大类：松软土普通土坚土砂砾坚土软石次坚石坚石特坚石,土的可松性和可松性的系数：（1）土的可松性：是指自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复到原体积的这种性质称为土的可松性。土方工程量是以自然状态的体积计算的，但在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具量等的时候，必须考虑土的可松性。,（2）可松性系数：Ks=V2/V1;Ks=V3/V1式中：Ks为最初可松性系数,如；松土1.081.17,普通土1.141.28,坚土1.241.30；Ks为最后可松性系数,如：松土1.011.04普通土1.021.
3、05,坚土1.041.07；V1土在天然状态时的体积；(坑槽的体积)V2土经开挖后的松散体积；(堆积体积)V3土经回填压实后的体积。,、土还具有沉降、透水性、抗剪强度、密实性、土压力等特性。,第二节场地平整,一、场地坚向规划设计、场地设计标高确定的一般方法：对于小型场地，按挖填方量相等的原则确定。,考虑各角点标高的权，设计标高可写成下式：,考虑土的可松性：Z0Z0+h,考虑场地坡度时：,.场地最佳设计平面；是指在满足建筑规划、生产工艺和运输、排水等要求的前提下，尽量使土方填挖平衡并使总的土方运输量达到最少，这样的设计平面称为最佳设计平面。,一般运用最小二乘法原理求出最佳设计平面的参数(原点标高
4、及地面坡度)。填挖高度的平方和为最小的平面即为最佳。由图1-1-3可知:在平面ABC上任一点i的标高,二.场地平整土方量计算：一般计算采用方格网平均高度法（取角点施工高度的平均值）进行计算，计算过程中只有一挖一填的两点会出现零线（零线：是指填挖土的交界线，施工高度为零）。用插入法来确定出零线点的位置，连接即成零线。,(1)四棱柱体法：A.当方格网和各角点的施工标高均为正或为负时：V=（H1+H2+H3+H4）a2/4B.方格网中有挖有填时：V填=a2(H填)2/4H;V挖=a2(H挖)2/4H式中：H取绝对值(2)三角梭柱体法：见书,5、场地土方量计算的步骤（整理）：（1）划分方格网；（2）确
5、定场地方格网中各角点的原始标高，（插入法、图解法、实测法）（3）求最佳设计平面；（4）计算各方格土方量；（5）分别求出挖填方量的总和。,四、土方调配：是指在场地平整中，挖土的利用和堆弃与填土的取得三者之间关系的确定。目的：使挖填平衡时土方量最小，土方总输运量最少，运输成本和施工费用最低的情况下，确定土方调配的数量和方向，从而达到缩短工期，降低施工费用。程序：划分土方调配区，计算土方调配区之间的平均运距，单位土方的运价或单位土方施工费用，然后确定土方的最优调配方案，绘出调配图。,1.划分调配区,土方运距，单位土方运价或施工费用：(1)土方调配的原则：a.力求达到挖填平衡，运输量最少。b.近期施工
6、与后期利用要相适合。c.分区调配与全场调配相结合，以求总体平衡；d.尽可能与地下建、构筑物相结合,以便就近分配；e.合理划分填挖方区，选择合理调配方向和路线，便于发挥机械效率。,（2）划分调配区应注意的几点：a.调配区的划分应与房屋及构筑物的平面位置相协调，并考虑其开工顺序，工程的分期施工顺序；b.调配区的大小要满足土方机械(铲运机，挖土机)的技术要求，调配区的大小最好与施工段的大小相适应；c.调配区的范围应和土方工程量计算用的方格网协调，通常由若干个方格组成一个调配区；d.当土方运距较大或场内范围内土方不平衡时，可按附近地形，考虑就近弃土和借土。,(3)平均运距、单位土方运价或单位土方施工费
7、用（单价）a.平均运距：是指用铲运机或推土机平土时，挖方调配区与填方调配区土方重心之间的距离称平均运距。可近似以几何开形心代替土方体积重心。,c.土方施工单价：查定额,2.用“表上作业法”进行土方调配：结合例题讲解。1）初始方案调配：,）检验数（ijcij-cij）均大于等于零时，即得出最优方案。,经判断此方案不是最优方案,求检验数且判别方案是否最优经判别此题为最优方案,土方工程的施工包括：土方的开挖、运输、填筑与压实。这些过程应尽量采用机械化施工，降低劳动强度，提高生产效率。,四场地平整土方机械,（一）推土机施工：（轮胎式.履带式）1.特点：是在动力机前设推土板而成，附着牵引力大，接地压力小
8、，推土板可升降，可调整角度。操作灵活，运转方便。2.工作能力：可独立地完成铲.运.卸三种作业。3.适用范围：适用于.类土，运距100米以内，5060米最佳。,推土机,（二）铲运机施工（自行式、拖式）1.特点:能综合完成全部土方施工工序，管理简单，生产率高，运转费用低，对道路要求较低，操作灵活，使用范围广2.工作能力:可独立完成挖、运、卸、平四种作业3.适用范围：适用于大面积的场地平整,筑路。开挖.类及含水量%的松土和普通土。运距6001500m,最佳200350m.开行路线：环形字形大环形,铲运机,平地机,（三）单斗挖掘机施工（单斗夜压挖土机）1.工作特点：挖掘力大，结构简化，工作平稳，操作方
9、便，灵活适用范围较广，施工中要与运土汽车配合。其中：（1）正铲：生产率高，前进向上，强制切土；（2）反铲：后退向下，自重切土；（3）拉铲：后退向下，强制切土；（4）抓铲：直上直下，自重切土。,2.适用范围(1)正铲:适用于停机面以上类土及含水量%的土施工方法：采用正向工作面挖土和侧向工作面挖土。工作面：是指停机点所能开挖到的面。（2）反铲：适用于停机面以下-类土，深度可达46M，合理深度1.53M，分沟端开行和沟侧开行。,（3）拉铲：适用于停机面以下的-类土，铲斗悬挂，自重切土，开挖大型沟槽，亦较适宜开挖含水量较大的土。（4）抓铲：开挖-类土，开挖较深和工作面狭窄的沟槽，特别适于水下挖土，对散
10、粒材料均可采用。,土体为砂土,然后淤泥软土,.土方机械的选择；土方机械的选择的依据：.土方工程规模、类型开挖、填土断面、工程量大小。.地质水文，气候条件。如：土的类别、地下水等。.机械设备条件。如现有设备的性能。.工期要求。,第三节基坑工程,一、土方边坡及其稳定、土方放坡的形式：,.土壁稳定性概念：在基槽坑开挖到一定深度时，由于土体的磨擦力和内聚力产生的抗滑力（抗剪强度）大于土体及外荷载产生的下滑力而保持土体稳定的这种性质。土坡滑移面的三种形式：直线，弧线，对数螺线。计算方法：摩擦圆法、条分法等。,堆填路堤引起滑坡,北京地铁十号线熊猫环岛站事故2005.11.30,.失稳原因：（1）内因：土壁
11、太陡，使土体稳定性不够，抗滑力滑移力。（2）外因：A.降低了土体的抗剪强度：a.气候原因使土松软；b.粘土杂层因侵水产生润滑作用；c.饱和的液砂，粉砂因施工时外荷作用而产生液化，降低了抗剪强度。B土体剪应力大于土体抗剪强度；a.边坡荷载增加，（土体，施工材料、机械）；b.下雨使土体含水量增加，自重增大，动水压力增加；c.土体裂缝中的水产生静水压力，使剪应力增加，大于抗剪能力。,、防止失稳的措施：1）.放足边坡：（边坡坡度）(1)边坡系数m=B/H,边坡坡度为H/B=1:m。确定边坡的依据：施工安全，土方量少。(2)边坡的留置形式：A.直槽（不放坡）：适用于基底在湿度正常的士层中开挖基槽坑或管沟
12、且敝露时间不长，深度不超过如下规定时：砂土和碎石土：1m;轻亚粘土：1.25m;粘土：1.5m;坚硬的粘土：2.0m.,B.斜坡式(全放坡):适用于土的湿度,土质及其地质条件较好的且地下水位低于基底,深度在5m以内且不支撑的坑、槽或沟管时，放坡坡度应满足下表.C.踏步式(半放坡)D.混合式(半放坡)：适用于土质较好,槽坑较深时。,)边坡大小应考虑之因素:A.土质情况：土质较好，坡陡；B.开挖高度：越深(高)，坡越大(缓)C.填挖方法：机械时坡小，人工坡大；D.排水情况：排水良好，坡小；E.工程的重要性与留置时间的长短。,二.设置支护:(埸地允许时尽量采用放坡开挖)在建筑稠密地区施工，有时不允许
13、按要求宽度放坡开挖时，或有防止地下水渗入基坑要求时就需设置支撑，以保证施工的顺利和安全，并可减小对相邻建筑的不利影响。根据断面的大小可分为：横撑式支撑、板桩支护和重力式支护。,上海鹏利海景花园工程,北京西城一工地连续塌陷一路人被埋身亡2008-01-14坍塌处最终形成长约23米、宽约8米、深约17米的缺口,1、横撑式支撑（在开挖断面较窄的沟槽时使用）A.水平档土板式：a.断续式：湿度小，挖深小于3m的粘性大；b.连续式：湿度大，松散，挖深在5m以内的土壤B.垂直档土板式：适用于松散和和湿度较高的土挖深不限。,南京某隧道施工(明挖法),挖孔桩-钢支撑,2、板桩支撑：适用于开挖较深，地下水位较高且
14、有可能出现流砂现象时的基坑及靠近原有建筑物开挖时。,日本的SMW工法-板式支护-钢板桩,A.板桩由材料分:木板桩、钢筋混泥土板桩、钢筋混泥土护坡桩、钢板桩、钢木混合板桩。其中:钢板桩可多次重复使用,铝板桩是一次性使用。钢板桩的种类有：a.平板桩：防水及承受轴向应力性能好，易施工，长轴向受弯差。b.波浪形桩：防水抗弯性能均较好。,B.根据有无锚碇分：有锚板桩和无锚板桩。a.有锚板桩:在板桩的中上部增加拉锚或支撑形成。该类板桩受力较好,稳定性较好。b.无锚板桩:在较浅的基坑中依靠板桩入土部分的土压中来维持板桩的稳定,该类板桩稳定性不好。,C、板桩的工程事故,、板桩的施工：板桩的施工要正确选择打桩方
15、法，打桩机械和流水段，以便使打桩后的板桩墙有足够的刚度、防水作用和稳定性。A.施工程序放线-安装打桩机械-插桩打桩及辅助工作。B.打桩方法a.单独打入法；(逐块打入)b.分段打法；,水泥土搅拌桩,深层搅拌桩适用淤泥质土、地基承载力120KPa粘性土挖深8m,、重力式挡墙,砖砌挡土墙,当心塌方，砖砌挡墙下渗水,土层锚杆支护,重庆市高切坡，预应力锚索支护,、土钉支护,三、降水,广州如意坊地铁工地涌水致300平方米地面塌陷,（一）、流砂1、产生流砂的成因2、流砂的防治措施,開挖面上擋土壁破損砂土流失示意圖,開挖面擋土壁破損管湧及流砂示意圖,（二）、管涌,三施工降水降水方法：重力降水(如集水井降水），
16、强制降水（井点降水）。1.选择原则：基槽坑开挖的降水深度较小且地层中无流砂时，采用集水井降水，否则用井点降水。2.集水井降水（又名水沟排水法，小面积地下水位较高时）工艺：截疏抽。设置要求：设置在基坑周围,不得影响基坑施工,设置于水流上游,井底应有一定坡度,其数量由地下水水量及抽水能力确定,集水井20-40M/个，宽度：0.6-0.8m。当基坑挖至设计标高后,井底应低于坑底1-2m,并铺设滤水碎石层,以免在抽水时将泥砂抽出,并防止井底的土被搅动，达到“挖干土，排清水”。,、井点降水开挖土质不好且地下水位较高的深基坑（槽）时，应采用井点降水的方法，即在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），在基坑（槽）开挖前和开挖过程中，从管（井）内不间断抽水排出，使其四周地下水位下降而形成水位降落漏斗；漏斗的竖向外缘线称之为水位降落曲线。,当各管（井）所形成的水位降落曲线互相衔接时，大面积的水位即降落至基底以下（图1-1-34）。这样，可使所挖的土始终保持干燥状态，从根本上防止了流砂的发生，改善了工作条件；同时土内水分排
