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1、项目二： 土方工程施工,项目一： 土方工程施工 任务一：土方量计算 任务二：基坑支护系统施工 任务三：基坑降水施工 任务四：土方开挖与回填施工,任务一：土方量计算,概述：土的物理特性,1. 土方工程施工往往具有施工面广、工程 量大、劳动繁重、施工条件复杂，施工工期长； 2. 土方工程施工又多为露天作业，在施工中直接受到地区交通、气候、水文、地质和邻近建（构）筑物等条件的影响； 3. 土、石又是一种天然物质，成分较为复杂，难以确定的因素较多，有时施工条件极为复杂。,一、土方工程施工特点,二、土方工程施工前的各项准备工作,1. 进行现场勘察，详细收集、核对和分析各项技术资料; 2. 清除地面、地下
2、障碍物，修筑运土道路; 3. 制定出以技术经济分析为依据的施工组织设 计，选择 施工方案，合理安排施工计划，尽量避开雨季施工;,4. 做出合理的土方调配方案，降低土方工程施工费用; 5. 做好保证工程质量的技术措施，对施工中可能遇到的问题，如流砂、边坡稳定等进行技术分析，提出解决方法。,三、土的工程分类,土的种类繁多，其分类方法也很多。在建筑施工中，按照开挖的难易程度，土可分为八类，如表11表中一至四类为土，五至八类为岩石。,表11 土的工程分类,续表,注*：土的级别为相当于一般16级土石分类级别。,四、土的工程物理性质,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，以百分数表
3、示，即（11） 式中：mw土中水的质量；ms土中固体颗粒的质量。,土的干湿程度用含水量表示:,土的含水量在5%以下 称干土， 土的含水量在530之间 称湿土， 土的含水量大于30称 饱和土。含水量越大，土就越湿，对施工越不 利。土的含水量大小对挖土的难易、施工时 边坡的坡度、 回填土的压实等均有影响。,2土的密度 （1）土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。土的天然密度用表示：（12）式中：m土的总质量；V土的天然体积。,（2）土的干密度,单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度，土的干密度d表示：（13） 式中：ms土中固体颗粒的质量；V土的天然体积。,土的干密度越大
4、，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，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。,3土的可松性土具有可松性，即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，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。,土的可松性程度用可松性系数表示，即 （14）（15） 式中： Ks 土的最初可松性系数；Ks土的最终可松性系数；V1 土在天然状态下的体积；V2 土被挖出后在松散状态下的体积；V3 土经压实后的体积。,表12 各种土的可松性参考数值,4土的渗透性土的渗透性指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。,图1
5、-1图的渗透试验, 水的渗透性大小取决于不同的土质。 地下水的流动以及在土中的渗透速度都与 土的渗透性有关。,地下水在土中渗流速度一般可按达西定律计算，其公式如下：(16) 式中：v水在土中的渗透速度，m/d； i水力坡度， ，即A、B两点水头差与水平距离之比k土的渗透系数，m/d。k值的大小反映出土体透水性的强弱，土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验测定，一般土的渗透系数见表13。,表13 土的渗透系数,深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖参数（时间参数、空间参数）和施工顺序的确定应满足以下要求：,（1）减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分层分块开挖且其空间几何尺寸能最大限度地限制支
6、护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降；,（2）尽量缩短基坑开挖卸荷后无支护暴露时间； （3）满足对称开挖、均衡开挖的原则，使基坑受力均衡； （4）可靠而合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑工程中稳定与变形的问题。,一、土方边坡,在开挖基坑、沟槽或填筑路堤时，为了防止塌方，保证施工安全及边坡稳定，其边沿应考虑放坡。土方边坡的坡度以其高度h与底宽b之比表示（图11），即,式中：,称为坡度系数,图1-2 边坡形式 (a)直线型边坡；(b)折线型边坡；(c)阶梯型边坡；,根据土方和爆破工程施工及验收规范的规定，当地下水位低于基底，在湿度正常的土层中开挖基坑（槽）或管沟，且敞
7、露时间不长时，可作直立壁（不放坡）不加支撑，但挖方深度不宜超过下列规定： 密实、中密的砂土和碎石土为1m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m；硬塑、可塑粘土为1.5m；坚硬的粘性土为2m。,施工过程中，应经常检查槽壁的稳定情。基坑（槽）或管沟挖好后，应及时进行基底混凝土垫层施工及地下结构施工。当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡允许坡度见表14。,表1一4 深度在5m内的基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）,注：1 、静载指堆土或堆放材料等，动载指机械挖土或汽车运输作业等。 静载或动载距挖方边缘的距离在0，8m以
8、外，且堆土和堆放材料高度不超过15m：2、当有成熟施工经验时，可不受本表限制。,1、影响边坡稳定的因素,土方边坡在一定条件下，局部或一定范围内沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性，这就 是常常遇到的边坡失稳现象。 影响边坡稳定的因素很多，一般情况下，边坡失去稳定发生滑动，可以归结为土体抗剪强度低或切应力增加。引起土体抗剪强度降低的原因有：1）气候：由于气候的影响，使土质松软。2）粘土中的夹层因浸水面产生润滑作用。 3）饱和水的细砂，粉砂因振动而液化等。,2、引起土体内切应力增加的原因,1）高度或深度增加，切应力增加。2）边坡上面荷载（静、动）增加，尤其是有动荷载时。 3）浸水一方面使土体自
9、重增加，另一方面水在 土体中渗流产生一定的动水压力。 4）土体竖向裂缝中的水（地下水）产生静水压力。 由于影响基坑边坡稳定的因素很多，在一般情况下，开挖深度较大的基坑，应对土方边坡作稳定分析。 关于边稳定分析与计算可参考土力学方面的专著。,二、土方量计算,在土石方工程施工之前，必须计算土石方的工程量。土石方工程的外形通常很复杂而且不规则，一般情况下，都将其假设或划分成为一定的几何形状，采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。,基坑土方量可按立体几何中棱柱体（由两个平行的平面为底的一种多面体）体积公式计算（图12），即,（1-8） 式中：H基坑深度，m；A1、A2基坑上、下底面积，m2
10、；A0基坑中截面面积，m2。,图1-3基坑土方量计算,基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分 段后，再用同样的方法计算（图13）：（19） 式中：V1第一段的土方量，m3；L1第一段的长度，m。将各段土方量相加即得总土方量：（110） 式中： V1、V2、Vn各分段的土方量，m3。,三、场地平整,场地平整通常是挖高填低。计算场地平整的挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计地面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度（即填挖高度），由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量。,1. 确定场地设计标高,场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地
11、确定场地的设计标高，对减少土石方量、加快工程进度有重要的经济意义。,确定场地设计标高的原则是： 应满足生产工艺和运输的要求； 充分利用地形（如分区或分台阶布置），尽量使挖填方平衡，以减少土方量； 要有一定泄水坡度（0.2），满足排水要求； 要考虑最高洪水位的影响。,（1）初步确定场地设计标高（H0）。,将场地划分成边长为a的若干方格，将方格网角点的原地形标高标在图上，如图15所示。原地形标高可利用等高线由插入法求得或在实地测量得。,计算设计标高H0,场地区域内挖填前土石方量=施工至（毛）设计标高后的土石方量场地设计标高可按下式计算：(1-11)即 (1-12),式中：H0所计算场地的初定设计标
12、高；n 方格数；zi1、zi2、zi3、zi4第i个方格四个角点的天然地面标高。由图15可见，假定z1为一个方格独有的角点标高；z2、z3、z4分别为二、三、四个方格所共有的角点标高，式（112）可改写为如下计算式： （113）,（2）调整场地设计标高。,初步确定的场地设计标高H0仅为理论值，实际上，还需要考虑以下因素对其进行调整。土的可松性影响。取土或弃土的影响。考虑泄水坡度对设计标高的影响。,2. 场地及边坡土方量计算,场地土方量计算方法有方格网法和断面法两种，在场地地形较为平坦时宜采用方格网法；当场地地形比较复杂或挖填深度较大、断面不规则时，宜采用断面法。,（1）方格网法。, 将场地划分
13、为边长1040m的正方形方格网；通常以20m居多。 将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角点上，场地设计标高与自然地面标高的差值即为各角点的施工高度（挖或填），习惯以“十”号表示填方，“一”号表示挖方。 计算前应先确定“零线”的位置。零线即挖方区与填方区的分界线，在该线上的施工高度为零。, 将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格的填挖土方量，并算出场地边坡的土方量。 将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得场地挖方和填方的总土方量。,（2）断面法。,沿场地取若干个相互平行的断面（当精度要求不高时，可利用地形图确定断面，若精度要求较高时，应实地测量确定），将所取
14、的每个断面（包括边坡断面）划分为若干个三角形和梯形，如图113所示，则面积f1、f2、 . f i为：,某一断面面积为：F1f1f2fn；若令：d1=d2=dn=d则 Fi=d（h1+h2+h3+hn） 设各断面面积分别为F1、F2、F3、Fn，相邻两断面间的距离依次为l1、l2、ln，则所求土方量为： (1-28) 用断面法计算土方量时，边坡土方量已包括在内。,（3）边坡土方量计算。,采用方格网法计算土方量时，还要另外计算边坡土方量，方法如下：首先根据规范或设计文件上规定的边坡度系数m，把挖方区和填方区的边坡画出来，然后把这些边坡划分为若干个几何形体，如三角棱锥体或三角棱柱体（如图1-14），再分别计算其体积。,小结: 土方量计算 作业布置: 课外补充作业(见资料),
