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1、第1章 土方工程,所有建筑工程的施工，都是由土方工程开始的，我们的施工技术课程也就由此开始。,主要内容：土方开挖、支护、填筑、地下水控制；学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。,1.1土的分类及工程性质,1.1.1土方工程的分类及施工特点：1、分类： 场地平整、基坑(槽)与管沟开挖、地下大型挖土工程（常采用“逆筑法”）、回填工程等。2、特点：1、工程量大机械化施工2、施工条件复杂制定施工方案,1.1.2土的分类及现场鉴别方法在工程上，土根据开挖难易程度分为八类（16个级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。其中一四类土为土，
2、五八类土为岩石。其开挖难易直接影响其施工方案、劳动量消耗和工程费用。,表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法,1.1.3 土的工程性质,1.土的可松性：,自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增 加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。,最终可松性系数,最初可松性系数,说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1（2）土方运输：用松土的体积V2，考虑Ks（3）土方回填：用压实土的体积V3,考虑Ks,解：V余=（V挖-V回/Ks）*Ks=（8-8/1.03）*1.2=0.28m3,例：从甲地挖出土（长2m，宽2m，深2m），去回填相同体积乙基坑，问挖出土是否有多余，多余多少？Ks=1.2 Ks
3、=1.03,练习：1、已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，Ks=1.14 ，Ks =1.05，问应外运多少松土？2、某基坑开挖体积为500m3，基础体积为250m3，用土去填满，填满后将剩余的土填入底面积为10*10m2的坑内，问坑多高？ Ks=1.2，Ks =1.1，,2土的密度：,天然密度：,指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。,土的干密度：,指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重（kg/m3） 。,指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。,3土的含水量：,4土的渗透性：土体被水透过的性质,5原状土经机械压实后的沉降量：,根据不同土质，其沉降量一般在
4、：330cm之间。,式中：P机械压实的有效作用力（MPa）C原状土的抗陷系数（MPa）,当水力坡度 时，地下水在土中渗流 的速度，称渗透系数K。 P4表1-3,1.2 基坑（槽）的土方开挖,1、边坡形式：,1.2.1土方边坡,说明： i、m可以根据土质查规范确定，也可由施工经验确定； 在保证质量、安全的前提下，i尽可能大、m尽可能小。p5,2、坡度,一般要求:,直壁不加支撑挖方深度,发生边坡塌方的部位,南京古南都饭店基础施工中，由于山坡土质为杂填土，基坑开挖中出现了山坡边坡塌方，危及了山坡上的房屋安全。,3、影响边坡稳定因素,内在因素：（1）抗剪强度：摩阻力和内聚力（2）剪力：自重和外荷载外在
5、因素：（1）土质； （2）施工期间边坡上荷载；（大量堆土、堆料、停放机具）（3）土的含水率及含水情况；（增大土自重，粘结力减小） （4）边坡的留置时间。,4、思考题：为什么粘土的土方边坡稳定性好？ 为什么雨后边坡容易塌方？,1.2.2 土方量计算,基坑土方量的计算： V=H（A1+4A0+A2）/6 基槽土方量的计算（沿长度分段） V1=L1（A1+4A0+A2）/6V=V 1+V2+ +Vn,例：建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均断面为3m2，基坑深2m，底宽1.5m，地基为粉质粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量？回填所需的自然状态下土方量和需运走的松散体积？（m=0.5，Ks=1.3，
6、Ks=1.05）,解： 挖方量=1.5+（1.5+2*2*0.5）*2*1002=500m3 （V1状态） 填方体积=500-3*100=200m3（V3状态） 回填所需的自然状态下土方量=2001.05=190m3（V1状态） 运走松散的体积=（500-190）1.3=403m3 （V2状态）,1.2.3场地平整施工方案确定,（挖高填低，平整压实,将自然地面改造成人们所要求的地面）,1、先平整整个场地，后开挖基坑槽；,适用于场地挖填土方量较大工程。,2、先开挖基坑，后平整场地；,适用于平坦场地,3、边平整场地，边开挖基坑；,适用于划分施工段工程,1.2.4 场地平整步骤,确定场地的设计标高
7、计算挖、填土方工程量 确定土方平整调配方案 选择土方机械，拟定施工方案,一、场地设计标高的确定,考虑因素：（1）生产工艺与运输；（2）地形； （3）挖填方平衡； （4）泄水坡度。（如无设计要求，一般应向排水沟方向作不小于2的坡度）,1初步确定场地设计标高H0：,将场地划分为边长为a的方格（一般a=20）,（3）按挖填方平衡原则确定H0。,（2）计算或测量各方格角点的自然标高或根据相邻等高线，用插入法求出各方格角点的地面标高；,原则：场地内挖填平衡，并尽量减少土方工程量。,方法：方格网法（在地形图上划分方格网，边长a为10m,20m，40m）,假设设计平面为水平面，根据挖、填方平衡的原则：,式中
8、：H11个方格仅有的角点标高；H22个方格共有的角点标高；H33个方格共有的角点标高；H44个方格共有的角点标高；,2场地设计标高的调整：,挖方区有：,填方区有：,（1）考虑土的可松性而提高设计标高,（2）考虑泄水坡度：,当设计对泄水坡度有规定时，按设计要求进行；,当设计无要求时，取泄水坡度 i2；,排水方向取顺自然地面方向。,(a)单向泄水,(b)双向泄水,二、场地平整土方量计算,1计算场地各方格角点的施工高度：,“”为填方；“”为挖方。,2确定零线：,零点位置计算,3、土方量计算,方格四个角点全部为挖（填）方时：,两个角点为挖、两个角点为填时：,挖方：,填方：,三个角点为挖、另一个角点为填
9、时：,填方：,挖方：,小结：,零线通过方格的对角线时（三角棱锥体）：,例题： 某建筑场地方格网如图所示,方格边长20m,双向泄水ix=iy=3,土层为亚粘土.不考虑土的可松性影响,试根椐挖填方平衡的原则,计算场地设计标高,角点施工高度及总土方量.,解：（1）计算设计标高：,式中：H1=170+171+171+172=684（m),2H2=2(170.5+170.5+171.5+171.5)=1368(m),4H4=4171=684（m),得：H0=（684+1368+684）44=171(m),H1=171-320- 320=170.88（m),H2=171-320=170.94（m),H3=
10、171-320+320=171.00（m),H4=171-320=170.94（m),H5=171（m),H6=171+320=171.06（m),H7=171-320 +320=171.00（m),H8=171+320=171.06（m),H9=171+320 +320=171.12（m),（2）角点施工高度,h1=+0.88 h2=+0.44 h3=0 h4=+0.44 h5=0 h6=-0.44 h7=0 h8=-0.44 h9=-0.88,（3）确定零线：,（4）土方量计算：,填方：V1,=2020(0.88+0.44+0.44+0) 4=+176m3,V2=a2h/6=20200.4
11、4 6=+29.33m3,V4=+29.33m3,挖方：V3=-29.33m3 V5=-29.33m3 V6=-176m3,(5)总填方量：+243.66m3总挖方量：-243.66m3,练习：某建筑场地方格网如图所示：方格边长20m，试计算角点施工高度及总土方量。,三、土方调配,土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土
12、方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本。,土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的原则。进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案。,调配方案确定后，绘制土方调配图(如图)。在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡。W为挖方，T为填方。,几点说明：1、设计标高的确定； 2、设计标高的调整； 3、场地土方量计算；4、土方调配。,1.3施工准备与辅助工作,1.3.1 施工准备,(
13、1) 在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点，或已有建筑物、构筑物的位置、标高，测设平场范围线和标高。 (2) 对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案，并征得主管部门意见和同意，拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。,(3) 尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥,便于土方工程施工。 (4) 对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工。
14、(5) 修好临时道路、电力、通讯及供水设施，以及生活和生产用临时房屋。,1.3.2土壁支护,土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。,开挖基坑（槽）时：放坡开挖：较经济，但在建筑稠密地区，或有地下水渗入基坑槽时往往不能实现。基坑（槽）支护：利用支护结构挡土、止水。,横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大沟槽开挖的土壁支撑。,横撑式土壁支撑有两种形式：,1、水平挡土板式 （1）断续式：适用于湿度较小的粘土，挖土深度小于3m。（2）连续式：适用于较潮湿或散粒的土， 挖土深可达5m。,2、垂直挡土板：适用于松散和湿度很大的土，挖
15、土深不限。,挖一层土,支撑一层，适用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,适用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。,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35m,适于沟槽深度较大,下部有含水土层情况，深度不限,1.3.3基坑支护结构：,建筑基坑为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间。,基坑支护为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境所采用的支挡、加固与保护措施。,一、基坑支护的作用：,挡土和截水，保证基坑侧壁的稳定。,二、基坑支护的分类,按受力不同分为：重力式支护
16、结构、非重力式支护结构、边坡稳定式支护结构,按所用材料不同分为：钢板桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土桩、旋喷桩。,1、重力式支护墙类型：,（1）深层搅拌水泥土桩,原理：利用水泥浆固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地与土和固化剂强制拌合，使凝结成具有整体性、水稳定性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。,工艺：一次喷浆，二次搅拌；两次喷浆，三次搅拌。依据水泥掺入比及土质情况而定。,特点：（1）在施工过程中无振动，无噪音，对环境无污染，对土体无侧向挤压，对邻近建筑物影响小。 （2）可按建筑物要求做成柱状、块状等加固形状。 （3）可有效提高地基强度（水泥掺量通常12%15%），加固体强度可达0.81.2MPa,软土地基仅0.006MPa。 （4）施工期较短，造价低廉。 （5）深度大时，插入加筋杆件。,
