土石方开挖和机械化施工

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1、3 土方开挖、填筑和压实,3.2 沟槽及基坑支撑,3.3 施工排降水,3.4 土方回填压实,3.5 地基处理,3.1 沟槽、基坑开挖施工,3.1 沟槽或基坑开挖施工,1.正铲挖土机施工,工作特点 前进向上、强制切土，适用于开挖停机面以上的干燥土，开挖高度在2米以上。施工时必须设置下坡通道。,一、机械施工,正向挖土、侧向卸土,正向挖土、后方卸土,正铲挖土机的挖土卸土方式,生产率高，采用较广。,当开挖宽度较小，深度较大时采用。,图示是某基坑划分为三条开行通道进行挖土的情况。第I次开行，采用正向挖土、后方卸土方式，一次开挖到底；第II、III次开行都用正向挖土、侧向卸土方式，一次开挖到底。进出口坡道

2、的坡度为1:8。开挖较深的基坑时，应分层划分开行通道，逐层下挖。,正铲挖土机挖土卸土方式的应用,2.反铲挖土机施工,工作特点 后退向下，强制切土，适用于开挖停机面以下、地下水位较高、含水量较大或泥泞土壤。多用于管沟、基槽或小型基坑开挖，施工时不需设置通道。,沟端开行,沟侧开行,反铲挖土机开挖方式,后退挖土。工作面宽度大，开挖深度大，采用较广 。,稳定性差，开挖深度和宽度较小，不能很好地控制边坡 。,3.拉铲挖土机施工,工作特点 后退向下、强制切土，适用于开挖停机面以下的土，施工时不需设置通道。开挖方式分沟端开挖和沟侧开挖。,4.抓铲挖土机施工,工作特点 自重切土，适用于开挖挖掘面积较小，深度较

3、大的沟槽、沉井或独立柱基的基坑，最适宜于水下开挖。,5.多斗挖土机（挖沟机）,工作特点 作业具有连续性，生产效率高，能量消耗低，开挖质量高，不宜开挖坚硬的土及含水量较大的土。,单斗挖土机生产率的计算,小时生产率的计算,台班生产率的计算,一般为0.6-0.87,60/Tp,向汽车装土时： 0.68-0.72 侧向堆土时： 0.78-0.88,土壁的稳定，主要是靠土体内摩擦阻力、粘结 力的平衡实现的。 （一）土壁塌方的原因 （1）放坡不足； （2）水的渗入； （3）负荷过重。 （4）坡角受损。,二、塌方原因及防治措施,（1）放足边坡 （2）设置支撑 （3）排水、降水 （4）严格施工,（二）防治塌方

4、的措施,土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载等因素确定。边坡可做成直线形、折线形或阶梯形。,土方边坡坡度一般在设计文件上有规定，若设计文件上无规定，可按照建筑地基基础工程施工质量验收规范第6.2.3的规定执行。,一) 流砂现象及其危害 1.流砂现象： 粒径很小、无粘性的土壤，在动水压力作用下，失 去稳定，随地下水一起流动涌入坑内的现象为流砂 现象。 2.流砂现象的危害： 引起塌方，建筑物不均匀沉降,难以施工。,三、流砂的防治,1、原则 1）减小或平衡动水压力； 2）截住地下水流； 3）改变动水压力的方向。 2、方法 1）枯水期施工 2）打钢板桩 3）水中挖土

5、 4）人工降低地下水位 5）地下连续墙法,二) 防治流砂的方法,四、开挖施工注意事项,1.根据场地情况、工程量大小、开挖深度等选择开挖方法。,2.如开挖的深度比邻近建筑物基础深时，开挖应保持一定的距离和坡度，以免影响邻近建筑物的稳定，如不满足要求，应采取加固措施并进行沉降和位移观测。,3.弃土应及时运出，如需临时堆土或留作回填土，堆土坡角至坑边应保持一定的距离。,4.土方工程完成后，应尽量缩短暴露时间，及时进行下道工序施工。如不能立即进行下道工序，要预留1530厚覆土层，待下道工序施工时挖去。,基坑或沟槽支撑设置应据土质、地下水、槽深、槽断面、荷载条件等因素确定。一般在基坑或沟槽土质较差、深度

6、较大而又挖成直槽；高地下水位砂性土质并采用表面排水措施时，均应支设支撑。,一、支撑结构应满足的要求,1.支撑材料质地和尺寸合格，牢固可靠；,2.在确保安全的前提下，节约用料；,3.便于支设和拆除及后续工作的操作。,3.2 基坑或沟槽支撑施工,3.3.2 撑板支撑采用木材时，其构件规格宜符合下列规定： 3.3.2.1 撑板厚度不宜小于50mm，长度不宜大于4m ； 3.3.2.2 横木或立柱宜为方木，其断面不宜小于150mm150mm； 3.3.2.3 撑杠宜为圆木，其梢径不宜小100mm 。 3.3.3 撑板支撑的横木、立柱和撑杠的布置应符合下列规定： 3.3.3.1 每根横木或立柱不得小于2

7、根撑杠； 3.3.3.2 撑杠的水平间距宜为1.52.0m，垂直间距不宜大于1.5m。,二、支撑种类及适用条件,（一）横撑,撑扳,立柱,撑杠,形式及适用条件： 1. 断续式横撑:用于开挖湿度小的粘性土及挖深小于3m的沟槽。,2. 连续式横撑：用于较潮湿的或散粒土及挖深不大于5m的沟槽。,（二）竖撑,断续式竖撑,连续式竖撑,用于松散的和湿度高的土，挖深不限。,（三）锚锭式支撑,1 柱桩,2 挡土板,3 锚桩,4 拦杆,5 回填土,适用条件： 在开挖较大基坑或使用机械挖土，而不能安装撑杠的情况。,（四）钢板桩支撑,适用条件： 在开挖深度较大沟槽或基坑，地下水丰富易发生流砂现象但未采用降低水位法的情

8、况。,（五）钢筋混凝土灌注桩支撑,适用条件： 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。,（六）大型钢构架横撑,适用条件： 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。,三、支撑的设置和拆除,3.3.5 在软土或其他不稳定土层中采用撑板支撑时，开始支撑的开挖深度不得超过1.0m ；以后开挖与支撑交替进行，每次交替的深度宜为0.40.8m。,（一）支撑的设置,3.3.6 撑板的安装应与沟槽槽壁紧贴，当有空隙时，应填实。横排撑板应水平，立排撑板应顺直，密排撑板的对接应严密。,3.3.4 撑板支撑应随挖土的加深及时安装。,3.3.7 横木

9、应水平，立柱应垂直，且必须与撑板密贴，联接牢固。,3.3.10 支撑应经常检查。当发现支撑构件有弯曲、松动、移位或劈裂等迹象时，应及时处理。,（二）支撑的拆除,3.3.14 拆除支撑前，应对沟槽两侧的建筑物、构筑物和槽壁进行安全检查，并应制定拆除支撑的实施细则和安全措施。,3.3.15 拆除撑板支撑时应符合下列规定： 支撑的拆除应与回填土的填筑高度配合进行，且在拆除后应及时回填； 支撑拆除应自下而上进行，当一次拆除有危险时，宜采取替换拆撑法拆除支撑。,3.3 施工排降水,一、集水井降水,施工要点： 1）排水沟坡度控制在12。 2）集水井间距不宜大于150m ；集水坑的直径或宽度一般为0.60.

10、8 m，并保持低于挖土面0.71.0 m。集水坑底应铺设0.3 m厚的碎石滤料层。排水沟深度不宜小于0.3m。,排水沟沿坑底的周围基础范围以外，一般应逐层开挖，逐层设置。此法适用于降水深度较小且土层为砂性土或渗水量小的粘性土层。,二、井点降水,原理：井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井）。在基坑开挖前和回填土至原地下水位过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。,二、井点类型及适用范围,管路系统,抽水系统,滤管,井点管,弯联管,总管,真空泵设备,射流泵设备,三、轻型井点,井点系统,（一）井点系统组成,滤管与井点管相连，直径为3855mm，长度为

11、0.91.7m。 井点管直径同滤管，长度为69m，沉设井点。 弯连管用橡胶管或塑料管，一般上装阀门。 总管分节连接，直径为75150mm，长度为46m，有铺设坡度。,（二）井点设计,1.井点平面布置,单排线状布置,适用于基坑宽度小于6m，降深不大于5m的情况，系统布置在地下水流的上游一侧。,单排井点布置 双排井点布置 环形布置,双排线状布置,适用于基坑或沟槽宽度大于6m，或土质不良、渗透系数较大的情况。,环形布置,适用于面积较大的基坑降水,2.井点高程布置,井点立管的入土深度,必须保证: 1.滤管埋入储水层且较基坑或沟槽设计基底深0.91.2m; 2.总管标高尽量接近地下水位; 3.水泵轴心与

12、总管齐平. 4.井点外露高度为200300.,井点管的埋设深度(m),井点管埋设面距基坑底面距离,最不利点处的安全距离,一般为0.51m.,水力坡度,最不利点距井点管中心的水平距离,滤管长度,（a）无压完整井；（b）无压非完整井 （c）承压完整井；（d）承压非完整井,3.井的确定,4.总涌水量计算,值求法,用插入法计算其间任一值,值求法,注：当 时，用 代入计算； 当 时，用 代入计算；,值求法,当时，认为环围面为矩形,分别为基坑环围面的长度和宽度,当环围面为圆形或近似圆形时,6、井点管间距的确定,取小不取大,要符合总管接头间距。,确定井点管间距后，再对井点管数量进行反算。,5、井点管数量的确

13、定,取大不取小,单根井点极限出水量,轻型井点系统设计示例,某基础工程需开挖如图所示的基坑，基坑底宽10m，长15m，深4.1m,边坡为1：0.5。地质资料为：天然地面下有0.5m厚的粘土层；7.4m厚的极细砂层，渗透系数K=30m/d，再下面为不透水的粘土层。试按轻型井点降水系统设计。,解:1、井点系统平面布置 根据本工程平面形状，轻型井点选用环形布置。为 使总管接近地下水位，将表层土挖去0.4m，则基坑 上口平面尺寸为13.7m18.7m。井点管距基坑边缘 1m，井点环围面的周长为:,基坑中心降水深度 故按一级井点设计。,2、井点系统高程布置（不包括滤管）,采用6m长井点管，直径50mm，井

14、点管外露地面0.2m，埋入土中5.8m4.99m，符合埋深要求。滤管长1.0m。,3、总涌水量计算,因为 ，所以,含水层深度 ，按无压完整井计算,抽水影响半径,那么，假想半径,又 ，所以查表得=1.18,因此，总涌水量,4、确定井点管根数和间距,单根井点的极限出水量,初定井点管根数为,井点管的间距,初定井点管根数为,四、轻型井点施工,轻型井点施工顺序,测量定位,根据井点间距、距坑边距离、环围面周长等设计参数测量定出井管沉设位置，撒上白灰。,挖除表层土至设计埋置面，分节连接总管并保证.25%0.5%的上仰坡度，刺管朝上,方式有射水法、套管法、冲(钻)孔法,保证井点管垂直居中，周边填滤料，地面以下

15、0.51.0m深度内用粘土填实。,保证用洁净粗砂。,保证连接严密，防止漏气。,保证水泵轴线与总管轴线齐平，且准备双电源或自备发电机。,安装完毕后及时试抽，正常出水规律为“先大后小、先浑后清”。,注意： 1、保证在基坑开挖前35天抽水，基坑回填至原地下水位以上时结束，施工期间一定要连续抽水。 2、在降水过程中保证随时对降水区域范围内建（构）筑物进行沉降或位移观查，有问题及时采取措施。 3、拔除井点管后的孔洞要及时用砂或粘土填实，对地基有特殊要求的，要按规定填塞。 4、拆除多级轻型井点时，要自下而上进行且要保证“拆下上抽”规定。,3.4 土方回填压实,一、回填土料选择,1.含水量大的粘土，不宜作填

16、料用；,2.碎石类土、砂土和爆破石渣可用作表层以下填料；,3.同一填方工程应尽量采用同类土；,4.碎块草皮、有机质含量大的土、冻土、膨胀土只用 于无压实要求的填方区。,5.淤泥不能用作回填土。,二、填筑要点,1.保证碾压或夯实的方向性，一般由四周或两侧向 中间进行；,2.对有密实度要求的填方，应建立严格的回填制度； 对无密实度要求的填方，可直接填压，但应预留 沉陷量；,3.同一填方尽量采用同类土回填，当土类不同时，应 按土类分层回填，且要保证透水性较小的土在上， 透水性较大的土在下。,4.填压时应注意连续排降水，避免带水回填，雨季应 及时回填；,包括选用的土料、压实机具、控制含水量、分层铺填厚度、压实遍数等。,4.回填土应具有最佳含水量，当采取各种措施降低或 提高含水量的费用较高时，则应换