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建筑施工技术单元1 地基与基础工程施工 项目1.1 土方工程施工1.1.1 土的分类及工程性质.土方工程施工特点l工程量大,劳动强度高l施工条件复杂l受场地影响大2.土的分类与鉴别表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法土的分土的分类类土土 的的 名名 称称可松性系数可松性系数现场鉴别现场鉴别方法方法KSK/s一一类类土(松土(松软软土)土)砂土;粉土;冲砂土;粉土;冲积积砂土砂土层层;种植土;泥炭;种植土;泥炭(淤泥)(淤泥)1.081.171.011.03能用能用锹锹、锄头锄头挖掘挖掘 二二类类土(普土(普通土)通土)粉粉质质粘土;潮湿的黄土;粘土;潮湿的黄土;夹夹有碎石、卵石的有碎石、卵石的砂;种植土;填筑土及粉土混卵(碎)石砂;种植土;填筑土及粉土混卵(碎)石 1.141.281.021.05用用锹锹、锄头锄头挖掘,少挖掘,少许许用用镐镐翻松翻松 三三类类土(土(坚坚土)土)中等密中等密实实粘土;重粉粘土;重粉质质粘土;粗粘土;粗砾砾石;干黄石;干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉土及含碎石、卵石的黄土、粉质质粘土;粘土;压实压实的填筑土的填筑土 1.241.301.041.07用用镐镐,少,少许许用用锹锹、锄头锄头挖掘,部分用撬棍挖掘,部分用撬棍 四四类类土(砂土(砂砾坚砾坚土)土)坚坚硬密硬密实实的粘土及含碎石、卵石的粘土;粗的粘土及含碎石、卵石的粘土;粗卵石;密卵石;密实实的黄土;天然的黄土;天然级级配砂石;配砂石;软软泥灰泥灰岩及蛋白石岩及蛋白石 1.261.321.061.09整个用整个用镐镐、撬棍,然后、撬棍,然后用用锹锹挖掘,部分用楔子挖掘,部分用楔子及大及大锤锤 五五类类土(土(软软石)石)硬硬质质粘土;中等密粘土;中等密实实的的页页岩、泥灰岩、白垩岩、泥灰岩、白垩土;胶土;胶结结不不紧紧的的砾砾岩;岩;软软的石灰岩的石灰岩 1.301.451.101.20用用镐镐或撬棍、大或撬棍、大锤锤挖掘,挖掘,部分使用爆破方法部分使用爆破方法 六六类类土(次土(次坚坚石)石)泥岩;砂岩;泥岩;砂岩;砾砾岩;岩;坚实坚实的的页页岩;泥灰岩;岩;泥灰岩;密密实实的石灰岩;的石灰岩;风风化花化花岗岗岩;片麻岩岩;片麻岩 1.301.451.101.20用爆破方法开挖用爆破方法开挖,部分部分用用风镐风镐开挖开挖七七类类土土(坚坚石)石)大理岩;大理岩;辉绿辉绿岩;玢岩;粗、中粒花岩;玢岩;粗、中粒花岗岗岩;岩;坚实坚实的白云岩、砂岩、的白云岩、砂岩、砾砾岩、片麻岩、石灰岩、片麻岩、石灰岩、微岩、微风风化的安山岩、玄武岩化的安山岩、玄武岩 1.301.451.101.20用爆破方法开挖用爆破方法开挖 八八类类土(特土(特坚坚石)石)安山岩;玄武岩;花安山岩;玄武岩;花岗岗片麻岩、片麻岩、坚实坚实的的细细粒粒花花岗岗岩、岩、闪长闪长岩、石英岩、岩、石英岩、辉长辉长岩、岩、辉绿辉绿岩、岩、玢岩玢岩 1.451.501.201.30用爆破方法开挖用爆破方法开挖 3.土的工程性质 土的常见工程性质有:土的含水土的含水量、土的质量密度、土的可松性量、土的质量密度、土的可松性和土的渗透性和土的渗透性。(1)土的含水量 土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量的百分比。式中 m1-含水状态土的质量,kg;m2-烘干后土的质量,kg;mw-土中水的质量,kg;ms-固体颗粒的质量,是指土经温度105烘干的质量,kg。(2)土的质量密度 土的质量密度分为天然密度和干密度,表示土体密实程度。天然密度:干密度:(3)土的可松性 天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽经振动夯实,仍然不能完全复原,土的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 式中 Ks、Ks-土的最初、最终可松性系数;V1-土在天然状态下的体积,m3;V2-土挖出后在松散状态下的体积,m3;V3-土经压(夯)实后的体积,m3。(4)土的渗透性 土的渗透性是指土体被水透过的性能。土的渗透性用渗透系数K表示。渗透系数渗透系数:表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d或m/h表示;它同土的颗粒级配、密实程度等有关,是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。1.1.2 土方计算土方计算1.基坑与基槽土方量的计算(1)基坑土方量(2)基槽土方量 2.场地平整土方量的计算(1)场地设计标高确定 确定场地设计标高时,应考虑:满足生产工艺和运输的要求;充分利用地形(如分区台阶布置),尽量使挖填方平衡,以减少土方量;要有一定泄水坡度(2%),使之能满足排水要求;要考虑最高洪水位的影响。1)初步计算场地设计标高(H0)初步计算场地设计标高的原则是场内挖填方平衡,即场内挖方总量等于填方总量()。2)调整场地设计标高。初步确定场地设计标高(H0)仅为一理论值,实际上,还需要考虑一些因素对初步场地设计标高(H0)值进行调整。土的可松性影响。场内挖方和填方的影响。考虑泄水坡度对设计标高的影响。1)绘制方格网图2)计算各方格角点的施工高度3)计算“零点”,确定零线4)计算方格土方工程量5)边坡土方量的计算6)计算土方总量(2)场地平整土方量计算 方格土方工程量3.土方调配(1)土方调配原则(2)土方调配方案的编制 土方调配方案的编制,应根据施工场地地形及地理条件,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),然后确定挖方各调配区的土方调配方案。1.1.3施工准备与辅助工作1.施工准备(1)学习与审查图纸(2)清理场地(3)修筑临时设施与道路2.土方边坡与稳定 土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示。土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1m 式中m=b/h称为边坡系数。3.基坑(槽)支撑 基坑(槽)支护结构主要由围护结构和撑锚两部分组成。其主要作用是支撑土壁,同时还兼有不同程度的挡水作用。(1)横撑式支撑(2)深层搅拌水泥土桩墙 深层搅拌水泥土桩墙是通过深层搅拌机就地将水泥浆和土强制搅拌,制成水泥土桩,相互连续搭接形成的水泥土柱状加固体挡墙。抗滑动稳定验算 由于水泥土的重度接近土的重度,所以不作计算,则抗滑动安全系数为:1.3 (1-20)式中 基底的摩擦系数;其他符号意义同前。土钉支护基坑开挖时,逐层在坡面上采用较密排列的钻孔注浆钉或击入钉,与土体形成复合体,并在土钉坡面上设置钢筋网,喷射混凝土,使土体、土钉群与混凝土面板结合为一体。土钉支护的施工基坑开挖、修坡钻孔插入土钉钢筋注浆绑扎钢筋网、喷射混凝土4.降低地下水位 (1)集水井降水法 在开挖基坑或沟槽过程中,当基底挖至地下水位以下时,沿坑底周围开挖一定坡度的排水沟,设置集水井,使地下水经排水沟流入井内,然后用水泵抽出坑外。(2)井点降水法 在基坑开挖前,在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井),在基坑开挖前和开挖过程中,利用抽水设备不断抽出地下水,使地下水位降到坑底以下,直至土方和基础工程施工结束为止。井点降水的方法有:轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深井井点等。1)轻型井点降水设备 2)轻型井点布置 1.1.4 土方机械化施工土方机械化施工 土方工程施工机械的种类繁多,有推土机、铲运机、平土机、松土机、单斗挖土机及多斗挖土机和各种碾压、夯实机械等。在建筑工程施工中,以推土机、铲运机和挖掘机应用最广,也具有代表性。现将这几种机械的性能、适用范围及施工方法予以介绍。一、推土机1.推土机是土方工程施工的主要机械之一,是在履带式拖拉机上安装推土板等工作装置而成的机械。常用推土机的发动机功率有45、75、90、120(kW)等数种。推土板有索式和液压操纵两种。图示是液压操纵的推土机外形图。液压操纵推土板的推土机除了可以升降推土板外,还可调整推土板的角度,因此具有更大的灵活性。液压操纵推土机外形图 2:推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面较小、行驶速度快、能爬30左右的缓坡,因此应用范围较广 3:推土机作业以切土和推运土为主,切土时应根据土质情况 尽量采用最大切土深度在最短距离(610m)内完成,以便缩短低 低速行进的时间,然后直接推运到预定地点。上下坡度不得 超过35,横坡不得超过10。几台推土机同时作业时,前后距离应大于8m 3:推土机经济运距在100m以内,效率最高的运距为60m。为提高生产率,可采用下述方法:(1)槽形推土。推土机多次在一条作业线上工作,使地面形成一条浅槽,以减少从铲刀两侧散漏。这样作业可增加推土量1030。槽深以1m左右为宜,槽间土埂宽约0.5m。在推出多条槽后,再将土埂推入槽内,然后运出。(2)下坡推土。在斜坡上方顺下坡方向工作。坡度不宜大于15,以免后退时爬坡困难。(3)并列推土。在大面积场地平整时,可采用多台推土机并列作业。通常两机并列推土可增大推土量1530,三机并列推土可增加3040。并列推土的运距宜为2060m 槽形推土 下坡推土法并列推土 二、铲运机 铲运机是一种能综合完成全部土方施工工序(挖土、装土、运土、卸土和平土)的机械。按行走方式分为自行式铲运机和拖式铲运机两种。常用的铲运机斗容量为2m3、5m3、6m3、7m3等数种,按铲斗的操纵系统又可分为钢丝绳操纵和液压操纵两种。1:铲运机操纵简单,不受地形限制,能独立工作,行驶速度快,生产效率高。2.铲运机适于开挖一类至三类土,常用于坡度20以内的大面积土方挖、填、平整、压实,大型基坑开挖和堤坝填筑等。3.铲运机运行路线和施工方法视工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等而定。其运行路线可采用环形路线或8字路线。其中托式铲运机的适用运距为80800m,当运距为200350m时效率最高。而自行式铲运机的适用运距为8001500m。采用下坡铲土、跨铲法、推土机助铲法等,可缩短装土时间提高土斗装土量,以充分发挥其效率。(a)环形路线(b)大环形路线 8字形路线1铲土;2卸土 三、挖掘机 挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式两种。按传动方式分为机械传动和液压传动两种。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多种,工作装置有正铲、反铲、抓铲,机械传动挖掘机还有拉铲。使用较多的是正铲与反铲。挖掘机利用土斗直接挖土,因此也称为单斗挖土机。1.正铲挖掘机 正铲挖掘机外形如图示。挖土特点是:前进向上,强制切土。它适用于开挖停机面以上的土方,且需与汽车配合完成整个挖运工作。正铲挖掘机挖掘力大,适于开挖含水量小于27的一类土至四类土和经爆破的岩石及冻土。2.反铲挖掘机。1)反铲适用于开挖一类至三类的砂土或粘土。挖土特点是:后退向下,强制切土。主要用于开挖停机面以下的土方,最大挖土深度46m,经济合理的挖土深度为24m。反铲也需配备运土汽车进行运输,其外形如图示。2)反铲的开挖方式可以采用沟端开挖法,即反铲停于沟端,后退挖土,向沟一侧弃土或装汽车运走,也可采用沟侧开挖法,即反铲停于沟侧,沿沟边开挖,它可将土弃于距沟较远的地方,如装车则回转角度也小,但边坡不易控制。3.拉铲挖掘机。1)适用于一类至三类的土,可开挖较大基坑(槽)和沟渠,挖取水下泥土,也可用于填筑路基、堤坝等。挖土特点是:后退向下,自重切土,其挖土深度和挖土半径都很大。拉铲能开挖停机面以下的土方,其工作状况如图示。2)拉铲挖土时,依靠土斗自重及拉索拉力切土,卸土时斗齿朝下,利用惯性,较湿的粘土也能卸净。它的开挖方式也有沟端开挖和沟侧开挖两种。正铲挖掘机外形(a)正向挖土、反向卸土 (b)正向挖土、侧向卸土 反铲挖掘机外形(a)沟端开挖 (b)沟侧开挖 抓铲挖掘机:抓铲适用于开挖较松软的土。挖土特点是:直上直下,自重切土,挖土力较小。对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲可取得理想效果。抓铲还可用于挖取水中淤泥,装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲的传动方式主要有机械传动和液压传动两种。抓铲挖土时,通常立于基坑一侧进行,对较宽的基坑则在两侧或四侧抓土。挖淤泥时抓斗易被淤泥“吸住”,应避免起吊用力过猛,以防翻车。拉铲工作状况 抓铲工作状况 四、土方机械的选择与合理配置四、土方机械的选
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