土方工程(基坑排水、机械化施工).ppt

1,第三章 土方工程,蒋胜韬,2,主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；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。,3 土方工程,3,3.3.3 降低地下水位,为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水井排水法和井点降水法。,4,（1）集水井（坑）排水法,施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外,5,井点降水：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。井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。,（2）井点降水法,6,轻型井点(图1.17)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。,(1)轻型井点,7,轻型井点,滤管构造 1 钢管；2管壁上的孔；3塑料管；4细滤网 5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井点管；8铸铁头,9,a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置（d）U形布置,井点的平面布置,10,表3.8 降水类型及适用条件,对不同的土质应采用不同的降水形式。,11,当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加（图1.21）。,二级井点,二级井点,12,井点系统的高程布置：高程布置即是井点系统的竖向布置，取决于基坑的开挖深度，地下水位高度、降水深度等条件。井管的埋设深度H（不包括滤管）可按下式计算；,13,常用的抽水设备有真空泵和水泵两种。1）真空泵：类型有干式（往复式）和湿式（旋转式）两种。由于干式真空泵排气量大，在轻型井点降水中采用较多；湿式真空泵有重量轻、振动小、容许水分渗入等优点，但排气量小，宜在粉砂土和新性土中使用。,（3）抽水设备的选择,14,干式真空泵工作原理1 滤管；2井点管；3弯联管；4集水总管；5过滤室；6水气分离器；7进水管；8副水气分离器；9放水口；10真空泵；11电动机；12循环水泵；13离心水泵,15,轻型井点系统的安装程序是，先排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井管与总管联接，然后安装抽水设备。井管的埋设一般用水冲法进行，如图分为冲孔、埋管与封口三个施工过程。,轻型井点系统的安装与使用,16,3.4.1.1 推土机 按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河220等；轮胎式推土机有TL160等。,3.4.1 常用土方施工机械,3.4 土方机械化施工,17,推土机,18,3.4.1.1 铲运机 按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种。为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。环形路线 见图1.23“8”字形路线 见图1.24,19,铲运机,20,平地机,21,22,23,挖掘机 基坑土方开挖一般均采用挖掘机施工，对大型的、较浅的基坑有时也可采用堆土机。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。挖掘机利用土斗直接挖土，因此也称为单斗挖土机，按土斗作业装置分为正铲、反铲、抓铲及拉铲，使用较多的是前三种。,24,正铲 正铲挖掘机外型如下图-1所示。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，适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。一般用于大型基坑工程，也可用于场地平整施工。,25,正铲,26,与装载机区别,27,根据正铲挖土机与运输汽车的相对位置不同，正铲挖土和卸土方式有以下两种：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、侧向卸土。,正铲挖土和卸土的方式,28,反铲挖掘机外型如下图-2所示。适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为46m的基坑，经济合理的挖土深度为35m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。,反铲,29,反铲,30,反铲开行方式,反铲挖土机的开行方式有沟端开行和沟侧开行两种。（1）沟端开行。挖土机位于基槽一端挖土，随挖随退，后退方向与基槽开挖方向一致。其优点是挖土方便，开挖的深度和宽度都较大。2）沟侧开行。挖土机位于基槽一侧挖土，随挖随平行于基槽移动。由于挖土机移动方向与挖土方向相垂直，所以机身稳定性较差，开挖的深度和宽度均较小，最大宽度为0.8倍挖土机的有效挖土半径，但可就近卸上堆置。一般在场地宽敞的临时性窄沟开挖中采用。,31,32,33,抓铲挖掘机外型如下图-3所示。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，也可用于场地平整中的土堆与土丘的挖掘。抓铲还可用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业。,抓铲,34,抓铲挖土机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。其挖掘力较小，只能开挖的I级土，抓铲挖土机的抓铲能在回转半径范围内开挖基坑上任何位置的土方。宜于开挖窄而深的基坑或水中淤泥。,35,拉铲挖掘机外型如下图所示。拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于大型场地平整、填筑路基、堤坝等。,拉铲,36,37,38,施工机械录像,39,3.5 基坑(槽)施工,一、房屋定位二、放线三、基槽开挖宽度的计算四、基槽(坑)土方开挖 1基槽(坑)开挖深度控制 2基槽(坑)开挖中注意事项 3验槽,40,一、房屋定位房屋定位：在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(见图1-20所示)。房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。,3.5 基坑(槽)施工,41,3.5 基坑(槽)施工,房屋定位,图 建筑物的定位,42,二、放线 房屋定位后，根据基础的宽度、土质情况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线(见下图所示)。,3.5 基坑(槽)施工,43,放线示意图,3.5 基坑(槽)施工,44,三、基槽开挖宽度的计算：(1)不放坡，不加挡土板支撑 可不留工作面，即基槽(坑)和基础同宽。(2)不放坡，但要留工作面一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm(见图所示)，基槽放灰线尺寸为：d=a+2c 式中 d 基础放灰线宽，mm；a 基础底宽，mm；c 工作面宽(一般取300mm),3.5 基坑(槽)施工,45,直壁基槽开挖留工作面示意图,3.5 基坑(槽)施工,46,(3)留工作面并加支撑d=a+2c+2100(mm)当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。(4)放坡 如果基槽深度超过土方和爆破工程施工及验收规范的规定时，即使土质良好且无地下水，亦需根据挖土深度和土质情况，参照规范放坡。放灰线尺寸为(见图所示)：,3.5 基坑(槽)施工,47,3.5 基坑(槽)施工,d=a+2c+2b式中b放坡宽度，b=mh；m坡度系数；h基槽开挖深度。,放坡基槽开挖留工作面示意图,48,四、基槽(坑)土方开挖基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。,3.5 基坑(槽)施工,49,3.6 填土与压实,回填土是一项很重要的工作，一些建筑物沉降过大，室内地坪和散水大面积开裂，主要原因之一就是由于回填压实没有达到设计规范要求的缘故。一、填土的要求二、土的压实方法三、填土压实的影响因素四、填土质量检查,50,3.6 填土与压实,一、填土的要求填土的土料应符合设计要求:（1）含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；（2）以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；（3）一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。（4）填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。（5）回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物,51,3.6 填土与压实,二、土的压实方法 填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。,（一）碾压碾压的机械有平碾和羊足碾，它们都是利用滚轮的压力压实土壤的,平碾,3.6 填土与压实,53,羊足碾,55,羊足碾,碾压,（二）夯击 夯击是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积的回填土。夯实机具的类型较多，有蛙式夯、重锤夯以及木夯、石夯、飞硪等。,抬硪,打抬硪,57,飞硪,58,打飞硪,压实,59,60,61,压实,62,（三）振动 振动密实土层的方法是利用振动机械作用的振动力，使土粒随振动的过程破坏其间的摩擦力和粘聚力，从而使土粒相对移动以趋向紧密稳定状态。这种方法只适用于密实砂土和碎石类土。振动使土体获得密实的效果取决于振源的频率。,振动夯,63,振动压路机,BV 6高密实度压路机前后设置68个高频振动夯锤,64,单缸振动碾,65,振动压路机,66,三、填土压实的影响因素 填土压实与许多因素有关，其中主要影响因素为:1.压实功2.土的含水量3.每层铺土厚度,67,表1-6填土施工时的分层厚度及压实遍数,68,填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度d(或规定的压实系数)作为检查标准。土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合表1.7的规定。,69,表1-7 填土工程质量检验标准,3.6 填土质量检验,70,本 章 作 业,71,72,73,74,谢 谢!,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,