淮海学院土木工程施工.ppt

,土木工程施工,淮海工学院 土木工程系,施工教研室,1.土方工程,1 土方工程,本章掌握内容：1、掌握土方量计算方法、场地计划标高确定的方法和表上作业法进行土方调配；2、掌握轻型井点设计和回填土的质量要求及检验标准；3、能分析土壁失稳和产生流砂、管涌的原因，并提出相应的防治措施4、掌握土方工程施工及土方填筑和压实的基本方法。本章了解内容：1、了解土的工程性质、边坡留设和土方调配的原则；2、对各种降水方案能进行选择比较；3、了解常用土方机械的性能及适用范围，能正确合理的选用；4、了解土方工程施工的准备和辅助工作。,1.土方工程,1.1 土方规划,1.1.1 土方工程的内容及施工要求,1、内容：（1）场地平整 其中包括确定场地设计标高，计算挖、填土方量，合理地进行土方调配等。（2）开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝，其中包括施工排水、降水，土壁边坡和支护结构等。（3）土方回填与压实 其中包括土料选择，填土压实的方法及密实度检验等。此外，在土方工程施工前，应完成场地清理，地面水的排除和测量放线工作；在施工中，则应及时采取有关技术措施，预防产生流砂、管涌和塌方现象，确保施工安全。,1.土方工程,2、施工要求：土方工程施工，要求标高、断面准确，土体有足够的强度和稳定性，土方量少，工期短，费用省。但由于土方工程施工具有面广量大，劳动繁重，施工条件复杂等特点，因此，在施工前，首先要进行调查研究，了解土壤的种类和工程性质，土方工程的施工工期、质量要求及施工条件，施工地区的地形、地质、水文、气象等资料，以便编制切实可行的施工组织设计，拟定合理地施工方案。为了减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，加快工程进度，降低工程成本，在组织土方工程施工时，应尽可能采用先进的施工工艺和施工组织，实现土方工程施工综合机械化。,1.土方工程,3、土方工程的特点：1）工程量大，劳动力或机械设备用量大且施工工期较长；2）施工难度较大，受地质、水文、气候、地下障碍物等因素影响；3）事故多，基坑深度、面积大的易出现较大事故。,1.土方工程,4、土方工程施工前应准备资料：1）当地实测地形图（包括测量成果），比例一般为1：5001：1000；2）原有地下管线、构筑物的竣工图；3）土石方施工图或基础结构图；4）工程地质资料；5）平面控制桩和水准点的有关资料；6）施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且经上级技术主管部门批准，并已得到建设单位和监理单位审核；地下室工程的土方工程，必须经市级建设主管部门组织的技术专家组审核通过。,1.土方工程,5、土方工程施工组织设计（或施工方案）的内容：1）根据工程条件，选择合理适宜的施工方案和效率较高、费用较低的施工机械进行施工；施工方案的内容：A、工程概况：工程名称、性质、规模、基础资料、占地面积，建筑面积等；B、工程地质资料，场地周边条件，弃、堆土场地条件；C、挖土方法：人工、机械（机械型号、台套数以及配备）；D、土方运输路线；E、工期及进度计划，降低工期的合理措施；F、现场劳动力计划、技术管理组织机构配备并包括以下几条,1.土方工程,2）合理调配土方，使总的土方施工工作量达到最小，并调配好挖土、留土（回填土）、运土等计划；3）合理组织机械施工，保证机械发挥最大的使用效率；挖土机械与运土机械的配合 4）安排好运输道路、排水、降水、止水、土壁支护等一切有效措施；5）合理安排施工进度计划，尽量避免雨季施工。如无法避免，应有有效的雨季施工措施和排水措施；6）确保工程质量的有效措施，主要为边坡稳定、流砂现象的处理；7）确保安全施工的措施，如：人员、机械设备等。,1.土方工程,1.1.2 土的工程分类及性质,1、土的分类：依开挖难易程度分为八类。具体见表1-1所示。,1.土方工程,2、土的工程性质：影响工程施工的土的性质：土的密度（重度）、含水量、渗透性和可松性。重度主要为：天然重度和干重度以及最大干重度。1.1.2.1 土的质量密度 略1.1.2.2 土的含水量1、定义：略2、影响因素：土方施工方法的选择，边坡的稳定，回填土的质量。回填土的回填质量的影响更为明显：回填土的质量控制为获取最大干重度，而最大干重度的获得必需有最佳含水量，方能将土夯压密实。,1.土方工程,土的最佳含水量和最大干重度参考值见下表：,1.土方工程,1.1.2.3 土的渗透性 1、定义：是指水在土体中渗流的性能。一般用渗透系数K表示。表1-3表示常用的K值,1.土方工程,1.1.2.4 土的可松性 1、定义：土具有可松性，即在自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽然回填压实，仍不能恢复其原有的体积。这里讲的回填压实土的体积是在上述开挖的土的体积。土的可松性程度用可松性系数表示，即：最初可松性系数 最终可松性系数,1.土方工程,2、用途：土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土体积，以及计算基坑填土所需的填方量。计算挖土的体积：实际的基坑大小，即指在自然状态下土的体积机具运土的体积：开挖后松散体积 即；现场预留土方量作为回填土：基坑回填体积=基坑体积基础在基坑内的体积 有：,1.土方工程,各种土的可松性系数可参考表1-4,1.土方工程,1.1.3土方边坡1、定义：边坡的表示方法为1：m，m为坡度系数即：土方边坡坡度=：m m=2、影响坡度的因素：土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载的大小、及气候条件。3、m的确定原则：保证土体稳定、施工安全，又要节省土方,1.土方工程,4、开挖的形式：,1.土方工程,5、几种情况下边坡坡度：1）使用年限较长（一年以上），土质较均匀，高度在10m以内按表1-5。,1.土方工程,2）当土质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑、沟槽底面标高时，挖方深度在5m以内，不加支撑的边坡按表1-6。,1.土方工程,3）使用年限在一年以上的临时性填方边坡则为：当填方高度在10m以内，可采用1：1.5；高度超过10m，可作成折线形，上部采用1：1.5，下部采用1：1.75。4）永久性挖方或填方边坡，则均应按设计施工（边坡稳定计算）。,1.土方工程,6、水对边坡的影响：1）地下水位上升或地面水进入基坑有效应力：当 升高则 下降 即有效自重应力下降 下降即土的抗剪强度下降 2）防止措施：（1）降水：一般轻型井点降水、井点降水；（2）防止坡顶水进入基坑内，一般在基坑顶部做临时散水；（3）护坡面层：C15混凝土100厚或1：3水泥砂浆100厚（4）砂袋护坡：抢险措施时常见。,1.土方工程,1.1.4 土方量计算的基本方法,计算立方体积或平面面积1、基坑（槽）和路堤的土方量计算 1）基坑（槽）：基坑（槽）和路堤的土方量按拟柱体体积计算公式计算：式中：土方工程量（m3）如图所示。对基坑来说：为基坑的深度，分别为基坑的上下底面积（m2）；对基槽或路堤：为基槽或路堤的长度（m），为两端的面积（m2）之间的中截面面积（m2）。,1.土方工程,1.土方工程,2、场地平整土方量计算-方格网法方格网大小（aa）：10m10m，15m15m，20m20m，25m25m，30m30m，35m35m，40m40m，45m45m，50m50m。在场地设计标高确定后，需平整的场地各角点的施工高度即可求得，然后按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量，这样可以求得整个场地的填、挖土方总量。,填挖土方的计算首先要知道“零线”的位置，在该线上，施工高度为0。“零线”：挖方区与填方区的交线。即不填不挖的交线。确定方法：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点位置（图1-7），将各相邻的零点连接起来就为零线。如不需要计算零线的确切位置，则绘出零线的大致走向即可。,1.土方工程,1.土方工程,1）四方棱柱体的体积计算方法 方格四个角点全部为填或全部为挖时（图1-8a）：式中：挖方或填方体积（m3）；方格四个角点的填挖高度，均取绝对值（m）方格四个角点，部分为填方、部分为挖方时（图1-8b、c）方法一：式中：方格角点中填（挖）方施工高度的总和，取绝对值（m）；方格四角点施工高度之总和，取绝对值（m）；方格边长（m）。,1.土方工程,1.土方工程,方法二：（表1-7）,1.土方工程,1.土方工程,2）三角棱柱体法 三角棱柱体法，是将每一个方格顺地形的等高线沿对角划分成两个三角形，然后计算每一个三角棱柱体的土方量。当三角形为全挖或全填时（图1-3a）：当三角形有填有挖时（图1-3b），则其零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体。土方量计算分别为：,1.土方工程,1.土方工程,1.1.5 场地平整土方调配,1.1.5.1 场地设计标高的确定 1、场地设计标高确定应满足的条件 1）满足建筑规划、生产工艺及运输、场地排水和最高洪水位等要求；2）力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。3）充分利用地形、分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高。,1.土方工程,2、场地设计标高确定的具体步骤：1）在地形图上将施工区域划分为边长为1050m若干个方格网；2）确定各小方格角点的高程；方法：水准仪测量；根据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得；用一条透明纸带，在上面画6根等距离的平行线，把该透明纸带放在标有方格网的地形图上，将6根平行线的最外两根分别对准A点和B点，这时6根等距离的平行线将A、B之间的0.5M或1m(等高线的高差)均分成5等分.于是就可直接得到点的地面标高。,1.土方工程,1.土方工程,3）按填挖方平衡确定设计标高 按每一个方格的角点的计算次数，即方格的角点为几个方格共有的情况。式中：方格网数；一个方格仅有的角点坐标；两个方格共有的角点坐标；三个方格共有的角点坐标；四个方格共有的角点坐标。,1.土方工程,例如：图1-9中的为：（252.45+251.40+250.60+251.60）+2(252.00+251.70+251.90+250.95+251.25+250.85)+4(251.60+251.28)=251.45m,1.土方工程,1.1.5.2 场地设计标高的调整 1）土的可松性影响,由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高（图1-11），设为因土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高调整后总的挖方体积 为：其中 为挖土时预留沉降部分总的填方体积为：因 此时，填方区的标高也应与挖方区一样，提高 即：当 时，有：,1.土方工程,故考虑了土的可松性后，场地设计标高调整为：式中：按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积；按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积；土的最后可松性系数。,1.土方工程,1.土方工程,2）场内挖方和填方的影响弃土于场外、从场外取土回填等情况。场地设计标高的调整值 为：式中：Q-场地根据平衡后多余或不足的土方量。3）场地泄水坡度的影响泄水坡度有单面泄水、双面泄水单面泄水：场地内只有一个方向排水；双面泄水：场地内只有两个方向排水，且互相垂直。场地有单面泄水坡度时的设计标高 场地内已调整的设计标高 为场地中心线的标高（因此将场地中心作为坐标的原点）,1.土方工程,图1-12，场地内任意点的设计标高则为：,1.土方工程,说明：的取值：坐标原点位于场地的中心点，方向逆着泄水坡度方向，按坐标象限判断正、负号，即位于第一象限 的 皆为正，第二象限为 负，为正。式中：场地内任一点的设计标高；该点至设计标高的距离；场地泄水坡度（不小于2）例如：角点的设计标高为：,1.土方工程,场地有双面泄水坡度时的设计标高 场地内已调整的设计标高为场地纵横方向中心线的标高（因此将场地中心作为坐标的原点）式中：该点沿X-X，Y-Y方向距场地中心线的距离；场地沿X-X，Y-Y方向的泄水坡度。,说明：的取值：（与单向泄水一致）坐标原点位于场地的中心点，方向逆着泄水坡度方向，按坐标象限判断正、负号，即位于第一象限 皆为正；第二象限 为负，为正；第三象限、皆为负；第四象限 为正，为负。,1.土方工程,1.土方工程,1.1.5.3 场地土方量计算 场地土方量计算步骤如下：,1.土方工程,1）场地设计标高的确定，先计算出（2）场地设计标高的调整，一般考虑土的可松性和场地泄水坡度的影响（分清单面泄水或双面泄水），计算出；（3）求各方格角点的施工高度 式中：角点的施工高度，以“+”为填土，“”为挖土；角点的设计标高（考虑泄水坡度）；角点的自然地面标高。,(4)绘出零线(5)计场算地挖、填土方量,1.土方工程,例如：图1-14中，已知场地方格边长场地设计标高：(43.24+44.34+42.58+43.31)+2(43.67+43.97+42.94+44.17+42.90+43.23)+4(43.35+43.76)=43.48m考虑泄水坡度后的设计标高 依次类推,见图1-14各方格角点的的施工高度(挖),1.土方工程,1.1.5.4 场地边坡土方量计算 场地平整时，还要计算边坡土方量（图1-16），其计算步骤如下：（1）标出场地四个角点A、B、C、D填、挖高度和零线位置；（2）根据土质确定填、挖边坡的坡度系数（边坡率）；（3）计算出四个角点的放坡宽度，如A点=，D点=；（4）计算边坡的土方量。,1.土方工程,1.土方工程,1.1.6 土方调配,工作内容：划分调配区；计算土方调配区之间的平均运距（或单位土方运价，或单位土方施工费用）；确定土方最优调配方案；绘制土方调配图表。1.1.6.1 土方调配区的划分 1、原则：1）应力求挖填平衡、运距最短、费用最省；2）便于改土造田、支援农业；3）考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。,1.土方工程,2、划分调配区应注意：1）调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工程施工顺序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相结合。2）调配区的大小，应考虑土方及运输机械的技术性能，使其功能得到充分发挥。例如，调配区的长度应大于或等于机械的铲土长度；调配区的面积最好与施工段的大小相适应。3）调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调，通常可由若干个方格网组成一个调配区。4）从经济效益出发，考虑就近借土或就近弃土区均可作为一个独立的调配区。5）调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，避免土方重复开挖。,1.土方工程,1.1.6.2 调配区之间的平均运距 1、定义：平均运距就是指挖方区土方重心至填方区重心的距离。因此，求平均运距，需先求出每个调配区重心。2、方法：取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，分别求出各区土方的重心位置，即：；式中：挖或填方调配区的重心坐标；每个方格的土方量；每个方格的重心坐标。,1.土方工程,重心求出后，则标于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距，或按下式计算：式中：挖、填方区之间的平均运距；填方区的重心坐标；挖方区的重心坐标。,1.土方工程,1.1.6.3 最优调配方案的确定方法：表上作业法已知某场地有四个挖方区和三个填方区，其相应的挖填土方量和各对调配区的运距如表1-8所示。（1）用“最小元素法”编制初始调配方案即先在运距表（小方格）中找一个最小数值，如（任取其中一个，先取），于是先确定 的值，使其尽可能的大，即，此时 挖方量最大值为400。由于 挖方区的土方全部调到 填方区，所以 和 都等于零。此时，将400填入 格内，同时 格内画上一个“”号，然后在没有填上数字和“”号的方格内再选一个运距最小的方格，即，便可确定，同时使，此时，又将500填入 格内，并在 格内画上“”号。重复上述步骤，依次确定其余 的数值，最后得出表1-8的初始调配方案。,1.土方工程,1.土方工程,（2）最优方案的判别法 方法：闭回路法和位势法-检验数 0 即可认为方案最优首先将初始方案中有调配数方格的 列出，然后按下式求出两组位势数）和（1，2，）式中：-平均运距（或单位土方运价或施工费用）；-位势数。位势数求出后，便可根据下式计算各空格的检验数：,1.土方工程,例如，本例两组位势数如表所示。,1.土方工程,先令，则：本例各空格的检验数如表所示。如（在表中只写“+”或“”），可不必填入数值。,1.土方工程,1.土方工程,从表中已知，在表中出现了负的检验数，这说明初始方案不是最优方案，需要进一步进行调整。（3）方案的调整在所有负检验数中选一个（一般可选最小的一个，本例中为），把它所对应的变量作为调整的对象。找出 的闭回路：从 出发，沿水平或竖直方向前进，遇到适当的有数字的方格作90转弯。然后依次继续前进再回到出发点，形成一条闭回路（见表）。,1.土方工程,1.土方工程,从空格 出发，沿着闭回路（方向任意）一直前进，在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的（本表即为500、100中选100），将它由 调到 方格中（即为空格中）。将100填入 方格中，被挑出的 为0（变为空格）；同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去100，偶次转角上数字都增加100，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便可得表的新调配方案。对新调配方案，仍用“位势法”进行检验。看其是否最优方案。若检验数中仍有负数出现那就仍按上述步骤调整，直到求得最优方案为止。表中所有检验数均为正号，故该方案即为最优方案。其土方的总运输量为：Z=40050+10070+50040+40060+10070+40040=94 000（）。,1.土方工程,1.土方工程,（4）土方调配图 最后将调配方案绘成土方调配图（见图）。在土方调配图上应注明挖填调配区、调配方向、土方数量以及每对挖填调配区之间平均运距。图1-17（a）为本例的土方调配。仅考虑场内的挖填平衡即可解决。图1-17（b）亦为四个挖方区，三个填方区，挖填土方量虽然相等，但由于地形狭长，运距较远，故采用就近弃土和就近借土的平衡调配方案更为经济。,1.土方工程,1.土方工程,1.2 土方工程施工要点,1、施工准备阶段建设单位应准备的工作：（1）三通一平：通电、水、道路，一平为场地平；（2）场内原有管线分布情况及场地周围的市政管网的分布情况；（3）施工图纸齐全，完整；（4）工程招投标工作业已完成；（5）已办理施工许可证和工程已报质检；（6）与工程有关外部协调工作已完成；,1.土方工程,2、施工单位在工程施工前应作好的工作1）学习和审查图纸，研究工程地质资料；2）编写施工组织设计（土方工程施工方案）研究施工现场的场地平整情况，基坑施工方案；绘制施工总平面布置图及基坑开挖示意图；确定开挖路线、顺序、范围，底板标高、边坡坡度，排水沟的设置、集水井的位置等。以及挖出土方的堆放位置，机械设备的配置，安全方案。3）修筑好场地临时道路及供水、供电等临时设施；4）做好材料、机具及土方机械进场工作；5）做好土方工程测量放线工作；6）根据土方工程设计做好土方工程的辅助工作，如边坡稳定、基坑支护、降低地下水等；7）做好图纸交底工作。,1.土方工程,3、土方工程的施工要点 土壁稳定、施工排水、流砂防治和填土压实1.2.1 土壁稳定1.2.1.1 土壁塌方的原因（1）边坡过陡，使土体的稳定性不够，而引起塌方现象；尤其是在土质差，开挖深度大的坑槽中；（2）雨水、地下水渗入基坑，重量增大，抗剪强度降低，土坡失稳；（3）基坑上边边缘附近大量堆土或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体的剪应力超过土体的抗剪强度。,1.土方工程,1.2.1.2 防治塌方的措施（1）放足边坡，除按第一节所讲述的内容外，边坡系数除按土体稳定分析确定，还有各地区的经验有关。（2）设置支撑 表1-13所列为一般沟槽支撑方法；表1-14所列为一般基坑支撑方法；表1-15所列为深基坑的支护方法。,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,1.2.2 施工排水 施工中开挖基坑时，流入坑内的水有：地面水和地下水 降水方法：集水井降水和井点降水1、集水井降水（明沟排水）：,1）定义：在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。2）设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基础范围内设置盲沟。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔2040m设置一个；基坑四个角应各设一个。集水井大小：直径或宽度一般为0.60.8m,深度低于挖土面0.51.0m。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出。,排水沟大小：宽为0.40.6m,m,并有一定的坡度(2左右)。盲沟：置于基础底板下，基础施工完毕后无法看见叫盲沟。盲沟相当于看不见的排水沟。盲沟的尺寸同排水沟。,1.土方工程,1.土方工程,1.2.2.1 井点降水 1、定义：井点降水：在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，使地下水位降低到坑底以下。2、作用：1）防止地下水涌入坑内；2）防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方；3）使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此防止了管涌；4）降水后，降低了深基坑围护结构的水平荷载；5）消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现象；6）降低地下水位后，还使土体固结，增加地基土的承载力。3、适用范围：1）土壤的渗透系数K=0.150m/d的土层中；2）降水深度一般为：单级轻型点为3-6m；多级轻型点为612m。,1.土方工程,4、种类：种类：轻型井点和管井类。选用一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素来确定。可参见表1-14,1.土方工程,5、轻型井点：1）轻型井点设备 设备主要有：井点管（下端为滤管）、集水总管、弯联管及抽水设备,井点管：直径3855的钢管，长69m，下端配有滤管和一个锥形铸铁塞头，其构造如图1-19所示。滤管长1.01.5m，管壁上钻有1218成梅花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网，内层为3050孔/cm2的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为310孔/cm2粗滤网，以防泥砂进入井点管。集水总管：直径75100的钢管分节连接，每节长4m，其上装有与井点管联接的短接头，间距为0.81.6m。总管应有2.55坡向泵房的坡度。总管与井点管用900弯头或塑料管连接。抽水设备：真空泵设备,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,2）轻型井点布置 轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。（1）平面布置当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排井点，将井点管布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度不小于坑槽宽度（图1-21）。反之，则应采用双排井点，位于地下水流上游一排井点管的间距应小些，下游一排井点管的间距可大些。当基坑面积较大时，则采用环状井点（图1-22）。井点管距离基坑壁不应小于1.01.5m,间距一般为0.81.6m。,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,（2）高程布置轻型井点降水深度一般不大于6m。井点管埋置深度H（不包括滤管），可按下式计算（图1-22）：,H式中：井点管埋设面至坑底面的距离；降水后的地下水位至基坑中心底面的距离，一般为0.51.0m；水力坡度，环状井点为1/10，单排井点为1/4，双排井点1/7；井点管至基坑中心的水平距离。,1.土方工程,如H 值小于降水深度6m时，则可用一级井点；当H 值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面后，可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（图1-23）。在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管路出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层中。,1.土方工程,1.土方工程,（3）轻型井点的计算 井点系统的设计内容：井点系统的布置，井点的数量、间距、井点设备的选择。井点系统的涌水量计算 井点管的数量，是根据其涌水量来计算的。几个基本概念：无压井：当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时。承压井：布置在承压含水层中时。完整井：当水井底部达到不透水层时。非完整井：当水井底部未达到不透水层时。,1.土方工程,1.土方工程,A、无压完整井的环状井点系统，涌水量计算公式：式中：井点系统的涌水量（m3/d）；土的渗透系数（m/d）；含水层厚度（m）；降水深度（m）；抽水影响半径（m）；环状井点系统的假想圆半径（m）。的数值确定：式中：F-环状井点系统包围的面积（m2）式中：S-水位降低值（m）。,1.土方工程,渗透系数K值对计算结果影响较大，K值可通过现场抽水试验或实验室测定。对重大工程，宜采用现场抽水实验，其方法为在现场设置一抽水孔，并距抽水孔为 处设两个观测井（三者在一条直线上），待抽水稳定后，测得 处观测孔中的水深，并由抽水孔中相应的抽水量的公式：,（m/d）B、无压非完整井涌水量计算公式：式中：H0-有效深度（m）按表1-16,1.土方工程,当查表得到的H0大于H 时，则取H0=H,1.土方工程,1.土方工程,C、承压完整环状井点，涌水量计算公式：式中：M-承压含水层的厚度（m）。确定井管数量及间距 单根井管的出水量：,式中：滤管直径（m）；滤管的长度（m）；渗透系数（m/d）。,1.土方工程,井点管最少数量：井点管最大间距：式中：总管长度（m）；考虑井点堵塞等因素，井点管备用系数。求出的管距应大于15d，小于2m，并应与总管接头的间距（0.8m、1.2m、1.6m等）相吻合。,1.土方工程,抽水设备选择 一般多采用真空泵井点抽水设备，型号为V5、V6型 其中V5型总管长度100m，井点管数量为80根；V6型总管长度120m，井点管数量为100根。,1.土方工程,4）井点管的埋设与使用安装程序：按设计布置方案，先排放总管，然后再用弯联管把井点管与总管连接，最后安装抽水设备。井点管的埋设：用冲水管冲孔，或钻孔，孔径一般为300，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5m，冲孔孔径上下一致，砂滤层宜用粗砂，以免堵塞管的网眼。砂滤层灌好后，距地面0.51.0m深度内，应用粘土封口捣实，防止漏气。井点管埋设完毕后，即可接通总管和抽水设备进行试抽水，检查无漏气、漏水现象，出水是否正常。轻型井点使用时，应保证连续不断抽水，若时抽时停，漏网易于堵塞；中途停抽，地下水回升，也会引起边坡塌方等事故。正常的出水规律为“先大后小，先浑后清”。,井点降水时，尚应对附近的建筑物进行沉降观测。,1.土方工程,5）轻型井点系统设计示例 某基础工程需开挖如图1-25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，再下面为不透水的粘土层。试按轻型井点降水系统设计。井点系统布置 该基坑底面积1015m2，放坡后，上口（+5.2m处）面积为13.718.7m2，考虑井管距基坑边缘1m，则井管所围成的平面面积为15.720.7m2,由于其长、宽比小于5，故按环状井点布置。基坑中心降水深度 S=5.00-1.50+0.50=4.00(m)故按一级井点设计。,1.土方工程,1.土方工程,表层为粘土，为使总管接近地下水位，可挖去0.4m，在+5.20m标高处布置井点系统。取井管外露0.2m，则6m长的标准井管埋入土中5.8m；而要求 埋深=（5.2-1.5）+0.5+(1/10)15.7/2=4.99m小于实际埋深5.8m，故高程布置符合要求。有效抽水影响深度H0 取滤管长，井点管中水位降落，则求得 1.85(5.6+1.2)=12.6m，但实际含水层厚度。故取，按无压完整井计算涌水量。,1.土方工程,总涌水量计算假定求得K=30m/d，已知井点管所围成的面积F=15.720.7m2,则：基坑的假想半径：抽水影响半径：总涌水量：,1.土方工程,计算井管数量 一根井管 的出水量为：井点管数量：（根）取63根 井点管的平均间距：取1.2m实用井点管数量为：根。,1.土方工程,1.2.3 流砂的防治,1.2.3.1 流砂现象及其危害 1、流砂现象：粒径很小、无塑性的土壤，在动水压力推动下，极易失去稳定，而随地下水一起流动涌入坑内，这种现象称为流砂现象。2、流砂现象的危害：土失去承载力，引起塌方，土边挖边冒，难以施工。1.2.3.2 产生流砂的原因 原因：内因和外因 1、内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均产生流砂现象。流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中。,2、外因：动水压力,1.土方工程,1.2.3.3 防治流砂的方法 1、原则：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。2、方法：1）枯水期施工 2）打板桩 3）水中挖土 4）人工降低地下水位 5）地下连续墙法 6）抛大石块，抢速度施工。,1.土方工程,1.2.4 填土压实,1.2.4.1 填土的要求 要求：1、填土满足强度、稳定性要求和必须合理设计边坡，正确选择土料以及填筑方法；2、不能作为填土使用的土料：含有大量有机物的土，石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土，冻土或液化状态的泥炭、粘土或粉状砂质粘土，含水量大的软弱土等。3、填土要求：应分层铺土压实，最好采用同类土填筑。如采用不同类别的土填筑时，应将透水性较大的土置于透水性较小的土层之下，严禁不均匀地混杂在一起使用。分层铺土厚度，则应根据压实机具的性能确定：羊角碾每层铺土厚度200350，每层压实遍数815遍；平碾为200300，压68遍；蛙式打夯机为200250，压34遍；人工打夯不大于200，压34遍。回填土含水量过大或过小都难以压实，应控制最优含水量，才能达到最大干密度。对于软弱土地基，常采取将基础下面一定厚度的软弱土层挖除，然后用人工砂垫层、灰土垫层等进行换土处理。垫层施工也应分层还土，分层夯实。,1.土方工程,1.2.4.2 填土的压实方法 压实方法：碾压法、夯实法和振动法（1）碾压法，适用于大面积填土，如场地平整、路基、堤坝等工程每次碾压要有150200的重叠。（2）夯实法，适用于小面积填土，夯实厚度一般在200以内。（3）振动法,1.土方工程,1.2.4.3 填土压实的质量检验 填土压实后的干密度（干重度）应有90%以上符合设计要求，其余10%的最低值与设计值的差，不得大于0.088g/cm3,且应分散,不得集中于某一区域。检验方法：采用环刀法测定土的实际干密度。其取样组数为：基坑回填每2050m3取一组（每个基坑不小于一组）；基槽或管沟回填每层按长度2050m取一组；室内填土每层按100500m2取一组；场地平整填土每层按400900m2取一组。,1.土方工程,取样部位应在每层压实后的下半部。取样先称出土的湿密度并测定含水量，然后计算实际干密度：式中：土的湿密度（g/cm3）；土的含水量（%）。填土密实度以设计规定的控制干密度 作为检验标准。式中：填土的压实系数，一般场地平整为0.9左右，地基填土为0.910.97；填土的最大干密度，可由实验室实测，或计算求得。,1.土方工程,1.3 土方工程机械化施工,施工机械的种类：推土机、铲运机、平土机、松土机、挖土机、夯实机等，本章重点讲解推土机、铲运机和单斗挖土机。1.3.1 推土机施工1.3.1.1 推土机的适用范围 1、性能：构造简单，操作灵活，运转方便，所需工作面较小，功率较大，行驶速度较快，易于转移，能爬300的缓坡。2、适用范围：挖土深度不大的场地平整，铲土并能运送至弃土区；开挖深度不大于1.5m的基坑；回填基坑或沟槽；堆筑高度在1.5m以内的路基、堤坝；平整其他机械卸置的土堆；推送松散的硬土、岩石和冻土；配合铲运机施工，为挖土机清理余土和创造工作面。推土机的运距宜在100m以内，经济运距为4060m。,1.土方工程,1.3.1.2 提高推土机生产率的方法（1）下坡推土（2）并列推土（3）分批集中，一次推送（4）槽形推土1.3.2 铲运机施工1.3.2.1 铲运机的适用范围1、性能：铲土、运土、卸土、填筑、压实。2、适用范围：大面积的场地平整，开挖大型基坑、沟槽，以及填筑路基、堤坝。铲运机的铲斗容量为2.58m3,自行式铲运机的经济运距为8001500m。,1.土方工程,1.3.2.2 铲运机的运行路线 环形路线和“8”字路线1.3.2.3 提高铲运机生产率的措施(1)下坡铲土(2)挖近填远，挖远填近（3）推土机助铲（4）双联铲运法（5）挂大斗铲运（6）跨铲法1.3.3 单斗挖土机施工 种类：正铲、反铲、拉铲和抓铲,1.土方工程,1.土方工程,1.3.3.1 正铲挖土机（1）正铲的性能 1、定义：一般只用于开挖停机面上的土体，需要设置进出口通道。2、适用：土质较好、无地下水的地区工作。3、国产正铲挖土机的工作性能见下表。,1.土方工程,（2）正铲挖土和卸土的方式 正向挖土、后方卸土和正向挖土、侧向卸土（3）正铲挖土机的工作面及开行通道 挖土机在停机点所能开挖的土方面称为工作面。1.3.3.2 反铲挖土机 1、定义：反铲挖土机是开挖停机面以下的土体，不需设置进出口通道。2、适用：开挖小型基坑、基槽和管沟。尤其适用于开挖独立柱基，以及泥泞的或地下水位较高的土体。3、性能和工作尺寸：见图1-42和表1-18,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,1.土方工程,（2）反铲挖土机的开行方式 沟端开行和沟侧开行,1.土方工程,五、计算题1、某工程基坑坑底尺寸20m30m，基坑深4.2m，边坡均按1：0.3放坡；基础和地下室完工后周围回填土。已知回填用土185m3，实测得土的最终可松性系数Ks1.03，场内多余土用6m3自卸车外运528车次（基坑开挖前场地已平整）。试计算：该土的最初可松性系数；基础在基坑内的体积,1.土方工程,V=4.2/620*30+4*(0.63*2+20)*(0.63*2+30)+(20+2.52)*(30+2.52)=2793.5m3(2793.5*Ks-185*Ks/Ks)*=528*6Ks=1.27Vt=528*6/1.27-185*1.03/1.27=2314.45m3,