建筑施工技术第1章ppt课件.ppt
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1、,第一章 土方工程,掌握土方工程施工的特点及土的性质;能进行土方工程量计算;能正确选用土方开挖时边坡的支护方法;能根据土方工程施工条件正确选择降、排水方法;能正确选择土方施工机械,正确选择地基回填土的填方土料及填筑压实方法;能分析影响填土压实的主要因素;掌握填土压实质量的检查方法。,学习要求:,主要施工过程:土的开挖或爆破、运输、填筑、平整和压实等;辅助施工过程:排水、降水和土壁支撑等。,土方工程的施工过程,第一节 概 述,一、土方工程的施工特点,4,工程量大;,1,2,3,施工工期长;,施工条件复杂;,劳动强度大的特点。,土方工程施工前的准备工作,根据土的坚硬程度和开挖方法将土分为8类(表1
2、-1)。,二、土的工程分类,注:土的工程性质对土方工程施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用有较大的影响。,土一般由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)三部分组成(见图1-1)。这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变 图1-1 土的三相示意图 化,三者相互间比例不同,反映出土的物理状态不同。,三、土的基本性质,(一)土的组成,m 土的总质量,(m=ms+mw)(kg);ms土中固体颗粒的质量(kg);mw 土中水的质量(kg);V 土的总体积(V=Va+Vw+Vs)(m3);Va 土中空气体积(m3);Vs 土中固体颗粒体积(m3);Vw 土中水所占的体积(m3)。,图1-
3、1 土的三项示意图,1.土的可松性与可松性系数(1)定义 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,这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示。,(二)土的物理性质,(2)计算式,2.土的天然含水量(1)定义在天然状态下,土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率叫土的天然含水量,反应了土的干湿程度,用表示。(2)计算式,3.土的天然密度和干密度()天然密度定义 土在天然状态下单位体积的质量(简称密度)。()天然密度计算式(1)()干密度定义 干密度是土的固体颗粒重量与总体积的比值。()干密度计算式(1),4.土的孔隙比和孔隙率()定义 孔隙比是土的孔隙体积Vv与
4、固体体积Vs的比值;孔隙率是土的孔隙体积Vv与总体积V的比值,用百分率表示。()计算式(16)(17)孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度。孔隙比和孔隙率越小土越密实。,5.土的渗透系数 土的渗透性系数表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d表示。一般土的渗透系数见表1-2。,第 二 节 土方工程量计算及土方调配,一、基坑,1.基坑土方量计算 基坑土方量可按立体几何中的拟柱体体积公式计算(图1-2)。即:(18),2.基槽和路堤、管沟的土方量计算 基槽和路堤管沟的土方量可以沿长度方向分段后,按下式计算:(19).总土方量计算 将各段土方量相加即得总土方量V总。,二、场地平整土方量计算,1.工作内容
5、 场地平整前,首先要确定场地设计标高,计算挖、填土方工程量,确定土方平衡调配方案。2.任务 根据工程规模,施工期限,土的性质及现有机械设备条件,选择土方机械,拟订施工方案。,(一)场地设计标高的确定,1.初步计算场地设计标高原则:使场地内挖填方平衡,即场地内挖方总量等于填方总量。方法:场地设计标高的计算方法一般采用方格网法,计算示意图见图。,场地平整的步骤和方法确定,可按下式计算:即(110)(111a)可简化为,场地设计标高计算式,2.场地设计标高的调整 考虑以下因素进行调整:(1)由于具有可松性,填土将有剩余;(2)由于设计标高以上的填方工程用土量,或设计 标高以下的挖方工程挖土量的影响,
6、使设计标 高降低或提高。(3)由于边坡挖填方量不等,而引起挖填土方量的 变化,需相应地增减设计标高。,场地平整的步骤和方法确定,3.泄水坡度对角点设计标高的影响(1)单向泄水场地各点设计标高的计算 场地单向泄水时,场地内任意一点的设计标高为:(2)双向泄水场地各点设计标高的计算 场地双向泄水时,场地内任意一点的设计标高为:,场地平整的步骤和方法确定,(二)场地土方量计算,根据方格网计算场地的填、挖土方总量的步骤如下:1.划分方格网计算各方格角点的施工高度方格角点的施工高度按下式计算:,2.计算零点位置(1)数解法计算零点位置,(2)图解法计算零点的位置 图解法直接求出零点方法如图1-8所示,用
7、尺在各角上标出相应比例,用线相连,与方格相交点即为零点位置。图1-7 零点位置计算示意图 图1-8零点位置图解法,3.计算方格土方工程量 按方格网底面积图形用表1-3所列公式,计算每个方格内的挖方或填方量。,4.边坡土方量计算 边坡的土方量可以划分为两种近似几何形体计算:(1)三角棱锥体土方量计算式为:(2)三角棱柱体,土方量计算式为:,5.计算土方总量 将挖方区(或填方区)的所有方格土方量和边坡土方量汇总后即得场地平整挖(填)方的工程量。,6.例题 某建筑场地地形图和方格网(a=20m)如图110所示。土质为亚黏土,场地设计泄水坡度ix=3,iy=2。试确定场地设计标高(不考虑土的可松性影响
8、),并计算填、挖土方量(不考虑边坡土方量)。图110 某建筑场地地形图和方格网,(1)计算各方格角点的地面标高 各方格角点的地面标高,可根据地形图上所标等高线,用插入法求得。如求角点4的地面标高(h4),由图111有:,将角点标高标在图上,(2)计算场地设计标高H0,(3)计算方格角点的设计标高 以场地中心角点8为H0(图113),由已知泄水坡度lx和ly,各角点设计标高按式(113)计算:其余各角点设计标高算法同上。将计算值标在图113。,(4)计算角点的施工高度 按式(1-14)计算,各角点的施工高度为:其余各角点施工高度详见图113中施工高度值。,(5)确定零线 求零点,方格边线上零点的
9、位置由式(1-15)确定。23角点连线零点距角点2的距离为:相邻零点的连线即为零线。,(6)计算土方量 根据方格网挖填图形,计算土方工程量。方格11,13,14,21四角点全为挖(填)方,按正方形计算,其土方量为:同理有:,两个角点为挖方,另两角点为填方 方格12,23土方量为:同理:,一个角点填方(或挖方)和三个角点挖方(或填方)方格网2-2,2-4为一个角点填方(或挖方)和三个角点挖方(或填方),其土方量为:,同理:将计算出的土方量填入相应的方格中(图113)。场地各方格土方量总计:挖方:548.75m3;填方:528.55m3。,土方调配:就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得三者之间的关系
10、进行综合协调的处理。好的土方调配方案,应该是使土方运输量(或费用)达到最小,而且又能方便施工。,三、土方调配,应力求达到挖方与填方基本平衡和就近调配,使土方运输量或费用最小;2.土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则;3.合理布置挖、填方分区线,选择恰当的调配方向、运输线路;4.好土用在回填质量要求高的地区。,(一)土方调配原则,土方调配图表的编制编制的方法如下:1.划分调配区。在划分调配区时应注意:调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调,使近期施工与后期利用相结合。(2)调配区的大小应使土方机械和运输车辆的功效得到充分发挥。(3)当土方运距较大或场区内土方不平衡时,可根据附近地形,考
11、虑就近借土或就近弃土。场地土方调配,需作成相应的土方调配图表,如图114所示。,(二)土方调配图表的编制,2.计算土方量 按前述计算方法,求得各调配区的挖填方量,并标写在图上。,3.计算调配区之间的平均运距平均运距计算方法:(1)重心坐标计算(119)也可用作图法近似地求出形心位置以代替重心位置。(2)量取平均运距 重心求出后,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。,4.确定土方最优调配方案 最优调配方案的确定,是以线性规划为理论基础的,常用“表上作业法”求得。,5.绘制土方调配图 根据表上作业法求得最优调配方案,在地形图上绘出土方调配图如图114。注:箭头上面数量表
12、示土方调配量(m3);箭头下面数量表示平均运距(m);W为挖方区;T为填方区。,土方开挖前需做好下列主要准备工作:1.场地清理;2.排除地面水;3.修筑临时设施。,第三节 施工准备与辅助工作,一、施工准备,1.土方边坡 土方边坡的坡度是以土方挖方深度H与放坡宽度B之比表示(见图1-15)。即 基坑(槽)H式中 m=B/H,称为边坡系数 B 图1-15 边坡的表示方法,二、土方边坡与土壁支撑,土方边坡的确定,土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。放坡深度起点规定深度超过下列规定既应放坡:密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)1
13、.0m;硬塑、可塑的粉土及粉质黏土 1.25m;硬塑、可塑的黏土和碎石类土(充填物为黏性土)1.5m;坚硬的黏土2m。挖方深度超过上述规定时,应考虑放坡或作成直立壁加支撑。,(1)边坡放坡坡度规定 当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方深度在5m以内不加支持的边坡的最陡坡度应符合表1-5规定。,注:1.静载指堆土或材料等,动载指机械挖土或汽车运输作业等。静载或动载距挖方边缘的距离应保证边坡和直立壁的稳定,堆土或材料应距挖方边缘0.8m以外,高度不超过1.5m。2.当有成熟施工经验时,可不受本表限制。,深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度(不加支撑)表1-
14、5,(2)临时性挖方边坡值规定 永久性挖方边坡应按设计要求放坡。对临时性挖方边坡值应符合表1-6规定。临时性挖方边坡值 表16,2.土壁支撑(1)横撑式土壁支撑的分类及适用范围 1)分类:分为水平挡土板(图116a)和垂直挡土板(图116b)两类;2)适用范围:(2)横撑式土壁支撑的布置 1)采用横撑式支撑时,应随挖随撑,支撑要牢固。2)施工中应经常检查,如有松动、变形等现象时,应及时加固或更换。3)支撑的拆除应按回填顺序依次进行,多层支撑应自下而上逐层拆除,随拆随填。,目的:1)防止地下水渗入、地面水流入基坑,为了保证施工的正常进行;2)防止边坡塌方和地基承载能力的下降。方法:分为明排水法和
15、人工降低地下位法两类。,三、土方工程施工排水与降低地下水位,基坑开挖时,沿坑底周围或中央开挖排水沟,在沟底设集水 井,使基坑内的水经排水沟流向集水井后用水泵抽走(见图117)。排水沟的纵坡宜控制在12;集水井每隔2040m设置一个;集水井的直径或宽度,一般为0.70.8m;其深度随着挖土的加深而加深,要始终低于挖土面0.81.0m;井壁可用竹、木等简易加固。,(一)明沟排水法,优点:设备简单,排水方便,采用较为普通。缺点:当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时,容易产生流砂现象。开挖土质不好,地下水位较高的基坑时,当挖至地下水水位以下,由于地下水压力的作用,坑底下面的土会随地下水涌入基坑。这
16、种现象称为流砂现象。流沙现象的危害:发生流砂时,土完全丧失承载能力。使施工条件恶化,难以达到开挖设计深度。严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜、倒塌等。,明沟排水法的特点,流砂现象:,1.流砂防治的途径 在基坑开挖中,防治流砂的主要途径有:消除、减少或平衡动水压力。2.流砂防治的方法(1)抢挖法;(2)打板桩法;(3)水下挖土法;(4)人工降低地下水位;(5)地下连续墙法。,流砂的防治办法,人工降低地下水位:在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备将水抽走,使地下水位降落在坑底以下,直至施工结束为止。特点:使所挖的土始终保持干燥状态,改善施工条件;防止流砂现象
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