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  • 2021-05-14 发布

任务三土方工程施工要点讲解

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土壁稳定,主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡,一旦失去平衡,土壁就会塌方。 造成土壁塌方的主要原因有: 边坡过陡,使土体本身稳定性不够,尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中,常引起塌方。 雨水、地下水渗入基坑,使土体重力增大及抗剪能力降低,是造成塌方的主要原因。 基坑(槽)边缘附近大量堆土 ,或停放机具、材料,或由于动荷载的作用,使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度 一、 土壁稳定 1 、 土方边坡 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 ( 图 1 . 11) ,即 土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1∶m 式中 m=b/h 称为边坡系数。 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,挖方边坡可做成直立壁不加支撑,但深度不宜超过下列规定: 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土): 1.0m; 硬塑、可塑的粉土及粉质粘土: 1.25m; 硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土): 1.5m; 坚硬的粘土: 2m。 挖土深度超过上述规定时,应考虑放坡或做成直立壁加支撑 。 基坑放坡坡度较大,施工期和暴露时间较长,为防止基坑边坡因气温变化或失水而风化或松散等,应采取一定边坡保护措施,以保证基坑边坡稳定。常见方法有: 薄膜覆盖或砂浆覆盖法 挂网或挂网抹面法 喷射混凝土或混凝土护面法 土袋或砌石压坡法 挂网或挂网抹面法 喷射混凝土或混凝 土护面法 2 、 基坑及管沟支护 土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。 横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成,用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。 根据挡土板放置方式不同,分为 水平挡土板 和 垂直挡土板 两类 ( 见图 1 . 12) 。 (1) 横撑式支撑 3 、基坑支护 支护结构一般有具有挡土、止水功能的围护结构和维持围护结构平衡的支撑结构组成。 1 、水泥土挡墙式 ( 1 )深层搅拌水泥土桩 以水泥作为固化剂,通过机械,将图与水泥强制搅拌形成水泥土,使软土硬化成整体性,具有一定强度的挡土、防渗墙。 深搅桩施工 ( 2 )旋喷桩 钻机钻孔后,钻杆逐渐上提,利用钻杆上的喷嘴,向周围土体喷射固化剂,将软土与固化剂强制混合,胶结硬化后形成直径均匀的圆柱体。 2 、板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护,可防治流砂现象产生。 钢板桩又可分 平板桩 和 波浪式板桩 两类。 平板桩( 图1.13( a) ) 防水和承受轴向压力性能良好,易打入地下,但长轴方向抗弯强度较小; 波浪式板桩( 图1.13( b) ) 的防水和抗弯性能都较好,施工中多采用。 钢板桩施工 钢板桩施工 钢筋混凝土排桩 常见的有钻孔灌注桩和人工挖孔桩 不具备挡水功能 人工挖孔桩 地下连续墙 采用泥浆护壁 →放钢筋笼→浇筑混凝土 大跨度时采用内支撑 采用逆作法施工 3. 边坡稳定式 土钉墙 钢筋或钢管(钢丝束)锚杆(锚索) + 喷射混凝土护面 起主动嵌固作用 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 集水井降水法 和 井点降水法 。 二、 施工排水 原理 :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( 见图1.16 )。 适用范围 :适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水,也可用于渗水量较小的粘性土层降水,但不适宜于细砂土和粉砂土层,因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。 1 、 集水井降水 设置要求 : ( 1 )集水井一般设置再基础范围意外、地下水流的上游 ( 2 )每隔 20-40m 设置一个集水井 ( 3 )集水井的宽度或直径,一般为 0.6-0.8m ( 4 )集水井的深度随挖土的加深而加深,一般低于挖土面 0.7-1.0m ;挖至设计标高后,井底应低于坑底 1-2m 优缺点: 优点:简单、经济,对周围影响小 缺点:易产生流沙,边坡塌方及管涌等 流砂: 当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时,如果采用集水井法降水开挖,当挖至地下水位以下时,坑底下面的土会形成流动状态,随地下水涌入基坑,这种现象称为 流砂 。 流砂现象 如果土层中产生局部流砂现象,应采取减小动水压力的处理措施,使坑底土颗粒稳定,不受水压干扰。 其方法 有: 如条件许可,尽量安排枯水期施工,使最高地下水位不高于坑底 0 . 5 m ; 水中挖土时,不抽水或减少抽水,保持坑内水压与地下水压基本平衡; 采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。 原理 : 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。 优缺点 :优点是可以防止流沙,同时提高地基承载力;缺点是可能造成周围地面沉降和影响环境 2 、井点降水法 类型 : 轻型井点 : ⑴ 轻型井点设备: 管路系统:滤管、井点管、弯联管、总管。 抽水设备:真空泵、射流泵、隔膜泵。 井点类型 K ( m/d ) H ( m ) 轻型井点 0.1~50 3~6 ( 6~12 ) 喷射井点 0.1~2 8~20 电渗井点 < 0.1 管井井点 20~200 3~5 深井井点 10~250 > 15 (1) 轻型井点 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0.1~50 m/d 的土层中;降低水位深度: 一级轻型井点 3 ~ 6 m , 二级井点 可达 6 ~ 9 m 。 轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。 滤管 ( 图 1 . 18 ) 为进水设备,其构造是否合理对抽水设备影响很大。 ⑵ 轻型井点布置: ① 平面布置: 单排线状布置: B < 6m 双排线状布置; 环状布置。 ② 高程布置: L ② 高程布置: 式中: H A —— 井点管的埋设深度( m ); H 1 —— 井点管埋设面至基坑底面的距离; h 1 —— 基坑底面至降低后的地下水位的距离; 取 0.5~1m 。 I—— 水力坡度;单排: 1/4 ;双排: 1/10 。 L—— 井点管至基坑中心的水平距离。 (当井点管为 单排布置时,为井点管至对边坡脚的水平距离) 示例: 基坑底宽 1.8m ,深 3m ,地下水位距地面 1.2m ,土方边坡 1 : 0.5 , 采用轻型井点降水。 试确定:⑴ 平面布置类型; ⑵ 井点管最小埋深及要求的降水深度; ⑶ 当采用 6m 长井点管时,其实际埋深及降水深度。 最小降水深度 S :基坑中心的降水深度 轻型井点的 水平布置 当基坑或沟槽宽度小于6 m, 水位降低深度不超过5 m 时,可用 单排线状井点布置 在地下水流的上游一侧,两端延伸长度一般不小于沟槽宽度 ( 图 1 . 19 ) 。 如宽度大于6 m 或土质不定,渗透系数较大时,宜用 双排井点 ,面积较大的基坑宜用 环状井点 ( 图 1 . 20 ) ;为便于挖土机械和运输车辆出入基坑,可不封闭,布置为 U 形环状井点。 轻型井点的 水平布置 在考虑到抽水设备的水头损失以后,井点降水深度一般不超过6 m。 井点管的埋设深度 H ( 不 包括滤管)按下式计算( 图1.19( b) ): 式中 H 1 —— 井点管埋设面至基坑底的距离, m; h —— 基坑中心处坑底面(单排井点时,为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离,一般为0.5~1.0 m; i —— 地下水降落坡度;环状井点为1/10,单排线状井点为1/4; L —— 井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离 ) , m 。 (1.14) 一些计算基本参数: 井点管距离基坑壁不宜过小,一般取 0.7-1.2m ,通常取 1m 井点管露出地面的长度一般为 0.2m 轻型井点的安装 轻型井点的施工分为 准备工作 及 井点系统安装 。 准备工作 包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备,排水沟的开挖,附近建筑物的标高监测以及防止附近建筑沉降的措施等。 埋设井点系统的顺序 :根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽。 井点管的埋设一般用水冲法施工,分为 冲孔 ( 图 1 . 22( a ) ) 和 埋管 ( 图 1.22( b) ) 两个过程 。 轻型井点使用 轻型井点运行后,应保证连续不断地抽水。 井点淤塞,一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查。 地下基础工程 ( 或构筑物 ) 竣工并进行回填土后,停机拆除井点排水设备。 例 1 :某基坑底宽 1.8 米,深 3 米,地下水位距离地面 1.2 米,土方边坡为 1:0.5 ,采用轻型井点降水。 求 ( 1 )平面布置类型 ( 2 )井点管最小埋深及要求的降水深度 ( 3 )当采用 6 米长井点管时,其实际埋深 例 2 :某基坑底长 12 米,宽 8 米,深 4.5 米,基坑平、剖面如图所示,土方边坡为 1:0.5 ,采用轻型井点降水。 求 ( 1 )平面布置类型 ( 2 )井点管最小埋深及要求的降水深度 1.5 土方回填 1.5.1 土料的选择和填筑方法 1 . 土料的选择: ⑴ 碎石类土、砂土、爆破石渣,可作表层以下的填料; ⑵含水量符合压实要求的粘性土,可作各层填料。 回填土宜优先利用基槽中挖出的优质土,经济、亲和力 不能选用的几种土: ▲ 含水量大的土; ▲ 淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量 > 8% 的土; ▲ 硫酸盐含量> 5% 的土。 ▲ 在道路工程中,粘性土不是理想的路基填料。 2 .填筑方法: ▲ 接近水平的分层填土、分层压实; ▲ 采用两种回填土时,应分层填筑,不得混杂使用。 1.5.2 填土压实的方法: 碾压法 —— 大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾 …… 夯实法 —— 小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯 …… 振动压实法 —— 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器 1.5.3 影响填土压实质量的因素 土的含水量、铺土厚度、压实功。 1 . 土的含水量: 最优含水量 :使填土压实获得最大密实度时的含水量。 2 . 铺土厚度: 填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。 一般 H 取: 200mm~300mm 。 3 . 压实功: 不同机械有效影响深度不同。 ρ w 0 —— 小则不粘结、摩阻大,大则橡皮土; 应为最优含水量 z σ 压实机械 每层铺土厚度( mm ) 压实遍数 平碾 250~300 6~8 振动压实机 250~350 3~4 柴油打夯机 200~250 3~4 人工打夯 < 200 3~4 ρ W(N·m) 0 压实遍数 1.4.4 填土压实的质量检查 1 . 质量要求: 压实系数( λ c ): 是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。 2 . 检查方法: 采用“环刀法”按规定取样。 (一般场地平整 0.9 ,填土作地基 0.93~0.96 ) 土的最优含水量和最大干密度参考表 项次 土的种类 变动范围 最优含水量( % ) (质量比) 最大干密度 ( 10 3 kg/m 3 ) 1 砂 土 8~12 1.80~1.88 2 粘 土 19~23 1.58~1.70 3 粉质粘土 12~15 1.85~1.95 4 粉 土 16~22 1.61~1.80 补充: 基坑验槽 当基坑(槽)挖至设计标高后,应组织 勘察、设计、监理、施工方 和 业主代表 共同检查坑底土层是否与勘察、设计资料相符,是否存在 填井、填塘、暗沟、墓穴 等不良情况,这称为 验槽 。 验槽 的方法以 观察 为主,辅以 夯、拍 或 轻便勘探 。 基坑验槽 基坑验槽 共 41 页 第 1 页 1 观察验槽 观察验槽的内容包括: ⑴ 检查基坑 ( 槽 ) 的 位置、断面尺寸、标高 和 边坡 等是否符合设计要求。 ⑵ 检查槽底是否已挖至老土层 ( 地基持力层 ) 上,是否继续下挖或进行处理。 ⑶ 对整个槽底土进行全面观察:土的 颜色 是否均匀一致;土的 坚硬程度 是否均匀一致,有无 局部过软 或 过硬 ;土的含水量情况,有无 过干过湿 ;在槽底行走或夯拍,有无 振颤现象 或 空穴声音 等。 挖掘探查 拉线检查 共 41 页 第 2 页 三 填土与压实 填土的施工流程 基坑(槽)地坪清理→检验土质→分层铺土→压(夯)密实→检验密实度→修整找平验收 基坑(槽)地坪清理:清理基坑底部保证清洁、无水 检验土质:保证土质符合 《 建筑工程施工及验收规范 》 分层铺土:分人工铺和机械铺 检验密实度:压实系数 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1∶2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。 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。 填土的要求 填土的土料应符合设计要求 。 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; 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; 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。 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。 填土质量检查 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 ρ d ( 或规定的压实系数 λ) 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 ρ 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。 填土压实的影响因素 填土压实的主要影响因素为 压实功 、 土的含水量 以及 每层铺土厚度 。 一、 压实功的影响 填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见 图 1 . 33 。 二、 含水量的影响 填土含水量的大小直接影响碾压 ( 或夯实 ) 遍数和质量。 较为干燥的土,由于摩阻力较大,而不易压实;当土具有适当含水量时,土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小,在同样压实功作用下,得到最大的密实度,这时土的含水量称做 最佳含水量 ( 图 1 . 34 ) 。 三、 铺土厚度的影响 在压实功作用下,土中的应力随深度增加而逐渐减小( 图1.35 ),其压实作用也随土层深度 的增加而逐渐减小。 各种压实机械的 压实影响深度 与土的性质和含水量等因素有关。 对于重要填方工程,其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合 表1.8 的规定。 表 1 . 8 填土施工时的分层厚度及压实遍数 压实机具 分层厚度( mm) 每层压实遍数 平碾 250~300 6~8 振动压实机 250~350 3~4 柴油打夯机 200~250 3~4 人工打夯 <200 3~4 1.5 土方回填 1.5.1 土料的选择和填筑方法 1 . 土料的选择: ⑴ 碎石类土、砂土、爆破石渣,可作表层以下的填料; ⑵含水量符合压实要求的粘性土,可作各层填料。 回填土宜优先利用基槽中挖出的优质土,经济、亲和力 不能选用的几种土: ▲ 含水量大的土; ▲ 淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量 > 8% 的土; ▲ 硫酸盐含量> 5% 的土。 ▲ 在道路工程中,粘性土不是理想的路基填料。 2 .填筑方法: ▲ 接近水平的分层填土、分层压实; ▲ 采用两种回填土时,应分层填筑,不得混杂使用。 1.5.2 填土压实的方法: 碾压法 —— 大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾 …… 夯实法 —— 小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯 …… 振动压实法 —— 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器 1.5.3 影响填土压实质量的因素 土的含水量、铺土厚度、压实功。 1 . 土的含水量: 最优含水量 :使填土压实获得最大密实度时的含水量。 2 . 铺土厚度: 填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。 一般 H 取: 200mm~300mm 。 3 . 压实功: 不同机械有效影响深度不同。 ρ w 0 —— 小则不粘结、摩阻大,大则橡皮土; 应为最优含水量 z σ 压实机械 每层铺土厚度( mm ) 压实遍数 平碾 250~300 6~8 振动压实机 250~350 3~4 柴油打夯机 200~250 3~4 人工打夯 < 200 3~4 ρ W(N·m) 0 压实遍数 1.4.4 填土压实的质量检查 1 . 质量要求: 压实系数( λ c ): 是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。 2 . 检查方法: 采用“环刀法”按规定取样。 (一般场地平整 0.9 ,填土作地基 0.93~0.96 ) 土的最优含水量和最大干密度参考表 项次 土的种类 变动范围 最优含水量( % ) (质量比) 最大干密度 ( 10 3 kg/m 3 ) 1 砂 土 8~12 1.80~1.88 2 粘 土 19~23 1.58~1.70 3 粉质粘土 12~15 1.85~1.95 4 粉 土 16~22 1.61~1.80