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- 2021-05-14 发布
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第一章 土方工程
第一节 土的分类及工程性质
一、土的分类
按土开挖的难易程度将土分为:松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。
*土和普通土可直接用铁锹开挖,或用铲运机、推土机、挖土机施工;
*坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖,或预先松土,部分用爆破的方法施工;
*次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。
二、土的工程性质
1.
土的含水量
土的含水量:土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率
式中:
m
湿
——
含水状态土的质量
,kg
;
m
干
——
烘干后土的质量
,kg
;
m
w ——
土中水的质量
,kg
;
m
S ——
固体颗粒的质量
,kg.
土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化,
对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响
.
二、 土的工程性质
2.
土的天然密度和干密度
土的天然密度
:
在天然状态下,单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算:
式中
:
ρ
——
土的天然密度
,kg/m3
;
m
——
土的总质量
,kg
;
V
—
土的体积
,m3.
干密度
:
土的固体颗粒质量与总体积的比值
.
用下式表示:
式中
ρd
——
土的干密度
,kg/m3
;
mS
——
固体颗粒质量
,kg
;
V
—
土的体积
,m3.
在一定程度上
,
土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度
.
土的干密度愈大
,
表示土愈密实
.
土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制
.
二、 土的工程性质
3
、土的可松性系数
*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。*土的可松性用可松性系数表示,
最初可松性系数:
K
S=
V
2 /
V
1
最后可松性系数:
K
S’=
V
3 /
V
1
用途:开挖、运输、存放,挖土回填,留回填松土
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.
土的最初可松性系数
KS
是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数;土的最终可松性系数
KS
′
是计算填方所需挖土工程量的主要参数
,
各类土的可松性系数见第一节
[
表
1.1]
所示
.
掌握概念
二、 土的工程性质
4
、土的渗透性
土的渗透性:指土体被水透过的性质
.
土的渗透性用渗透系数表示
.
渗透系数:表示单位时间内水穿透土层的能力
,
以
m/d
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。
掌握概念
土渗透性比较
:
粘土﹤粉土﹤砂土﹤砾石
第二节 土方量计算
一、基坑基槽土方量计算
基坑土方量可按立体几何中拟柱体
(
由两个平行的平面作底的一种多面体
)
体积公式计算
(
如图
1-1
所示
)
.
即:
V =(F
下
+ 4F
中
+ F
上
)H/6
式中
H ——
基坑深度
,m
;
F
上、
F
下
——
基坑上、下底的面积,
m2
;
F
中
—
基坑中截面的面积,
m2.
二、 场地平整土方计算
场地挖填土方量计算一般采用方格网法
.
方格网法计算场地平整土方量步骤为:
1.
读识方格网图
2.
确定场地设计标高
3.
计算场地各个角点的施工高度
4.
计算“零点”位置,确定零线
5.
计算方格土方工程量
6.
边坡土方量计算
7.
计算土方总量
8.
例题及计算过程
【
例
1.1】
某建筑场地方格网如
图
1-7
所示,方格边长为
20m×20m
,填方区边坡坡度系数为
1.0
,挖方区边坡坡度系数为
0.5
,试用公式法计算挖方和填方的总土方量
1.
读识方格网图
方格网图由设计单位
(
一般在
1
:
500
的地形图上
)
将场地划分为边长
a=10
~
40m
的若干方格
,
与测量的纵横坐标相对应
,
在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高
(H)
和设计标高
(Hn),
如
图
1-3
所
示
.
图
1-3
方格网法计算土方工程量图
2.
确定场地设计标高
(1)
考虑的因素
(2)
初步标高
(
按挖填平衡
)
(3)
场地设计标高的调整
(1)
考虑的因素:
① 满足生产工艺和运输的要求;
② 尽量利用地形,减少挖填方数量;
③争取在场区内挖填平衡,降低运输费;
④有一定泄水坡度,满足排水要求
.
⑤
场地设计标高一般在设计文件上规定,如无规定:
A.
小型场地
――
挖填平衡法;
B.
大型场地
――
最佳平面设计法
(
用最小二乘法,使挖填平衡且总土方量最小
)
。
(2)
初步标高
(
按挖填平衡
)
场地初步标高:
H
11
、
H
12
、
H
21
、
H
22 ——
一个方格各角点的自然地面标高;
M
——
方格个数
.
或:
H
1
--一个方格所仅有角点的标高;
H
2
、
H
3
、
H
4
--分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高
.
2
1
3
4
方格网
(
3
)场地设计标高的调整
1
)土可松性的影响
问:
*土的可松性导致场地设计标高的提高?
*调整场地设计标高应采用最后可松性系数?
√
√
2
)场内和场外挖、填土的影响
问:
以下四个因素,哪些导致场地设计标高提高?
设计标高以上的填方工程
设计标高以下的挖方工程
就近从场外挖土
就近弃土于场外
√
√
×
×
小结:
填土量大,场地设计标高提高;
挖土量大,场地设计标高降低。
3
)泄水坡度对场地设计标高的影响
注:
设计无要求时,泄水坡度≥
0.002
。
3.
计算场地各个角点的施工高度
施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差,是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度
.
各方格角点的施工高度按下式计算:
式中
hn------
角点施工高度即填挖高度
(
以“
+”
为填,“
-”
为 挖
)
,
m
;
n------
方格的角点编号
(
自然数列
1
,
2
,
3
,
…
,
n).
Hn
------
角点设计高程,
H
------
角点原地面高程
4.
确定“零线”
“零点”
—
方格边界上施工高
度为
0
的点。
“零线”
—“
零点”所连成的线。
问:
* “零线”是否是挖填区的分界线?
* “零线”是否是一条连续的线?
* 假设场地无限大,“零线”是否封闭?
* 在一个场地上是否会有多条“零线” ?
√
√
√
√
5.
计算方格土方工程量
按方格底面积图形和
表
1-3
所列计算公式,逐格计算每个方格内的挖方量或填方量
.
表
1-3
常用方格网点计算公式
6.
计算场地边坡的土方量
坡度系数
:
m=b/h
7.
计算土方总量
将挖方区
(
或填方区
)
所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总
,
即得该场地挖方和填方的总土方量
.
8.
例题
【
例
1.1】
某建筑场地方格网如
图
1-7
所示,方格边长为
20m×20m,
填方区边坡坡度系数为
1.0,
挖方区边坡坡度系数为
0.5,
试用公式法计算挖方和填方的总土方量
.
【
解
】(1)
根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高,计算结果列于
图
1-8
中
.
由公式
1.9
得:
h1=251.50-251.40=0.10m h2=251.44-251.25=0.19m h3=251.38-250.85=0.53m h4=251.32-250.60=0.72mh5=251.56-251.90=-0.34m h6=251.50-251.60=-0.10mh7=251.44-251.28=0.16m h8=251.38-250.95=0.43m h9=251.62-252.45=-0.83m h10=251.56-252.00=-0.44mh11=251.50-251.70=-0.20m h12=251.46-251.40=0.06m
(2)
计算零点位置
.
从
图
1-8
中可知
,1—5
、
2—6
、
6—7
、
7—11
、
11—12
五条方格边两端的施工高度符号不同
,
说明此方格边上有零点存在
.
由公式
1.10
求得:
1—5
线
x1=4.55(m)2—6
线
x1=13.10(m)6—7
线
x1=7.69(m)7—11
线
x1=8.89(m)11—12
线
x1=15.38(m)
(3)
计算方格土方量
.
方格
Ⅲ
、
Ⅳ
底面为正方形
,
土方量为:
VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)
方格
Ⅰ
底面为两个梯形
,
土方量为:
VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)
方格
Ⅱ
、
Ⅴ
、
Ⅵ
底面为三边形和五边形
,
土方量为:
VⅡ(+)=65.73 (m3) VⅡ(-)=0.88 (m3) VⅤ(+)=2.92 (m3) VⅤ(-)=51.10 (m3)VⅥ(+)=40.89 (m3)VⅥ(-)=5.70 (m3)
方格网总填方量:∑
V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3)
方格网总挖方量: ∑
V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3)
(4)
边坡土方量计算
.
如图
1.9
,④
、⑦按三角棱柱体计算外
,
其余均按三角棱锥体计算
,
可得:
V①(+)=0.003 (m3) V②(+)=V③(+)=0.0001 (m3) V④(+)=5.22 (m3) V⑤(+)=V⑥(+)=0.06 (m3) V⑦(+)=7.93 (m3)
V⑧(+)=V⑨(+)=0.01 (m3) V⑩=0.01 (m3) V11=2.03 (m3) V12=V13=0.02 (m3) V14=3.18 (m3)
边坡总填方量: ∑
V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)
边坡总挖方量: ∑
V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25 (m3)
图
1-9
场地边坡平面图
第三节基坑边坡稳定及降水
主要内容:
排除地面水和降低地下水
3.1
排除地面水
一般采用“疏”,“堵”,“挡”的办法。
“疏”
—
设置排水沟;
“堵”
—
截水沟;
“挡”
—
修筑土堤。
3.2
降低地下水
主要方法:
集水坑降水法和井点降水法。
1.
集水坑降水法(即明排水法)
集水坑的设置要求
设置在基础范围以外,地下水走向的上游,以防止坑底的土颗粒流失。
直径或宽度:
0.6-0.8m
;
间距:
20-40m
。
深度:随挖土加深而加深,
低于挖土面
0.7-1m
,基坑底
面下
1-2m
。
构造:底部设
300
厚碎石滤
水层或
100
厚砾石上部
100
厚
粗砂。
主要抽水设备
离心泵和潜水泵
集水坑降水
2
流沙及其防治
(
1
)流沙产生的条件
当土质为细沙或粉沙,又采用集水坑降水时,基坑一旦开挖到地下水位以下(约
0.5
米),坑底下的土有时会形成流动状态,随地下水一起涌入坑内,就形成流沙。
重要概念
后果:
施工条件恶化
地基完全丧失承载能力
附近建筑物沉降,倾斜。
流沙
(
2
)流沙形成原因
内因
——
土质问题
均匀
:颗粒级配中,土的不均匀系数小于
5
。
粘性差
:土的颗粒组成中,粘粒含量
<10
%,粉粒含量>
75%
土松
:天然空隙比>
0.75
水多
:含水量>
30%
因此,流砂易在粉土、细砂、粉砂和淤泥土中发生。
外因
——
与土重作用相反的动水压力
动水压力的性质
:
作用方向与水流方向相同;
与水力坡度和水头差成正比;
与渗透路径成反比。
土的浸水容重
动水压力
(
3
)管涌冒砂
定义
—
基坑底位于不透水层,其下为承压蓄水层,当覆盖土的重力小于承压水的托力时,发生管涌冒砂现象。
(
4
)流沙的防治
原则:治砂必先治水
减小或平衡动水压力
强挖并抛大石块
水下挖土法
减小水位差,使动水压力作用方向向下
人工降低地下水位
截断地下水流。
设止水帷幕
加长渗透路径
打钢板桩
3
井点降水
(
1
)井点降水的类型和适用范围
在基坑开挖前,预先在基坑周围或在基坑内设
置一定数量的滤水管(井),利用抽水设备从中抽水,使地下水位降至基坑以下并稳定后才开挖基坑。
(
2
)轻型井点设备
包括:
管路系统和抽水设备组成。
管路系统
包括:井点管、滤管、弯联管和总管等:
滤管
—Φ38
~
Φ50
,
L=120mm
钢管,上开直径为
Φ12
~
Φ19
的透水孔。
井点管
—
直径为
Φ38
~
Φ50
,
L=5
~
7m
的无缝钢管,一般长
度为
6m
。
总管
—
直径为
Φ100
~
Φ127
,
L=4m
的无缝钢管,每隔
0.8
或
1.2m
有一个连接孔。
弯连管
—
一般用钢管,塑
料管,常用塑料管。
井点管
总管
弯连管
轻型井点降水系统
(
2
)轻型井点
设备
抽水系统
抽水原理
地下水(气)在真空
度的作用下,进入水气分离器,然后水由抽水机抽出,气由真空泵抽出,不断循环,从而降低地下水位。
设备
真空泵、抽水机、水
气分离器等
。
真空泵
离心泵
浮筒
(
3
) 轻型井点布置
一般按照:单排、双排、环形布置。
1
)单排井点布置
中部
地下水上游
大于基坑宽
透水层
<6m
降水
<5m
2
)环形井点布置
分段点设在拐弯处
中部
透水层
基坑宽
>6m
降水
>5m
轻型井点降水现场
真空泵
3
)二级轻型井点
南京玄武湖隧道施工城墙侧湖底段采用围堰挡水,二级轻型井点降水,辅以管井井点降水,放坡大开挖,挂网喷浆护坡。
第一级
第二级
2
)涌水量的计算
单井涌水量的计算
—
达西线性渗透定律
涌水量
=
渗透系数
×
过水断面积
×
水力坡度
即:
Q=KAI
对于无压完整井:
式中:
H—
含水层厚度(
m
);
h—
井内水深(
m
)
R—
抽水影响半径(
m
);
r—
水井半径(
m
);
S—
水井内水位降低值,
S
=
H-h
。
A
圆柱表面积
0
有效影响深度
无压非完整群井涌水量
完整井的公式 非完整井的公式
注:
H
0
15d
(应增大
q
,减小
n
,增大
D
,以满足
D>15d
)
×
(
5
)轻型井点抽水设备的选择
真空抽水设备:
W5
、
W6
W5
型:总管长度不大于
100m
W6
型:总管长度不大于
120m
真空泵抽水过程中的最低真空度
式中:
h—
降水深度(
m
);
△
h—
水头损失,近似取
1-1.5m
射流泵设备
QJD-60
、
QJD-90
、
JS-45
其排水量分别为:
60m3/h,90m3/h,45m3/h,
总管长度不大于
50m
。
水泵
一般选用单级离心泵,其型号根据流量、吸
水扬程、与总扬程确定。
水泵的流量应比基坑涌水量大
10%-20%
,水泵的吸水扬程,要大于降水深度和各项水头损失之和,总扬程应大于吸水扬程与出水扬程之和。
多层井点系统中,下层井点的水泵应比上层井点的总扬程要大,以免中途接力。
一般一台真空泵配一台水泵作业,当土的渗透系数和涌水量较大时,也可采用两台水泵。
(
6
)轻型井点的施工
施工内容包括:
准备工作、井点系统埋设、
使用与拆除。
准备工作
材料准备(井点设备、施工机具、动力、水源、砂滤料等);
排水沟的开挖;
标高观测及防止沉降的措施;
设置水位观测孔。
井点埋设
挖井点沟槽
排放总管
埋设井点管
用弯连管与总管相连,安排抽水设备,试抽水。
井点管埋设的方法
——
冲水管冲孔
钻孔
直接利用井点管水冲下沉;
以带套管的水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管。
每根井点管沉没后应检验其渗水性能:井点管与孔壁之间填砂滤料时,管口应有泥浆水冒出,或向管内灌水时,能很快下渗。
第一组井点系统安装完毕后应进行抽水试验,检查管路接头质量、井点出水状况、抽水设备运转情况等。
降水过程中应对建筑物进行沉降观测,必要时采取防护措施
3.3
土方边坡和支护
土壁稳定主要依靠土体的
抗剪强度
来维持平衡。
土体抗剪强度来源于土体的
内摩擦力和粘结力(内聚力)
。
土体塌方的本质
—
剪应力
抗剪强度
其主要原因
—
开挖过深、土质较差、放坡太小,水的侵入
以及支护较弱等综合原因。
防止土体塌方的主要措施
—
放坡及支撑等。
1.
土方边坡坡度和边坡稳定
1
)土方边坡
即放坡宽度
b=
坡度系数
m×
开挖深度
h
确定坡度的大小应考虑:土质情况、包括地下水、开挖深
度、使用情况(堆载)、使用时间等。
2
)边坡稳定
边坡稳定
——
抗剪强度
剪应力
土体塌方
——
剪应力
抗剪强度
剪应力的增加
——
外力
边缘堆土或机械;
水侵入边坡,使土的含水量增加;
地下水产生的动水压力;
土体内水的静压力等。
抗剪强度降低
——
外因转换为内因
由于受风化作用使土质变松;
土受地下水的侵蚀而产生润滑作用;
饱和细,粉沙受振动而液化。
2
基坑无支护开挖
常用于深度不大且土质较好的基坑,
应是施工条件允许时首选的开挖方式
。
无支护开挖
直立壁开挖
放坡开挖
天然自立边坡开挖
人工加固边坡开挖
深度
<5m
无支撑边坡
3
人工加固边坡
为保护土质边坡的稳定、坚固,常对开挖坡面采取一定的加固措施进行护坡。
常用的边坡加固方法
水泥砂浆抹面、浆砌片石护坡、堆置
砂
(
土
)
包护坡、塑料膜覆盖,喷浆或挂网喷射混凝土等。
经以上边坡加固方法处理过的边坡即
称为人工加固边坡。
①
水泥砂浆抹面
—
常用于保护易风化的软质岩石、老
粘性土及破碎岩石边坡坡面的稳定,一般作
30
~
50mm
厚水泥砂浆抹面。如用于一般土质边坡,常沿坡面打入双向间距
1.0m
左右长
1
~
1.5m
的
Ⅱ
级螺纹钢筋
(
直径
10
~
16mm)
以加强砂浆面层与坡面土体的连结。
②
浆砌片石护坡
—
对各种土质或岩石边坡,为防止风化
剥落或滑坍,可采用浆砌片石护坡,坡度应小于
1∶0.5
,竖直边坡也可采用红砖砌筑。也可在坡脚处砌
筑一定高度的浆砌片石或红砖墙,用于反压及挡土。③
叠置砂
(
土
)
袋护坡
—
对已发生或将要发生滑坍失稳或
变形较大的边坡,常用叠置砂袋或土袋
(
草袋或土工织物袋
)
,置于坡脚或坡面,具有排水反压,抗滑稳定的作用。④
塑料薄膜覆盖护坡
—
在坡面铺设抗拉或防水的塑料薄
膜
(
土工布
)
,其上覆盖素土、砂土、砂浆抹面等,对坡面进行防水、防风化、防坡面土流失的加固处理。
4
土壁支护
工程特点、开挖深度
采用土壁支护应根据 地质条件、地下水位
临近建筑物的情况
施工方法
要求:牢固可靠;经济合理;确保安全
钢(木)支撑
板桩
常用方法: 灌注桩
深层搅拌桩
地下连续墙
(
1
)板桩支护
作用
——
连续板桩既可挡土,又可挡水
。
当开挖的基坑较深,地下水位较高且有可能发生流砂时,如果未采用井点降水方法,则宜采用连续板桩支护结构
类型:木板桩;钢筋混凝土板桩;钢板桩等。
1
)钢木混合式板桩
适用
—
埋深较浅的黏土,沙土层,地下水位较
浅;
注意
--
软土地基要慎用。
2)
工字钢
(H
型钢
)
衬板支护结构
适用于粘性土、砂土等土质较好且地下水位较低的基坑,水位高时要先降水。在软土地基中要慎用,卵石地基中较难施工。
挖深<
25m
。
传力机理:
土的侧压力→衬板→工字钢桩→导梁(或顶撑或拉锚)。
3
)钢板桩支护
由带锁口或钳口的热轧型钢制成,既能挡土又能挡
水。适用于较弱地基土及地下水位较高,水量较多的深基坑工程,在砂砾及密实砂土中施工困难。
挖深
<15m
。
问:
哪个截面刚度最大,哪个最小?
最小
最大
4
)钢板桩支护
特点
—
打设方便,重复使用,承载力大,既可挡土,又可挡水等;
分类
无锚板桩
(
悬臂式板桩
)—
悬臂长度一般不超过
5m
;
有锚板桩
---
板桩上部用拉锚或顶撑加以固定
,
又分为单锚和多锚,常用单锚板桩。
单锚板桩设计要素:
入土深度、截面弯距、锚杆拉力
。
主要破坏形式:
入土深度不够
本身强度、刚度不够
拉锚承载力或长度不够
5
)钢筋混凝土板桩
传统支护结构,企口榫接有较好防水作用。厚可达
500mm
,,总费用低。已向
薄壁工字形方向发展大截面如
500×500mm
以上,壁厚
100
~
120mm
,腹板预制后在
现场浇成整体。在两工字形板桩间钻孔注浆堵漏。
挖深
<10m
。
适用软土、一般粘性土。
(
2
)灌注桩支护结构
应用日趋广泛。可在平面上采取不同的排列方式形成桩墙式支护结构,以抵抗不同条件下侧向水、土压力。一般桩顶设置连续的钢筋混凝土压顶地圈梁
(
帽梁
)
,使支护桩共同工作,提高整体性。
1
)稀疏排桩
—
仅挡土
,
不可挡水
应采取可靠降水措施以防止管涌和流砂现象发生。
2
)稀疏排桩加水泥砂浆抹面
—
可挡土、挡水
稀疏排桩间距
S
较大时用。桩净距一般
1.0m
以内,以
0.6
~
0.8m
为宜。
基坑挖土、钢丝网水泥砂浆抹面均分层施工
。
工程实例
南京火车站综合楼地下室两层,采用稀疏排桩方案,挖深
9m
。
基坑支护
3
)连续排桩
灌注桩连续排列。排列方式有多种,图中黑色桩
为素混凝土桩,或砂桩注入砂浆、化学浆液等形成无筋桩。
问:
能否既可挡土,又可挡水?
√
挡水
挡土
4
)
双排式
(
或框架式
)
灌注桩支护
—
仅挡土
灌注桩双排布置,用盖板连接形成门式刚架结构
。
5
)连拱式支护结构
—
仅可挡土
新型的大直径与小直径桩的组合结构,拱的矢高
f=(1/4
~
1/2)L
。
桩顶用钢筋混凝土圈梁
(
即盖板
)
相连接,基坑较深时可加
1
~
2
道横肋梁以增强拱截面的整体性,可省去内支撑或土层锚杆。
6
)
挡土与阻水组合排桩支护结构
可分为深层搅拌桩、粉喷水泥搅拌桩和高压旋喷桩等,
既可挡土又可止水
,其中深层搅拌水泥土挡墙广泛用于软土地区(淤泥质土,地基承载力<
120kPa
粘性土)的深基坑工程,挖深<
8m
。
(
3
)重力式水泥土挡墙
格栅式水泥土挡墙构造要求
①
墙体纵向相邻拉结格构墙沿纵向的总厚度不应小于纵向长度的
1/4
;②
挡墙的转角处宜采用圆弧形实墙
(
实体式
)
。③
纵向墙体与拉结格构墙搭接均应不小于
150mm
,作为止水结构的纵向搭接应不小于
200mm
。④
挡墙宽度一般取开挖深度的
0.6
~
0.8
倍,墙体在基坑底面下的嵌固深度取开挖深度的
0.8
~
1
倍。⑤
根据基坑条件可做成变阶宽度和深度,也可成拱。⑥
为加强整体性,挡墙可插入毛竹
(
大头直径不小于
100mm
,长度
4m
左右
)
,墙顶应设置钢筋混凝土压顶
(
地圈梁
)
,厚度取
200mm
,配
Φ
12@200
双层双向。⑦
在可能的情况下,宜将压顶与基坑周围的混凝土路面或地面连成一体
。
(
4
)深层搅拌桩
深层搅拌桩施工质量要求
桩位准确、桩体垂直
放线误差
20mm
就位误差
50mm
成桩误差
100mm
水泥浆不得离析
水灰比
0.4-0.6
,
水泥浆停置时间不超过
2h
,不得离析
确保水泥搅拌桩的强度与均匀性
搅拌下沉速度不超过
0.7m/min
喷浆提升速度不超过
0.5m/min
确保加固体的连续性
相邻桩间施工间隔不超过
24h
南京市级机关
33
层住宅楼,地下室一层,挖深
6m
,采用
水泥土搅拌桩
支护技术。
工程实例
(
5
)土层锚杆
1
)土层锚杆构造
锚头
一般由锚具、台座和腰梁等组成。
自由段
位于土体主动滑裂面内的部分
。
由锚筋、隔离套、定位板
(
器
)
及水泥
砂浆等构成。定位板
(
器
)
一般用硬塑料或铁板
、钢筋等制成。
锚固段
位于土体主动滑裂面以外
,
由锚筋、定位器、锚固体构成。锚固段是用水泥砂浆或水泥浆将锚筋与土体粘结在一起的锚固体。
锚头
自由段
锚固段
南京电网调度中心土层锚杆支护
工程实例
土层锚杆
2)
土层锚杆的分类
类型
—
普通锚杆;高压灌浆锚杆;预应力锚杆。
锚固段
—
圆柱型、端部扩大头型和连续球体型。
c
圆柱型锚杆
端部扩大头型
—
适用于锚固于砂
质土、硬粘土层且要求较高抗拔力。
连续球体型
—
适用于锚固于淤泥
土、淤泥质土土层,且要求较高抗拔力。
3
)土层锚杆的施工
灌浆材料要求:
水泥砂浆:灰砂比
—1
:
1
~
1
:
2
;水灰比
—0.38
~
0.45
。
纯水泥浆:水灰比
—0.4
~
0.45
。
(
6
)土钉墙支护结构
土钉墙由被加固土体、土钉群和喷射混凝土面板组成,形成一个
以土挡土的类似重力式的挡土墙
。
全段锚固
挡土墙
土钉墙类型
土钉可分为:不注浆和钻孔注浆两种。
不注浆土钉
又分为打入型和射入型。
前者是用气动土钉机将长度不超过
6m
的小型角钢打入土内。
后者是用气动射钉机将
25
~
38mm
的粗钢筋或钢管射入土内
(
长度
6m
以内
)
。
钻孔注浆土钉
适用于土体面层维护或开挖较浅的边坡维护。全长注浆土钉适用于开挖较深的边坡维护。
基坑支护失效实例
1994
年
9
月上海黄浦区某大厦基坑支护靠马路
40m
长支撑破坏,
600
厚地下连续墙倒塌。
基坑挖深
23.5m
。
原因为设计、施工和监测多方面。
基坑支护屈曲实例
角撑受压平面外失稳
南京玄武湖隧道土方工程施工
玄武湖隧道为南京市规划的“经五纬九”路网的重要组成部分。
东起新庄立交二期,西起模范马路,全长
2.66KM
,暗埋段
2.23KM
,设计宽
32M
,双向六车
道
。
湖底隧道
玄武湖隧道由新庄立交穿入玄武湖、古城墙、中央路、过芦席营路口,在南京工业大学附近出地面。
隧道的陆地段采用
SMW
工法作基坑支护
2.5
土方机械化施工
主要土方施工机械
:
推土机、铲运机、单斗挖土机、压实机械等。
2.5.1
主要土方机械的特点与施工方法
(
1
)推土机
特点
—
切土、推土和卸土;
分类
行走装置:履带式和轮式推土机
操作方式:机械式和液压式操纵。
铲刀安装方式:固定式推土机和回转式推土机。
轮胎式推土机
履带式推土机
直铲推土机的固定式推土铲
回转式铲刀
(
a
)铲刀平斜
(
b
)铲刀侧倾
(
2
)铲运机
特点
—
挖土、运土、卸土和平土
;
分类
运行方式:拖式和自行式
操作方式:钢丝绳操纵式和液压式操纵。
卸土方式:强制式、半强制式和自由卸土。
拖式铲运机
自行式铲运机
(
3
)单斗挖土机
反铲挖掘机
(
4
)压实机械
轮胎式压路机
轮胎驱动钢轮振动压路机
振动冲击夯
电动蛙式打夯机
2.5.2
土的填筑与压实
(
1
)填方土料的选择与填筑方法
1
)填方土料的选择
粘性土
—
含水量合适,适合各层填料;
碎石土料、爆破石渣、砂土
—
作表层以下填料、最大粒径
<
每层铺填厚度的
2/3
。
其他要求
—
有机质含量
8
,可水溶性物质
5
。
注:
冻结,液化及粉沙质黏土都不能作为填土料。
2
)填筑方法
分层填土、分层压实
注:
透水性大的土层置于透水性较小的土层之下。
(
2
)压实方法
压实方法
:
碾压法、夯实法、振动压实法
碾压法
—
主要适用场地平整和大型基坑回填工程
平碾压路机(
5
15
顿)
—
对砂土类和粘性土均可压实;
振动碾
—
压实爆破石渣、碎石类土、杂填土或粉质粘土;
羊足碾
—
适用压实粘土。
夯实法
—
主要适用于小型回填土
夯锤,蛙式打夯机,汽锤等。
振动压实法
—
主要适用于振实非粘性土。
(
3
)填土压实的影响因素
主要影响因素:
压实功、土含水量、每层铺土厚度
和压实遍数。
1
)压实功
土在含水量一定的情况下,压实功愈大,土的密度
就愈大,但
并不成正比
,因此压实遍数并不需要过多,一般
3
8
遍即可。
非线性关系
注:
对松土不宜用重型碾压机械直接碾压,否则土层会有强烈起伏,压实效果不好,应先用轻碾压实,后用重碾压实。
2
)含水量
最优含水量
——
在使用同样进行压实的条件下,使
填土压实时能获得最大干重度时的含水量。
干燥土,土颗粒摩擦力大
饱和土,外力被部分水平衡
重要概念
(注:约
=16
左右)
3
)铺土厚度和压实遍数
填土在压实功的作用下,其
受力范围逐步扩大,而应力则随深度逐步减小
,一旦其应力不足以使填土能产生永久的变形,就不能把土压实。
铺土厚度应小于机械压土
的影响深度
,同时应尽量减
少压实遍数。
最优铺土厚度
—
在该厚度
范围内,可使土料在获得
设计干重度条件下,压实
机械所需的压实遍数最小。
应力
作用半径
深度
(
4
)填土压实的质量检查
1
)土的压实系数:
注:最大干容重 由试验确定。
2
)控制干容重
—
一般由设计确定
一般场地平整:约
0.90
左右
主要受力层范围以内:
>0.96
主要受力层范围以下:
0.93
~
0.96
3
)实际干重度:
4
)
压实要求
:
注:
且应有
90
%以上符合设计要求,其余极值之差不得大于
0.8kN/m3
,且应分散,不得集中。