《农业设施工程学》土方工程.ppt
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1、第一章:土方工程土方工作的主要内容:土方工作的主要内容:主要工作:挖、运、填、压(平)主要工作:挖、运、填、压(平)准备工作:场地清理、施工排降水准备工作:场地清理、施工排降水辅助工作:土壁支护辅助工作:土壁支护思考思考1:要建造一栋现代化温室,要建造一栋现代化温室,第一步要做什么?第一步要做什么?常见的土方工程:常见的土方工程:场地平整场地平整基坑(槽)及管沟开挖基坑(槽)及管沟开挖地下工程大型土方开挖地下工程大型土方开挖土方填筑土方填筑思考思考2:你见过哪些土方工程?你见过哪些土方工程?土方工程施工应注意土方工程施工应注意(1)摸清施工条件,选择合理的施工方案与机械;)摸清施工条件,选择合
2、理的施工方案与机械;(2)合理调配土方,使总施工量最少;)合理调配土方,使总施工量最少;(3)合理组织机械施工,以发挥最高效率;)合理组织机械施工,以发挥最高效率;(4)作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工)作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作;作;(5)合理安排施工计划,避开冬、雨季施工;)合理安排施工计划,避开冬、雨季施工;(6)制定合理可行的措施,保证工程质量和安全。)制定合理可行的措施,保证工程质量和安全。主要内容主要内容学习单元学习单元1:认识土的工程性质认识土的工程性质学习单元学习单元2:计算土方工程量计算土方工程量学习单元学习单元3:土方开挖土方开挖学习单元学习
3、单元4:填筑土方并压实填筑土方并压实学习单元学习单元1:土的类别及土的工程性质:土的类别及土的工程性质工作任务工作任务1:判断土的类别:判断土的类别一、一、根据土的颗粒大小可分为:根据土的颗粒大小可分为:岩石、碎石土、砂土、粉土、岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土粘性土。详细的分类,见。详细的分类,见岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范GB50021-2001二、二、根据土的开挖难易程度分为:根据土的开挖难易程度分为:松软土、普通土、坚土松软土、普通土、坚土等八大类等八大类。二、土的工程分类二、土的工程分类土的分土的分类类土的土的级别级别土的名称土的名称开挖方法及工具开挖方法及工具一类土一类土松软土
4、松软土I I砂砂土土、粉粉土土、冲冲积积砂砂土土层层、疏疏松松的的种种植植土、淤泥(泥炭)土、淤泥(泥炭)用用锹锹、锄锄头头挖挖掘掘,少许用脚蹬少许用脚蹬二类土二类土普通土普通土IIII粉粉质质粘粘土土;潮潮湿湿的的黄黄土土;夹夹有有碎碎石石、卵卵石的砂;种植土、填土石的砂;种植土、填土用用锹锹、锄锄头头挖挖掘掘,少许用镐翻松少许用镐翻松三类土三类土坚土坚土IIIIII软软及及中中等等密密实实粘粘土土;重重粉粉质质粘粘土土、砾砾石石土土;干干黄黄土土、含含有有碎碎石石卵卵石石的的黄黄土土、粉粉质粘土;压实的填土质粘土;压实的填土主主要要用用镐镐,少少许许用用锹锹、锄锄头头挖挖掘掘,部分用撬棍部
5、分用撬棍四类土四类土砂砾坚砂砾坚土土IVIV坚坚硬硬密密实实的的粘粘性性土土或或黄黄土土;含含碎碎石石卵卵石石的的中中等等密密实实的的粘粘性性土土或或黄黄土土;粗粗卵卵石石;天然级配砂石;软泥灰岩天然级配砂石;软泥灰岩整整个个先先用用镐镐、撬撬棍棍,后后用用锹锹挖挖掘掘,部部分分用用楔楔子子及及大大锤锤五类土五类土软石软石V VVIVI硬硬质质粘粘土土;中中密密的的页页岩岩、泥泥灰灰岩岩、白白奎奎土土;胶结不紧的砾岩;软石灰及贝壳石灰石胶结不紧的砾岩;软石灰及贝壳石灰石用用镐镐或或撬撬棍棍、大大锤锤挖挖掘掘,部部分分使使用爆破方法用爆破方法六类土六类土次坚石次坚石VIIVIIIXIX泥泥岩岩、
6、砂砂岩岩、砾砾岩岩;坚坚实实的的页页岩岩、泥泥灰灰岩岩,密密实实的的石石灰灰岩岩;风风化化花花岗岗岩岩、片片麻麻岩岩及及正正长岩长岩用用爆爆破破方方法法开开挖挖,部分用风镐部分用风镐七类土七类土坚石坚石X XXIIIXIII大大理理石石;辉辉绿绿岩岩;粉粉岩岩;粗粗、中中粒粒花花岗岗岩岩;坚坚实实的的白白云云岩岩、砂砂岩岩、砾砾岩岩、片片麻麻岩岩、石石灰岩;微风化安山岩;玄武岩灰岩;微风化安山岩;玄武岩用爆破方法开挖用爆破方法开挖八类土八类土特坚石特坚石XIVXIVXVIXVI安安山山岩岩;玄玄武武岩岩;花花岗岗片片麻麻岩岩;坚坚实实的的细细粒粒花花岗岗岩岩、石石英英岩岩、辉辉长长岩岩、粉粉岩
7、岩、角角闪闪岩岩用爆破方法开挖用爆破方法开挖二、二、土的工程分类土的工程分类按开挖的难易程度分为八类按开挖的难易程度分为八类一类土(松软土)一类土(松软土)二类土(普通土二类土(普通土)三类土(坚土)三类土(坚土)四类土(砂砾坚土)四类土(砂砾坚土)机械或人工直接开挖机械或人工直接开挖 五类土(软石)五类土(软石)六类土(次坚石)六类土(次坚石)七类土(坚石)七类土(坚石)八类土(特坚石)八类土(特坚石)爆破开挖爆破开挖学习单元学习单元1 1:土的类别及土的工程性质:土的类别及土的工程性质 思考思考2:在施工现场如何对土的类在施工现场如何对土的类别进行简易判别?别进行简易判别?学习单元学习单元
8、1:土的类别及土的工程性质:土的类别及土的工程性质 工作任务工作任务2:认识土的工程性质:认识土的工程性质一、土的天然含水量一、土的天然含水量二、土的天然密度二、土的天然密度三、土的干密度三、土的干密度四、土的可松性四、土的可松性五、土的渗透性五、土的渗透性一、土的天然含水量一、土的天然含水量土的天然含水量土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比,以是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比,以百分数表示。百分数表示。mw 土中水的质量;ms 土中固体颗粒的质量土的含水量测定方法:土的含水量测定方法:把土样称量后放入烘箱内进行烘干(把土样称量后放入烘箱内进行烘干(1001001
9、05C105C),直至重量不在),直至重量不在减少为止,称量。第一次称量为含水状态土的质量,第二次称量为烘减少为止,称量。第一次称量为含水状态土的质量,第二次称量为烘干后土的质量干后土的质量msms,利用公式,利用公式 可计算出土的天然含水量。可计算出土的天然含水量。如何测定土的含水量如何测定土的含水量?一、土的天然含水量一、土的天然含水量土的含水量表示土的干湿程度。土的含水量表示土的干湿程度。土的含水量:土的含水量:5%以内,干土;以内,干土;530%以内,潮湿土;以内,潮湿土;大于大于30%,湿土。,湿土。各类土的最佳含水量如下:各类土的最佳含水量如下:砂土为砂土为8%12%;粉土为;粉土
10、为9%15%;粉质粘土为粉质粘土为12%15%;粘土为;粘土为19%23%。工程意义:工程意义:含水量对于挖土的难易,施工时边坡稳定及回填土的夯实含水量对于挖土的难易,施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响。质量都有影响。例:例:测定土的含水量时,用环刀法取样,如图测定土的含水量时,用环刀法取样,如图1-11-1所示。土样取出后,所示。土样取出后,放在天平上称量质量放在天平上称量质量300g300g,然后放入烘箱内进行烘干,烘干后质量为,然后放入烘箱内进行烘干,烘干后质量为250g250g,已知环刀自重,已知环刀自重50g50g,求土的天然含水量。,求土的天然含水量。解:解:土中固体颗粒的质
11、量土中固体颗粒的质量m ms s=250-50=200g=250-50=200g 土中水的质量土中水的质量m mw w =300-250=50g =300-250=50g 土的天然含水量:土的天然含水量:土环刀图1-1环刀法采集土样示意图二、土的天然密度二、土的天然密度土的天然密度土的天然密度天然密度是指土天然密度是指土在天在天然状态下单位然状态下单位体积的质量,用体积的质量,用表示,即表示,即气水土图1-2mmgvm m土体的质量;土体的质量;V V土的天然体积。土的天然体积。土的密度一般用土的密度一般用环刀法测定环刀法测定,用一个体积已知的环刀切入土样中,上,用一个体积已知的环刀切入土样中
12、,上下端用刀削平,称出质量,减去环刀的质量,与环刀的体积相比,即下端用刀削平,称出质量,减去环刀的质量,与环刀的体积相比,即得到土的天然密度。得到土的天然密度。如何测定土的密度?如何测定土的密度?三、土的干密度三、土的干密度土的干密度:土的干密度:指单位体积土中固体颗粒的质量,用指单位体积土中固体颗粒的质量,用d表表示,即示,即 m mS S土中固体颗粒的质量土中固体颗粒的质量 V V土的天然体积土的天然体积干密度工程意义:在填土压实时,土经过打夯,质量不变,干密度工程意义:在填土压实时,土经过打夯,质量不变,体积变小,干密度增加,我们通过测定土的干密度体积变小,干密度增加,我们通过测定土的干
13、密度d,从而可判断土是否达到要求的密实度。从而可判断土是否达到要求的密实度。干密度对土方施工干密度对土方施工有什么影响?有什么影响?四、土的可松性四、土的可松性土的可松性:土的可松性:天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽天然土经开挖后,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。可松性。KSKS、KSKS土的最初、最终可松性系数土的最初、最终可松性系数V1V1土在自然状态下的体积(天然密实土)土在自然状态下的体积(天然密实土)V2V2土经开挖成松土经开挖成松 散状态下的体积(松土)散状态下的体积(松土)V3
14、V3土经压土经压(夯夯)实后的体积(压实土)实后的体积(压实土)土的最初可松性系数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是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数;参数;土的最终可松性系数土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数,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表各类土的可松性系数见表1.1所示。所示。土的可松性对土施土的可松性对土施工有什么影响?方工有什么影响?方312VVV说明:(说明:(1)计算土方量:用天然密实土的体积)计算土方量:用天然密实土的体积 V V1 1 (2 2)土方运输:用)土方运输:用松土的体积松土的体积 V V
15、2 2,考虑,考虑 K KS S (3 3)土方回填:用)土方回填:用压实土的体积压实土的体积 V V3 3,考虑,考虑 K KS S 土的类型土的类型KsKs一类土一类土1.08 1.171.171.011.03二类土二类土1.141.241.021.05三类土三类土1.241.301.041.07四类土四类土1.261.451.061.20五类土五类土1.301.501.101.30六类土六类土1.451.501.281.30土的可松性系数土的可松性系数案例案例 1208m3某基坑某基坑208m3,现需回填,用,现需回填,用2m3 的装载车从附近运土,的装载车从附近运土,问需要多少车次的土
16、?问需要多少车次的土?(KS=1.20,KS=1.04)答:填方用土:答:填方用土:V1=V3/KS=208/1.04=200m3(原状土)(原状土)V2=KS V1=1.20*200=240m3(松散土)(松散土)2m3 的装载车运土需要车次:的装载车运土需要车次:n=240/2=120车次车次 土土体体孔孔隙隙中中的的自自由由水水在在重重力力作作用用下下会会产产生生流流动动,土土体体被被水水透透过过的性质称为渗透性的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一土的渗透性是土的水力学主要性质之一.五、土的渗透性五、土的渗透性:L Lh h2 2h h1 1v vA AB B达西达西(H
17、.Darcy)(H.Darcy)定律定律:V=K V=K =K KI I h h1 1-h-h2 2 L L式中式中:I I=-=-称为水力坡度称为水力坡度 ;K-K-渗透系数渗透系数(m/h,m/d)(m/h,m/d)为一比例系数为一比例系数,当当 I=1.0I=1.0时时,V=KV=Kh h1 1-h-h2 2 L L h h L L土的类型土的类型K(m/d)土的类型土的类型K(m/d)漂石漂石(无砂质充填无砂质充填)500 10001000 粉粉 砂砂0.51卵卵石石100500黄黄土土0.250.5砾砾石石50150粘砂土粘砂土0.10.5粗粗砂砂2050轻砂粘土轻砂粘土0.050.
18、1中中砂砂520重砂粘土重砂粘土0.0010.05细细砂砂15粘粘土土0.001渗透系数渗透系数K K经验近似值经验近似值学习了土的工程分类知识,学会在施工现场用简易方法判别土的学习了土的工程分类知识,学会在施工现场用简易方法判别土的类别类别认识了土的工程性质,了解了土的工程性质对土方施工的影响认识了土的工程性质,了解了土的工程性质对土方施工的影响返回返回学习单元学习单元2 2:计算土方工程量:计算土方工程量第一章:土方工程学习目标学习目标1.1.掌握基坑土方量计算方法掌握基坑土方量计算方法2.2.掌握基槽土方量的计算方法掌握基槽土方量的计算方法会熟练、准确计算基坑、基槽土方量。会熟练、准确计
19、算基坑、基槽土方量。1基坑:基坑:指挖土底面积在指挖土底面积在20m2以内,且长宽比小于以内,且长宽比小于3倍者。倍者。2基槽:基槽:指挖土宽度在指挖土宽度在3m以内,且长宽比大于等于以内,且长宽比大于等于3倍者倍者.3挖土方:挖土方:指基槽挖土宽度在指基槽挖土宽度在3m以上,基坑挖土底面积大于以上,基坑挖土底面积大于20m2,平整场地厚度在,平整场地厚度在300mm以外者。以外者。4土方回填:土方回填:常见的有:基础回填、室内回填、管道沟槽回填。常见的有:基础回填、室内回填、管道沟槽回填。5.场地平整:场地平整:是指挖填平均厚度小于等于是指挖填平均厚度小于等于300mm的挖填或找平等土的挖填
20、或找平等土方施工过程。方施工过程。1.什么是基坑开挖?什么是基坑开挖?2.什么是基槽开挖?什么是基槽开挖?3.什么是土方回填?什么是土方回填?相关工程术语相关工程术语主要内容主要内容工作任务工作任务1:计算基坑基槽开挖土方量计算基坑基槽开挖土方量工作任务工作任务2:土方边坡与支护土方边坡与支护工作任务工作任务1:计算基坑土方量:计算基坑土方量什么是基坑?什么是基坑?工作任务工作任务1:计算基槽土方量:计算基槽土方量基槽土方量可沿长度方向分段计算基槽土方量可沿长度方向分段计算什么是基槽?什么是基槽?1第一段土方量。1第一段的长度。工作任务工作任务2:土方边坡与支护:土方边坡与支护一、土方边坡一、
21、土方边坡土方边坡坡度以其挖方深度土方边坡坡度以其挖方深度H与边坡底宽与边坡底宽B之比来表示。之比来表示。m=B/H ,称为坡度系数。坡度系数。土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定边边 坡坡令令:m=m 边坡系数边坡系数 1:m=H:B=1:m 边坡坡度边坡坡度B B H HH H B BBH坡宽坡角坡肩坡顶坡底坡高边坡各部位名称边坡可做成直线形、折线形或阶梯形,土方边坡坡度一般在设计文件边坡可做成直线形、折线形或阶梯形,土方边坡坡度一般在设计文件上
22、有规定,若设计文件上无规定,可按照上有规定,若设计文件上无规定,可按照建筑地基基础工程施工质建筑地基基础工程施工质量验收规范量验收规范GB50202-2002第的规定执行如第的规定执行如表1.3。m的确定原则:的确定原则:保证土体稳定、施工安全,又要节省土方。保证土体稳定、施工安全,又要节省土方。工作任务工作任务2:土方边坡与支护:土方边坡与支护建筑地基基础工程施工质量验收规范建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002规定临时性挖方边坡值规定临时性挖方边坡值土方类别土方类别边坡值(宽:高)边坡值(宽:高)砂土(不包括细砂、粉砂)砂土(不包括细砂、粉砂)1:1.251:1.50一般
23、粘性土一般粘性土硬硬1:0.751:1.00硬、塑硬、塑1:1.001:1.25软软1:1.50或更缓或更缓碎石类土碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土充填坚硬、硬塑粘性土1:0.501:1.10充填砂土充填砂土1:1.001:1.50注:注:1、设计有要求时,应符合设计标准。、设计有要求时,应符合设计标准。2、如采用降水或其他加固措施,可不受本表限制,但应计算复核;、如采用降水或其他加固措施,可不受本表限制,但应计算复核;3、开挖深度,对软土不应超过、开挖深度,对软土不应超过4m,对硬土不应超过,对硬土不应超过8m.工作任务工作任务2:土方边坡与支护:土方边坡与支护土方开挖不放坡不加支护规定:土方开
24、挖不放坡不加支护规定:1.前提:前提:当地质条件良好,土质均匀,地下水位低于基坑(槽)底面标当地质条件良好,土质均匀,地下水位低于基坑(槽)底面标高时。高时。2:直立壁高度:直立壁高度:(1)密实、中密的砂土和碎石类土(填充物为砂土)为)密实、中密的砂土和碎石类土(填充物为砂土)为1.0m;(2)硬塑、可塑的粉土及粉质黏土为)硬塑、可塑的粉土及粉质黏土为1.25m;(3)硬塑、可塑的黏土和碎石类土(填充物为黏土)为)硬塑、可塑的黏土和碎石类土(填充物为黏土)为1.5m;(4)坚硬的黏土为)坚硬的黏土为2m。工作任务工作任务2:土方边坡与支护:土方边坡与支护工作任务工作任务2:土方边坡与支护:土
25、方边坡与支护学习单元学习单元3 3:土方开挖:土方开挖思考:土方开思考:土方开挖前要做哪些挖前要做哪些准备工作?准备工作?1.拆除影响施工的建筑物、构筑物;拆除和拆除影响施工的建筑物、构筑物;拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道;迁移树木和清除其他植物。道和地下管道;迁移树木和清除其他植物。2.进行施工排降水和测量放线。进行施工排降水和测量放线。3.修好临时道路、电力、通讯及供水设施修好临时道路、电力、通讯及供水设施,以以及生活和生产用临时房屋。及生活和生产用临时房屋。4.制定合理施工方案和施工组织设计。制定合理施工方案和施工组织设计。
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