土方工程施工-PPT.ppt
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1、土方工程施工主要内容主要内容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(施工排降水、基坑支护):土方开挖(施工排降水、基坑支护)学习单元学习单元4:填筑土方并压实:填筑土方并压实1.1.2 1.1.2 土的工程分类土的工程分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥(泥炭)用锹、锄头挖掘,少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土;潮湿的黄土;夹有碎石、卵石的砂;种植土、填土用锹、锄头挖掘,少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土;重粉质粘
2、土、砾石土;干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土;压实的填土主要用镐,少许用锹、锄头挖掘,部分用撬棍四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土;含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土;粗卵石;天然级配砂石;软泥灰岩整个先用镐、撬棍,后用锹挖掘,部分用楔子及大锤五类土软石VVI硬质粘土;中密的页岩、泥灰岩、白奎土;胶结不紧的砾岩;软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘,部分使用爆破方法六类土次坚石VIIIX泥岩、砂岩、砾岩;坚实的页岩、泥灰岩,密实的石灰岩;风化花岗岩、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖,部分用风镐七类土坚石XXIII大理石;辉绿岩;粉岩;粗、中粒花岗岩;坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石
3、灰岩;微风化安山岩;玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIVXVI安山岩;玄武岩;花岗片麻岩;坚实的细粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖学习单元学习单元学习单元学习单元1 1:土的类别及土的工程性质:土的类别及土的工程性质: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:岩石、碎石土、砂土、粉土、根据土的颗粒大小可分为:岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土。详细的分类,见粘性土。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:松软土、普通土、坚土根据土
4、的开挖难易程度分为:松软土、普通土、坚土等八大类。等八大类。1.1.2 1.1.2 土的工程分类土的工程分类土的工程分类土的工程分类按开挖的难易程度分为八类 一类土(松软土)二类土(普通土)三类土(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: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、土的可松性
5、一、土的可松性二、土的渗透性二、土的渗透性一、土的可松性一、土的可松性一、土的可松性一、土的可松性土的最初可松性:天然土经开挖后,其体积因松散而增加,土的最初可松性: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。的可松性。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土在自然状态下的体积V2V2土经开挖成松土经开挖成松 散状态下的体积散状态下的体积V3V3土经压土经压(夯夯)实后的体积实后的体积l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
6、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;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,参数;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,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。土的可松性对土方土的可松性对土方施工有什么影响?施工有什么影响?大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质 (4)可松性可松性 土的可松性:
7、天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍然不能恢复成原来体积填压实,仍然不能恢复成原来体积(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质 (4)可松性可松性 土的可松性:天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍然不能恢复成原来体积填压实,仍然不能恢复成原来体积最初可松最初可松性系数性系数土挖出后松土挖出后松散状态下的散状态下的体积体积土在天然状土在天然状态下的体积态下的体积(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(
8、二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质 (4)可松性可松性 土的可松性:天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍然不能恢复成原来体积填压实,仍然不能恢复成原来体积最后可松最后可松性系数性系数土经压实后土经压实后的体积的体积(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质(二)土的工程分类及性质 (4)可松性可松性 土的可松性:天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回天然土经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍然不能恢复成原来体积填压实,仍然不能恢复成原来体积 自然状态下的土,经开挖后
9、,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks 最初可松性系数;Ks 最终可松性系数;V1土在自然状态下的体积(天然密实土);V2土经开挖后松散状态下的体积(松土);V3土经回填压实后的体积(压实土)。V V1 1 V V3 3 V V2 2 1 K 1 KS S K6m,或土质不良。,或土质不良。环状:在坑槽四周布置。用于面积较大的基坑。环状:在坑槽四周布置。用于面积较大的基坑。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案2)高程布置)高程布置
10、(图图)井管埋深:井管埋深:H埋埋H1hiL。H1埋设面至坑底距离;埋设面至坑底距离;h降水后水位线至坑底最小距离降水后水位线至坑底最小距离(一般可取一般可取0.5-1m);i地下水降落坡度,环状地下水降落坡度,环状1/10,线状,线状1/5;L井管至基坑中心井管至基坑中心(环状环状)或另侧或另侧(线状线状)距离。距离。当当H埋埋6m时:降低埋设面或采用二级井点或改用其它井点。时:降低埋设面或采用二级井点或改用其它井点。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案(3)轻型井点的计算)轻型井点的计算1)涌水量的计算)涌水量的计算
11、判断井形按照滤管与判断井形按照滤管与不透水层的关系不透水层的关系完整井完整井到不透水到不透水层层非完整井非完整井未到不未到不透水层透水层.按照是否承压水层:按照是否承压水层:承压井或无压井承压井或无压井工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案无压完整井群井井点计算无压完整井群井井点计算Q1.366K(2HS)S/(lgRlgX0)(m3/d)K土层渗透系数土层渗透系数(m/d);H含水层厚度含水层厚度(m);S水位降低值水位降低值(m);R抽水影响半径抽水影响半径(m),R=1.95S(HK)1/2;X0环状井点系统的假想半
12、径环状井点系统的假想半径(m);当长宽比当长宽比A/B 5时,时,X0=(F/)1/2,否则分块计算涌水量再累加。,否则分块计算涌水量再累加。F井点系统所包围的面积。井点系统所包围的面积。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案无压非完整井群井系统涌水量计算无压非完整井群井系统涌水量计算以有效影响深度以有效影响深度H0代替含水层厚度代替含水层厚度H用上式计算用上式计算Q。当。当H0值超过值超过H时,取时,取H0H;计算;计算R时,也应以时,也应以H0代入代入H0的确定方法:的确定方法:s/(s+l)工作任务工作任务工作任务工
13、作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案2)确定井管的数量与间距)确定井管的数量与间距单井出水量:单井出水量:q65d l K1/3(/d)d、l滤管直径、长度滤管直径、长度(m);最少井点数:最少井点数:n1.1Q/q(根根)1.1备用系数。备用系数。3)最大井距:最大井距:DL总管总管/n(m);4)确定井距:确定井距:15d井距井距DD,且符合总管的接头间距且符合总管的接头间距。5)确定井点数:确定井点数:nL总管总管/D工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案实际采用井点管
14、间距时,还应注意以下几点:实际采用井点管间距时,还应注意以下几点:井距不能太小,否则彼此干扰大,出水量会显著减小,因此,井井距不能太小,否则彼此干扰大,出水量会显著减小,因此,井距必须大于距必须大于5d在渗透系数小的土中,井距不应完全按计算取值,还要考虑抽水在渗透系数小的土中,井距不应完全按计算取值,还要考虑抽水时间,否则,井距较大时,水位降落时间很长,因此在这类土中,时间,否则,井距较大时,水位降落时间很长,因此在这类土中,井距反而宜较小些。井距反而宜较小些。靠近河流处,井点宜适当加密;靠近河流处,井点宜适当加密;井距应与总管上的接头间距相配合。井距应与总管上的接头间距相配合。工作任务工作任
15、务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案6)抽水设备的选择)抽水设备的选择一套抽水设备,常设真空泵一台,离心泵两台一套抽水设备,常设真空泵一台,离心泵两台真空泵选择真空泵选择真空泵的类型有真空泵的类型有:干式(往复式)真空泵干式(往复式)真空泵湿式(旋转式)真空泵湿式(旋转式)真空泵干式真空泵的型号常用有干式真空泵的型号常用有W5、W6型。总管长度不大于型。总管长度不大于100M,可采用,可采用W5型,总管长度不大于型,总管长度不大于120M,可采用,可采用W6型。型。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水
16、方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案离心泵选择离心泵选择一般选择单级离心泵,根据流量、吸水扬程及总扬程选择水泵型一般选择单级离心泵,根据流量、吸水扬程及总扬程选择水泵型号。号。流量:比基坑涌水量流量:比基坑涌水量Q大大1020%吸水扬程:要大于降水深度加上各项水头损失,即吸水扬程:要大于降水深度加上各项水头损失,即(hA+h)。总扬程:要满足吸水扬程和出水扬程之和。总扬程:要满足吸水扬程和出水扬程之和。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案3.井点管的埋设与使用井点管的埋设与使用(1)埋设方法:)埋设方法:水冲法:水枪
17、、井管自身水冲法:水枪、井管自身(高压水高压水)钻孔法:正循环钻钻孔法:正循环钻、反循环钻、冲击钻等。、反循环钻、冲击钻等。(2)使用要求:使用要求:开挖前开挖前2-5天开泵降水;天开泵降水;连续抽水不间断连续抽水不间断(水量先大后小,先混后清水量先大后小,先混后清),注意防止堵塞。,注意防止堵塞。(3)注意问题:注意问题:真空度真空度0.60.7大气压;大气压;死管:检查、变活;死管:检查、变活;设观测井检查水位下降情况。设观测井检查水位下降情况。(4)拔除井管:拔除井管:基坑回填后;用安装卷扬机和支架拔出基坑回填后;用安装卷扬机和支架拔出工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水
18、方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案轻型井点的施工轻型井点的施工放线定位放线定位排放总管排放总管冲孔冲孔沉设井点管沉设井点管灌填砂滤料、上部填灌填砂滤料、上部填粘土密封粘土密封用弯连管将井点管与总管相连用弯连管将井点管与总管相连安装抽水设备安装抽水设备开动开动设备试抽水设备试抽水测量观测井中地下水位变化。测量观测井中地下水位变化。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案轻型井点系统设计计算示例:轻型井点系统设计计算示例:某高层住宅楼地下室形状及平面尺寸如图所示某高层住宅楼地下室形状及平面尺寸如图所示,其
19、地下室底板垫层,其地下室底板垫层的底面标高为的底面标高为-5.90M,天然地面标高为,天然地面标高为-0.50M。根据地质勘察报告,。根据地质勘察报告,地面至地面至-1.8M为杂填土,为杂填土,-1.8M至至-9.6M为细砂层,为细砂层,-9.6M以下为粉质以下为粉质粘土,地下常水位标高为粘土,地下常水位标高为-1.4M,经实验测定,细砂层渗透系数,经实验测定,细砂层渗透系数K=6.8M/天。因场地紧张,基坑北侧直立开挖(有支护结构挡土,不天。因场地紧张,基坑北侧直立开挖(有支护结构挡土,不放坡),其余三面放坡开挖,边坡采用放坡),其余三面放坡开挖,边坡采用1:0.5,为施工方便,坑底开,为施
20、工方便,坑底开挖平面尺寸比设计平面尺寸每边放出挖平面尺寸比设计平面尺寸每边放出0.5M。试进行轻型井点系统设。试进行轻型井点系统设计。计。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案解:解:1.轻型井点系统布置轻型井点系统布置根据本工程条件,轻型井点系统选用单层环形布置。总管直径选用127MM,布置于天然地面上,基坑上口尺寸为:长:49+0.5 2+(5.9-0.5)0.5 2=55.4M宽:15.4+0.52+(5.9
21、-0.5)0.5=19.1M井点管距离基坑壁为1.0M,则总管长度为:2 55.4+2 1.0)+(19.1+21.0 )=157M工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案井点管长度选用井点管长度选用7M,直径,直径50MM的钢管,滤管长度的钢管,滤管长度1.0M,井点管露出地面,井点管露出地面0.2M,基坑中心要求的降水深度,基坑中心要求的降水深度S为:为:S=5.9-1.4+0.5=5.0M井点管所需埋置深度井点管所需埋置深度H=H1+h+IL=(5.9-0.5)+0.5+21.1/21/10=6.95M7.0-0.2=
22、6.8M不满足要求。不满足要求。工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案将总管埋设于地面下将总管埋设于地面下0.3M处。即先挖去处。即先挖去0.3M深的沟槽,深的沟槽,然后在槽底铺设总管,此时井点所需长度:然后在槽底铺设总管,此时井点所需长度:基坑上口长:49+0.52+(5.9-0.8)0.52=55.1M宽:15.4+0.52+(5.9-0.8)0.5=18.95MH=(5.9-0.8)+0.5+20.95/2 1/10 =6.65M7.0-0.2=6.8M 满足要求。抽水设备根据总管长度选用两套,其布置位置与总管的划分
23、范围如图所示工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案2.基坑涌水量计算基坑涌水量计算滤管底部距不透水层距离滤管底部距不透水层距离9.6-0.8-6.8-1.0=1.0M按无压非完整井计算按无压非完整井计算S/原地下水位线到井点底部的距离原地下水位线到井点底部的距离S/=7.0-0.2-(1.4-0.8)=6.2M工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水
24、方案取H0=H=8.2M工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案单根井点出水量单根井点出水量3.井点管数量井点管数量n=1.1Q/q=1.1925.63/19.3=53根根4.5.实际总根数实际总根数(20.95+57.1)22.4=65根根工作任务工作任务工作任务工作任务3 3:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案:编制施工降水方案6.抽水设备选择抽水设备选择总管长度总管长度156M,选用选用W5型干式真空泵型干式真空泵2台台(每台真空泵所带总管长每台真空泵所带总管长度度120M),真空泵所需真空度真空泵所
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