首页土木建筑工程施工土木工程施工技术 02 第二章 工程造价的构成.pptx

02 第二章 工程造价的构成.pptx

页数:133页文件大小:279.0 KB来源: 土木工程施工技术ppt课件

本课件以土方工程为主线,从土的工程分类与密度、含水量、可松性、渗透性等性质出发,展开土方边坡稳定与土方量计算、场地平整的方格网法、建筑基坑支护的选型与计算、地下水控制与轻型井点设计,并归纳填土压实与施工机械选择。

土方工程概述页,列出挖掘、支护、填筑与地下水控制四项工作内容
土方工程特点页,说明工程量大、施工条件复杂两点特征并引出土分八类
土的工程分类表,按开挖工具与土的名称把一至八类土划成十六个级别
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第1页:土方工程概述与施工内容

所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的施工技术课程也就由此开始。 工作内容:挖掘、支护、填筑、地下水控制。

  • 1.1概述一、土方工程的分类及施工特点:(一)分类: 、场地平整2、基坑(槽)、管沟施工3、地下大型挖土工程(常采用“逆筑法”) 、回填工程11土方工程

第2页:土方工程特点与土的工程分类

  • (二)特点21.工程量大——采用机械化施工2.施工条件复杂——制定施工方案。
  • 二、土的工程分类根据土方开挖的难易程度,将土分为八类及16个级别.一~四类为土

五~八类为石。

第3页:土的工程分类表

土的工程分类
土的类别土的名称土的级别开挖方法及工具
一类土(松软土)砂;亚砂土;冲积砂土层;种植土;泥炭(淤泥)Ⅰ用锹、锄头挖掘
二类土(普通土)亚粘土;潮湿的黄土;夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及亚砂土Ⅱ用锹、锄头挖掘,少许用镐翻松
三类土(坚土)软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石、卵石的黄土、亚粘土;压实的填筑土Ⅲ主要用镐,少许用锹、锄头挖掘,部分用锲子及大锤
四类土(砂砾坚土)重粘土及含有碎石、卵石的粘土;粗卵石;密实的黄土;天然级配的砂石;软泥炭岩及蛋白石Ⅳ先用镐、撬棍,然后用锹挖掘,部分用锲子及大锤
五类土(软石)硬石炭纪粘土;中等密实的页岩、泥岩;白垩土;胶结不紧的砾岩;软的石灰岩Ⅴ-Ⅵ用镐或撬棍、大锤挖掘,部分用爆破方法
六类土(次坚石)泥炭岩;砂岩;坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩;风化花岗岩、片麻岩Ⅶ-Ⅸ用爆破方法开挖,部分用镐
七类土(坚石)大理岩;辉绿岩;玢岩;粗、中粒花岗岩;坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩;风化痕迹的安山岩、玄武岩Ⅹ-ⅩⅢ用爆破方法开挖
八类土(特坚石)安山岩;玄武岩;花岗片麻岩;坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩ⅩⅣ-ⅩⅥ用爆破方法开挖

第4页:土的密度与含水量

三土的工程性质(一)土的密度:1天然密度 :土在天然状态下单位体积的质量.2干密度 d:单位体积土中固体颗粒的质量.(二)土的含水量:土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。 100%G2 G1 G2式中: ——土的含水量G1——含水状态时土的质量 G2——烘干后土的质量。 G1-G2=水分的质量.干土: < %潮湿土: %≤ ≤30%湿土: >30%

第5页:土的可松性系数

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)。 V1<V3<V21<KS <KS3112VVVVssK K (三)土的可松性:V3V1自然状态下的土,经开挖后,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:V25

第6页:土的可松性系数取值表

土的可松性系数
土的类型最终可松性系数Ks'最初可松性系数Ks
一类土1.01~1.031.08~1.17
二类土1.02~1.051.14~1.24
三类土1.04~1.071.24~1.30
四类土1.06~1.201.26~1.45
五类土1.10~1.301.30~1.50
六类土1.28~1.301.45~1.50

第7页:土的渗透性与达西定律

土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.(四)土的渗透性:Lh2h1vABV=K·————=K·I达西(H.Darcy)定律:h1-h2L式中:I=————=---称为水力坡度 K----渗透系数(m/h,m/d)为一比例系数,当I=1.0时,V=Kh1-h2hLL7

第8页:渗透系数经验值表

渗透系数K经验近似值
土的类别渗透系数K(m/d)
粉砂0.5~1
黄土0.25~0.5
粘砂土0.1~0.25
轻砂粘土0.05~0.1
重砂粘土0.001~0.05
粘土<0.001
细砂1~5
中砂5~20
粗砂20~50
砾石50~150
卵石100~500
漂石(无砂质充填)500~1000

第9页:土方边坡坡度与部位名称

  • 四、土方边坡和土方量计算:(一)边坡令:m=m——边坡系数1:m=H:B=1:m——边坡坡度HHBBH坡宽坡角坡肩坡顶坡底坡高边坡各部位名称B9

第10页:边坡形式

1.边坡形式1:m101:m11:m21:m

第11页:直壁开挖不加支撑的深度限值

直壁不加支撑挖方深度
土的类型挖方深度(m)
密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂石)1.00
硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土1.25
硬塑、可塑的粘土及碎石类土(充填物为粘性土)1.50
坚硬的粘土2.00

第12页:深度5m内基坑边坡最陡坡度

深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度
土的类别坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载
中密的砂土1:1.001:1.251:1.50
中密的碎石土(充填物为砂土)1:0.751:1.001:1.25
硬塑的轻亚粘土1:0.671:0.751:1.00
中密的碎石类土(充填物为粘性土)1:0.501:0.671:0.75
硬塑的亚粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67
老黄土1:0.101:0.251:0.33
软土(经井点降水后)1:1.00——

第13页:临时性挖方边坡坡度值

临时性挖方边坡坡度值
土的类别边坡坡度(1:m)
砂土(不包括细砂、粉砂)1:1.25~1:1.50
硬的一般性粘土1:0.75~1:1.00
硬、塑的一般性粘土1:1.00~1:1.25
软的一般性粘土1:1.50或更缓
充填坚硬、硬塑粘性土的碎石类土1:0.50~1:1.00
充填砂土的碎石类土1:1.00~1:1.50

第14页:永久性挖方边坡坡度值

边坡坡度(1:m)挖土性质1:1.00~1:1.25在天然湿度及层理均匀、不易膨胀的粘土、粉质粘土和砂土(不包括细砂、粉砂)内挖方,深度不超过3m1:1.25~1:1.50土质同上,深度为3~12m1:1.00~1:1.25干燥地区内土质结构未经破坏的干燥黄土及类黄土,深度不超过12m1:0.50~1:1.50在碎石土和泥灰岩土内的挖方,深度不超过12m,根据土的性质、层理特性和挖方深度确定1:0.20~1:1.50在风化岩内的挖方,根据岩石性质、风化程度、层理特性和挖方深度确定1:0.10在微风化岩内的挖方,岩石无裂缝且无倾向挖方披角的岩层直立的在未风化的完整岩石内的挖方14永久性土工构筑物挖方的边坡坡度

第15页:边坡稳定分析的条分法

  • 3.稳定分析采用“简单条分法”.又称瑞典条分法或费兰纽=斯(Fellenius)法.Mr式中:Ms= ·eMr= ·L·R抗滑力矩Mse RGCD0BA 表示边坡稳定1.0>K当结论:表示边坡处于极限平衡状态1.0=K当表示边坡不稳定1.0<K当15边坡稳定分析简图K=滑动力矩 L=R*

第16页:边坡稳定影响因素与思考题

  • 4.影响土方边坡稳定的因素内在因素:(1)抗剪强度:摩阻力和内聚力(2)剪力:自重和外荷载外在因素:1地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡2边坡上部荷载过大(大量堆土、堆料、停放机具)3土质条件、边坡留置时间5.思考题:(1)为什么粘性土的土方边坡比砂土的土方边坡稳定性好?(2)为什么下雨后边坡容易塌方?

第17页:基坑与基槽土方量计算

  • (二)土方量计算:按棱台体积计算:V=——[(2a1+a)b1+(2a+a1)b]按平均断面法计算:a1.基坑:(——<3)bV=—L—(F1+F2)2HHba1b162.基槽:(—a—≥3)ba基坑土方计算图LF117F2基槽土方计算图

第18页:例题1-1 基槽土方量计算

例题1一1建筑物外墙为条形毛石基础,基础平均断面面积为3.0m2。 基坑深2.0m,底宽为1.5m,地基为粉质粘土,计算100延米长的基槽土方挖方量?回填所需的自然状态下土方量和需运走的松散体积?(1 m=1 0.5 KS=1.30 K‘S=1.05)3.5m181.5m2.0m3m²1:0.5

第19页:例题1-1解答

解:挖方量=[1.5+(1.5+2×2×0.5)]×2×100 2=500m3(V1状态)填方体积=500-3×100=200m3(V3状态)回填所需的自然状态下土方量=200 1.05=190m3(V1状态)运走的自然状态下土方量=500-190=310m3(V1状态)运走的松散体积=310×1.30=403m3(V2状态)

第20页:例题1-2 管沟开挖土方量

例题1一2开挖一段长50m的排水管,施工要求管沟底宽解:1.计算面积F1该端管沟上口宽:B1=1+2*2*0.33=2.32(m)该端管沟面积:F1=2*(1+2.32)/2=3.32(m²)1.0m,边坡坡度1:m=1:0.33,管沟最小深度为2.0m,沟底纵向坡度为i=8‰,求管沟开挖土方量.2.32m(2.58m)1.0m2.0m(2.4m) (1.0m)

第21页:例题1-2解答

  • 2.计算面积F2该端管沟深为: H2=2+8‰*50=2.4(m)该端管沟上口宽: B2=1+2*2.4*0.33=2.58(m)该端管沟面积为:F2=2.4*(1+2.58)/2=4.3(m²)3.计算土方量:V=L/2(F1+F2)=*(3.32+4.3)=190.5(m³)50221

第22页:场地平整施工概述

  • 1.2场地平整施工22场地平整:就是将天然地面改造成我们所要求的设计平面.它包括:确定场地设计标高、计算土方量、土方调配、选择土方施工机械、拟定施工方案.一、场地设计标高的确定考虑因素:1生产工艺与运输

2地形 3挖填方平衡 4泄水坡度。 (如设计无要求,一般应向排水沟方向作成不小于2‰的坡度)方法:方格网法(在地形图上划分方格网,边长a为10m20m40m)

第23页:场地设计标高的初步确定

  • (一)初步确定场地设计标高原则:场地内挖填方平衡,并尽量减少土方工程量.方法采用“方格网法”1.将场地划分为边长为a的方格(一般取a=20m).2.测定各角点的地面标高H0计算示意图3.计算设计标高H023

第24页:设计标高计算公式

假设设计平面为水平面。 根据挖、填方平衡,则式中:H1——1个方格仅有的角点标高 H2——2个方格共有的角点标高 H3——3个方格共有的角点标高 H4——4个方格共有的角点标高 40Hi1 Hi2 Hi3 Hi4H n a2 a2H4n0 2 H2 3 H3 4 H4 H1H4n0 Hi2 Hi3 Hi4) (Hi124

第25页:考虑可松性的标高调整

  • (二)设计标高H0的调整1.考虑土的可松性而提高设计标高调整前:VW=VT(1)(2)调整后:V T=K SV W由于:V W=VW-FW* h(3)V T= VT+FT* h(4)得: h Vw(KS 1)FT FWKS

第26页:泄水坡度调整

式中:VW——按理论标高计算出的总挖方体积 FW,FT——按理论标高计算出的挖方区,填方区的总面积.调整后设计标高:H0 =H0+h2.考虑泄水坡度的调整h泄水坡度i=L≥2‰

第27页:单向与双向泄水标高计算

  • (1)单向泄水:Hn=H0 ±i·L如:H10=H0 -i·0.5a(2)双向泄水:Hn=H0 ±ix·Lx±iy·Ly如:H10=H0 -ix·0.5a-iy·0.5aaaaaaaH0 H0 H1011iH10i(a)aaaaaayyH10H1011ixi(b)iy22iyH1027H0 xxH0 H0

第28页:角点施工高度

  • 二、场地土方量计算:(一)角点施工高度hn:hn=Hn-Hn’=设计标高-地面标高“+”为填方高度hn为角点的挖、填方高度—“-”为挖方高度角点编号地面标高施工高度设计标高28

第29页:零线位置的确定

  • (二)确定零线:零点位置:X=ah1h1+h2h1ACODBh2xa零点位置计算零线——即挖、填方区的分界线+-----x+29aⅠ-Ⅱ++Ⅲ++++++

第30页:方格土方量计算公式

  • (三)土方量计算:1.全挖或全填:(二)两挖、两填挖方V1,2=+)填方V3,4=)a²V=4(h1+h2+h3+h4)a²4h1²(h1+h4h2²h2+h3h3²a²h4²4(h1+h4+h2+h3h1h2h3aah4a30h2h4ah3全挖(全填)方格h1两挖两填方格

第31页:三挖一填与一挖一填方格计算

  • 3.三挖一填(或三填一挖):填方:V4=挖方:V1,2,3=(2h1+h2+2h3-h4)+V44.一挖一填挖方:V1=1a²h16a²6h4³(h4+h1)(h4+h3)a²6h3aah2h1h4h1h2a三挖一填(或三填一挖)方格31一挖一填方格a

第32页:场地平整要点说明

  • 三、几点说明:(一)设计标高的确定(二)设计标高的调整(三)边坡土方量计算(四)土方调配32

第33页:例题1-3 场地设计标高计算

例题1一3某建筑场地方格网如图所示,方格边长20m,双向泄水ix=iy=3‰,土层为亚粘土.不考虑土的可松性影响,试根椐挖填方平衡的原则,计算场地设计标高,角点施工高度及总土方量.170.5033170.0012347171.00170.5065171.50171.0098172.00171.50171.00某建筑场地方格网图

第34页:例题1-3设计标高求解

H0=344n解:(1)计算设计标高: H1+2 H2+4 H4式中: H1=170+171+172+171=684(m)2 H2=2(170.5+171.5+171.5+170.5)=1368(m)4 H4=4*171=684(m)得:H0H1=171-3‰*20-3‰*20=170.88(m)H2=H1+3‰*20=170.88+0.06=170.94(m)……(2)角点施工高度:h1=170.88-170=+0.88(m)……4*4=684+1368+684=171(m)

第35页:例题1-3角点施工高度

+0.88+0.44170.88170.940171.00+0.44170.940171.00-0.44171.060-0.44171.00-0.88171.12171.06yx1-1351-22-22-1

第36页:例题1-3零线与土方量

  • (3)确定零线:(4)土方量计算:填方:V1-1=填方:V1-2=—总填方量=176+2*29.3= +243.6(m³)得——总挖方量=176+2*29.3=-243.6(m³)a²4(h1+h2+h3+h4)=20²4(0.88+0.44+0+0.44)=+176(m³)61a²h1=6*20²*0.44=+29.3(m³)136

第37页:建筑基坑与基坑支护

  • 1.3建筑基坑支护37建筑基坑(buildingfoundationpit)——为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间.基坑支护(retainingandprotectingforfoundationexcavation)——为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施.

第38页:基坑支护设计原则

  • 一、基坑支护的作用:挡土和截水,保证基坑侧壁的稳定.38二、基坑支护的设计原则:(一)分类:1.承载能力极限状态2.正常使用极限状态

第39页:基坑侧壁安全等级表

基坑侧壁安全等级及重要性系数
安全等级破坏后果重要性系数γ0
一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10
二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00
三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90

第40页:基坑变形监控值表

基坑变形的监控值
基坑等级地面最大沉降监控值(mm)围护结构墙体最大位移监控值(mm)围护结构墙顶位移监控值(mm)
一级基坑305030
二级基坑608060
三级基坑10010080

第41页:基坑支护设计内容

  • (三)设计内容411.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算,2.对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁,尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算.3.地下水控制计算和验算.

第42页:基坑支护结构选型

  • 三、基坑支护结构的选型:支护结构水泥土挡墙式排桩与板墙式边坡稳定式深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙板桩式排桩式板墙式组合式逆作拱墙式土钉墙喷灌支护钢板桩混合土板桩型钢横挡板钢管桩、预制混凝土桩钻孔灌筑桩挖孔灌筑桩现浇地下连续墙预制装配式地下地下连续墙高应力区加筋水泥土墙加筋水泥土桩(SWM工法)

第43页:支护结构选型适用条件

支护结构选型表43适用条件结构型式1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级2.悬壁式结构在软土场地中不宜大于5m3.当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙排桩或地下连墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.水泥地桩施工范围内地基土承截力不宜大于150kpa3.基坑深度夹不宜大于6m水泥土墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级r的非软土地2.基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施土钉墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用3.拱墙轴线的矢跨比不宜小用1/84.基坑深度不宜大于12m5.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施逆作拱墙1.基坑侧壁安全等级宜为三级2.施工场地应满足放坡条件3.可独立或与上述其他结构结合使用4.当地下水位高于坡脚时时,应采用降水措施放坡

第44页:水平荷载计算简图

  • 六、水平荷载标准值的计算:0wphzhd44hwahZjajke

第45页:碎石土与砂土水平荷载

  • (一).对于碎石土及砂土:1.当计算点位于地下水位以上时:2.当计算点位于地下水位以下时:eajk ajkKai 2cikKai tg(452式中——第i层的主动土压力系数,Kai2)

ik°- ikKai ajkcikzjKai zj hwa mj hwa waKai weajk ajkKai 2cik——作用于深度zj处的竖向应力标准值,——三轴试验,确定的第i层土固体不排水(快)剪粘聚力标准值 ——三轴试验确定的第i层土固体不排水(快)剪内摩擦角标准值 ——计算点深度

第46页:粉土与黏性土水平荷载

  • (二)、对于粉土及粘性土:eajk ajkKai 2cikKai(三)、当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时,应取零。

mjhwa——基坑外侧水位深度 ——计算系数,当hwa≤h时,取1,当——水的重度。 hwa>h时,取零 wa w——计算参数,当zj<h时zj,取zj,当zj≥h时zj,取h

第47页:竖向应力标准值计算

rk mj·zj——深度Zj以上土的加权平均天然重度。 式中: mj(2)计算点位于基坑开挖面以下时: rk mh·h——开挖面以上土的加权平均天然重度。 式中: mh(四)、竖向应力标准值的计算: ajk rk 0k 1k1.自重竖向应力 rk:(1)计算点位于基坑开挖面以上时

第48页:地面附加荷载引起的竖向应力

  • 2.地面附加荷载引起的竖向应力 ok: 0k q0 okq048

第49页:地面局部荷载引起的竖向应力

  • 3.地面局部荷载引起的竖向应力 Ik:b01kq1b0 2b1 Ikb1b0q145 45 45

第50页:水平抗力计算简图

七、水平抗力标准值的计算:ojzhwpepjkzhd50

第51页:水平抗力标准值计算

  • (三)基坑底面竖向应力标准值:+ 2Kpi iktg(45°2)(一)对于砂土及碎石土:epjk pjkKpi 2cikKpi zj hwp 1 Kpi w式中 pjk——作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值

Kpi——第i层的被动土压力系数

  • (二)对于粉土及粘性土:epjk pjkKpi 2cikKpi pjk mj·zj 式中mj——深度Zj以上土的加权平均天然重度。

第52页:钻孔灌注桩排桩平面布置

一字相间排列52一字搭接排列一字相接排列交错相接排列交错相间排列钢筋混凝土灌注桩排布置形式九、钻孔灌注混凝土排桩支护.(一)平面布置

第53页:排桩竖向布置与冠梁腰梁

  • (二)竖向布置:冠梁(topbeam)——设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁.腰梁(middlebeam)——设置在支护结构顶部以下传递支护结构与锚杆或内支撑点力的钢筋混凝土梁或钢梁.dhh53腰梁排桩排桩(pilesinrow)——以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构.冠梁

第54页:排桩构造与施工要求

  • (三)构造要求:悬臂式排桩结构桩径不宜小于600mm,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定.(四)施工要求:平面位置≤50mm垂直度≤0.5%冠梁:混凝土强度等级≥C20,构造配筋.≥桩径≥400mm54

第55页:悬臂式支护嵌固深度计算

  • (五)嵌固深度计算:1.悬臂式支护结构:hdhp Epj Eaihah55o悬臂式支护结构嵌固深度计算简图

第56页:嵌固深度计算式

M0=056hp Epj-1.2 ha Eai≥0式中: Epj——桩、墙底以上的基坑内侧各土层水平抗力标准值的epjk合力之和 hp——合力 Epj作用点至桩、墙底的距离

第57页:单层支点支护结构计算

Eai——桩、墙底以上的基坑外侧各土层水平荷载准57值的eaik合力之和 合力 Epj作用点至桩、墙底的距离 ——ha支护结构(排桩)稳定分项系数.要求:hd≥0.3h——1.22.单层支点支护结构:(1)支点力的计算:①确定O 点:ea1k=ep1k式中:ea1k——水平荷载标准值 ep1k——水平抗力标准值.

第58页:支护结构抗渗稳定验算

  • (六)抗渗要求:hd≥1.2 (h-hwa)ohd58hwah④要求:hd≥0.2h渗透稳定计算简图

第59页:土钉墙支护组成与构造

  • 十、土钉墙支护土钉墙(soilnailingwall)——采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构.(一)组成和构造:1.土钉:钢筋或钢管,长度=(0.5~1.2)h,间距宜为1~2m,与水平面夹角宜为5 ~20 2.钢筋网:钢筋直径宜为6~10mm,间距宜为150~300mm.3.喷射混凝土:强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于80mm.59

第60页:土钉墙特点与承载力验算

  • (二)特点:1.安全可靠2.可缩短基坑施工工期3.施工机具简单,易于推广4.经济效益较好(三)土钉抗拉承载力计算:单根土钉抗拉承载力计算:1.25 0Tjk≤Tuj式中:Tjk——第j根土钉受拉荷载标准值.60

第61页:土钉受拉荷载标准值

Tjk= eajksxjszj/cosaj61式中: ——荷载折减系数.eajk——第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值 sxj·szj——第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距 aj——第j根土钉与水平面的夹角.

第62页:土钉抗拉承载力计算

qsik——土钉穿过第i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值 li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i稳定土体内的长度,破裂面与水平面的夹角为.Tuj= s dnj qsikli1式中: s——土钉抗拉力分项系数,取1.3 dnj——第j根土钉锚固体直径 2q0 21liTujh( + k)/2土钉抗拉承载力计算简图1—喷射混凝土面层 2—土钉 + kTuj——第j根土钉抗拉承载力设计值.对于基坑侧壁安全等级为三级时,可按下式计算

第63页:土钉墙施工工艺

  • (五)施工与检测631.分类:(1)钻孔注浆型土钉(2)打入型土钉(3)射入型土钉2.施工工艺:基坑开挖→喷射底层混凝土→钻孔安设土钉→注浆→绑扎钢筋网→喷射面层混凝土→坡面设置(防水处理)3.要求:(1)上层土钉注浆体及喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖下层土方及下层土钉施工.

第64页:钢板桩支护分类

  • 十一、钢板桩支护(一)分类:无锚板桩-----悬臂板桩(h<4m)浅埋板桩单锚(h=4~10m)深埋板桩有锚板桩等弯矩布置多锚(h>10m)等反力布置64

第65页:钢板桩截面形式

  • (二)截面:1.平板式
  • 2.波浪式
  • 3.Z型断面65

第66页:钢板桩破坏方式

  • (三)钢板桩的破坏方式:321566(a)1.板桩底端向外移动2.板桩弯曲破坏3.锚碇系统破坏4(b)(c)板桩破坏情况(a)板桩底端向外移动

(b)板桩弯曲破坏 (c)锚碇系统破坏1——板桩 2——拉杆 3——锚碇 4——堆土 5——破坏面

第67页:钢板桩设计三要素与拔除

  • (四)钢板桩设计的“三要素”:1.板桩入土深度hd2.板桩截面弯矩M3.锚杆拉力Rt(五)钢板桩拔除:基坑回填后,一般要拔除钢板桩,以便重复使用.常用的拔桩方法有:振动锤拔桩起重机与振动锤共同拔桩(六)适用范围:软弱土层及地下水位较高的基坑.67

第68页:土层锚杆构造

  • 十二、土层锚杆支撑:土层锚杆(soilanchor)——由设置钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体. .(一)锚杆构造:组成:锚头、杆体和浆体.锚杆长度=自由段L1+锚固段L268

第69页:土层锚杆的工程应用

  • 1.地下建筑和深基坑开挖中的支护.2.水工建筑、船坞、升船台等结构中挡土墙的支护.3.挡土墙、水坝等结构中用土层锚杆防止滑坡.4.在特殊结构中用土层锚杆来解决一些特殊要求.(三)锚杆分类:临时性锚杆1.按使用要求:永久性锚杆69

第70页:锚杆分类

一般锚杆2.按承力方式:3.按施工方式:预应力型高压注浆扩孔锚杆机械扩孔锚杆普通型(非预应力型)

第71页:锚杆布置要求

  • (四)锚杆布置:711.锚杆层数:锚杆上下排垂直间距不宜小于2m,锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4m.2.水平间距:水平间距不宜小于1.5m.3.倾角:宜为15 ~25 ,且不宜大于45 .

第72页:锚杆承载力计算

锚杆水平拉力设计值:Td=1.25 0Tc——式中:Td锚杆水平拉力计算值 ——Tc锚杆与水平面的倾角 —— 锚杆轴向受拉承截力设计值:——Nu(五)锚杆计算:1.锚杆承载力:锚杆承载力计算应符合下式规定:Td Nu·cos 211d2)]lq[dkljsjksiki-+2c(d+dq Nu= S

第73页:锚杆施工工艺

  • (六)锚杆施工:1.施工工艺:定位→钻孔→安放杆体→灌浆→养护→(张拉)锚固→开挖下层土方73

第74页:地下水控制方法适用条件

  • 1.4地下水控制74水文地质特征降水深度(m)渗透系数(m/d)类土方法名称上层滞水或水量不大的潜水<520.0<7填土、粉土、粘性土、砂土集水明排单级<6多级<200.1~20.0真空井点降水<200.1~20.0喷射井点含水丰富的潜水、承压水、裂隙水>51.0~200.0粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带井管不限限不粘性土、粉土、砂土、碎石、岩溶岩水截不限0.1~200填土、粉土、砂土、碎石土灌回地下水控制(groundwatercontrolling)——为保证支护结构施工、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施.地下水控制方法适用条件

第75页:地下水控制方法分类

  • 1.集水明排2.降水——真空井点,喷射井点,管井井点方法3.截水4.回灌75

第76页:集水明排构造

一、集水明排:(一)构造要求

第77页:基坑排水水泵选择

  • (二)水泵的选择:1.离心泵2.潜水泵潜水泵工作简图1-叶轮

2-轴 3-电动机 4-进水口 5-出水胶管 6-电缆77

第78页:集水明排涌水量计算

  • (三)涌水量计算:78V≥1.5Q式中:V——基坑的排水量Q——基坑的总涌水量

第79页:流砂现象与动水压力

85二、流砂及其防治:流砂现象:当基坑开挖到地下水位以下时,有时坑底土会进入流动状态,随地下水涌入基坑.(一)动水压力:GDGD21动力压力原理图(a)水在土中渗流的力学现象 (b)动力压力对地基土的影响1、2-土颗粒b wh2Fh1h2ba wh1FaTLFL

第80页:动水压力计算

X=0w80wLT h1 h2 I wh1F- wh2F-TLF=0得:动水压力GD:流动中的地下水对土颗粒产生的压力.GD=-T=-I w

第81页:流砂发生的条件

  • (二)流砂发生的条件:式中:----水的密度.)

浮密度( ----土的浸水密度 ----土的重力密度 wGD≥ = - w 81GD

第82页:流砂防治途径与方法

  • (三)、流砂的防治:821.途径:(1)减小或平衡动水压力.(2)改变动水压力的方向.(3)截断地下水流.2.方法:(1)抢挖法
  • (3)水下挖土法
  • (2)打钢板桩法
  • (4)在枯水季节开挖基坑
  • (5)地下连续墙法
  • (6)用井点法降低地下水位

第83页:管涌冒砂现象

  • (四)、冒砂现象:H· w>h· 基坑Hh2134管涌冒砂831-不透水层

式中:H——压力水头(m) 3-压力水位线 h——坑底不透水层厚度(m)2-透水层4-承压水的顶托力

第84页:降水的作用与轻型井点

  • 三、降水:作用:消除流砂现象、稳定土方边坡、加速土体固结.(一)、真空井点:(轻型井点)

第85页:轻型井点设备组成

  • 1、井点设备:(1)管路系统:井点管:直径50mm,长5m、6m或7m的钢管滤管:直径同井点管,长1m、1.2m、1.5m总管:直径100~127mm,每段4m,接头间距0.8m弯联管:硬塑料透明管(2)抽水设备:真空泵设备:真空泵、离心泵、水气分离箱射流泵设备:射流器、离心泵、循环水箱78565432181000~1500滤管构造1-钢管

2-管壁上小孔 3-缠绕的铁丝 4-细滤网 5-粗滤网 6-粗铁丝保护网 7-井点管 8-铸铁头

第86页:井点平面布置

  • 2、井点布置: (1)平面布置:①单排井点:基坑上口宽度B<6m,降水深度≤5m要求:布置在地下水上游一侧,两端伸出基坑≥B②环形井点:基坑面积较大要求:井点管距离基坑壁≥1m

第87页:单排井点布置示意

第88页:环形井点布置示意

第89页:井点管高程布置

  • (2)高程布置:井点管露出地面200~300mm,滤管宜埋在透水层内。

井点管的埋设深度(不包括滤管)HA≥H1+h+ILH1——井点管埋置面至基坑底面的距离(m) h——基坑底面至降低后的地下水位线的距离,一般≥0.5mI——水力坡度,单排井点取1/4,环形井点取1/10 L——环状井点:井点管至基坑中心的水平距离(短边)(m)单排井点:井点管至基坑对边的水平距离(m)A89

第90页:井点管高程布置示意

A90

第91页:井点管长度与涌水量

井点管长度HL=HA+0.2(m)当井点管的长度不能满足降水要求时,可采用:①降低井点管的埋设面

  • ②采用多级井点.3.涌水量计算:涌水量Q

单位时间内通过某过水断面的水流量(m³/h,m³/d)采用“水井理论”.91

第92页:水井类型划分

井的类型: 无压井:无压完整井、无压非完整井92 承压井:承压完整井、承压非完整井

第93页:无压完整井涌水量推导

  • (1)无压完整井根据裘布依定律:dxQ 2 xyKv=K·II=Q= ·v= ·K·I式中: ——过水断面

=2 xyv——渗流速度 dxdydy得:h93Hr

第94页:无压完整井单井涌水量公式

2y dy Q dx Kx rHRhQ dx Kx2ydy 分离变量:两边积分:rQ lnRH2 h2 K得:lnN=2.3lgN代入: =3.14得:r94RlgH2 h2Q 1.366K上式为无压完整井单井涌水量计算公式.

第95页:群井井点系统涌水量

考滤群井的互相影响,井点系统的涌水量按下式计算:1lgR lg(x1x2 xn)nH2 y2Q 1.366K式中:y——群井范围内任一计算点处降低后的地下水位高度,m x1、x2…xn——计算点至各井井点的距离,m。 n——单井的数量Hsy基坑R213n95XnX1X2X3A

第96页:无压完整井井点系统涌水量

若:x1=x2=……=xn=x0代入:y=H-S得:H² y²Q 1.366KlgR lgx0lgR lgX0(2H S)S得:Q 1.366K上式为无压完整井井点系统涌水量计算公式.式中:K——渗透系数,m/d S——水位降低值,m R——环状轻型井点的抽水影响半径,近似取,m x0——环状井点的假想半径,当矩形基坑L/B≤5,取,m F——环状井点管包围的面积。 R 1.95S HKF/ x0

第97页:抽水影响深度取值

式中:H0——抽水影响深度,m。 按下表计算。 抽水影响深度H0注:表中S 为井点管内水位降低值 l为滤管长度当计算出的H0>H(实际含水层厚度),要求H0≤HlgR lgx0Q 1.366K(2H0 S)S0.80.50.30.2S S +l1.85(S +l)1.7(S +l)1.5(S +l)1.3(S +l)H0(2)无压非完整井:RH0sY0基坑Hh0lS’S

第98页:承压完整井与非完整井涌水量

  • (3)承压完整井:lgR lgX0Q=2.73KMS(4)承压非完整井:MSlgR lgX0Q=2.73K·l+0.5r·2 -l 4.井点管数量计算与间距确定单根井点管的最大出水量:q 65 dl 3KS (m³/d)式中:d——滤管直径(m)l——滤管长度(m)

第99页:井点管数量与间距确定

井点管根数井点管间距式中:L——总管长度,m。 实际数量n =(根)qn 1.1Q(根)nLD D 标准距离D =0.8k(k=1,2,…)≤DL

第100页:井点管间距确定要点

在确定井点管间距时,还应注意以下几点:a.井距不能过小,否则彼此干扰大,影响出水量,因此井距必须大于5 d。

  • b.在总管拐弯处及靠近河流处,井点管宜适当加密。
  • c.在渗透系数小的土中,考虑到抽水使水位降落的时间比较长,宜使井距缩小。
  • d.间距应与总管上的接头间距相配合。

第101页:抽水设备的选择

1075.抽水设备的选择:真空泵和离心泵球阀开放球阀关闭直接用井点管水冲下沉法(a)水冲下射时(b)抽水时真空泵:总管长度、井点管根数、真空度最低真空度(hk):hk 10 (hA h)离心泵:流量(1.1~1.2Q)、吸水扬程(≥hA+ h)6.施工:安装顺序:排放总管→埋设井点管→用弯联管连接→安装抽水设备(a)(b)冲水管冲孔法1-冲管 2-冲嘴 3-胶皮管 4-高压水泵 5-压力表 6-起重吊钩 7-井点管 8-滤管 9-填砂 10-粘土封口

第102页:井点管埋设方法

  • (1).井点管的埋设方法:水冲法 (a)用冲水管冲孔后,沉设井点管

(b)射水法:直接利用井点管水冲下沉。 要求:孔径≥300mm,深度≥滤管底+0.5m套管法、钻孔法B.砂滤层:干净粗砂填至滤管顶以上1~1.5mC.封口:埋设面下0.5~1.0m粘土封口D.试抽:漏气、死井(2)使用:连续抽水(先大后小,先混后清)(3)拔除:砂土填实(抗渗时按要求处理)A102

第103页:例题1-4 轻型井点设计

例题1-4设备基础基坑的施工,基坑底宽8m,长12m,深4.5m,基坑平面图见图,基坑剖面图见图,土层构造:自然地面以下1m为粉质粘土,其下8m厚为细砂层,再下为不透水层,地下水位标高-1.5m,自然地面标高 0.00,边坡坡度1:m=1:0.5,实测的K=5m/d。 采用轻型井点降低地下水位,试进行轻型井点设计。 H=7.5m103

第104页:例题1-4井点布置

解:(1)轻型井点布置104将总管埋设地面下0.5m处,先挖深0.5m的沟槽,在槽底铺设总管。 总管选用100mm直径的钢管。 基坑上口尺寸可为12×16m,平面布置采用环状井点,使井点管距基坑边缘1m,则总管长度:L=[(12+1×2)+(16+1×2)]×2=64m采用一级轻型井点,井点管的埋设深度(不包括滤管) HA≥H1+h+IL=(4.5-0.5)+0.5+1/10×14/2=5.2m选用直径为50mm、长6m的井点管与直径50mm、长1m的滤管,埋入土层中5.8m(井点管露出地面0.2m)。 井点管和滤管全长为7m,滤管下端距不透水层1.7m,为无压非完整井轻型井点。

第105页:例题1-4涌水量计算

  • (2)基坑涌水量:基坑长宽比小于5H0=1.85(4.8+1)=10.73m>含水层厚度,取H0=H=7.5mQ 1.366K(2H0 S)S5.8 4.8 0.82s s llgR lgx0其中:基坑中心要求降水深度:S=4.5-1.5+0.5=3.5ms 4.8m7.5 5 41.79mR 1.95SH0K 1.95 3.5 8.95m105F14 18 x0

第106页:例题1-4井点管数量与间距

代入公式:井点管数量井距标准距离D =0.8*3=2.4m<D=2.46mlg41.79 lg8.95Q 1.366 5 (2 7.5 3.5) 3.5 410(m3/d)17.34410 26 根 n 1.1 (3)井点管数量和间距:单根井点管的最大出水量:q 65 dl 3K 65 0.05 1 35 17.34(m3/d)2610664 2.46(m)D D 2.4实际数量n =L=64=27(根)

第107页:例题1-4抽水设备选择

  • (4)抽水设备的选择: 总管长度为64m,选用W5型干式真空泵抽水设备,最低真空度hk 10 (hA h)=10×(6+1)=70(Pa)水泵所需的流量Q 1.1 410 451(m3/d) 18.8(m3/h)水泵的吸水扬程

Hs 6 1 7(m)根据水泵的流量与扬程,选择2B19型离心泵,其流量11~25m3/h,吸水扬程6~8m,满足要求。

第108页:喷射井点组成与原理

  • (二)喷射井点:喷水井点1.分类喷气井点2.组成:喷射井管、高压水泵、管路系统.3.工作原理:高压水经内外管环形通道喷嘴截面变小流速增加形成局部真空抽吸地下水混合室108

第109页:喷射井点设备布置图

喷射井点设备布置1-喷射井管 2-滤管 3-井水总管 4-排水总管 5-高压水泵 6-集水池 7-水泵 8-内管 9-外管 10-喷嘴 11-混合室 12-扩散管 13-压力表109

第110页:喷射井点高压泵流量计算

  • 4.井点计算:(1)高压泵工作水流量:Q1=n·q 式中:Q1——高压水泵的工作水流量(m³/h)

n——喷射井点管根数 ——排水流量与工作水流量之比值,,查表 q——喷射井点出水量(m³/h).110

第111页:喷射井点型号与参数表

适用含水层渗透系数(m/d)设计单井出水流量q(m³/d)工作水流量Q1(m³/d)工作水压力(MPa))喷射管外管直径(mm)型号混合室直径(mm喷嘴直径(mm)0.1~5.0100.8~138.2112.8~163.20.6~0.8147381.5型并列式0.1~5.0103.2~138.2110.4~148.80.6~0.8147682.5型圆心式5.0~10.0259.2~388.8230.40.6~0.820101004.0型圆心式10.0~20.0600~7207200.6~0.840191626.0型圆心式111喷射井点设计出水量

第112页:高压泵工作水压力计算

  • (1)高压泵工作水压力:P1=H 系数土的渗透系数/(m/d)0.2250.8K<10.251.01≤K≤500.301.2K>50式中:P1——高压水泵的工作水压力(m)

H——喷射井点所需的扬程(m) ——扬程与工作水压力之比值, ,查表.排水量与工作水流量比值112

第113页:土方填筑与压实

第114页:蛙式打夯机构造图

蛙式打夯机1-夯头 2-夯架 3-三角带 4-底盘114

第115页:压实机械与碾压设备

第116页:含水量对压实质量的影响

  • (四)影响填土压实质量的因素:1.含水量:最优含水量 t——使填土压实获得最大密实度时土的含水量.116

第117页:最优含水量与最大干密度参考表

土的最优含水量与最大干密度
土的种类最大干密度(g/cm³)最优含水量(%)
砂土1.80~1.888~12
粉质粘土1.85~1.9512~15
粉土1.61~1.8016~22

第118页:压实功对压实的影响

2.压实功(压实遍数)

第119页:分层铺土厚度与压实遍数

填土施工时的分层厚度和压实遍数
压实机械每层铺土厚度(mm)每层压实遍数
平碾250~3006~8
振动压实机250~3503~4
柴油打夯机200~2503~4
人工打夯<2003~4

第120页:压实系数与填土质量标准

压实系数λc
结构类型填土部位压实系数λc
砌体承重结构和框架结构在地基主要持力层范围内>0.96
砌体承重结构和框架结构在地基主要持力层范围以下0.93~0.96

第121页:实际干密度计算与检查

  • 2.实际干密度:实际干密度 0= 1+0.01 式中: ——土的天然密度

——土的含水量.3.检查:实际干密度 0≥控制干密度 d,则压实合格 实际干密度 0<控制干密度 d,则压实不合格。

第122页:推土机特点与适用范围

  • 二、施工机械:(一)推土机:(1)推土机的特点(2)适用范围:场地清理、场地平整、开挖深度不大的基坑以及回填作业等。
  • (3)经济运距30—60m(4)最大运距100m(5)提高效率的方法122

第123页:铲运机作业特点

29009-1-1812(二)铲运机:是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑和压实的施工机械.C4-7型自行式铲运机1-驾驶室 2-前轮 3-中央枢架 4-转向油缸 5-辕架 6-提斗油缸 7-斗门 8-铲斗 9-斗门油缸 10-后轮 11-尾架铲运机作业示意图(a)铲土 (b)卸土

第124页:正铲挖土机

(三)单斗挖土机:1.正铲挖土机124

第125页:正铲挖土机作业方式

  • (1)特点:前进向上,强制切土,开挖停机面以上的Ⅰ~Ⅳ类土(2)适用范围:开挖高度3m以上的干燥基坑(3)作业方式A.正向挖土,侧向卸土
  • B.正向挖土,后方卸土。
  • (4)工作面

第126页:反铲挖土机

2.反铲挖土机126

第127页:反铲挖土机作业方式

第128页:反铲挖土机开挖方式

  • (1)特点:后退向下,强制切土。

开挖停机面以下的Ⅰ~Ⅲ类土(2)适用范围:开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟及含水量大的土.(3)作业方式:沟端开挖——后退向下,强制切土沟侧开挖128

第129页:拉铲挖土机开挖特点

第130页:抓铲挖土机开挖特点

第131页:拉铲挖土机特点与适用

  • 3.拉铲挖土机(1)特点:后退向下,自重切土。

挖土深度和半径较大,开挖停机面以下的Ⅰ、Ⅱ类土。

  • (2)适用范围:开挖大型基坑及水下挖土131

第132页:抓铲挖土机特点与适用

  • 4.抓铲挖土机1特点:直上直下,自重切土。

开挖停机面以下的Ⅰ、Ⅱ类土。 2适用范围:开挖窄而深的基坑、沉井,特别是水下挖土132

第133页:土方机械数量确定

  • (四)施工机械的选择:1.确定施工方案:(1)工程类型与规模(2)施工现场的工程及水文地质情况(3)现有机械设备条件(4)工期要求2.确定机械数量:(1)土方机械挖土工期及挖土机数量:工期:QN QdCKBT QdTCKB133Q1 挖土机数量:N

第134页:自卸汽车配套计算

式中:T——工期 Q——土方量,m3 Qd——挖土机生产率,m3/台班 C——每天工作班次 KB——时间利用系数。

  • (2)自卸汽车配套计算自卸汽车数量式中:T——自卸汽车每一工作循环延续时间

t1——自卸汽车每次装车时间。 t1134N1 T

第135页:土方工程本章内容回顾

本章内容回顾本章内容介绍了土方工程施工的特点,土的工程性质和分类 土方边坡,建筑基坑支护的分类、适用范围、设计与施工 地下水控制集水明排,真空井点降水和喷射井点降水的设计与施工.土方填筑与压实的填方土料的选择,压实方法和要求,质量检验标准和影响因素 土方工程机械化施工常用的推土机和单斗挖土机的工作特点和适用范围。

第136页:土方工程本章重点

本章重点阐述了场地平整、建筑基坑支护的分类、设计与施工,轻型井点的设计与施工,土方填筑与压实。

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