土木工程施工土方工程ppt课件.ppt

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1、第1章 土方工程,本章主要学习内容土的工程性质场地平整的基本原则和设计标高的确定土方调配的基本原则和土方量的计算流沙现象产生的条件和原因及治理措施轻型井点的平面和高程布置及计算边坡的稳定性和支护方法土方机械的功能和选择填土的土质要求，影响压实的主要影响因素等。,1.1 概述 1.1.1 特点 面广量大、施工条件复杂、工期长。 1.1.2 土的工程分类根据开挖的难易程度 松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。根据颗粒级配与塑性指数 岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。,1.1.3 土的工程性质 土的构成：固体颗粒、水和气体三部分。（1）土的体积：V=Vw+Va+Vs

2、Vv+Vs （式中：Vw水的体积，Vs土颗粒的体积， Va气体体积，Vv孔隙的体积。）（2）土的质量：M=Mw+Ms （式中：Mw水的质量，Ms土颗粒的质量。）（3）土的密度：M/V,（4）土的重度：g （式中：g重力加速度。）（5）土的干重度：d（Ms/V）g（6）饱和重度： sat（Mw+Ms+Vaw）/V g（7）有效重度:=sat-wg=sat-w 土重度的比较： satd,（8）孔隙比：eVv/Vs*100%（9）孔隙率：nVv/V*100% 孔隙比和孔隙率之间的换算关系：en/(1-n) n=e/(1+e)（10）饱和度：St=Vw/Vv*100%（11）土的含水量：W=Mw/Ms

3、（注：分母为固体颗粒的质量而不是土的总质量。）,土的含水量影响：土方施工方法的选择、边坡的稳定、回填土的质量。如土的含水量超过25%30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车；回填土需有最佳含水量，方能夯压密实，获得最大干密度(表1.2)。,（12）土的可松性： V2V3V1土的最初可松性系数：土的最后可松性系数：注：KsKs1.0（式中：V1自然状态下土的体积；V2开挖后的松散体积；V3回填压实后的体积。）问 *分类级别越小的土则可松性就越小？ *可松性越小的土就越好挖？,掌握概念,可松性系数的作用：土的最初可松性系数：计算土方体积、装运车辆及选择挖土机械数量的主要参数；土的最终可松性系数：

4、计算填方所需挖土工程量的主要参数。,（13）土的渗透性 土体孔隙中的自由水在重力作用下会透过土体运动，这种被水透过的性质称为土的渗透性。,掌握概念,单位时间渗水量：,渗流速度：,(H-水头差;L-渗流路径长度;A-土体横截面积),土渗透性比较：粘土粉土砂土砾石,渗透系数K与土的颗粒级配，密实程度等有关，由实验确定。,渗透系数K的作用：1）选择各种人工降低地下水位方法的依据；2）分层填土时，确定相邻两层结合面形式的依据。,1.2 场地平整土方量计算与调配,场地平整,主要包含三个步骤：场地设计标高的确定场地初步设计标高的计算场地设计标高的调整土方量计算确定零线挖填方的分界线计算各区格土方量计算挖方

5、和填方总工程量土方调配的规划,1.2.1 场地设计标高的确定 （1）场地设计标高的确定原则：主要考虑因素:满足工艺和运输的要求尽量利用地形，减少挖填方量场地内挖、填方平衡，土方运输总费用最少有一定的泄水坡度（0.002），满足排水要求，并考虑最大洪水水位的影响。,挖、填土方量平衡,关键,（2）初步计算场地设计标高,2,1,3,4,方格网,满足挖填方平衡的平均高度,（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

6、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。,1.2.2 土方量计算 1）计算各角点的施工高度 施工高度：“+”填；“-”挖 2）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” ？,3）计算方格网内的土方量全挖全填两个角点为挖，另两个角点为填： A. B.一个角点为挖，另三个角

7、点为填 A. B.,注：hi均为正值。,4）计算场地边坡的土方量,坡度系数：m=b/h,某建筑场地方格网的方格边长为20m20m，泄水坡度 ，不考虑土的可松性和边坡的影响。试按挖填平衡的原则计算挖、填土方量（保留两位小数）。,例题1,解答：（1）计算场地设计标高H0,（2）根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高以场地中心点（几何中心o）为H0，各角点设计标高为：,H1H0300.3200.343.180.09+0.0643.15（m）H2H1200.343.150.0643.21（m）H3H2200.343.210.0643.27（m）H4H3200.343.270.0643.33（m）H5H0

8、300.343.180.0943.09（m）H6H5200.343.090.0643.15（m）H7H6200.343.150.0643.21（m）H8H7200.343.21+0.0643.27（m）H9H0300.3200.343.180.090.0643.03（m）H10H9200.343.03+0.0643.09（m）H11H10200.343.09+0.0643.15（m）H12H11200.343.15+0.0643.21（m）,以场地中心点（几何中心o）为H0，各角点设计标高为：,（3）计算各角点的施工高度 求各角点的施工高度（以“”为填方，“”为挖方）,h143.1543.03

9、0.12（m）h243.2143.700.49（m）h343.2744.150.88（m）h443.3344.481.15（m）h543.0942.790.30（m）h643.1542.990.16（m）h743.2143.400.19（m）h843.2743.940.67（m）h943.0341.881.15（m）h1043.0942.200.89（m）h1143.1542.560.59（m）h1243.2142.790.42（m）,（4）确定“零线”，即挖、填的分界线先确定零点的位置，,12线上的零点： ，即零点距角点1的距离为3.93m 26线上的零点： ，即零点距角点2的距离为15.0

10、8m 67线上的零点： ，即零点距角点6的距离为9.14m 711线上的零点： ，即零点距角点7的距离为4.87m。812线上的零点： ，即零点距角点8的距离为12.29m,再将相邻边线上的零点相连，即为“零线”。,（5）计算各方格土方量（以（）为填方，（）为挖方）, 全填或全挖方格, 两挖、两填方格,（）,（）,（）,（）, 三填一挖或三挖一填方格,（）,（）,（）,（）,将计算出的各方格土方工程量按挖、填分别相加，得场地土方工程量总计： 挖方：496.13 m3 填方：504.89 m3挖方、填方基本平衡。,（）,（）,1.2.3 土方调配 土方调配的原则挖方和填方基本平衡，总运输量最小，

11、即挖方量与运距的乘积之和尽可能最小。近期施工和远期利用相结合。分区调配和全场调配的协调，好土用于回填质量要求高的填方区。尽可能与大型地下室结构的施工相结合，避免土方的重复挖、填和运输。,案例,土方的总运输量为：Z050050+50040+30060100110+10070+ 4004097000(m3m),1.编制初始调配方案（最小元素法，即满足就近调配）,例题 表上作业法,利用“最小元素法”编制初始调配方案，其总运输量是较小的。但不一定是总运输量最小，因此还需判别它是否为最优方案。判别的方法有“闭回路法”和“位势法”，其实质相同，都是用检验数ij来判别。只要所有的检验数ij0，则该方案即为最

12、优方案；否则，不是最优方案，尚需进行调整。下面介绍用“位势法”求检验数。 （1）求位势Ui和Vj计算方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。 CijUiVj 式中 Cij平均运距(或单位土方运价或施工费用)； Ui，Vj位势数。,2.最优方案判别(位势法),例如，本例两组位势数计算： 设 U10，则 V1 C11U150050； U3 C31V1605010； V211010100； ，见下表所示。,V1=50,V2=100,V3=60,U1=0,U2=-60,U3=10,U4=-20,（2）求检验数ij ijCijUiV

13、j 127001003013100060402170(60)50802390(60)6090,+80,-30,+40,+90,+50,+20,（1）在所有负检验数中选取最小的一个（本例中为C12)，把它所对应的变量X12作为调整对象。（2）找出X12的闭回路：从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到适当的有数字的方格作可以做90转弯（也可不转），然后依次继续前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路(见表)。 （3）从空格X12出发，沿着闭回路（方向任意），在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的土方量(本表即为500、100中选100)，将它调到空格中 (即由X32调到X12中)。（4）同时将闭

14、回路上其他奇数次转角上的数字都减去该调动值（100m3），偶次转角上数字都增加该调动值，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便得到了新的调配方案。见表16中括号内数字。,3.方案的调整,(400),(400),(0),(100),X12,(400),再求位势及空格的检验数,若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。,（4）绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。（5） 求出最优方案的总运输量： 40050100705004040060100704004094000m3-m 。,+40,+50,+60,+50,+50,U1= 0,V1=50,V2=70,U

15、2=30,U3=10,V3=60,U4=20,+30,4.绘制土方调配图,图117 土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）,场地平整土方量计算与调配步骤回顾,计算场地设计标高,调整场地设计标高,确定零线,计算各方格挖填土方量,挖填方平衡,划分网格,根据土的可松性调整,根据泄水坡度调整，等,计算各角点施工高度后定零线,土方调配,1.3 排水和降低地下水 主要内容：排除地面水和降低地下水2.3.1 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。,1.3.2 降低地下水 主要方法：集水坑降水法和井点降水法。 1.3.2.1集

16、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,1.3.2.2 流砂及其防治 （1）流砂产生的条件 当土质为细砂或粉砂，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，就形成流砂。,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。,流砂

17、,（2）流砂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）流砂的防治 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

18、下水流。设止水帷幕加长渗透路径打钢板桩,1.3.2.3 井点降水 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。,1、轻型井点 （1）轻型井点组成 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3850， L=120mm钢管，上开直径为1219的透水孔。井点管直径为3850，L=57m 的无缝钢管，一般长度为6m。总管直径为100127，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

19、,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,(4)

20、轻型井点计算 主要计算内容：基坑涌水量（Q）、井点管数量(n)、 井距（D）等。1)井的形式,掌握概念,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，SH-h。,A圆柱表面积,群井,x0,R,rx0,单井,R,群井涌水量的计算,对于无压完整群井：,环状轻型井点假想半径,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：H0H,关于H0的计算,H0的确定方法：,注意：1、当H0值超过H时，取H0H；

21、 2、计算R时，也应以H0代入,单井最大出水量,式中 d滤管直径(m)； l滤管长度(m)； K渗透系数(md)。,3）井点管数量（n）和间距（D）的确定,式中：q单根井点管最大出水量； d滤管直径。,避免相邻井点管相互干扰,问：渗透系数小，则井点管间距小？ 井点管间距越小，则降水效果越好？ 若计算结果D15d，则D取15d？,注：D15d,（应增大q，减小n，增大D，以满足D15d）,（5）轻型井点抽水设备的选择真空抽水设备：W5、W6W5型：总管长度不大于100mW6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QJ

22、D-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

23、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,2、管井井点适用条件：土层的地下水丰富，渗透系数很大(如k=20200m/d)。管井井点是沿基坑每隔20-50m

24、设置一个管井，井内降水深度6-10m，两井中间水位为3-5m。 主要设备：管井、吸水管及水泵。 滤水井管埋设：采用泥浆护壁钻孔法成孔。,3、深井井点施工降水深度较大，土的渗透系数较大，采用一般的离心泵和潜水泵不能满足要求，可改用深井泵，即深井井点降水法。适用条件：土的渗透系数为10-80m/d、降水深度大于15m的情况。,4、喷射井点适用条件：降水深度大于6m，而且土的渗透系数又较小(k=0.12m/d)；降水深度可达到8-20m。喷射井点的设备：主要由喷射井管、高压水泵和管路系统组成。喷射井点的平面布置：单排布置：基坑宽度小于10m时采用；双排或环形布置：基坑宽度大于10m时采用；井点间距：

25、一般为2-3m；每一套喷射井点设备可带动30根左右喷射井管。,5、电渗井点适用条件：渗透系数很小的土(k0.1m/d)。电渗井点是将井点管作为阴极，在其内侧相应地插入钢筋或钢管作阳极，通入直流电流后，在电场作用下，使土中的水加速向阴极渗透。,某工程地下室的平面尺寸为54 m18 m，基础底面标高为-5.20 m，天然地面标高为-0.30 m ，地面至-3.00 m为杂填土，-0.30-9.50 m为粉砂层（渗透系数K=4 m/昼夜），-9.50 m以下为粘土层（不透水），地下水离地面1.70 m,场地条件为北面、东面靠近道路，路边有下水道，西面有原有房屋，南面设有混凝土搅拌站。地下室开挖施工方

26、案为：采用轻型井点降水，液压反铲挖土机挖土，自卸汽车运土。坑底尺寸因支模需要，每边宜放出1.0 m,坑底边坡度由于采用轻型井点，可适当陡些，采用1:0.5，西边靠原有房屋较近，为了防止其下沉开裂，打设一排板桩。,例题2,现场布置图,工地现有井点设备：滤管直径50，长度1.20m；井点管直径50，长度6.0m；总管直径100，每段长度4.0m，（0.8m有一接口）；真空泵机组，每套配备二台3BA9离心泵（水泵流量30/h）.试求：（）轻型井点的平面布置与高程布置。（）轻型井点计算（涌水量、井点管数量与间距、水泵流量）。,解答：1）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。,轻

27、型井点平面布置图,轻型井点高程布置图,总管直径选用100mm，布置于天然地面上，基坑上口尺寸58.4524.9m，井点管距离坑壁为1.0m，则总管长度为 2（58.45+21.0）+ （24.9+21.0） =174.7（m）井点管长度选用6.0m，直径50mm，滤管长度1.2m，井点管露出地面0.2m，基坑中心要求的降水深度S为 S=5.20-0.30-1.70+0.50=3.7（m）井点管所需的埋置深度 H=5.20-0.30+0.50+26.92(1/10) =6.7456-0.2=5.8（m）,将总管埋于地面下1.0m处，即先挖1.0m深的沟槽，然后在槽底铺设总管，此时井点管所需长度为

28、6.745-1.0+0.20=5.945（m）6.0（m） 满足要求抽水设备根据总管长度选用2套，其布置位置与总管的划分范围如图所示。,按无压非完整井考虑，含水层有效厚度H0：H0=1.85（5.0451.2） 11.69.52.0 7.5取H07.5（）,2）基坑涌水量计算,抽水影响半径：1.953.7 39.52（）环形井点的假想半径： （）基坑涌水量：1.366 （m3/）,单根井点管出水量q：q=65 0.051.0 =16.2（m3/）n= (根)井点管间距D：, （）,取D2.0（）,n= (根),）井点管数量与间距计算,）抽水设备选用选择真空泵。根据每套机组所带的总管长度为174

29、.7287.35（），选用型W5干式真空泵。真空泵所需的最低真空度：,选择水泵。水泵所需的流量,(m3/d)21.85 m3/h,水泵的吸水扬程Hs Hs 6.01.27.2（）由于本工程出水高度低，只要吸水扬程满足要求，则不必考虑总扬程。根据水泵所需的流量与扬程，选择3BA-9型离子泵即可满足要求。,1.4 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。1.4.1 土方边坡坡度和边坡稳定

30、 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。,1.4.2 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,1.4

31、.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。, 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3050mm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11.5m的级螺纹钢筋(直径1016mm)以加强砂浆面层与坡面土体的连结。 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 10.5，竖直边坡也可采用红

32、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。 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。 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。,1.4.4 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

33、，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，砂土层，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

34、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500500mm以上，壁厚100120mm，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

35、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0.60.8m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

36、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=(1/41/2)L。桩顶用钢筋混凝土圈梁(即盖板)相连接，基坑较深时可加12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

37、挡墙构造要求 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； 挡墙的转角处宜采用圆弧形实墙(实体式)。 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。 挡墙宽度一般取开挖深度的0.60.8倍，墙体在基坑底面下的嵌固深度取开挖深度的0.81倍。 根据基坑条件可做成变阶宽度和深度，也可成拱。 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12200双层双向。 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

38、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,某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

39、、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,基坑锚杆支护,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1：11：2；水灰比0.380.45。纯水泥浆：水灰比0.40.45。,（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

40、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2538mm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

41、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,1.5 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。1.5.1 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

42、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,反铲挖土特点：后退向下，强制切土。挖掘力比正铲小，能开挖停机面以下的级的砂土或粘土，适宜开挖深度4m以内的基坑，对地下水位较高处也适用。开挖方式：沟端开挖与沟侧开挖。,正铲挖土特点：前进向上，强制切土。能开挖停机面以上的级土，适宜在土质较好、无地下水的地区工作。挖土和卸土方式：正向挖土、侧向卸土；正向挖土、后向卸土。,（4）拉铲挖土机,挖土特点：后退向下，自重切土。挖掘半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的

43、级土，适宜开挖大型基坑及水下挖土。开挖方式分为沟端开挖与沟侧开挖。,（5）抓铲挖土机挖土特点：直上直下，自重切土。挖掘力较小，只能开挖级土，可以挖掘独立基坑、沉井，特别适于水下挖土。,单斗挖掘机挖土配自卸汽车运土的机械配套计算如下：（1）根据土方量大小、工期长短等确定挖掘机数量N （1-50）式中 Q土方量； Qd挖掘机生产率，查定额手册； T工期；若挖掘机数量已定，工期T按 下式计算（1-51） C每天工作班数； KB时间利用系数，一般取0.6-0.8。,1.5.2 挖掘机与自卸汽车配套计算,自卸汽车配套计算。自卸汽车数量N1应保证挖掘机连续工作，按下式计算 （1-52）式中 T自卸汽车每一

44、工作循环延续时 间，按下式计算 t1自卸汽车每次装车时间，t1=nt； n自卸汽车每车装土次数，按下式 计算,L运距； Vc重车与空车的平均速度，一般取 2030km/h； t2卸车时间，一般为1min； t3停放待装、停车、让车等操纵时间，取23min； t挖掘机每次作业循环延续时间； Q1自卸汽车装载容量，一般宜为挖掘 机容量的35倍； q挖掘机土斗容量，m3； Kc土斗充盈系数，取0.81.1； Ks土的最初可松性系数； 土的重度，一般取17kN/m3。,三、土石方的填筑与压实,1.5.3 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

45、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（515t）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。,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

46、夯机,（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38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：0.930.963）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。,作业：P52:6、7,