拟柱体公式省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第一章第一章 土方工程土方工程甘肃建筑职业技术学院甘肃建筑职业技术学院第1页施工技术施工技术 常见土方工程有:场地平整、基坑(槽)与管常见土方工程有:场地平整、基坑(槽)与管沟开挖,人防工程及地下建筑物土方开挖,路基填沟开挖,人防工程及地下建筑物土方开挖,路基填土及碾压等土及碾压等土方工程施工过程有:开挖、运输、填筑、平土方工程施工过程有:开挖、运输、填筑、平整和压实等主要施工过程,以及排水、降水和土壁整和压实等主要施工过程,以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。支撑等准备工作与辅助工作。第2页施工技术施工技术第一节第一节概述概述一、土方工程施工特点:一、土方工程施工特点:工业与民用建
2、筑工程中土方工程普通分为四类:工业与民用建筑工程中土方工程普通分为四类:1.场地平整场地平整2.基坑基坑(槽槽)及管沟开挖及管沟开挖3.地下工程大型土方开挖地下工程大型土方开挖4.土方填筑土方填筑土方工程特点:土方工程特点:(1)工程量大,施工工期长,施工条件复杂,劳动强度)工程量大,施工工期长,施工条件复杂,劳动强度大;大;(2)多为露天作业,施工受当地气候条件影响大,且土)多为露天作业,施工受当地气候条件影响大,且土种类繁多,成份复杂,工程地质及水文地质改变多,也对施种类繁多,成份复杂,工程地质及水文地质改变多,也对施工影响较大。工影响较大。第3页施工技术施工技术二、土工程分类二、土工程分
3、类土分类方法较多,依土颗粒级配或塑性指数分类;土分类方法较多,依土颗粒级配或塑性指数分类;依土沉积年代分类和土工程特点分类等。依据土坚依土沉积年代分类和土工程特点分类等。依据土坚硬程度和开挖方法将土分为八类土。见表硬程度和开挖方法将土分为八类土。见表依次为:松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、依次为:松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类属普通土,次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类属普通土,后四类属岩石,土这种八类分类法及其现场判别方后四类属岩石,土这种八类分类法及其现场判别方法见下表法见下表第4页土分类土级别土名称密度密度(kg/m(kg/m3 3)开挖方
4、法及工具开挖方法及工具一一类类土土(松松软软土土)砂土;粉土;冲积砂土层;疏松种植土;淤泥(泥炭)60060015001500用用锹锹、锄头锄头挖掘,挖掘,少少许许用脚蹬用脚蹬二二类类土土(普通土普通土)粉质粘土;潮湿黄土;夹有碎石、卵石砂;粉土混卵(碎)石;种植土;填土1100110016001600用用锹锹、锄头锄头挖掘,挖掘,少少许许用用镐镐翻松翻松三三类类土土(坚坚土土)软及中等密实粘土;重粉质粘土;砾石土;干黄土、含有碎石卵石黄土;粉质粘土;压实填土1750175019001900主要用主要用镐镐,少,少许许用用锹锹、锄头锄头挖掘,部分用撬棍挖掘,部分用撬棍四四类类土土(砂砂砾坚砾坚
5、土土)坚硬密实粘性土或黄土;含碎石、卵石中等密实粘性土或黄土;粗卵石;天然级配砂石;软泥灰岩19001900整个先用整个先用镐镐、撬棍,后、撬棍,后用用锹锹挖掘,部分用楔子挖掘,部分用楔子及大及大锤锤五五类类土土(软软石石)硬质粘土;中密页岩、泥灰岩、白垩土;胶结不紧砾岩;软石灰岩及贝壳石灰岩1100110027002700用用镐镐或撬棍、大或撬棍、大锤锤挖掘,挖掘,部分使用爆破方法部分使用爆破方法六六类类土土(次次坚坚石石)泥岩;砂岩;砾岩;坚实页岩、泥灰岩;密实石灰岩;风化花岗岩;片麻岩及正长岩2200220029002900用爆破方法开挖,用爆破方法开挖,部分用部分用风镐风镐七七类类土土
6、(坚坚石石)大理岩;辉绿岩;玢岩;粗、中粒花岗岩;坚实白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩;微风化安山岩;玄武岩2500250031003100用爆破方法开挖用爆破方法开挖八八类类土土(特特坚坚土土)安山岩;玄武岩;花岗片麻岩;坚实细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、角闪岩、玢岩、辉绿岩2700270033003300用爆破方法开挖用爆破方法开挖第5页施工技术施工技术三、土基本性质三、土基本性质(一一)土组成土组成土由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)土由土颗粒(固相)、水(液相)和空气(气相)三部分组成,可用三相图表示。三部分组成,可用三相图表示。第6页施工技术施工技术(二)土物理性质(
7、二)土物理性质1土可松性与可松性系数土可松性与可松性系数天然土经开挖后,其体积因涣散而增加,虽经振动扎实,仍天然土经开挖后,其体积因涣散而增加,虽经振动扎实,仍不能完全恢复原来,这种现象称为土可松性。土可松性用可不能完全恢复原来,这种现象称为土可松性。土可松性用可松性系数表示,即:松性系数表示,即:KSKS式中式中KS土最初可松性系数土最初可松性系数KS-土最终可松性系数土最终可松性系数V1土在天然状态下体积土在天然状态下体积V2土被挖出后涣散状态下体积土被挖出后涣散状态下体积V3土经压(夯)实后体积土经压(夯)实后体积第7页施工技术施工技术2土天然含水量土天然含水量在天然状态下,土中水含水量
8、(在天然状态下,土中水含水量()是土中水质量与固体颗)是土中水质量与固体颗粒质量之比百分率表示。即:粒质量之比百分率表示。即:100式中式中mw土中水质量土中水质量ms土中固体颗粒经温度为土中固体颗粒经温度为105后质量后质量土含水量测定方法:土含水量测定方法: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(100100105C105C),),直至重量不在降低为止,称量。第一次称量为含水状态土质直至重量不在降低为止,称量。第一次称量为含水状态土质量量M,第二次称量为烘干后土质量,第二次称量为烘干后土质量mS,利用公式,利用公式可计算出可计算出土含水量。土含水量。第8页施工技术施工
9、技术普通土干湿程度用含水量表示:普通土干湿程度用含水量表示:含水量含水量5,为干土,为干土在在530之间,为潮湿土之间,为潮湿土30为湿土为湿土在一定含水量条件下,用一样机具,可使回填土到在一定含水量条件下,用一样机具,可使回填土到达最大干密度,此含水量称为达最大干密度,此含水量称为最正确含水量最正确含水量最正确含水量最正确含水量。砂土为砂土为812粉土为粉土为915粉质粘土粉质粘土1215粘土为粘土为1923第9页施工技术施工技术3土天然密度(土天然密度()和干密度)和干密度(d)土在天然状态下单位体积质量,叫土天然密度。用土在天然状态下单位体积质量,叫土天然密度。用:表示表示土干密度是土固
10、体颗粒质量与总体积比值。土干密度是土固体颗粒质量与总体积比值。土干密度(土干密度(d)按下式计算:)按下式计算:d土干密度愈大,表示土愈密实。工程上常把干密度作为评定土干密度愈大,表示土愈密实。工程上常把干密度作为评定土体密实程度标准,以控制填土工程质量。土密实度土体密实程度标准,以控制填土工程质量。土密实度:通惯通惯用密实度表示土紧密程度。同类土在不一样状态下(如不一用密实度表示土紧密程度。同类土在不一样状态下(如不一样含水量、不一样压实程度等),其紧密程度也不一样。样含水量、不一样压实程度等),其紧密程度也不一样。土实际干密度可用土实际干密度可用“环刀法环刀法”测定。先用环刀取样,测出土测
11、定。先用环刀取样,测出土天然密度(天然密度(p),并烘干后测出含水量(),并烘干后测出含水量()第10页施工技术施工技术4.土空隙比和空隙率土空隙比和空隙率:土空隙比和空隙率反应了土密实程度土空隙比和空隙率反应了土密实程度.空隙比和空空隙比和空隙率越小土越密实。隙率越小土越密实。空隙比空隙比e是土空隙体积是土空隙体积Vv与固体体积与固体体积Vs比值比值.用下式用下式表示表示:e=Vv/Vs 空隙率空隙率n是土空隙体积是土空隙体积Vv与总体积与总体积V比值,比值,用百分数表示:用百分数表示:n=Vv/V100%5土渗透系数土渗透系数土透水系数是表示单位时间内水穿透土层能力。土透水系数是表示单位时
12、间内水穿透土层能力。以以m/d表示。它影响施工降水与排水速度。表示。它影响施工降水与排水速度。土渗透土渗透系数系数 见表见表第11页施工技术施工技术第二节第二节土方工程量计算及土方调配土方工程量计算及土方调配 一、基坑、基槽土方量计算基坑、基槽土方量计算按立体几何中拟柱体体积公式计算,得出:按立体几何中拟柱体体积公式计算,得出:V (A1+4A0+A2)其中其中 H基坑深度()基坑深度()A1、A2基坑上、下两底面积()基坑上、下两底面积()A0基坑中截面面积()。基坑中截面面积()。A0()2 第12页施工技术施工技术假如是基槽、路堤土方量能够沿长度方向分段后,再用一样假如是基槽、路堤土方量
13、能够沿长度方向分段后,再用一样方法计算方法计算:V1 (A1+4A0+A2)L1第一段长度()第一段长度()V1第一段土方量(第一段土方量(3)其中中截面面积公式其中中截面面积公式A0()2将各段土方量相加,即得总土方量:将各段土方量相加,即得总土方量:V=V1+V2+V式中式中V1、V2、V各分段土方量(各分段土方量(3)第13页施工技术施工技术二、场地平整土方工程量计算二、场地平整土方工程量计算标准是:标准是:挖高填低挖高填低计算前先要确定场地设计标高,由设计标高和天然地面标高计算前先要确定场地设计标高,由设计标高和天然地面标高之差,得出各点施工高度。之差,得出各点施工高度。(一)场地设计
14、标高确实定(一)场地设计标高确实定考虑原因是:、满足规划、生产工艺和运输要求;考虑原因是:、满足规划、生产工艺和运输要求;、充分利用地形,尽可能挖填方平衡,以降、充分利用地形,尽可能挖填方平衡,以降低低土方量;土方量;、要有一定泄水坡度,满足排水要求;、要有一定泄水坡度,满足排水要求;、考虑最高洪水位影响。、考虑最高洪水位影响。第14页施工技术施工技术1.初步计算场地设计标高(初步计算场地设计标高(H0)假定整平后场地是水平,不考虑边坡、泄水坡,利用平整前总土方量假定整平后场地是水平,不考虑边坡、泄水坡,利用平整前总土方量=平整后总土方量标准,初步计算场地设计标高。平整后总土方量标准,初步计算
15、场地设计标高。H1-为一个方格仅有角点标高;为一个方格仅有角点标高;H2-为二个方格共有角点标高;为二个方格共有角点标高;H3-为三个方格共有角点标高;为三个方格共有角点标高;H4-为四个方格共有角点标高;为四个方格共有角点标高;第15页施工技术施工技术2.场地设计标高调整场地设计标高调整因为含有可松性,按因为含有可松性,按H0进行施工,填土将有剩进行施工,填土将有剩下,必要时可对应提升设计标高;下,必要时可对应提升设计标高;因为设计标高以上填方工程用土量,或设计标因为设计标高以上填方工程用土量,或设计标高以下挖方工程挖土量影响,使设计标高降低高以下挖方工程挖土量影响,使设计标高降低或提升;或
16、提升;因为边坡挖填量不等,或经过经济比较后将部因为边坡挖填量不等,或经过经济比较后将部分挖方就近弃于场外、部分填方就近从场外取分挖方就近弃于场外、部分填方就近从场外取土而引发挖填方量改变,需对应增减设计标高。土而引发挖填方量改变,需对应增减设计标高。第16页施工技术施工技术3.考虑泄水坡度对设计标高影响考虑泄水坡度对设计标高影响按上述调整后设计标高进行场地平整按上述调整后设计标高进行场地平整,整个场地表面将处于同一个整个场地表面将处于同一个水平面水平面,但实际上因为排水要求但实际上因为排水要求,场地表面都有一定泄水坡度场地表面都有一定泄水坡度,所以还要所以还要依据场地泄水坡度要求依据场地泄水坡
17、度要求,计算出场地内实际施工设计标高。计算出场地内实际施工设计标高。平整场地坡度,普通标明在图纸上,如设计无要求,普通取大于平整场地坡度,普通标明在图纸上,如设计无要求,普通取大于2坡度,依据设计图纸或现场情况,泄水坡度分单向泄水和双向泄水。坡度,依据设计图纸或现场情况,泄水坡度分单向泄水和双向泄水。第17页施工技术施工技术(二)场地土方量计算:用方格网法(二)场地土方量计算:用方格网法1划分方格网并计算各方格角点施工高度。划分方格网并计算各方格角点施工高度。按公式按公式:hn=Hn-H 计算计算hn:角点施工高度。:角点施工高度。“+”表示填方,表示填方,“-”表示挖方。表示挖方。Hn:角点
18、设计标高(若无泄水坡度时,即为场地设计标高)。:角点设计标高(若无泄水坡度时,即为场地设计标高)。H:角点自然地面标高。:角点自然地面标高。第18页施工技术施工技术2.计算零点位置:可用图解法或计算法。计算零点位置:可用图解法或计算法。当同一方格四个角点施工高度全为当同一方格四个角点施工高度全为“+”或全为或全为“”时,说明该方格内土方则全部为填方或全部时,说明该方格内土方则全部为填方或全部为挖方,假如一个方格中一部分角点施工高度为为挖方,假如一个方格中一部分角点施工高度为“+”,而另一部分为,而另一部分为“”时,说明此方格中土时,说明此方格中土方一部分为填方,而另一部分为挖方,这时必定存方一
19、部分为填方,而另一部分为挖方,这时必定存在不挖不填点,这么点叫在不挖不填点,这么点叫零点零点零点零点,把一个方格中全部,把一个方格中全部零点都连接起来,形成直线或曲线,这道线叫零点都连接起来,形成直线或曲线,这道线叫零线零线零线零线,即挖方与填方分界限。即挖方与填方分界限。图解法:用尺在角点上标出对应百分比,连线与方图解法:用尺在角点上标出对应百分比,连线与方格相交点即为零线。格相交点即为零线。第19页施工技术施工技术第20页施工技术施工技术3计算方格土方工程量计算方格土方工程量见下页表见下页表4边坡土方工程量计算边坡土方工程量计算图图19是场地边坡平面示意图,从图中能够看出,是场地边坡平面示
20、意图,从图中能够看出,边坡土方量能够划分为两种近似几何形体进行计算,边坡土方量能够划分为两种近似几何形体进行计算,一个为三角形棱锥体(如图中一个为三角形棱锥体(如图中)另一)另一个为三角棱柱体(如图中个为三角棱柱体(如图中)第21页第22页施工技术施工技术A、三角形棱锥体边坡体积、三角形棱锥体边坡体积图中图中其体积为其体积为式中:式中:L1边坡边坡长度(长度(m););F1边坡边坡端面积(端面积(m2););h2角点挖土高度;角点挖土高度;m边坡坡度系数。边坡坡度系数。第23页施工技术施工技术B、三角棱柱体边坡体积、三角棱柱体边坡体积如图中如图中其体积为其体积为当两端横断面面积相差很大情况下:
21、当两端横断面面积相差很大情况下:L边坡边坡长度(长度(m););F3、F5、F0边坡边坡两端及中部横短面面积两端及中部横短面面积第24页 场地边坡平面图场地边坡平面图第25页施工技术施工技术三、土方调配三、土方调配(一)土方调配标准(一)土方调配标准 1应力争到达挖、填平衡和运输量最小标准。应力争到达挖、填平衡和运输量最小标准。2应考虑近期施工与后期利用相结合标准。应考虑近期施工与后期利用相结合标准。3尽可能与大型地下建筑物施工相结合。尽可能与大型地下建筑物施工相结合。4调配区大小划分应满足主要土方施工机械工作面大小(如铲运机调配区大小划分应满足主要土方施工机械工作面大小(如铲运机铲土长度)要
22、求,使土方机械和运输车辆效率能得到充分发挥。铲土长度)要求,使土方机械和运输车辆效率能得到充分发挥。(二)土方调配区划分(二)土方调配区划分 第26页施工技术施工技术第三节第三节施工准备与辅助工作施工准备与辅助工作一、施工准备:主要工作有:一、施工准备:主要工作有:1场地清理场地清理拆除房屋,古墓、拆迁或改建通讯,电力线路,上下水拆除房屋,古墓、拆迁或改建通讯,电力线路,上下水道以及其它建筑物,迁移树木,支除耕植土及河糖淤泥等。道以及其它建筑物,迁移树木,支除耕植土及河糖淤泥等。2排除地面水排除地面水地面水排除普通采取排水沟,截水沟、挡水坝等。地面水排除普通采取排水沟,截水沟、挡水坝等。注:排
23、水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁;注:排水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁;山区场地平整施工,应在较高一面山坡开挖截水沟;山区场地平整施工,应在较高一面山坡开挖截水沟;(3)在低洼地域施工时,必要时修筑挡水土坝,以阻挡雨)在低洼地域施工时,必要时修筑挡水土坝,以阻挡雨水流入水流入3修筑暂时设施修筑暂时设施道路、供水、供电另外修筑暂时住宿及办公房屋,加工棚等。道路、供水、供电另外修筑暂时住宿及办公房屋,加工棚等。第27页施工技术施工技术二、土方边坡与土壁支撑二、土方边坡与土壁支撑为了预防塌方,确保施工安全,基坑开挖时应做成一定边坡为了预防塌方,确保施工安全,基坑开挖时应做成一定边坡或加设暂
24、时支撑保持土壁稳定。或加设暂时支撑保持土壁稳定。(一)土方边坡(一)土方边坡土方边坡坡度是以土方挖方深度土方边坡坡度是以土方挖方深度H与底宽与底宽B之比表示之比表示.即即H:B=1:m,m为边坡系数。为边坡系数。边坡可做成直线型、折线型、阶梯型边坡可做成直线型、折线型、阶梯型第28页施工技术施工技术土方边坡坡度大小主要与土质、开挖深度、开挖方土方边坡坡度大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、坡度留置时间长短、边坡附近各种荷载情况及法、坡度留置时间长短、边坡附近各种荷载情况及排水情况相关。当地质条件良好,土质均匀且地下排水情况相关。当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑地面标高时,挖方边坡可做
25、成直立壁水位低于基坑地面标高时,挖方边坡可做成直立壁而不加支撑,但深度不超出以下要求:而不加支撑,但深度不超出以下要求:密实、中密砂土和碎石类土密实、中密砂土和碎石类土1.0硬塑、可塑粉土及粉质粘土硬塑、可塑粉土及粉质粘土1.25硬塑、可塑粘土及碎石类土(填充物为粘性土)硬塑、可塑粘土及碎石类土(填充物为粘性土)1.5坚硬粘土坚硬粘土2.0第29页施工技术施工技术第30页施工技术施工技术第31页施工技术施工技术第32页施工技术施工技术(二)土壁支撑(二)土壁支撑在开挖基坑、沟槽时,为了缩小施工面,降低土方量或因场在开挖基坑、沟槽时,为了缩小施工面,降低土方量或因场地限制不能放坡时,能够设置土壁
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