施工基础知识.pptx
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1、第一节土方及基础工程第一节土方及基础工程n一一 土方工程土方工程n(一(一)土的工程分类 n土的工程分类方法很多,按按土土的的坚坚硬硬程程度度和和使使用用工工具具,将将土土分分为为8类类 16级级,如表所示。我们强调土分为八类是由于土分类表中土的级别相当于预算基价中的分类,表中的前前4类类是是 土土,后后4类类是是石石。在预算基价中,将类类土土划划分分为为一一般般土土,砂砂砾砾坚坚土土即即类类土土。本书的分类是按照全国建筑安装工程统一劳动定额而采用的分类方法。总总的的分分类类原原则则为为按按土土的的开开挖挖难难易易程度而分类的。程度而分类的。(一)(一)土的基本性质土的基本性质n土的可松性土的
2、可松性n天天然然状状态态下下的的土土,经经开开挖挖以以后后,因因土土的的组组织织破破坏坏而而体体积积增增加加,以以后后虽虽经经回回填填压压实实仍仍不不能能恢恢复复到到原原来来体体积积的的这这种种性性质质,称为土的可松性称为土的可松性。n土的可松性用土的可松性系数表示。(一)(一)土的基本性质土的基本性质n土的可松性用土的可松性系数表示:即 n n n V1:土在自然状态下的密实体积土在自然状态下的密实体积;n V2:土在开挖后的松散体积土在开挖后的松散体积。n nn V3:土经回填压实后的体积土经回填压实后的体积。土的可松性土的可松性n预算基价中的挖挖、运运土土是是按按天天然然密密实实体体积积
3、以以m3计计算算的的,填填土土夯夯实实后后的的体体积积以以m3计计算算的的。预预算算基基价价中中的的虚虚,实实体体积积折折算算的的依依据据就就是是应应用用土土的的可可松松性性计计算算产产生生的结果的结果。n土的可松性是土的各性质中唯有施工中所特有的性质,注意要要分分清清三三种种状状态态下下的的土土体体积积的的区区别别。(即 V1、V2、V3的区别)土的含水率土的含水率n土的含水率是土中所含的水与固体颗土的含水率是土中所含的水与固体颗粒间的质量比,以百分率表示。粒间的质量比,以百分率表示。土的含水率土的含水率n土的含水率对于判断土的干湿程度有重土的含水率对于判断土的干湿程度有重要作用。要作用。n
4、 n含水率为干土,含水率为干土,n含水率为潮湿土,含水率为潮湿土,n含水率的为湿土。含水率的为湿土。(.三)土方边坡与土壁支撑三)土方边坡与土壁支撑n土方边坡土方边坡n土方边坡是以其挖土深度和放坡宽度的比值表示,即nn 土方边坡土方边坡n土方边坡大小与与以下因素有关,n如土土.质质、开开挖挖深深度度、开开挖挖方方法法、边边坡坡留留置置时时间间长长短短、坡坡顶顶有有无无荷荷载载以以及及排排水水情况情况等。n预算基价中,把把原原定定额额规规定定挖挖土土方方工工程程量量先先按按不不放放坡坡的的方方法法计计算算后后,再再乘乘以以相相应应系系数数的的方方法法,改改为为按按放放坡坡系系数数值值计计算算相相
5、应应的的土土方方工工程程量量,可避免出现重复工程量计算的问题。2 2土壁支撑土壁支撑n当出现不不愿愿放放坡坡的时侯或不不便便放放坡坡的时候,应采用设置土壁支撑的方法施工。预算基价的子目综合考虑了连续支撑和断续支撑两种工艺,综合成一个子目。放坡开挖是在基坑工程中最简单、成本最低的降水方法,但当基基坑坑较较深深、施施工工条条件件较较复复杂杂时时,宜宜采采用用基基坑坑支支护护即即土土壁壁支撑支撑。n对于深基坑应考虑基坑支护方案。深基坑应考虑基坑支护方案。深基坑支护方案深基坑支护方案n深基坑支护方案深基坑支护方案可有:n 悬臂式支护结构悬臂式支护结构 n 内撑式支护结构内撑式支护结构n 锚拉式支护结构
6、锚拉式支护结构n 逆作法施工逆作法施工 深基坑支护方案深基坑支护方案n下面分别介绍工程实例以作说明:n 悬臂式支护结构悬臂式支护结构:n 密排悬臂钻孔灌注桩密排悬臂钻孔灌注桩 n 如国际新闻中心基坑n 深层搅拌水泥土钻孔灌注桩复合式深层搅拌水泥土钻孔灌注桩复合式n 如河川大厦n 格构式悬臂支护结构格构式悬臂支护结构 n 如天津站人防工程深基坑支护方案深基坑支护方案n内撑式支护结构:n 工字钢加拉锚支护工字钢加拉锚支护 n 如万科大厦n 钢板桩加拉锚支护钢板桩加拉锚支护 n 如万科大厦n 地下连续墙加土层锚杆地下连续墙加土层锚杆n 如华信大厦、吉利大厦n 辐射式支撑管内支撑辐射式支撑管内支撑 n
7、 如今晚报大厦深基坑支护方案深基坑支护方案n锚拉式支护结构:锚拉式支护结构:n 环梁护壁支护环梁护壁支护 n 如国际大厦n (89.基坑11.25米深)n 复合式帽梁支护(冠梁)复合式帽梁支护(冠梁)n 如澳东大厦深基坑支护方案深基坑支护方案n逆作法施工逆作法施工 n 全逆作法施工全逆作法施工 n 如88年华联商厦一期n 半逆作法施工半逆作法施工 n 如鸿吉大厦n 部分逆作法施工部分逆作法施工n(即利用基坑内沿四周暂时保留的局部土方利用基坑内沿四周暂时保留的局部土方n 对对围围护护结结构构支支撑撑即即基基坑坑中中部部采采用用正正作作法法施施工工,边部采用逆作法施工边部采用逆作法施工。)n 如紫
8、金花园28层两栋商住楼(三)基坑、地槽土方量计算(三)基坑、地槽土方量计算n挖方土方量计算可近似按拟柱体体积公式计算,前提是按平均断面法计算相应截面积。n nF1F2F0HF1F0F2LF2F1F0等效四边形的计算方法等效四边形的计算方法n场地平整就是使用各种机械或人力将现场平整成施工所需要的设计平面。n 其计算步骤为n 初步计算场地设计标高;初步计算场地设计标高;n 按各种要求进行场地设计标高的调整;按各种要求进行场地设计标高的调整;n计计算算各各方方格格角角点点的的施施工工高高度度并并确确定定“零零线线”;n 按相应公式计算挖填工程量。按相应公式计算挖填工程量。n在预算基价中,30cm的的
9、就就地地挖挖填填属属平平整整场场地地子子目目,30cm的的挖挖填填土土项项目目按按挖挖土土或或填填土土子目计算。子目计算。槽底钎探n(五)(五)槽底钎探槽底钎探n槽槽底底钎钎探探是是指指基基坑坑挖挖好好后后,用用大大锤锤将将钢钢钎钎打打入入槽槽底底的的基基土土内内,根根据据每每打打入入一一定定深深度度的锤击次数,来判断地基的土质情况。的锤击次数,来判断地基的土质情况。槽底钎探n槽底钎探应考虑的几个因素:槽底钎探应考虑的几个因素:n 锤的重量;锤的重量;n 钢钎的要求;钢钎的要求;n 锤举的高度;锤举的高度;n 打入的深度与次数;打入的深度与次数;n 钎孔的位置布置。钎孔的位置布置。n降水方法可
10、分为降水方法可分为n明排水法(集水井法)和井点降水法明排水法(集水井法)和井点降水法n(预算基价中的大口井)(预算基价中的大口井)n按水井理论可有按水井理论可有n无压完整井、无压完整井、n无压非完整井、无压非完整井、n承压完整井、承压完整井、n承压非完整井承压非完整井n几种。几种。(六)(六)基坑的排水与降水基坑的排水与降水无无压压完完整整井井是是指指井井点点管管下下的的滤滤管管处处在在无无压压水水层层(即即上上层层滞滞水水和和潜潜水水层层)中中,滤滤管管底底面面与与不不透水层顶面在同一水平上。透水层顶面在同一水平上。n无无压压非非完完整整井井是是指指井井点点管管下下的的滤滤管管处处在在无无压
11、压水层中,滤管底面不在不透水层顶面。水层中,滤管底面不在不透水层顶面。n 承承压压完完整整井井和和承承压压非非完完整整井井的的滤滤管管均均处处在在承承压压水水层层中中,其其区区别别在在于于滤滤管管底底面面是是否否在在不不透透水层顶面。水层顶面。(六)(六)基坑的排水与降水基坑的排水与降水 (六)(六)基坑的排水与降水基坑的排水与降水n 1 1明排水法(集水井法)明排水法(集水井法)n是在在基基坑坑开开挖挖时时,沿沿基基坑坑四四周周或或在在坑坑底底中中央央挖挖排排水水沟沟,并并在在基基坑坑四四角角设设集集水水井井,用水泵将积水抽出基坑的方法用水泵将积水抽出基坑的方法。n明排水法构造简单(其由由集
12、集水水井井、排排水水沟沟和和水水泵泵组组成成),施工成本低,应尽可能采用。n但当当基基坑坑涌涌水水量量过过大大或或易易出出流流砂砂的的情情况况下下,就就不不宜宜采采用用明明排排水水法法而应用井点降水法。n 2 2 井点降水法井点降水法 n也称人工降低地下水位也称人工降低地下水位n该法包括轻轻型型井井点点、喷喷射射井井点点、电电渗渗井井点点、管管井井井井点点、深深井井井井点点等。预算基价中涉及到的大大口口井井,即即为为管管井井井井点点和和深深井井点。井井点。n管管井井井井点点降降水水 是指指在在基基坑坑外外围围每每隔隔一一段段距距离离设设置置一一个个管管井井,每每个个管管井井单单独独用用一一台台
13、水水泵泵。其其主主要要设设备备包包括括滤滤水水井井管管、吸吸水水管管、水水泵泵组组成成。其其适适用用于于渗渗透透系系数数大大、地下水丰富的粉、砂土层。地下水丰富的粉、砂土层。(六)(六)基坑的排水与降水基坑的排水与降水(六)(六)基坑的排水与降水基坑的排水与降水n深井井点深井井点 n一般沿沿基基坑坑四四周周每每隔隔1015米米设设置置一一个个井井点点,将将深深井井泵泵放放在在井井管管中中抽抽水水,靠靠深深井井泵泵的的上上扬扬压压力力将将井井底底深深处处的的地地下下水水抽抽到到地地面面上上来来。深深井井井井点点一一井井一一泵泵,独独立立工工作作。其适用于涌水量大、深度大的砂土类降水。深深井井井井
14、点点系系统统总总涌涌水水量量可可按按无压完整井环形井点系统公式计算无压完整井环形井点系统公式计算。(六)(六)基坑的排水与降水基坑的排水与降水n深井井点的施工顺序为深井井点的施工顺序为:n井井位位放放样样做做井井口口、安安护护筒筒钻钻机机就就位位、钻钻孔孔回回填填井井底底砂砂垫垫层层吊吊放放井井管管回回填填砂砂过过滤滤层层安安放放水水泵泵及电路及电路试抽试抽-正常抽水。正常抽水。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n预算基价中涉及到的土方开挖机械主要是n推土机、铲运机和单斗挖土机推土机、铲运机和单斗挖土机等。n 1 推土机推土机 n推土机实际上是一装有铲刀的拖拉机,其行走方式有轮轮胎胎式式和履
15、履带带式式两种,铲刀的操纵方式有索索式式和液液压压式式。其适用于挖土深度不大的场地平整、铲除腐植质土将其推送到弃土区。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n 推推土土机机适用于挖土深度不大的场地平整,铲除腐质土,并送到附近的弃土区,开挖深度不大于1.5的基坑,回填基坑和沟槽,推筑松散的硬土、岩土和冻土,可推送类土。n 推土机推送的适适宜宜运运距距在在100以以内内,以以40 60 m效率最高。效率最高。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n2.2.铲运机铲运机 n 铲铲运运机机由牵牵引引机机械械和和土土斗斗组成,能能综综合合完完成成挖挖土土、运运土土、平平土土或或填填土土等等全全部部土方施工内
16、容土方施工内容。n 铲运机有拖式和自行式两种。n 铲运机按操纵机械可分为液压式和索式。索式铲运机靠自重切土,而液压式铲运机强制切土,铲运能力较强。n 铲运机在土方工程中常用于大面积的场地平整、开挖大型基坑、地槽及填筑路基等工程的施工。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n铲运机最宜于铲运含含水水率率不不大大于于27%的的松松软软土土和和普普通通土土,不宜于在在砾砾石石层层和和冻冻土土带带及及沼沼泽泽地工作地工作。n 铲运机在坡地行走和作业时,上上下下纵纵坡坡不不宜宜超超过过25横横坡坡不不宜宜超超过过6,不不宜宜在在陡陡坡坡上上急急转转弯弯,工工作作时时应应避避免免转转弯弯切切土土,以免铲刀受
17、力不均匀而引起翻车事故。n 在工民建施工中,常用的铲运机斗容量为1.5 6.0。n 自行式铲运机的经经济济运运距距以以800 1500 为宜,拖式铲运机的运运距距以以600为宜,其最最佳运距为佳运距为200 300。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n3.3.单斗挖土机单斗挖土机n 单斗挖土机是大型基坑开挖中最常用的一种土方机械。n 根据其工作装置的不同,单斗挖土机可分为正铲、反铲、拉铲、抓铲正铲、反铲、拉铲、抓铲四种。n 根据机械的操纵方式,可分为液液压压传传动动和和机机械传动械传动两种。n 单斗挖土机常用的斗容量为0.5 6.0。n 在建筑工程中,单斗挖土机可挖掘基坑、地槽,清理与平整场
18、地;更换工作装置后,还可以装卸、起重、打桩等作业,单斗挖土机是土方施工中不可缺少的机械设备。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n 正铲挖土机的工作特点正铲挖土机的工作特点是n“前前进进向向上上 强强制制切切土土 挖挖停停机机面面以以上上的的土土”。n其工工作作面面高高度度应应大大于于1.5,才可提高效率,开挖基坑时宜修筑大约 1:8 10的坡道,才可使正铲挖土进入基坑挖土,基坑所需工作面过大,并且要求基坑干燥。n正铲挖土机多多用用于于大大型型的的基基坑坑开开挖挖工工程程,其可挖其可挖类土类土。n反铲挖土机的工作特点反铲挖土机的工作特点是n“后后退退向向下下 强强制制切切土土 挖挖停停机机面面
19、以以下下的的土土”。n因反铲挖土机在基坑顶面挖以下的土,不必考虑地下水的影响,对基坑长边不产生动荷载,能适应城市的施工特点,故多采用反铲挖土机。n在在天天津津市市预预算算基基价价中中所所列列出出的的挖挖土土机机就就是反铲挖土机。是反铲挖土机。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n 拉铲挖土机的工作特点拉铲挖土机的工作特点是n“后后退退向向下下 自自重重切切土土 挖挖停停机机面面以以下下的的土土”。n 抓铲挖土机的工作特点抓铲挖土机的工作特点是n“直直上上直直下下 自自重重切切土土 挖挖停停机机面面以以下下的的土土”。n 以上两种挖土机工效较低,虽可挖较深较大
20、的基坑、地槽及装卸散料,但由由于于自重切土,适用范围较窄,故不多用。自重切土,适用范围较窄,故不多用。(七)(七)主要挖土机械主要挖土机械n城市施工中常常用用反反铲铲挖挖土土机机施工,反铲挖土机按其操纵方式可分为液液压压式式和索索式式两种,液压式斗铲靠液压装置强制切土,能挖 类土,而索式靠自重切土,仅能挖 类土。n反反铲铲挖挖土土机机的的开开挖挖方方式式有沟沟端端开开挖挖法法和沟侧开挖法沟侧开挖法两种。n 沟沟端端开开挖挖法法指反反铲铲挖挖土土机机沿沿沟沟端端逐逐渐渐倒倒退退挖挖土土,汽汽车车停停放放在在沟沟侧侧,起起重重臂臂只只要要回转回转40 45即能卸土。即能卸土。(七)(七)主要挖土机
21、械主要挖土机械n 沟沟侧侧开开挖挖法法指反反铲铲挖挖土土机机沿沿着着基基坑坑长长向向一一侧侧开开行行,挖挖土土时时反反铲铲挖挖土土机机开开行行方方向向与与开开挖挖方方向向垂垂直直,该该法法既既对对基基坑坑长长向向边边坡坡的的稳稳定定产产生生不不利利影影响响,有有可可能能使使其其稳稳定性差,不安全定性差,不安全,故常用沟端开挖法沟端开挖法。(八)强夯地基(八)强夯地基n强强夯夯地地基基是是用用强强夯夯法法使使地地基基受受到到压压实实加加固固。n强强夯夯法法是是用用起起重重机机械械将将重重锤锤(一一般般为为80 300KN)吊吊起起从从高高处处(一一般般为为6 30)自自由由落落下下,给给地地基基
22、以以冲冲击击力力和和振振动动,从从而而提提高高地地基基土土的的强强度度并并降降低低其其压压缩性的一种有效的地基加固方法。缩性的一种有效的地基加固方法。n该法具有效果好、速度快、节省材料、施工简便,但施工时噪音大、振动大等特点。适用于碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土和填土地基等的加固处理。强夯地基强夯地基n强强夯夯法法的的机机具具设设备备包括起起重重能能力力为为150 KN以以上上的的履履带带式式起起重重机机,也可使用专专用用三三角角起起重重架架或或龙龙门门架架作作起起重重设设备备;包括夯夯锤锤,夯锤可用钢材制作,或可用钢板为外壳、内部焊接钢筋骨架后浇筑C30混凝土制成,夯夯锤锤底底面面有有圆圆
23、形形和和方方形形两两种种;包包括括脱脱钩钩装装置置(常用的脱钩装置为工地自制自动脱钩器由吊环、耳板、销环、吊钩等组成,由钢板焊接制成。)强夯地基强夯地基n重锤夯实法重锤夯实法是n用用起起重重机机械械将将夯夯锤锤提提升升到到一一定定高高度度后后,利利用用自自由由下下来来的的冲冲击击能能来来夯夯实实基基土土表表面面,使使其其形形成成一一层层较较为为均均匀匀的的硬硬壳壳层层,从从而而使地基得到加固。使地基得到加固。n该法具有施工简便,费用较低的特点,但布点较密,夯击遍数多,施工期较长,且夯击能量小,孔隙水难以消散,加固深度有限(1.2 2.0),当土的含水量梢高时,易夯成橡皮土,处理较困难。强夯地基
24、强夯地基n重重锤锤夯夯实实法法可采采用用配配置置有有摩摩擦擦式式卷卷扬扬机机的的履履带带式式起起重重机机、打打桩桩机机、龙龙门门架架起起重重机机或或悬悬臂臂式式桅桅杆杆起起重重机机等。其起重能力采用自自动动脱脱钩钩时时,起起重重机机应应大大于于夯夯锤锤重重量量的的1.5 倍倍,直直接接用用钢钢丝丝绳绳悬悬吊吊夯夯锤锤时时,起起重重机机应应大大于于夯夯锤锤重重量量的的3倍倍。重锤夯实法所用夯锤宜采用截头圆锥体,可用C20钢筋混凝土钢筋混凝土制作。n以上两法是用很大的冲击能,使土中出现冲击波和很大的应力,使土中孔隙压缩,土体局部液化,夯击点周围产生裂隙,形成良好的排水通道,土体迅速固结。但但强强夯
25、夯所所产产生生的的振振动动,对对现现场场周周围围已已建建成成或或正正在在施施工工的的建建筑筑物物及及其其它它设设施施有有影影响响时时,不不宜宜采采用用,必必要要时时应应采采取取防防震震措施。措施。二二.基础工程基础工程n本书只介绍桩基础,其它类型的基础形式(板板式式基基础础、杯杯形形基基础础、筏筏片片基基础础、箱箱形形基基础础)在以后章节中加以介绍或略去。n 桩基础桩基础是n用用承承台台或或梁梁将将沉沉入入土土中中的的桩桩联联系系起起来来,以以承承受受上上部部结结构构荷荷载载的的一一种种常常用用的的基基础础形式。形式。二二.基础工程基础工程(一)一)桩的作用和类型桩的作用和类型 1.作作用用
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