土木工程施工01土方工程.pptx

施工技术部分（10个方面）1.土方工程2.地基处理与桩基工程3.砌筑工程4.混凝土结构工程5.预应力混凝土工程6.结构安装工程7.保温节能工程施工8.防水工程9.装饰工程10.桥梁结构施工11.道路工程 施工组织部分（6个方面）12.施工组织概论13.流水施工原理14.网络计划技术15.施工组织总设计16.单位工程施工组织设计17.计算机在土木工程施工中的应用土方工程土方规划土方规划：涉及土方工程的分类和特点、土的工程分类和性质、土方量计算、场地设计标高的确定和土方调配等问题。土方工程施工的辅助工程辅助工程：讲述土方边坡及土壁稳定、施工排水、流砂防治和填土压实。土方工程机械化施工机械化施工：讲述常用土方机械的类型、性能及提高生产率的措施。土方规划土方规划1施工的分类和特点2土的工程分类和性质3土方量计算4场地设计标高的确定5土方调配施工分类 主要工作：场地平整；基坑（槽）及管沟开挖；地坪填土、路基开挖与填筑、隧道开通及基坑回填等。辅助工作：施工排、降水；土壁支撑；运输等。施工特点(1）量大面广；(2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；(3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。土方规划1土方工程的分类和特点2土的工程分类和性质3土方量计算4场地设计标高的确定5土方调配土的工程分类 在土方工程施工和工程预算定额中，根据土的开挖难易程度，将土分为一类土（松软土）、二类土（普通土)、三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）、五类土（软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土（特坚石）八类。前四类为一般土，可以采用机械或人工直接开挖，后四类为岩石，必须采用爆破开挖等施工方式。土的工程性质(1)土的含水量(w）土的含水量w是指土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分率表示：（1.1）式中 m1含水状态时土的质量,kg；m2烘干后土的质量,kg；mw w土中水的质量,kg；ms固体颗粒的质量,kg。天然含水量土在天然状态下的含水量。土的含水量影响边坡稳定和填土压实的质量。如含水量超过25%30%，机械开挖、行车困难，容易陷车。最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量（可通过击实试验确定）。(2)土的质量密度 土的质量密度分天然密度和干密度。土的天然密度，是指土在天然状态下单位体积的质量，用表示；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干密度，是指单位体积土中固体颗粒的质量（105，烘干34h），用d表示；它是检验填土压实质量的控制指标。(3)土的渗透性 土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数K表示。用途：选择降低水位方法，回填土。K的单位：m/d,(粘土6m，或土质不良。图1.47 单排井点布置简图(a)平面布置1一总管；2点管；3一抽水设备环形布置：在坑槽四周布置，用于面积较大（B15m）的基坑。分为两种：单环形：L/B5、S 5m、B5 分段布置成多个环形。图1.48 环形井点布置简图(a)平面布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备高程布置井管埋深：(1.34)式中 H1埋设面至坑底距离,m；h降水后水位线至坑底最小距离（一般可取0.51 m）i地下水降落坡度，环形、双排布置时取1/10，单排布置时取1/4；L井点管至基坑中心的距离（单排井点为井点管至基坑另一侧的水平距离）图1.43二级轻型井点降水1-第一级轻型井点；2-第二级轻型井点；3-集水总管；4-弯联管；5-水泵；6-基坑；7-原地面线；8-原有地下水位线；9-降低后地下水位线 当H6m时：可采取降低埋设面（但应在水位线之上）,采用二级井点或改用其它井点。4)轻型井点计算：确定井点管数量时，需要知道井点系统的涌水量。井点系统的涌水量根据水井理论进行计算。确定水井类型:一方面，根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。另一方面，根据水井底部是否达到不透水层，水井分为完整井和非完整井。综合而论，水井分为下列四种：无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井。图1.49 水井的分类（a）无压完整井；图1.49 水井的分类（b）无压非完整井图1.49 水井的分类（c）承压完整井图1.49 水井的分类（d）承压非完整井计算涌水量Q（环状井点系统）无压完整井群井井点涌水量：图1.50 环形井点涌水量计算简图(a)无压完整井；(b)无压非完整井无压完整井群井井点涌水量：(m3d)无压非完整井涌水量:(m3d)承压完整井环形井点涌水量计算公式为:(m3d)K-土层渗透系数 H-含水层厚度 S-水位降低值R-抽水影响半径 X0-环形井点系统的假象半径F-基坑周围井点管所包围的面积 M-承压含水层厚度确定井点管数量与井距a.单井最大出水量:单井的最大出水量q,主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：(m3d)(1.40)式中 d滤管直径(内径）,m；l滤管长度,m；K渗透系数,md。b.最少井点数：井点管的最少根数，按下式计算：（根）(1.41)式中 1.1备用系数，考虑井点管堵塞等因素。c.最大井距：最大井距Dmax按下式计算：（m）(1.42)式中 L总管长度,m 。5)轻型井点的施工：轻型井点的施工，主要包括以下几个过程：准备工作、井点系统的埋设与安装、使用、拆除以及施工过程中的监测。埋设井点的程序是：放线定位打井孔埋设井点管安装总管用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备试运行正式抽水。(2)喷射井点 当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。喷射井点施工顺序是：安装水泵设备及泵的进出水管路；铺设进水总管和回水总管；沉设井点管(包括灌填砂滤料)，接通进水总管后及时进行单根试抽、检验；全部井点管沉设完毕后，接通回水总管，全面试抽，检查整个降水系统的运转状况及降水效果。图1.56喷射井点设备及平面布置简图 (a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器原理图；(c)喷射井点平面布置 1喷射井管；2滤管；3进水总管；4排水总管；5一高压水泵；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（c）（b）（a）（3）管井井点 管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。（4）深井井点 当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位3040m，有的甚至可达百米以上。常用的深井泵有两种类型。一种是深井潜水泵，另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。图1.55 电渗井点 1一井点管；2一电极；3直流电源（5）电渗井点 电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形成，主要用于渗透系数小于0.1md的土层。（6）降水对周围环境的影响及防治措施1)降水对周围环境的影响 井点管埋设完成开始抽水时，井内水位开始下降，周围含水层的水不断流向滤管，在无承压水等环境条件下，经过一段时间之后，在井点周围形成漏斗状的弯曲水面，即“降水漏斗”，这个漏斗状水面逐渐趋于稳定，一般需要几天到几周的时间，降水漏斗范围内的地下水位下降以后，就必然会造成土体压缩固结，由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，从而导致地面沉降，而且多为不均匀沉降。2)防治措施 由于井点降水会引起周围地层的不均匀沉降，因此在高水位地区开挖深基坑而且必须采用降水方法时，一方面要保证土方开挖及地下工程的顺利进行，另一方面又要防范对周围环境引起的不利影响，因此，在降水的同时，应采取相应的措施，减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成的影响。a 设置地下水位观测孔，并对临近建筑、管线进行监测，在降水系统运转过程中随时检查观测孔中的水位，发现沉降量达到报警值时，应及时采取措施。b 降水施工时，应做好井点管滤网及砂滤层结构，防止抽水带走土层中的细颗粒。当有坑底承压水时，应采取有效措施防止流砂。c 如果施工区周围有湖、河、滨等贮水体，或在建筑物和地下管线密集区等对地面沉降控制有严格要求的地区开挖深基坑时，应尽可能采取止水帷幕，并进行坑内降水的方法。止水帷幕法是在降水井点区域与原建筑之间设置一道止水帷幕，使基坑外地下水的渗流路线延长，从而使原建筑物的地下水位基本保持不变。止水帷幕可结合挡土支护结构设置，也可单独设置。常用的止水帷幕的做法有深层搅拌法、压密注浆法、冻结法等。d 场地外缘设置回灌系统也是减小降水对周围环境影响的有效方法。该方法是在降水井点与需保护的建筑物、构筑物间设置一排回灌井点。在降水的同时，通过回灌井点向土层内灌入适量的水，使原建筑物下仍保持较高的地下水位，以减小其沉降程度。注意：为确保基坑施工安全和回灌效果，回灌井点与降水井点之间应保持小于6m的距离，且降水与回灌应同步进行。同时，在回灌井点两侧要设置水位观测井，监测水位变化，调节控制降水井点和回灌井点的运行以及回灌水量e 减缓井点的降水速度，也可防止土颗粒随水流带出。具体措施包括：加长井点，调小离心泵阀门，根据土颗粒的粒径选择适当的滤网，加大砂滤层厚度等。土方工程的辅助工程1土方边坡与土壁支护 （一）土方边坡 （二）土壁支护2排、降水工程 （一）排水 （二）流砂及其防治 （三）降水3土方填筑与压实三、土方填筑与压实（一）土料选择（二）填筑方法（三）压实方法（四）影响压实质量的因素（五）填土压实的质量检验（一）土料选择(1)不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、有机质含量大于8的土、可溶性硫酸盐含量大于5的土；(2)不宜用的土：含水量过大的粘性土。（二）填筑方法（1）水平分层填土。分层填筑，分层压实，分层检查填筑压实质量。（2）无限制的斜坡填土，先切出台阶，台阶高宽为0.20.3m1m。（3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）。（三）压实方法（1）碾压法适用于大面积填筑工程。利用滚轮压力压实，常用机械压路机、平碾、羊足碾等。（三）压实方法（2）夯实法适用于小面积填筑工程。利用冲击力压实，常用机械蛙式夯、柴油夯等。（三）压实方法（3）人工夯振动法适用于非粘性土填筑。作用原理为颗粒失重、排列填充。常用机械为振动夯、平板振捣器等。（四）影响压实质量的因素（1）机械的压实功：不同机械的吨位或冲击力不同，压实遍数不同；（2）铺土厚度：不同机械有效影响深度不同，铺土厚度不同；（3）含水量：含水量小则不粘结、摩阻大，含水量大则橡皮土；含水量应为最佳含水量。（五）填土压实的质量检验（1）检验内容密实度；检验指标干密度d；检验方法环刀取样，测干密度；（2)要求：(1.45)式中 Dy压实系数。（一般场地平整0.9，填土作地基0.95）；dmax该种土质的最大干密度（通过击实试验确定）。(3)取样方法与数量：分层进行，每层不少于1点（场地平整100400m2，回填30100m2，灰土垫层2050m2）；位置：该层下半部。土方工程土方规划：涉及土方工程的分类和特点、土的工程分类和性质、土方量计算、场地设计标高的确定和土方调配等问题。土方工程施工的辅助工程：讲述土方边坡及土壁稳定、施工排水、流砂防治和填土压实。土方工程机械化施工机械化施工：讲述常用土方机械的类型、性能及提高生产率的措施。一、土方机械的类型二、常见土方机械的特点（一）推土机（二）铲运机（三）挖土机（四）配套计算一、土方机械的类型:挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲；挖运机械：推土机、装载机、铲运机、挖土机等；运输机械：自卸汽车、翻斗车等；密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯等。二、常见土方机械的特点（一）推土机 推土机由拖拉机和推土铲刀组成，是一种自行式的挖土、运土工具。按行走的方式分履带式和轮胎式，按铲刀的操作方式分为索式和液压式，按铲刀的安装方式又分为固定式和回转式。适于运距在100m以内的的平整场地、平土或移挖作填，以3060m为最佳。一般可挖运一三类土。为了提高推土机的工作效率，必须增大铲刀前的土壤体积，减少推土过程中土壤的散失，缩短切土、运土、回程等每一工作循环的延续时间。常用以下几种作业方法：(1)下坡推土法（2）分批集中，一次推送法（3）槽形推土法(4)并列推土法 （5）斜角推土法（二）铲运机 铲运机是一种能独立完成挖土、运土、卸土、填筑等工作的土方机械。按有无动力设备，铲运机分为 自行式铲运机（运距8001500m）拖式铲运机（运距200350m）两种。自行式铲运机的行驶和工作都靠本身的动力设备，不需要其他机械的牵引和操纵 拖式铲运机是由拖拉机牵引，工作时亦靠拖拉机上的卷扬机或油泵进行操纵，所以，拖式铲运机又分为液压式或索式两种。（1）铲运机的运行路线 一般有以下两种形式：1)环形路线 对于地形起伏不大，而施工地段又较短(50100m）和填方不高（0.11.5 m）的路堤、基坑及场地平整工程宜采用图1.64a、b所示的环形路线。当填、挖交替，且相互之间的距离又不大时，则可采用图1.64c所示的环形路线。2)“8”字形路线 在地形起伏较大、施工地段狭长的情况下，宜采用“8”字形路线（图1.65d)。图1.65 铲运机开行路线（a）、（b）环形路线；（c）大环形路线；（d）8字路线（c）（d）(a)(b)（2）提高铲运机生产率的措施1)下坡铲土2)挖近填远，挖远填近3)推土机助铲4)双联铲运法5)挂大斗铲运 6)跨铲法（三）挖土机 常用挖土机主要为单斗挖土机，只用于挖土，运土由自卸式汽车完成。根据挖土方式不同，单斗挖土机铲斗类型可分为：正铲、反铲、拉铲和抓铲。01-02 正铲挖土机动画演示01-03 反铲挖土机动画演示01-04 拉铲挖土机动画演示(1)正铲挖土机：1)工作特点：只能挖土、挖土机必须在工作面；“前进向上，强制切土”；挖土深度大、装车效率高，易与汽车配合。2)适用于：停机面以上，含水量30以下，工作面无涌水，一四类土的大型基坑。3)作业方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。图1.67 正铲挖土机开挖方式(a)正向挖土侧向卸土；(b)正向挖土后方卸土 l一正铲挖土机；2一自卸汽车(a)(b)图1.68正铲开挖基坑工作面及开行通道a)一层通道多次开挖；b)之字开行加宽工作面；c)多层通道开挖(a)(c)(b)（2）反铲挖土机：1)工作特点：“后退向下，强制切土”，可与汽车配合。挖土机可在地面、边坡留土、挖土深度比正铲小。2)适用于：停机面以下、一三类土的基坑、基槽、独立柱基、管沟开挖。其挖掘力比正铲小，每层经济合理的开挖深度为1.53.0m，对地下水位较高处也适用。3)作业方法：沟端开挖，即挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土；沟侧开挖，即挖土机沿沟一侧直线移动挖土。（3）拉铲挖土机：拉铲挖土机的铲斗悬挂在钢丝绳下，土斗借重力切入土中，可用于开挖12类土，开挖深度和宽度较大。由于开挖的精确性较差，边坡要留更多的土，且大多用于将土弃于土堆。1)挖土特点是：“后退向下，自重切土”。其挖土半径和挖土深度较大，甩土方便，能开挖停机面以下的一二类土。2)适用于：停机面以下、一二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。3)开挖方式，与反铲挖土机相似，也分为沟端开挖和沟侧开挖。图1.70拉铲挖土机的开行方式(a)沟侧开行；(b)沟端开行；(c)三角形开行(a)(b)(c)（4）抓铲挖土机:是在挖土机臂端用钢索装一抓斗，可挖12类土，特别适合独立基坑水下挖土。1)工作特点：“直上直下，自重切土”，效率较低。2)适用于：停机面以下、一二类土的、面积小而深度较大的坑、井开挖。施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。图1.71抓铲挖土机工作示意(a)抓铲开挖柱基基坑；(b)抓铲斗工作示意 1-斗瓣；2-中心铰；3-拉杆；4-顶铰；5-升降索；6-取土索（a）（b）（四）挖土设备和运土设备数量的配套计算原则：保证挖土机连续工作（1）挖土设备数量的计算:(1.43)式中 Q土方量,m3 ；Qd挖土机生产率,m3/台班；T工期（工作日）；C每天工作班数；K工作时间利用系数（0.80.9）。（2）运土设备数量的计算:当用挖土机挖土时，运土设备数量应与挖土设备数量配套。汽车数量：或者 (1.44)式中 T汽车每一工作循环的延续时间；t每次装车时间；Q1 挖土机台班产量；Q2汽车台班产量。