土木工程施工技术1.ppt

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CJ大学城建学院参考书籍土木工程施工技术，王利文张立群主编，中国建材工业出版社，2007年2月第一版土木工程施工手册（第四版）,本书编委会,中国建筑工业出版社，2003年6月新版建筑工程施工质量验收规范汇编，中国建筑工业出版社编，中国建工出版社、中国计划出版社，2002年第一章土方工程第一节概述一、土方工程的特点与施工要求1.土方工程施工的特点

（1）面广量大、劳动繁重。

（2）施工条件复杂。

2.组织土方工程施工的要求

（1）在条件允许的情况下应尽可能采用机械化施工；

（2）要合理安排施工计划，尽量避开冬、雨期施工；（3）为了降低土石方工程施工费用，减少运输量和占用农田，要对土方进行合理调配、统筹安排。

（4）在施工前要做好调查研究，拟定合理的施工方案和技术措施，以保证工程质量和安全，加快施工进度。

二、土的工程分类及性质

（一）土的工程分类土的分类方法较多，在施工中按开挖的难易程度将土分为八类。

（二）土的工程性质1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，用d表示；它是检验填土压实质量的控制指标。

2土的含水量土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示：

（11）式中C湿含水状态时土的质量；G干烘干后土的质量。

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。

达西地下水流动速度公式v=KI，4土的可松性土具有可松性，即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。

三、土方三、土方边坡坡度坡坡度土方边坡坡度图11边坡坡度示意四、土方施工的准备工作四、土方施工的准备工作

（1）制定施工方案

（2）场地清理（3）排除地面水（4）修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。

（5）做好材料、机具、物资及人员的准备工作。

（6）设置测量控制网，打设方格网控制桩，进行建筑物、构筑物的定位放线等。

（7）根据土方施工设计做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下水等土方工程的辅助工作。

第二第二节土方土方计算与算与调配配一、基坑、基槽和路堤的土方量计算一、基坑、基槽和路堤的土方量计算基坑土方量即可按拟柱体的体积公式式中H基坑深度（m）；F1，F2基坑上下两底面积（m2）；F0F1与F2之间的中截面面积（m2）；当基槽和路堤沿长度方向断面呈连续性变化时其土方量可以用同样方法分段计算。

式中V1第一段的土方量（m3）；L1第一段的长度（m）；将各段土方量相加即得总土方量，即：

式中V1，V2Vn为各分段土的土方量（m3）。

二、场地平整标高与土方量二、场地平整标高与土方量

（一）确定场地设计标高1初步设计标高场地设计标高即为各个方格平均标高的平均值。

可按下式计算：

式中：

H。

所计算的场地设计标高（m）；a方格边长（m）；N方格数；H1l，H22任一方格的四个角点的标高（m）。

图14场地设计标高H0计算示意图（a）方格网划分；（b）场地设计标高示意图1一等高线；2-自然地面，3一场地设计标高平面（a）（b）如令H11个方格仅有的角点标高；H22个方格共有的角点标高；H33个方格共有的角点标高；H44个方格共有的角点标高。

则场地设计标高H0可改写成下列形式2场地设计标高的调整

（1）土的可松性影响H0H0+h式中：

Vw按理论标高计算出的总挖方体积；FW，FT按理论设计标高计算出的挖方区、填方区总面积；Ks土的最后可松性系数。

图15考虑土的可松性调整设计标高计算示意图（a）（b）

（2）场内挖方和填土的影响（3）场地泄水坡度的影响1）单向泄水时各方格角点的设计标高HnH0li（a）（b）图16场地泄水坡度示意图（a）单向泄水；（b）双向泄水2）双向泄水时各方格角点的设计标高HnH0lxixlyiy（a）（b）图16场地泄水坡度示意图（a）单向泄水；（b）双向泄水

（二）场地土方量计算1.计算场地各方格角点的施工高度各方格角点的施工高度（即挖、填方高度）h0hnHn-Hn（113）式中hn该角点的挖、填高度，以“”为填方高度，以“”为挖方高度（m）；Hn该角点的设计标高（m）；Hn该角点的自然地面标高（m）。

2.绘出“零线”方格线上的零点位置见图19，可按下式计算：

式中：

h1，h2相邻两角点挖、填方施工高度（以绝对值代入）；a方格边长；x零点距角点A的距离。

图19零点位置计算3.场地土方量计算

（1）四方棱柱体法1）全挖全填格式中：

V挖方或填方的土方量（m）；h1,h2,h3,h4方格四个角点的挖填高度，以绝对值代人（m）。

2）部分挖部分填格

（2）三角棱柱体法1）全挖全填式中a方格边长（m）；hl，h2，h3三角形各角点的施工高度（m），用绝对值代人。

图113按地形将方格划分成三角形2）有挖有填其中锥体部分的体积为:

楔体部分的体积为:

三、土方调配与优化三、土方调配与优化

（一）划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价1调配区的划分2平均运距的确定3土方施工单价的确定

（二）最优调配方案的确定土方的总运输量为：

Z050050+50040+30060100110+10070+4004097000（m3m）挖填B1B2B3挖方量A15070100500A2704090500A36011070500A48010040400填方量80060050019001.编制初始调配方案编制初始调配方案2.最优方案判别利用“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，则该方案即为最优方案；否则，不是最优方案，尚需进行调整。

为了使线性方程有解，要求初始方案中调动的土方量要填够mn1个格（m为行数，n为列数），不足时可在任意格中补“0”。

如：

表14中已填6个格，而mn13416，满足要求。

下面介绍用“位势法”求检验数：

（1）求位势Ui和Vj位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）Cij同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数ij为零，而对调配方案的选取没有影响。

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（120）式中Cij平均运距（或单位土方运价或施工费用）；Ui，Vj位势数。

例如，本例两组位势数计算：

设U10，则V1C11U150050；U3C31V1605010；V211010100；，见表13所示。

例如，本例两组位势数计算：

设U10，则V1C11U150050；U3C31V1605010；V211010100；，见下表所示。

挖挖填填位势数位势数B1B2B3位势数位势数UiVjA15005070100A2705004090A33006010011010070A48010040040

（2）求检验数ijijCijUiVj127001003013100060402170（60）50802390（60）6090挖挖填填B1B2B3UiVjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070090A3U3=10000A4U4=-20801000位势数位势数5060110404070求检验数表+80-30+40+90+50+203.方案的调整

（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作为调整的对象。

（2）找出X12的闭回路：

从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到调调配土方数字的格作可以做90转弯，然后依次继续前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路（表15）。

（3）从空格X12出发，沿着闭回路方向，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。

填方量填方量填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1500A2500A3500A44008006005001900400500500300100100（400）（400）（0）（100）X12（400）再求位势及空格的检验数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ij0而得到最优解。

（4）绘出调配图）绘出调配图：

（包括调运的流向、数量、运距）。

（包括调运的流向、数量、运距）。

（5）求出最优方案的总运输量：

求出最优方案的总运输量：

40050100705004040060100704004094000m3-m。

+40+50+60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20位势数位势数挖挖填填B1B2B3UiVjA1A2A3A4506011040407080100707010090+300000004.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）第三节第三节排水与降水排水与降水一、地面排水一、地面排水排除地面水（包括雨水、施工用水、生活污水等）常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用。

二、集水井排水或降水二、集水井排水或降水集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。

将水汇入集水井内，用水泵抽走（图118）。

这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。

图1-18集水井降水法1排水沟；2集水井；3离心式水泵；4基础边线；5原地下水位线；6降低后地下水位线1排水沟的设置排水沟底宽应不少于0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5m2.集水井的设置集水井应设置在基础范围以外的边角处。

间距应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为2040m。

3水泵性能与选用

（1）离心泵泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等图1-19离心泵工作简图1泵壳；2泵轴；3叶轮；4滤网与底阀；5吸水管；6出水管

（2）潜水泵潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。

水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。

图120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电缆三、流砂及其防治三、流砂及其防治1流砂发生的原因动水压力是流砂发生的重要条件。

流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过图120所示的试验说明。

Wh1FWh2FTLF0图121动水压力原理图（a）水在土中渗流的力学现象；（b）动水压力对地基土的影响l、2土颗粒（a）（b）1TLF由上式可知，动水压GD与水力坡度I成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。

产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向（与水流方向一致）与土的重力方向相反，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。

2流砂的防治流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。

具体措施为：

（1）抢挖法

（2）水下挖土法（3）打钢板桩或作地下连续墙法（4）在枯水季节开挖（5）井点降水法四、井点降水法四、井点降水法井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。

（一）轻型井点

（一）轻型井点1.轻型井点设备轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。

管路系统包括：

井点管（由井管和滤管连接而成）