第2章土方工程(2009).ppt

1、第2章 土方工程本章主要学习内容本章主要学习内容土的工程性质土的工程性质场地平整的基本原则和设计标高的确定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边坡的稳定性和支护方法土方机械的功能和选择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。填土的土质要求，影响压实的主要影响因素等。2.1 2.1 概述概述 2.1.1 2.1.1 特点特点 面广量大、施工条件复杂、工期长。面广量大

2、、施工条件复杂、工期长。2.1.2 2.1.2 土的工程分类土的工程分类根据开挖的难易程度根据开挖的难易程度 松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。石、次坚石、坚石、特坚石。根据颗粒级配与塑性指数根据颗粒级配与塑性指数 岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。工填土。2.1.3 土的工程性质土的工程性质1）土的可松性：）土的可松性：V2V2V3V3V1V1 土的最初可松性系数：土的最初可松性系数：土的最后可松性系数土的最后可松性系数：注：注：KsKsKsKs1.01.0（式中：（式中：V1V1自然状

3、态下土的体积；自然状态下土的体积；V2V2开挖后开挖后的松散体积；的松散体积；V3V3回填压实后的体积。）回填压实后的体积。）问问 *分类级别越小的土则可松性就越小？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？可松性越小的土就越好挖？掌握概念掌握概念 2）土的渗透性）土的渗透性 土体孔隙中土体孔隙中的自由水在重力作的自由水在重力作用下会透过土体运用下会透过土体运动，这种被水透过动，这种被水透过的性质称为的性质称为土的渗土的渗透性透性。掌握概念掌握概念单位时间渗水量：单位时间渗水量：渗流速度：渗流速度：(H-(H-水头差水头差;L-L-渗流路径长度渗流路径长度;A-A-土体横截面积

4、土体横截面积)土渗透性比较土渗透性比较：粘土粘土粉土粉土砂土砂土砾石砾石2.2 2.2 场地平整土方量计算与调配场地平整土方量计算与调配场地平整主要包含三个步骤：主要包含三个步骤：u场地设计标高的确定场地设计标高的确定场地初步设计标高的计算场地初步设计标高的计算场地设计标高的调整场地设计标高的调整u土方量计算土方量计算确定零线确定零线挖填方的分界线挖填方的分界线计算各区格土方量计算各区格土方量计算挖方和填方总工程量计算挖方和填方总工程量u土方调配的规划土方调配的规划2.2.1 2.2.1 场地设计标高的确定场地设计标高的确定 （1 1）场地设计标高的确定原则：）场地设计标高的确定原则：主要考虑

5、因素主要考虑因素:满足工艺和运输的要求满足工艺和运输的要求尽量利用地形，减少挖填方量尽量利用地形，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（有一定的泄水坡度（0.0020.002），满足排水要），满足排水要求，并考虑最大洪水水位的影响。求，并考虑最大洪水水位的影响。挖、填土方量平衡挖、填土方量平衡关键关键 （2 2）初步计算场地设计标高）初步计算场地设计标高2 21 13 34 4方格网方格网满足挖填方平衡满足挖填方平衡的平均高度的平均高度 （3 3）场地设计标高的调整）场地设计标高的调整 1 1）土可松性的影响）土可松性的影响问

6、：问：*土的可松性导致场地设计标高的提高？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？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）场内和场外挖、填土的影响问：问：以下四个因素，哪些导致场地设计标高提高？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上的填方工程设计标高以下的挖方工程设计标高以下的挖方工程就近从场外挖土就近从场外挖土就近弃土于场外就近弃土于场外小结：小结：填土量大，场地设计标高提高；填土量大，场地设计标高提高；挖土量大，场地设计标高降低。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）泄

7、水坡度对场地设计标高的影响注：注：设计无要求时，泄水坡度设计无要求时，泄水坡度0.002。2.2.2 2.2.2 土方量计算土方量计算 1 1）计算各角点的施工高度）计算各角点的施工高度 施工高度：施工高度：“+”填；填；“-”挖挖 2 2）确定）确定“零线零线”“零点零点”方格边界上施工高方格边界上施工高 度为度为0 0的点。的点。“零线零线”“零点零点”所连成的线。所连成的线。问：问：*“零线零线”是否是挖填区的分界线？是否是挖填区的分界线？*“零线零线”是否是一条连续的线？是否是一条连续的线？*假设场地无限大，假设场地无限大，“零线零线”是否封闭？是否封闭？*在一个场地上是否会有多条在一

8、个场地上是否会有多条“零线零线”？3 3）计算方格网内的土方量）计算方格网内的土方量u全挖全填全挖全填u两个角点为挖，另两个角点为填：两个角点为挖，另两个角点为填：A.A.B.B.u一个角点为挖，另三个角点为填一个角点为挖，另三个角点为填 A A.B B.注：注：h hi i均为均为正值。正值。场地平整土方量计算例题场地平整土方量计算例题 某建筑地地形图和方格网某建筑地地形图和方格网(边长边长)布置如图布置如图1-1所示。土所示。土壤为二类土，场地地面泄水坡度。试确定场地设计标高壤为二类土，场地地面泄水坡度。试确定场地设计标高(不不考虑土的可松性影响，余土加宽边坡考虑土的可松性影响，余土加宽边

9、坡)，计算各方格挖、填，计算各方格挖、填土方工程量。土方工程量。1)计算场地设计标高计算场地设计标高 2)根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高 以场地中心点以场地中心点(几何中心几何中心o)为为 3)计算各角点的施工高度计算各角点的施工高度由式由式(2.9)得各角点的施工高度得各角点的施工高度(以以“+”为填方，为填方，“-”为挖方为挖方)：4)确定确定“零零线”，即挖、填方的分界，即挖、填方的分界线由式由式(2.10)确定零点的位置，将相确定零点的位置，将相邻边线上的零点相上的零点相连，即即为“零零线”，见图2.12。如。如1-5线上：上：即零点距角点即零

10、点距角点1的距离的距离为0.67m。5)计算各方格土方工程量算各方格土方工程量(以以(+)为填方，填方，(-)为挖方挖方)4 4）计算场地边坡的土方量）计算场地边坡的土方量坡度系数坡度系数：m=b/h 2.2.3 2.2.3 土方调配土方调配u 土方调配的原则土方调配的原则挖挖方方和和填填方方基基本本平平衡衡，总总运运输输量量最最小小，即即挖挖方方量量与与运运距距的乘积之和尽可能最小。的乘积之和尽可能最小。近期施工和远期利用相结合。近期施工和远期利用相结合。分分区区调调配配和和全全场场调调配配的的协协调调，好好土土用用于于回回填填质质量量要要求求高高的填方区。的填方区。尽尽可可能能与与大大型型

11、地地下下室室结结构构的的施施工工相相结结合合，避避免免土土方方的的重重复挖、填复挖、填和运输。和运输。案案例例场地平整土方量计算与调配步骤回顾场地平整土方量计算与调配步骤回顾计算场地设计标高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重温旧梦1场地平整知识要点：1 概念（土的可松性、零点和零线、坡度系数）土的可松性自然状态下的土经开挖后体积因松散而增加，自然状态下的土经开挖后体积因松散而增加，虽回填压实，仍不能恢复原体积的性质虽回填压实，仍不能恢复原体积的性质零点、零线零点、零线 用方格网

12、计算土方时，方格边线上的不挖用方格网计算土方时，方格边线上的不挖不填点，即零点；相邻边线上的零点连线为零线，即不挖不不填点，即零点；相邻边线上的零点连线为零线，即不挖不填线填线坡度系数坡度系数1:m（m为坡度系数，即为坡度系数，即b/h）2 计算能力计算能力 会用方格网法进行场地平整土方量的计算。会用方格网法进行场地平整土方量的计算。2.3 2.3 排水和降低地下水排水和降低地下水 主要内容：主要内容：排除地面水和降低地下水排除地面水和降低地下水2.3.1 2.3.1 排除地面水排除地面水 一般采用一般采用“疏疏”，“堵堵”，“挡挡”的办法。的办法。“疏疏”设置排水沟；设置排水沟；“堵堵”截水

13、沟；截水沟；“挡挡”修筑土堤。修筑土堤。2.3.2 2.3.2 降低地下水降低地下水 主要方法：主要方法：集水坑降水法和井点降水法。集水坑降水法和井点降水法。2.3.2.12.3.2.1集水坑降水法（即明排水法）集水坑降水法（即明排水法）u集水坑的设置要求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。土颗粒流失。直径或宽度：直径或宽度：0.6-0.8m0.6-0.8m；间距：间距：20-40m20-40m。深度：随挖土加深而加深，深度：随挖土加深而加深，低于挖土面低于挖土面0.7-1m0.7-1m，基坑底，基坑底

14、面下面下1-2m1-2m。构造：底部设构造：底部设300300厚碎石滤厚碎石滤水层或水层或100100厚砾石上部厚砾石上部100100厚厚粗砂。粗砂。u主要抽水设备主要抽水设备离心泵和潜水泵离心泵和潜水泵集水坑降水集水坑降水 2.3.2.2 2.3.2.2 流沙及其防治流沙及其防治 （1 1）流沙产生的条件）流沙产生的条件 当当土土质质为为细细沙沙或或粉粉沙沙，又又采采用用集集水水坑坑降降水水时时，基基坑坑一一旦旦开开挖挖到到地地下下水水位位以以下下（约约0.50.5米米），坑坑底底下下的的土土有有时时会会形形成成流流动动状态，随地下水一起涌入坑内，就形成流沙。状态，随地下水一起涌入坑内，就形

15、成流沙。重要概念后果：后果：施工条件恶化施工条件恶化地基完全丧失地基完全丧失承载能力承载能力附近建筑物沉附近建筑物沉降，倾斜。降，倾斜。流沙流沙 （2 2）流沙形成原因）流沙形成原因u内因内因土质问题土质问题均匀均匀：颗粒级配中，土的不均匀系数小于：颗粒级配中，土的不均匀系数小于5 5。粘性差粘性差：土的颗粒组成中，粘粒含量：土的颗粒组成中，粘粒含量1010，粉粒含量粉粒含量75%75%土松土松：天然空隙比：天然空隙比0.750.75水多水多：含水量：含水量30%30%因此，流砂易在粉土、细砂、粉砂和淤泥因此，流砂易在粉土、细砂、粉砂和淤泥土中发生。土中发生。u外因外因与土重作用相反的动水压力

16、与土重作用相反的动水压力动水压力的性质动水压力的性质：作用方向与水流方向相同；作用方向与水流方向相同；与水力坡度和水头差成正比；与水力坡度和水头差成正比；与渗透路径成反比。与渗透路径成反比。土的浸水容重土的浸水容重动水压力动水压力 （3 3）管涌冒砂）管涌冒砂 定义定义基坑底位于不透水层，其下为承压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。时，发生管涌冒砂现象。（4 4）流沙的防治）流沙的防治 原则：治砂必先治水原则：治砂必先治水u减小或平衡动水压力减小或平衡动水压力强挖并抛大石块强挖并抛大石块水下挖土法水下挖土法u减小水位差，使动水压力作用方向向下减小水位差，使动水压力作用方向向下人工降低地下水位人工降低地下水位u截断地下水流。截断地下水流。设止水帷幕设止水帷幕u加长渗透路径加长渗透路径打钢板桩打钢板桩 2.3.2.3 2.3.2.3 井点降水井点降水 （1 1）井点降水的类型和适用范围）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在基坑开挖前，预先在基坑周围或在基坑内设置一定