2土方工程.ppt

1、2 土方工程土方工程(P5)2.12.1 概述概述 2.1.12.1.1土方工程的特点与施工要求土方工程的特点与施工要求 1.1.土方工程施工的特点土方工程施工的特点 （1 1）面广量大、劳动繁重。）面广量大、劳动繁重。（2 2）施工条件复杂。）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。2.1.2土的工程分类土的工程分类

2、 土的分类方法较多，在施工中按按开挖的难易程度开挖的难易程度将土分为八类将土分为八类。P6 2-12.1.3土的工程性土的工程性质 1土的含水量 土土的的含含水水量量W W是是土土中中所所含含的的水水与与土土的的固固体体颗粒粒间的的质量比，以百分数表示量比，以百分数表示：（2.2）式中 m湿含水状态时土的质量；m干烘干后土的质量。2.土的渗透性 土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数般以渗透系数K K表示表示。达西地下水流动速度公式v=KI(2.4)3土的可松性土具有可松性，即自然状态下的土，经过土具有可松性，即自然状态下的土，经过开挖后，其体

3、积因松散而增加，以后虽开挖后，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。经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的类别土的类别KSKS/土的类别土的类别KSKS/一类土1.081.171.011.03四类土1.261.451.061.20二类土1.141.241.021.05五类土1.301.501.101.30三类土1.241.301.041.07六类土1.451.501.281.30 2.2 2.2 场地平整标高与土方量场地平整标高与土方量(P8)(P8)2.2.1确定场地设计标高确定场地设计标高 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 （

4、2.5）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2.2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 （2.6）2场地设计标高的调整(1)土的可松性影响（2.7）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

5、松性系数。图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 双向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0lxixlyiy（2.8）(a)(b)图2.3场地泄水坡度示意图(a)单向泄水；(b)双向泄水2.2.2 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)h0 hnHn-Hn (2.9)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方格线上的零点位置见图2.52.5，可按下式计算，可按

6、下式计算 （2.10）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2.5零点位置计算 3.场地土方量计算（1）四方棱柱体法 1）全挖全填格 （2.11）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(2.12)（2）三角棱柱体法 2)有挖有填其中锥体部分的体积为(2.13)楔体部分的体积为:2.2.32.2.3土方调配土方调配(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：Z

7、050050+50040+30060100110+10070+4004097000(m3m)挖填B1B2B3挖方量A150m 70m100m500A270m40m90m500A360m110m70m500A480m100m40m400填方量80060050019001.编制初始调配方案编制初始调配方案4.绘制土方调配图图土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）2.3 2.3 排水与降水排水与降水(P18)(P18)2.3.12.3.1地面排水地面排水排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基基坑坑周周围围设设置置排排水水沟沟、截截水水沟沟或或筑筑土土堤堤等等办办法法

8、，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。2.3.22.3.2集水井排水或降水集水井排水或降水 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，用水泵抽走井。将水汇入集水井内，用水泵抽走(图图118)118)。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。图2.15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

9、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。图图2.17潜水泵工作简图潜水泵工作简图1叶轮；叶轮；2轴；轴；3电

10、动机；电动机；4进水口；进水口；5出水胶管；出水胶管；6电缆电缆流砂及其防治流砂及其防治 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中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，水压力，其性质通过图120所示的试验说明。Wh1FWh2FTLF0图图2.18动水压力原理图动水压力原理图(a)水在土中渗流的力学现象；水在土中渗流的力学现象；(b)动水压力对地基土的影响动水压力对地基土的影响l、2土颗粒土颗粒（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

11、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，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。流入基坑，即发生流砂现象。2流砂的防治 流流砂砂防防治治的的主主要要途途径径是是减减小小或或平平衡衡动水压力或改变其方向。具体措施为：动水压力或改变其方向。具体措施为：（1 1）抢挖法）抢挖法 （2 2）水下挖土法）水下挖土法 （3 3）打钢板桩或作地下连续墙法）打钢

12、板桩或作地下连续墙法 （4 4）在枯水季节开挖）在枯水季节开挖 （5 5）井点降水法）井点降水法2.3.2.32.3.2.3井点降水法井点降水法 井点降水法就是在基坑开挖前，预先在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基坑四周埋设一定数量的滤水管(井井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降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或地下结构有足够的抗浮能力为止。1)1)轻型井点轻型井点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

13、成)、弯联管及总管等。图图2.20轻型井点法降低地下水位全貌图轻型井点法降低地下水位全貌图1井管；井管；2滤管；滤管；3总管；总管；4弯联管；弯联管；5水泵房水泵房6原有地下水位线；原有地下水位线；7降低后地下水位线降低后地下水位线图图2.21滤管构造滤管构造1钢管；钢管；2管壁上管壁上的小孔；的小孔；3缠绕的塑缠绕的塑料管；料管；4细滤网；细滤网；5粗滤网；粗滤网；6粗铁丝粗铁丝保护网；保护网；7井管；井管；8铸铁头铸铁头图图2.22真空泵轻型井点设备工作原理简图真空泵轻型井点设备工作原理简图l滤管；滤管；2井管；井管；3弯管；弯管；4阀门；阀门；5集水总管；集水总管；6闸闸门：门：7滤网，

14、滤网，8过滤室，过滤室，9淘砂孔；淘砂孔；10水气分离器；水气分离器；11浮筒；浮筒；12阀门：阀门：13真空计；真空计；14进水管；进水管；15真空计；真空计；16副水气分离器；副水气分离器；17挡水板；挡水板；18放水口；放水口；19真空泵；真空泵；20电动机；电动机；2l冷却水冷却水管；管；22冷却水箱；冷却水箱；23循环水泵；循环水泵；24离心水泵离心水泵图图2.23射流泵抽水设备工作简图射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图；工作简图；(b)射流器构造射流器构造1一水泵；一水泵；2一射流器；一射流器；3一进水管；一进水管；4一总管；一总管；5一井一井点管；点管；6一循环水箱；一循环水箱

15、；7隔板；隔板；8一泄水口；一泄水口；9一真空一真空表；表；10一压力表；一压力表；11一喷嘴：一喷嘴：12一喷管；一喷管；13一接水管一接水管（a）（b）2.轻型井点布置 1)平面布置图图2.24单排井点布置简图单排井点布置简图(a)平面布置；平面布置；(b)高程布置高程布置1一总管；一总管；2点管；点管；3一抽水设备一抽水设备2)高程布置 图2.25环形井点布置简图(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备井管的埋置深度HA，可按下式计算(图1-27b)：HAH1十h十iL (m)(1-22)式中 H1总管平台面至基坑底面的距离(m)；h基坑中心线底面至降低后的地下水

16、位线的距离，一般取0.51.0m；i水力坡度，根据实测：环形井点为110，单排线状井点为14；图2.26二级轻型井点1第一层井点管；2第二层井点管3轻型井点计算 （1)井型判定 图图2.27水井的分类水井的分类（a）无压完整井；（）无压完整井；（b）无压非完整井（）无压非完整井（c）承压完整井（）承压完整井（d）承压非完整井）承压非完整井（2）涌水量计算 无压完整涌水量 图图2.28环形井点涌水量计算简图环形井点涌水量计算简图(a)无压完整井；无压完整井；(b)无压非完整井无压非完整井(m3d)式中 K渗透系数(md)，应由实验测定，表112仅供参考；H含水层厚度(m)；S水位降低值(m)；R抽水影响半径(m)，取：x0环形井点的假想半径(m)：F基坑周围井点管所包围的面积(m2)。无压非完整井涌水量(m3d)有效深度有效深度H0值值表表112S(S l)0.20.30.50.8H01.3(Sl)1.5(Sl)1.7(Sl)1.85(S l)注：表中S为井管内水位降低深度；l为滤管长度。承压完整井涌水量承压完整井环形井点涌水量计算公式为式中 M承压含水层厚度(m)；K、R、x0、S与公