第一章--土方填筑压实、基坑排水降水、冬雨季施工

第一章第四节（P22）土方的填筑与压实压实理论土是由固体相、液体相、气体相组成的三相体系。固体相指土中的矿物颗粒，简称土粒。它构成土的骨架，称为土骨架。液体相由水溶液组成，可分为强结合水、弱结合水、毛细水、重力水等。气体相由空气和其它气体构成。土料压实的实质是破坏土粒的黏结力，水、气被挤压出以及气体被压缩等，使土料的空隙减少，密实度提高。一、填方土料的要求1、表层以下的填料常用的有：碎石土、砂土、爆破石渣等。路床填筑碎石土砂土填筑爆破石渣填筑一、填方土料的要求2、不宜用作填土的土料①含水量大的黏土；（含水量过大不易压实）②含大量有机物的土；（吸水后易变形，承载能力降低。）③含水溶性硫酸盐大于5%的土；（遇水易溶解，形成孔洞。）④淤泥；（其中的淤泥质、含有有机质、建筑垃圾、大土块、含水量过高的土均不得用于回填）⑤冻土；（冻融循环容易造成回填土下陷）⑥膨胀土。（不稳定，遇水体积变化大）注：不能混杂各种土一起使用，尽量用同一类土填筑。不能用同类时，透水性能大的在下层。二、压实方法及压实机械按压实原理可分为:静压式——完全依靠工作轮载荷冲击式——工作轮载荷＋冲击能量振动式——工作轮载荷＋激振力静压式振动式冲击式（1）碾压法:用滚轮压力压实土壤，达到所需密实度。适用于大面积填土工程。工作装置：碾轮工作原理：靠碾轮沿土面滚动时产生的静压力将土压实分类：拖式、自行式按碾轮分类：（光面）平碾、羊脚碾、轮胎碾平碾能将土料表面压得平整、光滑，故在筑路工程中应用较多。羊脚碾羊脚长度为滚轮半径的1/8-1/5。土层被压实的厚度为25cm-80cm。适用于粘性、半粘性土壤。羊足碾压实粘性土壤时，压实均匀，生产率高，并能获得较大的压实干容重。1-羊足式钢棒；2-滚筒；3-刮刀；4-拖架；5-充水口；6-辕杆；7-拖拉机（部分）羊脚碾滚压土壤、羊脚插入土体时，土壤受到挤压和揉搓的综合作用，压实效果好；另外，由于羊脚碾的滚动，表层土壤不断被翻松捣碎，使粘性土内的气泡和水泡受到破坏，湿土利于晾干，干土便于洒水，从而使土层与土层之间的结合良好，土壤的密实度增大。行驶速度不宜过快，平碾控制在2Km/h,羊足碾控制在3Km/h,否则会影响压实效果。轮胎碾与光面平碾相比的优点：适用于粘性和砂质土壤（1）在高低不平的土层面压实时，能使整个作业地段均匀压实。（2）压实时有揉压作用，既有垂直压力，又有水平压力，使土在各个方向上都能位移，从而提高压实质量，对于含有碎石和卵石的土壤更有效。（3）轮胎压实土壤时成椭圆形接触，压实深度大，施工进度快，又由于轮胎的变形关系，压实时间长，特别适用于粘性土壤的压实（4）轮胎碾可通过改变两个性能参数，即增减配重改变每个轮胎的负载和增减轮胎内压改变接触压力，从而可适应不同土壤和不同土层厚度的压实性能，其压实费用也比羊足碾低。轮胎碾（2）夯击法（人工夯实/机械夯实）俗称“打夯”，是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，中国传统的“打夯”方法有木夯、石夯、飞硪等。石夯飞硪工作原理：把重物提升到一定高度，然后利用重物的自重落下冲击土壤，使土壤在动载荷作用下产生永久形变而被压实。打飞硪已成为民俗表演节目夯锤特点：压实土的厚变大，冲击时间短，对土壤的作用力大。适用于压实粘性较低的土壤。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。蛙式打夯机特点：结构简单，重量轻，操作和维护简单，夯实效果好。1-电动机；2、3-皮带；4-大带轮；5-偏心块；6-夯板工作原理：利用偏心块在回转中所产生的冲击能量，使夯头作上下夯击，并使整机向前跃进。蛙式打夯机夯实基底持力层缺点：由于连续冲击，机体金属结构部分易断裂，且夯头架上连接螺栓也易松动，应注意经常检查以防止造成偏心块飞出，发生伤人事故，效率低。适用于沟槽，基坑地基夯实，以及素土，灰土回填夯实和室外场地平整等建筑场地密实的夯实工作。（3）振动压实法工作原理：将振动压实机放在土层表面，利用机械的高频振动，以压力波的形式把能量传给土壤，使土壤颗粒重新组合而达到紧密。适用于非粘性土壤的振动夯实。双钢轮振动压路机振动压路机自行式：机型小（0.66t-10t）形式速度快，机动灵活，适用于狭小场地的压实牵引式：机型较大（5t-15t）由拖拉机牵引，压实厚度大，生产效率高，一般多用于大型水工建筑。学习单元2：土方工程施工任务三：土方填筑与压实2.填筑压实方法三、填筑压实的影响因素1．压实功：压实机械所做的功先轻后重最优含水量：使填土压实获得最大密度时的含水量。——小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；2．土的含水量土的含水量过大或过小都不易压实，当含水量适当时压实效果最好，每种土都有其最优含水量，在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，得到的密度最大。此时的含水量成为最优含水量。ρw0土壤过湿时，可先晒干或掺入干土；土壤过干时，则应洒水湿润以求取得较佳的含水量。回填土翻晒3．铺土厚度的影响土在压实功的作用下，其应力随深度增加而逐渐减小压实机械每层铺土厚度（mm）压实遍数平碾250~3006~8羊足碾200~3508~16振动碾60~1306~8人工打夯＜2003~4本节课主要内容结束，大家还有什么不清楚的疑问吗？P.S.请同学们按时完成作业！谢谢！第一章第五节（P25）基坑排水、降水方法基坑工程中的降低地下水，亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境和设施带来危害。主要方法有集水井降水法和井点降水法。降水目的：（1）防止涌水、流砂，保证在较干燥的状态下施工；（2）防止滑坡、塌方、坑底隆起；（3）减少坑壁支护结构的水平荷载。一、基坑排水、降水概述和目的流砂现象当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。明排水降水土方坍塌二、集水井降水法集水井法集水坑排水法，又称明排水法，是在基坑或沟槽开挖过程中,在坑（槽）底设置集水坑,并沿坑底周围或中央开挖具有一定坡度的排水沟,使水经排水沟流入集水坑,然后用水泵抽出坑外。二、集水井降水法集水井1.应用范围：水流较大的粗粒土层和渗水量较小的黏性土土层。不易用于细砂土和粉砂土层。2.施工步骤：挖至地下水位时，挖排水沟→设集水井→抽水→再挖土、沟、井。3.集水坑降水法缺点：当涌水量较大、水位差较大或土质为细砂或粉砂，有产生流砂、边坡塌方及管涌等可能。二、集水井降水法4.施工要求：设在基础范围外，地下水上游，沿坑壁边缘设排水沟、隔段设集水井、由水泵将井中水抽出坑外。(1)排水沟：沿基坑底四周设置，底宽≮300mm，沟底低于挖土面300-500mm，纵向坡度不小于0.2％。沟底高程随挖土面高程降低而相应降低。(2)集水井：沿基坑底边角设置，间距20～40m，直径0.6～0.8m，井底低于挖土面0.7～1.0m。长期用有护壁和碎石压底。井底高程随挖土面高程降低而相应降低。当基坑挖至设计高程后，集水井底应低于基坑底1～2m，并铺碎石滤层。集水井排水法(3)水泵：离心泵、潜水泵。潜水泵具有体积小、质量轻、移动方便、安装简单、不需引力的特点。二、集水井降水法明排水法施工三、井点降水法井点降水是在基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管（井），在基坑开挖前和过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到基坑以下，直至土方和基础施工结束为止。分类：轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深井井点等。三、井点降水法1、轻型井点降水轻型井点降水是指延基坑四周或一侧以一定间距将井点管（下端为虑管）埋入蓄水层内，井点上端通过弯联管与总管连接，利用排水设备将地下水经虑管抽入井管，再经总管不断被排除，从而使原有地下水位降至基坑以下。特点：降水效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工的优点，同时也有可能引起周围地面和建筑物沉降。轻型井点降水二级轻型井点降水三、井点降水法2．轻型井点设备井管：φ38、φ51，长5～7m(常用6m)，无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：φ38、φ51，长1～1.7m，开孔φ12,开孔率20～25％，包滤网；总管：内φ75～100无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；抽水设备：真空泵——真空度高，体形大、耗能多、构造复杂。射流泵(常用)——简单、轻小、节能隔膜泵(少用)三、井点降水法3、轻型井点布置(1)平面布置①单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽≮B。用于沟槽宽度B≤6m，降水深度≤5m。单排井点平面及高程布置三、井点降水法②双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽≮B。用于沟槽宽度B6m，或土质不良。③环状：在坑槽四周布置。用于面积较大的基坑。环状井点平面及高程布置（2）高程布置：H=H1+h+iLh=0.5-1.0m一般降水深度H≤6m；当H6m时，降低总管平台面标高。一级轻型井点达不到深度要求时，二级布置。三、井点降水法4．井点管的埋设与使用施工工艺：放线定位→铺设总管→冲孔→安井点管、填砂砾填料、上部粘土密封→弯联管连井点管与总管→安抽水设备→试抽水→观测地下水位变化。(1)埋设方法：水冲法：水枪、井管自身(高压水)钻孔法：正循环钻、反循环钻、冲击钻等。三、井点降水法(2)使用要求：开挖前2～5天开泵降水；连续抽水不间断(出水规律水量先大后小，先混后清)，注意防止堵塞。(3)注意问题：1)真空度0.6～0.7大气压；2)死管：检查、变活；3)设观测井检查水位下降情况。(4)拔除井管：基坑回填后；用安装卷扬机和支架拔出。第一章第六节（P30）冬季施工和雨季施工措施冬季施工是指室外日平均气温降低到5℃或5℃以下，或者最低气温降低到0℃或0℃以下时，用一般的施工方法难以达到预期目的，必须采取特殊措施进行的施工。一、土方的冬季施工特点：（1）、冬期施工期是质量事故的多发期。（2）、冬期施工发现质量事故呈滞后性。（3）、冬期施工技术要求高，能源消耗多，施工费用要增加。一、土方的冬季施工1、地基土的保温防冻（1）．翻松耙平法（松土防冻法）在挖土的地表层先翻松25～40cm厚表层土并耙平，其宽度应不小于土冻后深度的两倍与基底宽之和。)5.0728.0(0mTZ1-雪层厚度；2-耕深厚度；3-地表面；Z0-最大冻结深度翻松耙平1、地基土的保温防冻（2）．雪覆盖防冻法①在降雨量较大的地区，可利用较厚的雪层覆盖作保温层，防止地基土冻结，适用于大面积的土方工程。②具体做法在地面上与主导方向垂直的方向设置篱笆、栅栏或雪堤(高度为0.5～1.0m，其间距10～15m)。一、土方的冬季施工1-积雪；2-篱笆；3-待挖沟槽挡雪防冻法1、地基土的保温防冻（2）．雪覆盖防冻法③面积较小的沟槽和坑土方工程，可以在地面上挖积雪沟(深300～500mm)，并随即用雪将沟填满，以防止未挖土层冻结。一、土方的冬季施工1-填雪；2-待挖沟槽挖沟填雪防冻法1、地基土的保温防冻（3）．保温材料覆盖法面积较小的基槽(坑)的地基土防冻，可在土层表面直接覆保温材料，其宽度为土层冻结深度的两倍与基槽宽度之和。一、土方的冬季施工1-保温材料；2-未开挖的基坑；Z0-最大冻结深度保温材料覆盖法一、土方的冬季施工2、冻土的融化温度低于0℃，且含有水的各类土称为冻土，而把冬季土层冻结的厚度叫冻结深度。土层冻结后体积比冻前增大的现象称为冻胀。（1）、循环针法循环针法分蒸汽循环针法和热水循环针法两种。（a）蒸汽循环针；（b）热水循环针1-主管；2-连接胶管；3-热气孔；4-支管循环针一、土方的冬季施工2、冻土的融化（2）烟火烘烤法适用于面积较小、冻土不深，且燃料便宜的地区。（3）电热法能源消耗量大、费用高，仅在土方量不大时或紧急工程中使用。人工法机械法爆破法开挖方法一、土方的冬季施工3、冻土的开挖（1）、人工法适用于开挖面积较小和场地狭窄，不具备用其他方法进行破碎、开挖的工程。（2）、机械法①冻土层厚度小于0.25m时，可直接用铲运机、推土机、挖土机挖掘。②冻土层厚