土方工程施工

第二章：土方工程施工土方工作的主要内容：主要工作：挖、运、填、压（平）准备工作：施工排、降水辅助工作：土壁支护思考1：要建造一栋民用住宅楼，第一步要做什么？常见的土方工程：场地平整基坑（槽）及管沟开挖地下工程大型土方开挖土方填筑思考2：你见过哪些土方工程？施工设计应注意（1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械；（2）合理调配土方，使总施工量最少；（3）合理组织机械施工，以发挥最高效率；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；（5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；（6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。主要内容学习单元1：认识土的工程性质学习单元2：计算土方工程量学习单元3：土方开挖（施工排降水、基坑支护）学习单元4：填筑土方并压实学习单元1：土的类别及土的工程性质工作任务1：判断土的类别一、根据土的颗粒大小可分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土。详细的分类，见《岩土工程勘察规范》GB50021-2001二、根据土的开挖难易程度分为：松软土、普通土、坚土……等八大类。1.1.2土的工程分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；种植土、填土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土软石V～VI硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石VII～IX泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石X～XIII大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIV～XVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖1.1.2土的工程分类按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）二类土（普通土)三类土（坚土）四类土（砂砾坚土）机械或人工直接开挖五类土（软石）六类土（次坚石）七类土（坚石）八类土（特坚石）爆破开挖学习单元1：土的类别及土的工程性质思考2：在施工现场如何对土的类别进行简易判别？学习单元1：土的类别及土的工程性质工作任务2：认识土的工程性质一、土的天然含水量二、土的天然密度三、土的干密度四、土的可松性五、土的渗透性一、土的天然含水量土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表示。mw——土中水的质量；ms——土中固体颗粒的质量%100smm土的含水量测定方法：把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100－105°C），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量ms，利用公式可计算出土的天然含水量。如何测定土的含水量？一、土的天然含水量土的含水量表示土的干湿程度。土的含水量：5%以内，干土；5－30%以内，潮湿土；大于30%，湿土。各类土的最佳含水量如下：砂土为8%－12%；粉土为9%－15%；粉质粘土为12%－15%；粘土为19%－23%。工程意义：含水量对于挖土的难易，施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响。例：测定土的含水量时，用环刀法取样，如图1-1所示。土样取出后，放在天平上称量质量300g，然后放入烘箱内进行烘干，烘干后质量为250g，已知环刀自重50g，求土的天然含水量。解：土中固体颗粒的质量ms=250-50=200g土中水的质量mw=300-250=50g土的天然含水量：土环刀图1-1环刀法采集土样示意图%25%10020050%100swmm二、土的天然密度土的天然密度天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示，即vm土的总体积气水土气水土图1-2mmgm——土体的质量；V——土的天然体积。土的密度一般用环刀法测定，用一个体积已知的环刀切入土样中，上下端用刀削平，称出质量，减去环刀的质量，与环刀的体积相比，即得到土的天然密度。如何测定土的密度？三、土的干密度土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示，即vmdsmS——土中固体颗粒的质量V——土的天然体积干密度工程意义：在填土压实时，土经过打夯，质量不变，体积变小，干密度增加，我们通过测定土的干密度ρd，从而可判断土是否达到要求的密实度。干密度对土方施工有什么影响？四、土的可松性土的最初可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。KS、KS′——土的最初、最终可松性系数V1——土在自然状态下的体积V2——土经开挖成松散状态下的体积V3——土经压(夯)实后的体积土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1所示。土的可松性对土方施工有什么影响？12VVKs'31sVKV（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV最初可松性系数土挖出后松散状态下的体积土在天然状态下的体积（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV最后可松性系数土经压实后的体积（二）土的工程分类及性质（4）可松性土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍然不能恢复成原来体积'3211(11)(12)ssVVKKVV自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks——最初可松性系数;Ks’——最终可松性系数;V1——土在自然状态下的体积(天然密实土)；V2——土经开挖后松散状态下的体积(松土)；V3——土经回填压实后的体积(压实土)。V1V3V21KS′KS(三)土的可松性:312VVV'3211(11)(12)ssVVKKVV说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1（2）土方运输：用松土的体积V2，考虑KS（3）土方回填：用压实土的体积V3，考虑KS′土的类型KsKs’一类土1.08～1.171.01～1.03二类土1.14～1.241.02～1.05三类土1.24～1.301.04～1.07四类土1.26～1.451.06～1.20五类土1.30～1.501.10～1.30六类土1.45～1.501.28～1.30土的可松性系数案例1208m3某基坑208m3，现需回填，用2m3的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS’=1.04）答：填方用土：V1=V3/KS’=208/1.04=200m3（原状土）V2=KSV1=1.02*200=240m3（松散土）2m3的装载车运土需要车次：n=240/2=120车次四、土的可松性例：建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m，底宽为1.5m，地基为亚粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（Ks=1.30，K/s=1.05）解：33334033.1)190500(19005.13005003001000.350010022)115.1(5.1mmmm弃土量填方量基础体积挖方量（二）土的工程分类及性质（4）可松性例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应外运多少松土？（二）土的工程分类及性质（4）可松性例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应外运多少松土？回填土V3：2000-1200=800m3预留原土：800/1.05=762m3多余原土：2000-762=1238m3外运松土：1238×1.14=1411m3'31sVKV21sVKV（二）土的工程分类及性质（4）可松性例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应外运多少松土？全部松土：2000×1.14=2280m3其中用于回填x，外运2280-xx对应原土：x/1.14,对应回填土x/1.14×1.05已知x/1.14×1.05=2000-1200，则x=869m321sVKV可得外运松土=2280-869=1411m3'31sVKV土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.(五)土的渗透性:Lh2h1vAB达西(H.Darcy)定律:V=K·————=K·Ih1-h2L式中:I=————=---称为水力坡度;K----渗透系数(m/h,m/d)为一比例系数,当I=1.0时,V=Kh1-h2LhL土的类型K(m/d)土的类型K(m/d)漂石(无砂质充填)500～1000粉砂0.5～1卵石100～500黄土0.25～0.5砾石50～150粘砂土0.1～0.5粗砂20～50轻砂粘土0.05～0.1中砂5～20重砂粘土0.001～0.05细砂1～5粘土0.001渗透系数K经验近似值学习单元2：计算土方工程量第二章：土方工程施工学习目标1.了解场地平整土方量的计算方法2.掌握基坑土方量计算方法3.掌握基槽土方量的计算方法会熟练、准确计算基坑、基槽土方量；会用方格网法、断面法计算场地平整土方量。学习重、难点学习重点：1.基坑土方量的计算2.基槽土方量的计算学习难点：方格网法计算场地平整土方量1．平整场地：平整场地是指厚度在300mm以内的挖填、找平工作。2．挖基坑：挖基坑指挖土底面积在20以内，且底长为底宽3倍者。3．挖基槽：挖基槽指挖土宽度在3m以内，挖土长度等于或大于宽度3倍以上者.4．挖土方：挖土方指挖土宽度在3m以上，挖土底面积在20以外，平整场地厚度在300mm以外者。5．土方回填：常见的有：基础回填、室内回填、管道沟槽回填。1.什么是场地平整？2.什么是基坑开挖？3.什么是基槽开挖？4.什么是土方回填？主要内容工作任务1：计算场地平整土方量工作任务2：计算基坑开挖土方量工作任务3：计算基槽开挖土方量工作任务1：计算场地平整土方量一、土方边坡土方边坡坡度以其挖方深度H与边坡底宽B之比来表示。mHBBH：基坑边坡坡度11m=B/H，称为坡度系数。土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定四、土方边坡和土方量计算:(一)边坡令:m=m——边坡系数1:m=H:B=1:m——边坡坡度BHHBBH坡宽坡角坡肩坡顶坡底坡高边坡各部位名称工作任务1：计算场地平整土方量边坡可做成直线形、折线形或阶梯形，土方边坡坡度一般在设计文件上有规定，若设计文件上无规定，可按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002第6.2.3的规定执行如表1.3。m的确定原则：保证土体稳定、施工安全，又要节省土方。工作任务1：计算场地平整土方量《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB