资源简介

(共30张PPT)
点击添加文本
点击添加文本
点击添加文本
点击添加文本
土方施工
单元1：
学习目标
知识
目标
技能
目标
1
掌握土的分类和土的工程性质及鉴别方法
2
熟悉土方工程量的计算
3
熟悉土方开挖前施工准备工作内容，
掌握土壁支撑方法，能正确选择施工机械
4
了解土料填筑的要求，熟悉压实功、含水量
和铺土厚度对填土压实的影响，掌握填土压
实方法的技术要求
5
熟悉集水井降水法的施工工艺
6
熟悉土方工程施工的质量标准
能够进行挖土施工机械的选择
3
能够确定土方工程的预留量与
弃土量以及挖土运输车次
2
能够进行土方工程量的计算
1
学习目标（Study Objectives）
能够编写土方工程施工方案
4
能够进行土方回填质量检查验收
5
知识脉络图
土方工程
施工概述
土方施工
土的工程分类
土方计算
土方开挖
施工准备
施工措施
土方机械
化施工
土的工程性质
土方施工的特点
土的工程分类
土的工程性质
排除地面水
修筑临时设施
场地清理
定位放线
土的工程分类
土的工程性质
土方施工的特点
土的工程分类
土的工程性质
理论知识
土方工程施工是建筑工程施工中的分部工程之一，建筑工程中常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）与管沟的开挖，人防工程及地下建筑物的土方开挖，填土及碾压等。土方工程的施工有土的开挖或爆破、运输、填筑、平整和压实等主要施工过程，以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。
1.3 土方开挖施工准备
1.3 土方开挖施工准备
土方工程施工前通常需完成下列准备工作：场地清理、排除地面水、修筑临时设施、其他材料的准备、供电与供水管线的敷设、临时停机棚和修理间等的搭设和土方工程的定位放线等。
1.3.1场地清理
场地清理包括清理地面及地下各种障碍物。在施工前应拆除旧建筑；拆迁或改建通信、电力设备，上、下水道以及地下建（构）筑物地下管沟、地下通讯设施等；迁移树木并去除耕植土及河塘淤泥等。
1.3 土方开挖施工准备
1.3.2排除地面水
场地内低洼地区的积水必须排除，雨水也要排除，使场地保持干燥，以利土方施工。地面水一般通过排水沟排除，在坡形地区雨期施工时一般应设置截水沟或挡水土坝等措施。
排水沟应尽量利用自然地形来设置，使水直接排至场外，或流向低洼处再用水泵抽走。主排水沟最好设置在施工区域的边缘或道路的两旁，其横断面和纵向坡度应根据最大流量确定。一般排水沟的横断面不小于0.5m×0.5m,纵向坡度一般不小于0.2%。
1.3 土方开挖施工准备
1.3.3修筑临时设施
修筑好临时道路及供水、供电等临时设施，做好材料、机具及土方机械的进场工作。临时道路最好采用石子垫层上铺20mm厚钢板的可回收道路。
1.3.4定位放线
1. 基槽放线
根据房屋主轴线控制点，首先将外墙轴线的交点用木桩测设在地面上，并在桩顶钉上铁钉作为标志。房屋外墙轴线测定以后，以外墙轴线为依据，再按照建筑施工平面图中轴线间的尺寸，将内部开间所有轴线都一一测出；然后根据边坡系数及工作面大小计算开挖宽度；最后在中心轴线两侧用石灰在地面上撒出基槽开挖边线。同时在房屋四周设置龙门板，以便于基础施工时复核轴线位置。也可采用大开挖的方式。
1.3 土方开挖施工准备
2. 柱基放线
在基坑开挖前，从设计图上查对基础的纵横轴线编号和基础施工详图，根据柱子的从横轴线，用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点，同时在每个桩基中心线上测定基础定位桩，每个基础的中心线上4个定位木桩，其桩位离基础开挖线的距离为0.5～1.0m。若基础之间的距离不大，可每隔一或多个基础打一定位桩，但两个定位桩的间距以不超过20m为宜，以便拉线恢复中间桩基的中线。桩顶上钉一钉子，标明中心线的位置。放出基坑上口挖土灰线，标出挖土范围。
3. 大基坑开挖
根据房屋的控制点，按基础施工图上的尺寸和按边坡系数及工作面确定的挖土边线的尺寸，放出基坑四周的挖土边线。
常见问题解析
常见问题解析
1.土方工程施工准备统筹安排的解析
建筑施工中，要合理安排施工计划，尽量不要安排在雨季，如在雨季施工应预留150-200mm的覆土层，以防发生泡槽现象。同时为了降低土石方工程施工费用，贯彻不占或少占农田和可耕地并有利于改地造田的原则，要编写土石方的合理调配方案，统筹安排。
2.减小放线工作中误差的操作要点解析
（1）当采用钢卷尺量距离时尽量拉通线，以减少累计误差。
（2）在轴线或轴线交点处钉铁钉做标记时，切勿使用过大的铁钉，以免产生过大的误差。
1.4 土方工程施工措施
1.4.1土方边坡
当F> f+c 时，土体就会产生滑坡。
f ——摩阻力；
c —— 粘结力，又叫内聚力；
F ——下滑力，由土体自重分解而来，边坡愈陡，下滑力F愈大。
土体抗剪强度的大小与土质有关，粘性土颗粒之间，不仅具有摩阻力，而且具有粘结力。砂性土颗粒之间只有摩阻力，没有粘结力，所以粘性土的边坡可陡些，砂性土的边坡则应平缓些。
引起土体剪应力增加或抗剪强度降低的主要因素有：开挖深度过大；边坡太陡；坡顶堆放重物或存在动载；雨水或地面水浸入土体使土的含水量增加而造成土的自重增加；地下水渗流所产生的动水压力；土质差；饱和的细砂、粉砂受震动而液化；等等。所以，确定土方边坡的大小时应考虑土质、挖方深（填方高度）、边坡留置时间、排水情况、边坡上荷载情况、气候条件及土方施工方法等因素。
1.4 土方工程施工措施
1.4.1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。
边坡坡度=
m= ，称为边坡系数。
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。边坡可做成直线形、折线形或阶梯形图。
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》GB50202-2013的规定执行。
图1-15 土方边坡
（a）直线形 （b）折线形 （c）阶梯形
1.4 土方工程施工措施
1.4.2基坑（槽）支护
开挖基坑（槽）时，如地质条件及周围环境许可，采用放坡开挖是较经济的。但在建筑稠密地区施工，或有地下水渗入基坑（槽）时，往往不可能按要求的坡度放坡开挖，就需要进行基坑（槽）支撑，以保证施工的顺利和安全，并减少对相邻建筑、管线等的不利影响。
基坑（槽）支护根据基坑（槽）的宽度及深度大小采用不同形式：
（1）一般沟槽的支撑方法，主要采用横撑式支撑；
（2）一般浅基坑的支撑方法，主要采用结合上端放坡并加以拉锚等的单支点板桩或悬臂式板桩支撑，或采用重力支护结构如水泥搅拌桩等；
（3）一般深基坑的支撑方法，主要采用多支点板桩。
1.4 土方工程施工措施
1.4.3施工排水与人工降低地下水位
为了保证工程质量和施工安全，在土方开挖前或开挖过程中必须采取措施，做好降低地下水位的工作，使地基土在开挖及基础施工过程中保持干燥状态。
地下水控制常采用的方法有集水井降水法和井点降水法。
降水深度较小且地层中不出现流沙时，一般采用集水井降水法；
如降水深度较大，或地层中有流沙，或在软土地区，应采用井点降水法。
不论采用哪种方法，降水工作都要持续到基础施工完毕并回填土后才能停止，对于深基础还应确保停止降水时不出现基础漂移。
1.4 土方工程施工措施
1. 集水井降水法
集水井降水法又称明沟排水法，是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水井，地下水通过排水沟流入集水井中，然后用水泵抽走。
集水井降水法
1-排水沟 2-集水坑 3-水泵
1.4 土方工程施工措施
（1）集水井及排水沟的设置
排水沟及集水井应设置在基础范围之外，距基础边线距离不少于0.4m，地下水走向的上游。根据基坑涌水量大小、基坑平面形状、尺寸以及水泵的抽水能力，确定集水井的数量和间距，一般每隔30～40m设置一个。集水井的直径或宽度一般为0.6～0.8m。集水井的深度随挖土加深而加深，要始终低于挖土面0.8～1.0m。井壁用竹、木等材料加固。排水沟深度为0.3～0.4m，底宽不小于0.2m，边坡坡度为1:1～1:1.5，沟底设有1‰～2‰的纵坡。
当挖至设计标高后，集水井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥沙抽出，并防止坑底土被搅动。
集水井降水常用的水泵主要有离心泵、潜水泵和泥浆泵。选用水泵类型时，一般取水泵的排水量为基坑涌水量的1.5～2.0倍。当基坑涌水量很小时，也可采用人力提水桶、手摇泵等将水排出。
1.4 土方工程施工措施
（2）流沙现象及防治
如果开挖深度较大、地下水位较高且土质较差，挖土至地下水位0.5m以下时，采用坑内抽水，有时坑底土会形成流动状态随地下水涌人基坑，边挖边冒，无法挖深，这种现象称为流沙现象。
发生流沙现象时，坑底土完全丧失承载能力，施工条件恶化，严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜，甚至倒塌。
①流沙产生的原因。
流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力。动水压力的性质，可通过下图所示的试验说明。图中由于高水位的左端（水头为h1）与低水位的右端（水头为h2）之间存在压力差，水经过长度为l、断面积为F的土体由左向右渗流。
1.4 土方工程施工措施
（2）流沙现象及防治
水在土中渗流时受到土颗粒的阻力T，同时水对土颗粒作用产生动水压力GD，二者大小相等、方向相反。图中，作用在土体左端a－a截面处的静水压力γwh1F，其方向与水流方向一致；作用在土体右端b－b截面处的静水压力γwh2F，其方向与水流方向相反；水在土中渗流时受到土颗粒的阻力为TlF。
根据静力平衡条件：
γwh1F－γwh2F－TlF=0；T=（h1-h2）γw/l
由于GD=-T，则GD=-（h1-h2）γw/l =-iγw
由上式可知，动水压力GD的大小与水力
坡度i成正比，即水位差越大，
动水压力越大；而渗透路程l越长，动水压力越小。

动水压力原理图
1、2-土颗粒
1.4 土方工程施工措施
②防治流沙的途径和措施
颗粒细、均匀、松散、饱和的非黏性土容易发生流沙现象，但是否出现流沙现象的重要条件是动水压力的大小和方向。因此，防治流沙的主要途径有减少或平衡动水压力，或者改变动水压力的方向使之向下。其具体措施如下：
a.安排在全年最低水位季节施工，使基坑内动水压力减小。
b.采取水下挖土（不抽水或少抽水），使坑内水压力与坑外地下水压力平衡或缩小水头差。
c.采用井点降水，使水位降至坑底0.5 m以下，使动水压力的方向向下，坑底土面保持无水状态。
d.沿基坑外围四周打板桩，深入坑底下面一定深度，增加地下水从坑外流入坑内的渗流路线，减小动水压力。
1.4 土方工程施工措施
②防治流沙的途径和措施
e.采用化学压力注浆或高压水泥注浆，固结基坑周围粉砂层，形成防渗帷幕。
f.往坑底抛大石块，增加土的压重和减小动水压力，同时组织快速施工。
g.当基坑面积较小时，也可采取在四周设钢板护筒，护筒随着挖土不断加深，直到穿过流沙层。
此外，在含有大量地下水的土层或沼泽地区施工时，还可以采取土壤冻结法等。对位于流沙地区的基础工程，应尽可能采用桩基或沉井施工，以节约防治流沙所增加的费用。
1.4 土方工程施工措施
2. 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井点管，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降至坑底以下，直至基础施工结束回填土完成为止，如下图所示。
轻型井点降低水位示意
1-井点管 2-滤管 3-总管 4-弯联管 5-水泵房
6-原有地下水位线 7-降低后地下水位线
1.4 土方工程施工措施
2. 井点降水法
井点降水改善了施工条件，可使所挖的土始终保持干燥状态，同时还使动水压力方向向下，从根本上防止流沙发生，并增加土中有效应力，提高土的强度或密实度，土方边坡也可陡些，从而减少挖土数量。但在降水过程中，基坑附近的地基土会有一定的沉降，施工时应加以注意。
井点降水的类型有轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深井井点等。对不同类型的井点降水可参考下表。
降水类型及适用条件
降水类型 土层渗透系数/（m·d-1） 降低水位深度/m
单层轻型井点 多层轻型井点 喷射井点 点渗井点 管径井点 深井井点 0.1~50 0.1~50 0.1~50 ＜0.1 20~200 10~250 3~6
6~12
8~20
根据选用井点确定
3~5
＞15
1.4 土方工程施工措施
（1）轻型井点降水
①轻型井点降水设备。轻型井点降水是沿基坑四周或一侧以一定间距将井点管（下端为滤管）埋入蓄水层内，井点管上端通过弯联管与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井点管，经总管不断抽出，使原有地下水位降至坑底以下，轻型井点降水法如下图所示。
（a）平面布置 （b）高程布置
单排线状井点布置
1-总管；2-井点管；3-抽水设备
1.4 土方工程施工措施
轻型井点降水设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。滤管为进水设备，如右图所示。
井点管为直径38~110mm的钢管，长度5~7m，管下端配有滤管和管尖。滤管直径与井点管相同，管壁上渗水孔直径为12~18mm，呈梅花状排列，孔隙率应大于15%；管壁外应设两层滤网，内层滤网宜采用30~80目的金属网或尼龙网，外层滤网宜采用3-10目的金属网或尼龙网；管壁与滤网间应采用金属丝绕成螺旋形隔开，滤网外面应再绕一层粗金属丝。滤管下端装一个锥形铸铁头。井点管上端用弯管与总管相连。
连接管常用透明塑料管。集水总管一般用直径75~110mm的钢管分节连接，每节长4m，每隔0.8~1.6m设一个连接井点管的接头。
总管与井点管用90 弯头连接，或用塑料管连接。抽水设备由真空泵、离心泵和集水箱等组成。
滤管构造
1-滤管；
2-管壁小孔；3-塑料管；4-细滤网；5-粗滤网；6-粗铁丝保护网；
7-井点管；8-铸铁头
1.4 土方工程施工措施
②轻型井点布置。轻型井点布置，根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向和降水深度要求等确定。
a.平面布置。当基坑或沟槽宽度小于6 m，且水位降低深度不超过5 m时，可采用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧，其两端延伸长度一般以不小于基坑（槽）为宜，如下图所示。
（a）平面布置 （b）高程布置
单排线状井点布置
1-总管；2-井点管；3-抽水设备
1.4 土方工程施工措施
如基坑宽度大于6m或土质不良，土的渗透系数较大时，宜采用双排井点。基坑面积较大时，宜采用环状井点，如下图所示。为便于挖土机械和运输车辆进入基坑，可不封闭，布置为U 形环状井点。井点管距离基坑壁一般不宜小于0.7m，以防局部发生漏气，井点管间距应根据土质、降 水深度、工程性质等决定，一般采用0. 8～1.6 m。一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100～120 m。采用多套抽水设备时，井点系统要分段，各段长度要大致相等。
环状井点布置
1-总管；2-井点管；3-抽水设备
1.4 土方工程施工措施
b.高程布置
在考虑到抽水设备的水头损失后，井点降水深度一般不超过6 m。井点管的埋设深度H（不包括滤管）按以下式计算
H= H1 + h+ IL
式中H1——井点管埋设面至基坑底的距离；
h——基坑中心底面（单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘）至降低后地下水位的距离，一般为0.5~1.0 m；
I——水力坡度，双排时为1/10，单排线状井点为1/4；
L——井点管至基坑中心的水平距离（单排井点为井点管至基坑另一侧的水平距离）。
当一级井点系统达不到降水深度要求时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加，如图1-22所示。
1.4 土方工程施工措施
b.高程布置
当一级井点系统达不到降水深度要求时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加，如图1所示。
c.轻型井点降水法的施工
轻型井点的安装是根据降水方案，先布设总管，再埋设井点管，然后用弯联管连接井点管与总管，最后安装抽水设备。
井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过程，如图2所示。
图2 井点管的埋设
1-冲管 2-冲嘴 3-胶管 4-高压水泵 5-压力表
6-起重机吊钩 7-井点管 8-滤管 9-粗砂
图1 二级井点降水示意
1-一级井点降水；
2-二级井点降水
1.4 土方工程施工措施
c.轻型井点降水法的施工
冲孔时，利用起重设备将冲管吊起，并插在井点位置上，开动高压水泵将土冲松，冲管边冲边沉。冲孔要垂直，直径一般为300 mm，以保证井管四壁有一定厚度的砂滤层，冲孔深度要比滤管底深0.5 m左右，以防冲管拔出时部分土颗粒沉于底部而触及滤管。
井孔冲成后，随即拔出冲管，插入井点管。井点管与井壁间应立即用粗砂灌实，距地面1.0~1.5 m深处，用黏土填塞密实，防止漏气。
1.4 土方工程施工措施
d.轻型井点的使用。
轻型井点运行后，应保证连续不断抽水。如果井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有震动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查，发现问题，及时排除隐患，确保施工正常进行。
轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.1~50 m/d的土层降水，一级轻型井点水位降低深度为3~6 m，二级井点水位降低深度可达6~9 m。
常见问题解析
常见问题解析
1. 坑（槽）边坡系数的深度解析
坑（槽）边坡系数 m=。在实际工程，坑（槽）深度H往往是已知的，H放在分母上便于边坡宽度B的计算，根据m= 亦可理解为：坡度系数m为坑（槽）每挖深1m上口放宽的宽度。
2.集水井深度的动态控制解析
集水井的深度随挖土加深而加深，要始终低于挖土面0.8～1.0 m；当挖至设计标高后，集水井底应低于坑底1～2 m，以保证坑底施工不受地下水的影响。

展开更多......

收起↑