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(共48张PPT)
第1章 土方工程
一. 土的工程分类和基本性质
二. 土方边坡与土壁支撑
三.基坑的排水与降水
四. 土方开挖和回填
一、土的工程分类和基本性质
1.按照土的颗粒大小可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等。
2.按照土的开挖难易程度，将土分为松软土、普通土、坚土等八大类。具体分类见下页表
1.1 土的工程分类
土的分类 土的名称 密度（kg/m3） 开挖方法
一类土 （松软土） 砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥 600～1500 用锹、锄头挖掘
二类土 （普通土） 粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵(碎)石；种植土；填土 1100～1600 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松
三类土 （坚土） 软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的填土 1750～1900 主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍
四类土 （砂砾坚土） 坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎(卵)石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩 1900 用镐或撬棍，部分用锲子及大锤
五类土 （软石） 硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩 1100～2700 用镐或撬棍、大锤，部分用爆破
六类土 （次坚石） 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 2200～2900 用爆破方法，部分用风镐
七类土 （坚石） 大理岩；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 2500～3100 用爆破方法
八类土 （特坚石） 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩 2700～3300 用爆破方法
表1-1 土的工程分类
1. 土的天然密度ρ和干密度ρd
天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示，即土颗粒和水的质量之和与土的总体积之比。
土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示，即土中土颗粒的质量与土的总体积之比。
1.2 土的工程性质
土的天然密度和干密度在计算土方工程量、安排土方运输和调配、选择土方工程开挖和运输机械和确定填土压实质量等方面有重要作用。
2. 土的含水量W
是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示，见下式：
W对于区别预算基价中的湿土、淤泥，以及在机械土方基价中确定增加人工费、机械费和其它相关费用等均有重要作用。
快速含水量测定仪
1.2 土的工程性质
3. 土的渗透性
　　　
土的渗透性是指土体被水透过的性质，水流通过土中孔隙的难易程度。
土的渗透性是用渗透性系数K表示，表示单位时间内水在土中流过的距离，单位一般为m/d或cm/s。
土的渗透性对于基坑施工过程中降排水方法的选择和确定具有决定性的作用。
4. 土的可松性
　　　即自然状态下的土，经过开挖后，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。土的可松性用可松性系数 KS 表示。
土的最初可松性系数　KS= V2 / V1；
土的最后可松性系数　K，S= V3 / V1 。
式中：V1　——土在天然状态下的体积；
　 V2　——土经开挖后的松散体积；
　V3　——土经回填压实后的体积。
土的可松性对基坑工程施工时的土方平衡调配，基坑开挖时留弃土方量及运输工具的选择等有直接影响。
不同分类的土的可松性系数可参考下表：
土的可松性参考值
土的类别 体积增加百分数 可松性系数
最 初 最 后 最初 Ks 最后 K，s
一类土 8～17 1～2.5 1.08～1.17 1.01～1.03
二类土 20～30 3～4 1.20～1.30 1.03～1.04
三类土 24～30 4～7 1.24～1.30 1.04～1.07
四类土 26～32 6～9 1.26～1.32 1.06～1.09
五～七类土 30～45 10～20 1.30～1.45 1.10～1.20
八类土 45～50 20～30 1.45～1.50 1.20～1.30
2.1 土方边坡
边坡的表示方法为 1:m ，即：
式中 m = b / h ，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已知为h 时，其边坡宽度则等于mh。
二、土方边坡与土壁支护
2.2 土壁支护
浅基坑土壁支撑型式 深基坑土壁支撑型式
斜柱支撑 水泥土墙支撑
锚拉支撑 土钉墙支撑
型钢桩横挡板支撑 排桩墙支撑
短桩横隔板支撑 土层锚杆支撑
临时挡土墙支撑 地下连续墙支撑
挡土灌注桩支撑 逆作拱墙
叠袋式挡墙支撑 上述方式中的组合支撑
排桩墙+内支撑
水泥土墙
土钉墙
型钢桩
地连墙+内支撑
地下连续墙施工工艺:
浇筑混凝土导墙→（在泥浆护壁的情况下）成槽→下接头管→清渣→下钢筋笼→再次清渣→导管法浇筑混凝土（边浇边拔导管）→拔接头管→施工下一槽段
地连墙施工—成槽
地连墙施工—下接头管
地连墙施工—下钢筋笼
地连墙施工动画
排桩土层锚杆
2.3、 基坑验槽
当基坑（槽）挖至设计标高后，应组织勘察、设计、监理、施工方和业主代表共同检查坑底土层是否与勘察、设计资料相符，是否存在填井、填塘、暗沟、墓穴等不良情况，这称为验槽。
验槽的方法以观察为主，辅以钎探、铲探和轻便动力触探。
槽底钎探
基坑降水的方法包括两大类:
明排水法和人工降低地下水位法
其中，人工降低地下水位法根据井点型式的不同又分为：
轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。
三、基坑排水与降水
3.1 明排水法（集水井法）
井点降水类型及适用条件
3.2 井点降水
适合条件 降水类型 渗透系数(m/天) 降低水位深度(m)
轻型井点 多级轻型井点 0.1---50 3～6
6～12
喷射井点 0.1--2 8～20
电渗井点 ＜0.1 宜配合其他形式井点使用
管井井点 20---200 3-5
深井井管 10--250 ＞15
轻型井点
轻型井点就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。
轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.1～50m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点3～6m，二级井点可达6～12m。
轻型井点降低地下水位
喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水（喷水井点）或压缩空气（喷气井点）形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的缝隙抽出排走。粉土和粉砂中适用。
喷射井点降低地下水位
1-抽水管（阴极）
2-钢筋或钢管（阳极）
3-直流电源
电渗井点降低地下水位
深井井点降水示意图
施工技术
四、土方开挖与回填
4.1、对土料的选择及填筑要求
（1）含水量大的粘土不宜作为填土用。
（2）含有大量有机杂质的土，吸水后容易变形，承载能力降低；
（3）含水溶性硫酸盐大于５％的土，在地下水的作用下，硫酸盐会逐渐溶解消失，形成孔洞，影响土的密实度；
（4）淤泥，冻土、膨胀土等均不应作为填土。
填土应尽量采用同类土填筑。如采用不用土填筑时，应将透水性较大的土层置于透水层较小的土层之下，不能将各种土混杂在一起使用，以免填方内形成水囊。
填土施工应接近水平状态，并分层填土、压实。（分层厚度根据所选压实机械确定，30公分左右）某一层施工完成后要测定压实后土的干密度，检验其压实系数和压实范围符合设计要求后，才能填筑上层。
施工技术
4.2、填土的压实方法
有三种：碾压、振动压实和夯实
（一）碾压法
　　碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤。一切拖动和自动的碾压机具，如平滚碾。
施工技术
施工技术
（二）夯实法
现场大都采用蛙式打夯机，如必要采用人工打夯，一般采用加工的简单设备夯实，厚度分别为250㎜和小于200㎜。
施工技术
（三）振动压实法
主要应用于振实非粘性土效果较好。
施工技术
4.3、影响填土压实质量的因素
主要因素：压实功、土的含水量和每层铺土厚度。
1．压实功的影响
土的密实度与压实机械上所施加的功有一定的关系。（未达到压实度之前，成正比，接近时，密度变化不大）
在实际施工中，对于砂土只需碾压2~3遍，对亚砂土只需3~4遍，对亚粘土或粘土只需5~6遍。
土的密度与压实功的关系
施工技术
2．土的含水量的影响
当土具有适当含水量时，水起润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减少，从而易压实。
为了保证在压实过程中土处于最佳含水量状态，当土过湿时，应预翻松晾干，也可掺入同类干土或吸水性材料，当土过干时，则应预先洒水润湿。
土的干密度与含水量关系
施工技术
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，其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。
压实作用沿深度的变化
压实机具 分层厚度(mm) 每层压实遍数
平 碾 250～300 6～8
振动压实机 250～350 3～4
柴油打夯机 200～250 3～4
人工打夯 ＜200 3～4
施工技术
4.4 基坑（槽）施工
一、放线
分基槽放线和柱基放线。主要控制开挖边界线，定轴线、设龙门板，用石灰撒开挖边界线。
二、基坑（槽）开挖
深基坑的土方开挖注意事项：对采用支护结构的基坑开挖的原则：“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”并做好监测，对出现异常情况，要采取针对性措施。

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