土木工程施工技术课件

土木工程施工技术土木工程施工技术ConstructionTechnologyofCivilEngineering刘宗仁教授7/12/20247/12/20241 1土木工程施工技术刘宗仁教授8/13/20231土木工程施工土木工程施工施工技术施工组织（项目管理）绪绪论论土木工程施工技术土木工程施工技术 是一门研究土木工程施工中各主要工种工程是一门研究土木工程施工中各主要工种工程的工艺原理、技术方案和施工方法的学科。的工艺原理、技术方案和施工方法的学科。7/12/20247/12/20242 2土木工程施工施工技术施工组织（项目管理）绪论土木工一、课程内容一、课程内容(房屋施工的全过程房屋施工的全过程)1 1、土石方工程、土石方工程 2 2、基础工程、基础工程 3 3、砌体工程、砌体工程 4 4、混凝土结构工程、混凝土结构工程 5 5、预应力混凝土工程、预应力混凝土工程 6 6、房屋结构安装工程、房屋结构安装工程 7 7、防水工程、防水工程 8 8、装饰工程、装饰工程二、课程研究对象二、课程研究对象 本课程研究的是土木工程，包括建筑工程、道路与桥本课程研究的是土木工程，包括建筑工程、道路与桥梁工程、矿井建设等专业领域施工技术的一般规律。梁工程、矿井建设等专业领域施工技术的一般规律。三、课程教学目的三、课程教学目的 是使学生掌握土木工程施工的基础知识，基本理论和是使学生掌握土木工程施工的基础知识，基本理论和决策方法，使学生具有解决土木工程施工中施工技术问题决策方法，使学生具有解决土木工程施工中施工技术问题的初步能力。的初步能力。7/12/20247/12/20243 3一、课程内容(房屋施工的全过程)本课程研究的是土四、课程基本要求四、课程基本要求 1 1、了了解解建建筑筑工工程程施施工工中中各各主主要要工工种种工工程程施施工工工工艺艺，掌握施工方案拟定的基本方法。掌握施工方案拟定的基本方法。2 2、具有分析处理施工技术问题的初步能力。、具有分析处理施工技术问题的初步能力。3 3、对现行施工验收规范、规程和质量标准有所了解。、对现行施工验收规范、规程和质量标准有所了解。五、课程特点五、课程特点 综合性、工艺性、实践性、操作性较强综合性、工艺性、实践性、操作性较强六、学习方法六、学习方法 注意：理论联系实际和知识的综合运用。注意：理论联系实际和知识的综合运用。掌握三个基本点：基本概念、基本原理、基本计算掌握三个基本点：基本概念、基本原理、基本计算7/12/20247/12/20244 4四、课程基本要求综合性、工艺性、实践性、操作性较强六、学习方七、课程在建筑工程中的地位七、课程在建筑工程中的地位 建筑工程的四个阶段建筑工程的四个阶段 八、建设部推广的十项新技术八、建设部推广的十项新技术 1 1、深基坑支护技术、深基坑支护技术 2 2、高强高性能混凝土技术、高强高性能混凝土技术 3 3、高效钢筋和预应力混凝土技术、高效钢筋和预应力混凝土技术 4 4、粗钢筋连接技术、粗钢筋连接技术 5 5、新型模板和脚手架应用技术、新型模板和脚手架应用技术 6 6、建筑节能和新型墙体应用技术、建筑节能和新型墙体应用技术 7 7、新型建筑防水和塑料管技术、新型建筑防水和塑料管技术 8 8、钢结构技术、钢结构技术 9 9、大型构件和设备的整体安装技术、大型构件和设备的整体安装技术 10 10、企业的计算机应用和管理技术、企业的计算机应用和管理技术 勘测勘测 设计设计 施工施工 验收验收7/12/20247/12/20245 5七、课程在建筑工程中的地位八、建设部推广的十项新技术 九、几点说明九、几点说明 1 1、自我介绍：、自我介绍：2 2、课代表：、课代表：3 3、答疑：、答疑：4 4、教材：、教材：5 5、参考书：、参考书：施工验收规范建筑施工手册6、作业7、考试7/12/20247/12/20246 6九、几点说明8/13/20236 所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的施工技术课程也就由此开始。工作内容：挖掘、支护、填筑、地下水控制。挖掘、支护、填筑、地下水控制。1.1 1.1 概述概述一、一、土方工程的分类及分类及施工特点：(一一)分类：分类：1 1、场地平整、场地平整 2 2、基坑（槽）、管沟施工、基坑（槽）、管沟施工3 3、地下大型挖土工程（常采用、地下大型挖土工程（常采用“逆筑法逆筑法”）4 4、回填工程、回填工程 (二二)特点特点1 1、工程量大、工程量大采用机械化施工采用机械化施工2 2、施工条件复杂、施工条件复杂制定施工方案。制定施工方案。1 1 土方工程土方工程7/12/20247/12/20247 7所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的 二 土的工程分类 根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一四类为土;五八类为石。7/12/20247/12/20248 8二土的工程分类8/13/20238土的类别土的级别土的名称开挖方法及工具一类土（松软土）砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭（淤泥）用锹、锄头挖掘二类土（普通土）亚粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及亚砂土用锹、锄头挖掘；少许用镐翻松三类土（坚土）软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石、卵石的黄土、亚粘土；压实的填筑土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用锲子及大锤四类土（砂砾坚土）重粘土及含有碎石、卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配的砂石；软泥炭碳岩及蛋白石先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤五类土（软石）-硬石炭纪粘土；中等密实的页岩、泥岩；白垩土；胶结不紧的砾岩；软的石灰岩用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用爆破方法六类土（次坚石）-IX泥炭岩；砂岩；坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩用爆破方法开挖，部分用镐七类土（坚石）X-XIII大理岩；辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；风化痕迹的安山岩、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、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩用爆破方法开挖 土的工程分类7/12/20247/12/20249 9土的类别土的级别三三 土的工程性质土的工程性质(一一)土的密度土的密度:1 天然密度:土在天然状态下单位体积的质量.2 干密度d:单位体积土中固体颗粒的质量.(二二)土的含水量土的含水量:土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。式中:土的含水量 G1含水状态时土的质量；G2烘干后土的质量。G1-G2=水份的质量.干土干土:30%7/12/20247/12/20241010三土的工程性质式中:土的含水量干土:5 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)。V V1 1 V V3 3 V V2 2 1 K 1 KS S K KS S(三三)土的可松性土的可松性:312VVV7/12/20247/12/20241111自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽说明：（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 1.171.011.03二类土1.141.241.021.05三类土1.241.301.041.07四类土1.261.451.061.20五类土1.301.501.101.30六类土1.451.501.281.30土的可松性系数7/12/20247/12/20241212说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1土的类型K 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.(四四)土的渗透性土的渗透性:L Lh h2 2h h1 1v vA AB B达西达西(H.Darcy)(H.Darcy)定律定律:V=K V=K =K KII h h1 1-h-h2 2 L L式中式中:I I=-=-称为水力坡度称为水力坡度;K-K-渗透系数渗透系数(m/h,m/d)(m/h,m/d)为一比例系数为一比例系数,当当 I I =1.0=1.0时时,V=KV=Kh h1 1-h-h2 2 L L h h L L7/12/20247/12/20241313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0.51卵石100500黄土0.250.5砾石50150粘砂土0.10.5粗砂2050轻砂粘土0.050.1中砂520重砂粘土0.0010.05细砂15粘土 1.0 K 1.0 表示边坡稳定表示边坡稳定 当当 K=1.0 K=1.0 表示边坡处于极限平衡状态表示边坡处于极限平衡状态 当当 K 1.0 K 1.0 表示边坡不稳定表示边坡不稳定边坡稳定分析简图边坡稳定分析简图滑动力矩滑动力矩L=R*L=R*7/12/20247/12/202421213、稳定分析K=Mr式中:Ms=4.4.4.4.影响土方边坡稳定的因素影响土方边坡稳定的因素影响土方边坡稳定的因素影响土方边坡稳定的因素 内在因素：（内在因素：（内在因素：（内在因素：（1 1 1 1）抗剪强度：摩阻力和内聚力）抗剪强度：摩阻力和内聚力）抗剪强度：摩阻力和内聚力）抗剪强度：摩阻力和内聚力 （2 2 2 2）剪）剪）剪）剪 力：力：力：力：自重和外荷载自重和外荷载自重和外荷载自重和外荷载 外在因素：外在因素：外在因素：外在因素：（1 1 1 1）地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡）地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡）地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡）地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡 （2 2 2 2）边坡上部荷载过大（大量堆土、堆料、停放机具）边坡上部荷载过大（大量堆土、堆料、停放机具）边坡上部荷载过大（大量堆土、堆料、停放机具）边坡上部荷载过大（大量堆土、堆料、停放机具）（3 3 3 3）土质条件、边坡留置时间）土质条件、边坡留置时间）土质条件、边坡留置时间）土质条件、边坡留置时间5.5.思考题思考题:(1)(1)为什么粘土的土方边坡稳定性好为什么粘土的土方边坡稳定性好?(2)(2)为什么雨后边坡容易塌方为什么雨后边坡容易塌方?7/12/20247/12/202422224.影响土方边坡稳定的因素内在因素：（1）抗1.2 1.2 场地平整施工场地平整施工 场场地地平平整整:就就是是将将天天然然地地面面改改造造成成我我们们所所需需要要的的设设计计平平面面.它它包包括括:确确定定场场地地设设计计标标高高、计计算算土土方方量量、土土方方调调配、选择土方施工机械、拟定施工方案配、选择土方施工机械、拟定施工方案.一、一、场地设计标高的确定场地设计标高的确定 考虑因素：考虑因素：（1 1）生产工艺与运输；）生产工艺与运输；（2 2）地形；）地形；（3 3）挖填方平衡；）挖填方平衡；（4 4）泄水坡度。）泄水坡度。(如设计无要求，一般应向排水沟方向作成如设计无要求，一般应向排水沟方向作成 不小于不小于22的坡度的坡度)方法方法:方格网法方格网法(在地形图上划分方格网在地形图上划分方格网,边长边长a a为为10m 20m 40m)10m 20m 40m)(一一)初步确定场地设计标高初步确定场地设计标高 原则：场地内挖填方平衡原则：场地内挖填方平衡,并尽量减少土方工程量并尽量减少土方工程量.7/12/20247/12/202423231.2场地平整施工8/13/202323 方法采用“方格网法”1.将场地划分为边长为a 的方格(一般取a=20m).2.测定各角点的地面标高 3.计算设计标高 H0 H H0 0计算示意图计算示意图7/12/20247/12/20242424方法采用“方格网法”H0计算示意图8/13/2023 假设设计平面为水平面。根据挖、填方平衡，则 式中：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；7/12/20247/12/20242525假设设计平面为水平面。8/13/202325(二)设计标高H0的调整1.考虑土的可松性而提高设计标高调整前：VW=VT 调整后：VT=KSVW由于:VW=VW-FW*h VT =VT+FT*h 得:7/12/20247/12/20242626(二)设计标高H0的调整8/13/202326式中式中:V:VW W 按理论标高计算出的总挖方体积按理论标高计算出的总挖方体积;F FW W,F,FT T 按按理理论论标标高高计计算算出出的的挖挖方方区区,填方区的总面积填方区的总面积.调整后设计标高调整后设计标高:H H0 0=H=H0 0+h+h7/12/20247/12/20242727式中:VW按理论标高计算出的总挖方体积;8/13/2.考虑泄水坡度的调整 泄水坡度 i=2hL(1)单向泄水:Hn=H0iL如:H10=H0-i0.5a(2)双向泄水:Hn=H0ixLxiyLy如:H10=H0-ix0.5a-iy0.5aaaaaaaH0H0H0H10H1011ii(a)aaaaaayyH0H10H1011ixi(b)iy22H0iyH10 xx场地泄水坡度示意图(a)单向泄水;(b)双向泄水7/12/20247/12/202428282.考虑泄水坡度的调整hL(1)单向泄水:(2)双向泄水:a二、场地土方量计算:(一)角点施工高度hn:hn=Hn-Hn=设计标高-地面标高hn为角点的挖、填方高度“+”为填方高度“-”为挖方高度角点编号地面标高施工高度设计标高(二)确定零线:零线即挖、填方区的分界线零点位置:X=ahah1 1h h1 1+h+h2 2h1ACODBh2xa零点位置计算7/12/20247/12/20242929二、场地土方量计算:“+”为填方高度“-”为挖方高度角点编号 (三)土方量计量:1.全挖或全填:V=(h1+h2+h3+h4)(二)两挖、两填挖方 V1,2=(+)填方 V3,4=(+)aa4 4aa4 4h h1 1 h h1 1+h+h4 4h h2 2 h h2 2+h+h3 3aa4 4h h4 4 h h1 1+h+h4 4h h3 3 h h2 2+h+h3 3h1h2h3h4aaaah2h1h4h3全挖(全填)方格两挖两填方格7/12/20247/12/20243030(三)土方量计量:(二)两挖、两填a4a4h1h3.三挖一填(或三填一挖):填方:V4=挖方:V1,2,3=(2h1+h2+2h3-h4)+V44.一挖一填 挖方:V1=ah1 1 16 6aa6 6h h4 4(h(h4 4+h h1 1)(h)(h4 4+h h3 3)aa6 6h3aah2h1h4h1h2a三挖一填(或三填一挖)方格一挖一填方格a7/12/20247/12/202431313.三挖一填(或三填一挖):4.一挖一填16a6h4(h三、几点说明三、几点说明:(一一)设计标高的确定设计标高的确定 (二二)设计标高的调整设计标高的调整 (三三)场地土方量计算场地土方量计算 (四四)土方调配土方调配7/12/20247/12/20243232三、几点说明:8/13/2023321.3 1.3 建筑基坑支护建筑基坑支护 建建筑筑基基坑坑(building(building foundation foundation pit)pit)为为进进行行建建筑筑物物(包包括括构构筑筑物物 )基基础础与与地地下下室室的的施施工工所所开开挖挖的地面以下空间的地面以下空间.基坑支护基坑支护(retaining and protecting for(retaining and protecting for foundation foundation excavation)excavation)为为保保证证地地下下结结构构施施工工 及基坑周边环境的安全及基坑周边环境的安全 ,对基坑侧壁及周边环境采对基坑侧壁及周边环境采 用的支挡、加固与保护措施用的支挡、加固与保护措施 .7/12/20247/12/202433331.3建筑基坑支护8/13/202333一、一、基坑支护的作用基坑支护的作用:挡土和截水挡土和截水,保证基坑侧壁的稳定保证基坑侧壁的稳定.二、基坑支护的设计原则二、基坑支护的设计原则:(一一)分类分类:1.1.承载能力极限状态承载能力极限状态 2.2.正常使用极限状态正常使用极限状态 7/12/20247/12/20243434一、基坑支护的作用:二、基坑支护的设计原则:8/13/2(二二)基坑侧壁安全等级基坑侧壁安全等级 基坑侧壁安全等级及重要性系数基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根椐具体情况另行确定.7/12/20247/12/20243535(二)基坑侧壁安全等级安全等级破坏后果 基坑变形的监控值基坑变形的监控值(mm)(mm)基坑等级围护结构墙顶位移监控值围护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值一级基坑3050 30二级基坑608060三级基坑80100100.7/12/20247/12/20243636基坑变形的监控值(mm)基坑等 (三三)设计内容设计内容 1.1.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算 ；2.2.对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的 二级建筑基坑侧壁二级建筑基坑侧壁,尚应对基坑周边环境及支护结构尚应对基坑周边环境及支护结构 变形进行验算变形进行验算 .3.3.地下水控制计算和验算地下水控制计算和验算 .7/12/20247/12/20243737(三)设计内容8/13/202337 三三、基坑支护结构的选型基坑支护结构的选型:支护结构支护结构支护结构支护结构水泥土挡墙式水泥土挡墙式排桩与板墙式排桩与板墙式边坡稳定式边坡稳定式深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙高压旋喷桩墙板桩式板桩式排桩式排桩式板墙式板墙式组合式组合式逆作拱墙式逆作拱墙式土钉墙土钉墙喷灌支护喷灌支护钢板桩钢板桩混合土板桩混合土板桩型钢横挡板型钢横挡板钢管桩、预制混凝土桩钢管桩、预制混凝土桩钻孔灌筑桩钻孔灌筑桩挖孔灌筑桩挖孔灌筑桩现浇地下连续墙现浇地下连续墙预制装配式地下地下连续墙预制装配式地下地下连续墙加筋水泥土桩加筋水泥土桩 （SWMSWM工法工法)高应力区加筋水泥土墙高应力区加筋水泥土墙7/12/20247/12/20243838三、基坑支护结构的选型:支护结构水泥土挡墙式排桩与板墙 支护结构选型表支护结构选型表 结 构 型 式 适 用 条 件排桩或地下连墙 1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级 2.悬壁式结构在软土场地中不宜大于5m 3.当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙 水泥土墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级 2.水泥地桩施工范围内地基土承截力不宜大于150kpa 3.基坑深度夹不宜大于6m 土钉墙 1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级r的非软土地 2.基坑深度不宜大于12m 3.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施 逆作拱墙 1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级 2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用 3.拱墙轴线的矢跨比不宜小用1/8 4.基坑深度不宜大于12m 5.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施 放 坡 1.基坑侧壁安全等级宜为三级 2.施工场地应满足放坡条件 3.可独立或与上述其他结构结合使用 4.当地下水位高于坡脚时时,应采用降水措施7/12/20247/12/20243939支护结构选型表结构型式适四、四、水平荷载标准值水平荷载标准值 的计算的计算:(一一).).对于碎石土及砂土：对于碎石土及砂土：1.1.当计算点位于地下水位以上时：当计算点位于地下水位以上时：2.2.当计算点位于地下水位以下时：当计算点位于地下水位以下时：式中式中 第第i i层的主动土压力系数，层的主动土压力系数，；作用于深度作用于深度 处的竖向应力标准值，处的竖向应力标准值，三轴试验三轴试验,确定的第确定的第 i i 层土固体不排水（快）剪粘聚力标准值；层土固体不排水（快）剪粘聚力标准值；三轴试验确定的第三轴试验确定的第 i i 层土固体不排水（快）剪内摩擦角标准值；层土固体不排水（快）剪内摩擦角标准值；计算点深度；计算点深度；计算参数，当计算参数，当 h h 时，取时，取 ，当，当 h h 时，取时，取 h h；基坑外侧水位深度；基坑外侧水位深度；计算系数，当计算系数，当 h h 时，取时，取 1 1，当，当 h h 时，取零；时，取零；水的重度。水的重度。2-=aiikaiajkajkKcKes-=2 2(45 )(45 )tgtgk k2 2a ai ii iK Kj jkij ji iK Ka akajs skicjzjmjzjzjzwahwahwahwah hwg g0wphz()()wawawawaakakaka2ghsijjiiijjKhmhzKcKe-+-=hdhwahZjajkejz7/12/20247/12/20244040四、水平荷载标准值的计算:1.当计算点位于地下水位以上时：(二)、对于粉土及粘性土：(三)、当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载 标准值小于零时，应取零。2-=aiikaiajkajkKcKes(四)、竖向应力标准值的计算:1k0krkkassss+=j7/12/20247/12/20244141(二)、对于粉土及粘性土：(三)、当按以上规定计算1.自重竖向应力 :(1)计算点位于基坑开挖面以上时:式中:深度Zj以上土的加权平均天然重度。jjz mrkgs=rksjmg(2)计算点位于基坑开挖面以下时:h rkgs=h m 式中:开挖面以上土的加权平均天然重度。gh m 7/12/20247/12/202442421.自重竖向应力:式中:深度Zj以上土的2.地面附加荷载引起的竖向应力 :oks00kq=soks0q7/12/20247/12/202443432.地面附加荷载引起的竖向应力:oks00kq=so3.地面局部荷载引起的竖向应力 :Iks10011k2bbbq+=sIks1q1b0b4545457/12/20247/12/202444443.地面局部荷载引起的竖向应力:Iks10011k2五、水平抗力标准值的计算:(一)对于砂土及碎石土:式中 作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值;第i层的被动土压力系数；(二)对于粉土及粘性土：(三)基坑底面竖向应力标准值:()()wpwppkpkpkp12gsijiiijjKhzKcKe-+=kpjs+=2 2(45 )(45 )tgtgk k2 2p pi ii iK Kj ji iK Kp piiijjKcKepkpkpkp2+=sjjz mpjkgs=式中 深度Zj以上土的加权平均天然重度。gj m ojzwphzkpje7/12/20247/12/20244545五、水平抗力标准值的计算:()()wpwppkpkpkp1一字相间排列一字相间排列一字搭接排一字搭接排列列一字相接排列一字相接排列交错相接排列交错相接排列交错相间排列交错相间排列钢筋水泥混凝土灌注桩排布置形式钢筋水泥混凝土灌注桩排布置形式 六、钻孔灌注混凝土排桩支护六、钻孔灌注混凝土排桩支护.(一一)平面布置平面布置:7/12/20247/12/20244646一字相间排列一字搭接排列一字相接排列交错相接排列交错相间排列 (二二)竖向布置竖向布置:排桩排桩(piles in row)(piles in row)以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构 .冠梁冠梁(top beam)(top beam)设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁 .腰梁腰梁(middle beam)(middle beam)设置在支护结构顶部设置在支护结构顶部 以下传递以下传递 支护结构与锚杆或内支撑点支护结构与锚杆或内支撑点 力的钢筋混凝土梁或钢梁力的钢筋混凝土梁或钢梁 .d dh hh h冠梁冠梁腰梁腰梁排桩排桩7/12/20247/12/20244747(二)竖向布置:排桩(pilesin (三三)构造要求构造要求:悬悬壁壁式式排排桩桩结结构构桩桩径径不不宜宜小小于于600mm 600mm,桩桩间间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定 .(四四)施工要求施工要求:平面位置平面位置 50 mm 50 mm 垂直度垂直度 0.5%0.5%7/12/20247/12/20244848(三)构造要求:(四)施工要求:8/13/20234 (五五)悬臂式排桩嵌固深度计算悬臂式排桩嵌固深度计算:M0=0 hpEEpj-1.21.2g go ohaE Eai0 0式中式中 E Epi 桩、墙底以上的基坑内侧桩、墙底以上的基坑内侧各土层水平各土层水平 抗力标准值的抗力标准值的 epjk 合力之和合力之和;hp合力合力EpjEpj作用点至桩、墙底的距离作用点至桩、墙底的距离;EEai 桩、墙底以上的基坑外侧桩、墙底以上的基坑外侧各土层水平各土层水平 荷载准值的荷载准值的 eaik 合力之和合力之和;ha合力合力EEpjpj作用点至桩、墙底的距离作用点至桩、墙底的距离;1.21.2分项系数分项系数.要求要求:hd0.30.3h ohdphEp2EpjEp1EaiEa2Ea1Ea3Ea4hah悬壁式支护结构嵌固深度计算简图7/12/20247/12/20244949(五)悬臂式排桩嵌固深度计算:式中Epi (六六)抗渗要求抗渗要求:hd1.2 1.2 g g 0 0(h-hwa)ohdhwah渗透稳定计算简图7/12/20247/12/20245050(六)抗渗要求:ohdhwah渗透稳定计算简图8/13/七、土钉墙支护七、土钉墙支护 土钉墙土钉墙(soil nailing wall)(soil nailing wall)采用土钉加固的基坑采用土钉加固的基坑 侧壁土体与护面等组成的支护结构侧壁土体与护面等组成的支护结构 .(一一)组成和构造组成和构造:1.1.土钉土钉:钢筋或钢管钢筋或钢管,长度长度=(0.5=(0.51.2)h,1.2)h,间距宜为间距宜为 1 12m,2m,与水平面夹角宜为与水平面夹角宜为 5 52020 2.2.钢筋网钢筋网:钢筋直径宜为钢筋直径宜为 6 610mm,10mm,间距宜为间距宜为 150 150300mm.300mm.3.3.喷射混凝土喷射混凝土:强度等级不宜低于强度等级不宜低于C20,C20,面层厚度不宜小于面层厚度不宜小于 80mm.80mm.7/12/20247/12/20245151七、土钉墙支护8/13/202351 (二二)特点特点:1.1.安全可靠安全可靠 2.2.可缩短基坑施工工期可缩短基坑施工工期 3.3.施工机具简单施工机具简单,易于推广易于推广 4.4.经济效益较好经济效益较好 (三三)土钉抗拉承载力计算土钉抗拉承载力计算:单根土钉抗拉承载力计算单根土钉抗拉承载力计算:1.25 1.25 g g0 0Tjk Tuj式中式中:T:Tjkjk第第j j根土钉受拉荷载标准值根土钉受拉荷载标准值.7/12/20247/12/20245252(二)特点:1.25g0TjkTu Tjk=eajksxjs szj/coscosaj式中式中:荷载折减系数荷载折减系数.eajk第第j j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值个土钉位置处的基坑水平荷载标准值 ;sxjszj 第第j j根土钉与相邻土钉的平均水平根土钉与相邻土钉的平均水平 、垂直间距、垂直间距;aj 第第j j根土钉与水平面的夹角根土钉与水平面的夹角.7/12/20247/12/20245353Tjk=eajksxjszj/cosaj8/式中式中:土钉抗拉力分项系数土钉抗拉力分项系数,取取1.3;1.3;dnjnj 第第j根土钉锚固体直径根土钉锚固体直径;qsiksik土钉穿过第土钉穿过第 i i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值层土土体与锚固体极限摩阻力标准值 ;li i第第j j根土钉在直线破裂面外穿越第根土钉在直线破裂面外穿越第 i i稳定土体内的长稳定土体内的长度度,破裂面与水平面的夹角为破裂面与水平面的夹角为 .Tuj=dnjqsikli g gs 1g gs 2 2 +qn21liTujh（+j jk）/2/2土钉抗拉承载力计算简图土钉抗拉承载力计算简图11喷射混凝土面层喷射混凝土面层;2;2土钉土钉kj jTuj第第j j根土钉抗拉承载力设计值根土钉抗拉承载力设计值:7/12/20247/12/20245454式中:土钉抗拉力分项系数,取1.3;Tuj=(四四)施工施工 1.1.分类分类:(1):(1)钻孔注浆型土钉钻孔注浆型土钉 (2)(2)打入型土钉打入型土钉 (3)3)射入型土钉射入型土钉 2.2.施工工艺施工工艺:基基坑坑开开挖挖喷喷射射底底层层混混凝凝土土钻钻孔孔安安设设土土钉钉 注注浆浆绑扎钢筋网绑扎钢筋网喷射面层混凝土喷射面层混凝土坡面设置坡面设置7/12/20247/12/20245555(四)施工8/13/202355 八、钢板桩支护八、钢板桩支护 (一一)分类分类:单锚单锚(h=4(h=410m)10m)有锚板桩有锚板桩无锚板桩无锚板桩-悬臂板桩悬臂板桩(h 4m)(h 10m)(h 10m)浅埋板桩浅埋板桩深埋板桩深埋板桩等弯矩布置等弯矩布置等反力布置等反力布置7/12/20247/12/20245656八、钢板桩支护单锚(h=410m)有锚板桩无锚板 (二二)截面截面:1.1.平板式平板式;2.;2.波浪式波浪式;3.Z;3.Z型断面型断面7/12/20247/12/20245757(二)截面:8/13/202357 (三三)钢板桩的破坏方式钢板桩的破坏方式:1.1.板桩底端向外移动板桩底端向外移动 2.2.板桩弯曲破坏板桩弯曲破坏 3.3.锚碇系统破坏锚碇系统破坏32145（a）（b）（c）板板 桩桩 破破 坏坏 情情 况况（a）板桩底端向外移动;(b)板桩弯曲破坏;(c)锚碇系统破坏1板桩;2拉杆;3锚碇;4堆土;5破坏面7/12/20247/12/20245858(三)钢板桩的破坏方式:32145（a）（b）（c）板 (四四)钢板桩设计的钢板桩设计的“三要素三要素”:”:1.1.板桩入土深度板桩入土深度 h hd d 2.2.板桩截面弯矩板桩截面弯矩 M M 3.3.锚杆拉力锚杆拉力 Rt Rt (五五)适用范围适用范围:软弱土层及地下水位较高的基坑软弱土层及地下水位较高的基坑 .7/12/20247/12/20245959(四)钢板桩设计的“三要素”:(五)适用范围:8/1 九、土层锚杆支撑九、土层锚杆支撑:土土层层锚锚杆杆 (soil(soil anchor)anchor)由由设设置置钻钻孔孔内内 、端端部部伸伸入入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体.(一一)锚杆构造锚杆构造:组成组成:锚头锚头、杆体和浆体、杆体和浆体.锚杆长度锚杆长度=自由段自由段 L L1 1+锚固段锚固段 L L2 27/12/20247/12/20246060九、土层锚杆支撑:(一)锚杆构造:8/13/202 (二二)锚杆分类锚杆分类:1.1.按使用要求按使用要求 :2.2.按承力方式按承力方式:临时性锚杆临时性锚杆永久性锚杆永久性锚杆摩擦型摩擦型支承型支承型(扩孔型扩孔型)2.2.按施工方式按施工方式:普通型普通型(非预应力非预应力 型型)预应力型预应力型7/12/20247/12/20246161(二)锚杆分类:1.按使用要求:2.按承力方式:临时 (三三)锚杆布置锚杆布置:1.1.锚杆层数锚杆层数:锚杆上下排垂直间距不宜小于锚杆上下排垂直间距不宜小于 2 m,2 m,锚杆锚杆 锚固体上覆土层厚度不宜小于锚固体上覆土层厚度不宜小于 4 m.4 m.2.2.水平间距水平间距:水平间距不宜小于水平间距不宜小于 1.5 m.1.5 m.3.3.倾角倾角:宜为宜为15152525,且不宜大于且不宜大于4545.7/12/20247/12/20246262(三)锚杆布置:8/13/202362 (四四)锚杆计算锚杆计算:锚杆承载力计算应符合下式规定锚杆承载力计算应符合下式规定 :式中式中:T Td d 锚杆水平拉力设计值：锚杆水平拉力设计值：T Td d=1.25=1.25g g0 0T Tc c Tc Tc 锚杆水平拉力计算值；锚杆水平拉力计算值；锚杆与水平面的倾角锚杆与水平面的倾角;N Nu u 锚杆轴向受拉承截力设计值锚杆轴向受拉承截力设计值:qcosudNT 7/12/20247/12/20246363(四)锚杆计算:锚杆承载力计算应符合下式规定:式中:(五五)锚杆施工锚杆施工:1.1.施工工艺施工工艺:定位定位钻孔钻孔安放杆体安放杆体灌浆灌浆养护养护(张拉张拉)锚固锚固 1.1.钻孔钻孔干作业钻进法干作业钻进法水作业钻进法水作业钻进法 2.2.要求要求:锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不宜大于锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不宜大于 100mm,100mm,偏斜度不应大于偏斜度不应大于 3%3%3.3.灌浆灌浆一次灌浆法一次灌浆法二次灌浆法二次灌浆法7/12/20247/12/20246464(五)锚杆施工:1.钻孔干作业钻进法水作业钻进法3.1.4 1.4 地下水控制地下水控制 地地下下水水控控制制 (groundwater(groundwater controlling)controlling)为为保保证证支支护护结结构构施施工工、基基坑坑挖挖土土 、地地下下室室施施工工及及基基坑坑周周边边环环境境安安全全而而采采取取的的排排水水、降降水水 、截截水水或或回回灌灌措施措施.方法名称土 类渗透系数(m/d)降水深度(m)水文地质特征 集水明排 填土、粉土、粘性土、砂土 7 20.0 5上层滞水或水量不大的潜水降 水真空井点 0.120.0单级6多级20喷射井点 0.120.0 5含水丰富的潜水、承压水、裂隙水 截 水粘性土、粉土、砂土、碎石、岩溶岩 不 限 不 限 回 灌 填土、粉土、砂土、碎石土 0.1200 不 限地下水控制方法适用条件7/12/20247/12/202465651.4地下水控制方法名称土方法方法1.1.集水明排集水明排4.4.回灌回灌2.2.降水降水真空井点真空井点,喷射井点喷射井点,管井井点管井井点3.3.截水截水7/12/20247/12/20246666方法1.集水明排4.回灌2.降水真空井点,喷射井点,一、集水明排一、集水明排:(一一)构造要求构造要求:7/12/20247/12/20246767一、集水明排:(一)构造要求:8/13/202367（二）、水泵的选择（二）、水泵的选择:1.1.离心泵离心泵 2.2.潜水泵潜水泵 潜水泵工作简图潜水泵工作简图1-1-叶轮叶轮;2-;2-轴轴;3-;3-电动机电动机;4-;4-进水口进水口;5-;5-出水胶管出水胶管;6-;6-电缆电缆7/12/20247/12/20246868（二）、水泵的选择:1.离心泵（三）、涌水量计算（三）、涌水量计算:V 1.5 QV 1.5 Q式中式中:V V 基坑的排水量基坑的排水量 Q Q 基坑的总涌水量基坑的总涌水量7/12/20247/12/20246969（三）、涌水量计算:式中:V基坑的排水量8二二、流砂及其防治、流砂及其防治:流砂现象流砂现象:当基坑开挖到地下水位以下时当基坑开挖到地下水位以下时,有时坑底土有时坑底土 会进入流动状态会进入流动状态,随地下水涌入基坑随地下水涌入基坑.(一一)动水压力动水压力:GDGD2 21 1 动力压力原理图动力压力原理图(a)(a)水在土中渗流的力学现象水在土中渗流的力学现象;(b);(b)动力压力对地基土的影响动力压力对地基土的影响 1 1、2-2-土颗粒土颗粒bw wh2 2F Fh1 1h2 2w wh1 1F FbaaTLFL7/12/20247/12/20247070二、流砂及其防治:GDGD21动X=0X=0 wwILhhTr rr r=-=21wrh1 1F-wrh2 2F-TLF=0=0得得:动水压力动水压力 G GD D:流动中的地下水对土颗粒产生的压力流动中的地下水对土颗粒产生的压力 .GD=-T=-I Iwr r7/12/20247/12/20247171X=0wwILhhTrr=-=21wrh1F-w（二）流砂发生的条（二）流砂发生的条 件件:式中式中:-:-土的浸水密度土的浸水密度(浮密度浮密度););-土的重力密度土的重力密度;-水的密度水的密度.GD =-wr rrr rrrrw7/12/20247/12/20247272（二）流砂发生的条件:式中:-土的(三三)、流砂的防治、流砂的防治:1.1.途径途径:(1)(1)减小或平衡动水压力减小或平衡动水压力.(2)(2)改变动水压力的方向改变动水压力的方向.(3)(3)截断地下水流截断地下水流.2.2.方法方法:（1 1）抢挖法；）抢挖法；（2 2）打钢板桩法；）打钢板桩法；（3 3）水下挖土法；）水下挖土法；（4 4）在枯水季节开挖基坑；）在枯水季节开挖基坑；（5 5）地下连续墙法；）地下连续墙法；（6 6）用井点法降低地下水位；）用井点法降低地下水位；7/12/20247/12/20247373(三)、流砂的防治:8/13/202373(四四)、冒砂现象、冒砂现象:Hwh式中式中:H :H 压力水头压力水头(m);(m);h h 坑底不透水层厚度坑底不透水层厚度(m)(m)基坑Hh h2134管 涌 冒 砂 1-不透水层;2-透水层3-压力水位线;4-承压水的顶托力7/12/20247/12/20247474(四)、冒砂现象:Hwh 式中:H压力水头三三、降、降 水水:作用作用:消除流砂现象消除流砂现象 、稳定土方边坡、稳定土方边坡 、加速、加速 土的固结土的固结.(一一)、真空井点、真空井点:(:(轻型井点轻型井点)7/12/20247/12/20247575三、降水:(一)、真空井点:(轻型井点)8/13/20231 1、井点设备、井点设备:(1)(1)管路系统管路系统:井点管井点管：直径：直径50mm50mm，长，长5 m5 m、6m6m或或7m7m的钢管的钢管 滤滤 管管：直径同井点管，长：直径同井点管，长1m1m、1.2m1.2m、1.5m1.5m 总总 管管：直径：直径100 100 127mm127mm，每段，每段4m4m，接头间距接头间距 0.8m 0.8m 弯联管弯联管：硬塑料透明管：硬塑料透明管 (2)(2)排水设备排水设备:真空泵设备真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱：真空泵、离心泵、水气分离箱 射流泵设备射流泵设备：射流器、离心泵、循环水箱：射流器、离心泵、循环水箱7 76 65 54 43 32 21 18 81000100015001500 滤管构造1-钢管;2-管壁上小孔;3-缠绕的铁丝;4-细滤网;5-粗滤网;6-粗铁丝保护网;7-井点管;8-铸铁头7/12/20247/12/202476761、井点设备:(2)排水设备:7654321810002 2、井点布置、井点布置:(1)(1)平面布置平面布置:单排井点单排井点：基坑上口宽度：基坑上口宽度 B 6m BH(实际含水层厚度)，取H0=H S SS+lS+l0.20.20.30.30.50.50.80.8H H0 01.3(S+l)1.3(S+l)1.5(S+l)1.5(S+l)1.7(S+l)1.7(S+l)1.85(S+l)1.85(S+l)（2 2）无压非完整井）无压非完整井:RH0sY0基坑Hh0lS7/12/20247/12/20248888S0.20.30.50.8H01.3(S+l)1.（3 3）承压完整井）承压完整井:0lglg2.73XRMSKQ-=（4 4）承压非完整井）承压非完整井:0lglg2.73XRMSKQ-=l+0.5rM2 2MM -lM4.4.井点管数量计算与间距确定井点管数量计算与间距确定单根井点管的最大出水量单根井点管的最大出水量:(m/d)(m/d)式中式中:d:d 滤管直径滤管直径(m)(m)l l 滤管长度滤管长度(m)(m)7/12/20247/12/20248989（3）承压完整井:0lglg2.73XRMSKQ-=（4）承井点管根数井点管根数井点管间距井点管间距式中式中:L:L总管长度，总管长度，m m。在确定井点管间距时，还应注意以下几点：在确定井点管间距时，还应注意以下几点：a.a.井距不能过小，否则彼此干扰大，影响出水量，因此井距不能过小，否则彼此干扰大，影响出水量，因此 井距必须大于井距必须大于5 5 d d。b.b.在总管拐弯处及靠近河流处，井点管宜适当加密。在总管拐弯处及靠近河流处，井点管宜适当加密。c.c.在渗透系数小的土中，考虑到抽水使水位降落的时间在渗透系数小的土中，考虑到抽水使水位降落的时间 比较长，宜使井距缩小。比较长，宜使井距缩小。d.d.间距应与总管上的接头间距相配合。间距应与总管上的接头间距相配合。(根根)7/12/20247/12/20249090井点管根数井点管间距式中:L总管长度，m。在确5 5.抽抽水水设设备备的的选选择择：真真空空泵泵和和离离心心泵泵 真真空空泵泵：总总管管长长度度、井井点点管管根根数数、真真空空度度 最最低低真真空空度度(h hk k)：离离心心泵泵：流流量量（1 1.5 5Q Q）、吸吸水水扬扬程程（h hA A+h h）6.6.施工施工:安装顺序安装顺序:排放总管排放总管埋设井点管埋设井点管用弯联管连接用弯联管连接安装抽水设备安装抽水设备球球阀阀开放开放球球阀阀关闭关闭直接用井点管水冲下沉法直接用井点管水冲下沉法 (a)(a)水冲下射时水冲下射时(b)(b)抽水时抽水时(a)(a)(b)(b)冲水管冲孔法冲水管冲孔法 1-1-冲管冲管;2-;2-冲嘴冲嘴;3-;3-胶皮管胶皮管;4-;4-高压水泵高压水泵;5-;5-压力表压力表;6-6-起重吊钩起重吊钩;7-;7-井点管井点管;8-;8-滤管滤管;9-;9-填砂填砂;10-;10-粘土封口粘土封口7/12/20247/12/202491915.抽水设备的选择：真空泵和离心泵6.施工:球阀开放球阀关(1).(1).井点管的埋设方法：井点管的埋设方法：水冲法（a）用冲水管冲孔后，沉设井点管；（b）射水法：直接利用井点管水冲下沉。要求：孔径300mm，深度滤管底+0.5m 套管法、钻孔法B.砂滤层：干净粗砂填至滤管顶以上11.5m C.封口：埋设面下0.51.0m粘土封口 D.试抽：漏气、死井(2)(2)使用：使用：连续抽水（先大后小，先混后清）连续抽水（先大后小，先混后清）(3)(3)拔除：拔除：砂土填实（抗渗时按要求处理）砂土填实（抗渗时按要求处理）A7/12/20247/12/20249292(1).井点管的埋设方法：A8/13/202392 (二二)喷射井点喷射井点:1.1.分类分类喷水井点喷水井点喷气井点喷气井点 2.2.组成组成:喷射井点、高压水泵、管路系统喷射井点、高压水泵、管路系统.3.3.工作原理工作原理:高压水高压水经内外管经内外管环形通道环形通道喷嘴喷嘴截面变小截面变小流速增加流速增加形成局部真空形成局部真空抽吸地下水抽吸地下水混合室混合室7/12/20247/12/20249393(二)喷射井点:1.分类喷水井点喷气井点高压 喷射井点设备布置喷射井点设备布置 1-1-喷喷射射井井管管;2-;2-滤滤管管;3-;3-井井水水总总管管;4-;4-排排水水总总管管;5-;5-高高压压水水泵泵;6-;6-集集水水池池;7-;7-水泵水泵;8-;8-内管内管;9-;9-外管外管;10-;10-喷嘴喷嘴;11-;11-混合室混合室;12-;12-扩散管扩散管;13-;13-压力表压力表7/12/20247/12/20249494喷射井点设备布置8/134.4.井点计算井点计算:(1)(1)高压泵工作水流量高压泵工作水流量:Q Q1 1=n nq q式中式中:Q:Q1 1高压水泵的工作水流量高压水泵的工作水流量(m(m/h);/h);n n 喷射井点管根数喷射井点管根数;排水流量与工作水流量之比值排水流量与工作水流量之比值,，查表，查表;q q 喷射井点出水量喷射井点出水量(m(m/h)./h).7/12/20247/12/202495954.井点计算:Q1=nq式中:Q1高压水泵的工作水流型号外管直径(mm)喷射管工作水压力(MPa)工作水流量(m/d)设计单井出水流量(m/d)适用含水层渗透系数(m/d)喷嘴直径(mm)混合室直径(mm)1.5型并列式387140.60.8112.8163.2100.8138.20.15.02.5型圆心式687140.60.8110.4148.8103.2138.20.15.04.0型圆心式10010200.60.8230.4259.2388.85.010.06.0型圆心式16219400.60.872060072010.020.0喷射井点设计出水量喷射井点设计出水量7/12/20247/12/20249696型号外管直径(mm)喷射管工作水压力(MPa)工作水流量(m(1)(1)高压泵工作水压力高压泵工作水压力:P P1 1=H H式中式中:P:P1 1高压水泵的工作水压力高压水泵的工作水压力(m);(m);H H 喷射井点所需的扬程喷射井点所需的扬程(m);(m);扬程与工作水压力之比值扬程与工作水压力之比值,查表查表.排水量与工作水流量比值排水量与工作水流量比值 系 数土的渗透系数/(md)K501.20.307/12/20247/12/20249797(1)高压泵工作水压力:P1=H式中:P1高压水泵 1.51.5土方工程的施工土方工程的施工 一、土方的填筑与压实一、土方的填筑与压实:(一一)土料的选择土料的选择:首先应采用原回填首先应采用原回填.(二二)填筑方法填筑方法:分层填土、分层压实分层填土、分层压实.(三三)压实方法压实方法:碾压法碾压法平碾平碾(压路机压路机)羊足碾羊足碾夯实法夯实法振动打夯机振动打夯机蛙式打夯机蛙式打夯机振动压实法振动压实法7/12/20247/12/202498981.5土方工程的施工碾压法平碾(7/12/20247/12/202499998/13/202399 蛙式打夯机1-夯头;2-夯架;3-三角带;4-底盘7/12/20247/12/2024100100蛙式打夯机8/13/20231007/12/20247/12/20241011018/13/2023101(四四)影响压实质量的因素影响压实质量的因素:1.1.含水量含水量:最优含水量最优含水量使填土压实获得最大使填土压实获得最大密实度时土的含水量密实度时土的含水量.7/12/20247/12/2024102102(四)影响压实质量的因素:8/13/2023102项次土的种类变动范围项次土的种类变动范围最优含水量/%(WT)最大密度/(gcm)最优含水量/%(WT)最大密度/(gcm)1砂土8121.