资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第1章 土方工程,1.1,概 述,1.1.1 土的工程分类,八大类,（,16个,级别）,：,松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、,软石、次坚石、坚石、特坚石。,1.1.2,土的工程性质,1.,土的可松性：,自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增,加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。,最终可松性系数,最初可松性系数,2,土的密度：,天然密度：,指土在天然状态下单位体积的质量,（,kg/m,3,）。,土的干密度：,指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重,（,kg/m,3,）,。,指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。,3,土的含水量：,4,土的渗透性：,指水流通过土中孔隙的难易程度。,L,h,5,原状土经机械压实后的沉降量：,根据不同土质，其沉降量一般在：,330cm,之间,。,式中：,P,机械压实的有效作用力（MPa）,C,原状土的抗陷系数（MPa）,当水力坡度,时，地下水在土中渗流,的速度，称,渗透系数,K,。,1.2,场地平整,1.2.1,按挖填方平衡原则,确定场地设计标高,1,初步确定场地设计标高,H,0,：, 测绘出场地的地形图；,按挖填方平衡原则确定,H,0,。,根据相邻等高线，用插入法求出各方格角点的地面标高；,a,a,a,a,a,a,H,22,H,12,H,11,H,21,将场区划分成方格网；,2,场地设计标高的调整：,挖方区有：,填方区有：,3,最后确定场地各方格角点的设计标高（,H,n,）：,当设计对泄水坡度有规定时，按设计要求进行；,当设计无要求时，取泄水坡度,i,2,；,排水方向取顺自然地面方向。,(b)双向泄水,(a)单向泄水,1.2.2,用,最小二乘法原理,求最佳设计平面,式中：,a,c,b,x,z,y,0,i,x,i,y,目的：,满足填、挖方平衡，又,满足总的土方量最小。,适用范围：大型场地、地形复杂,1.2.3,场地平整土方量计算,1计算场地各方格角点的施工高度：,“,”为填方；“”为挖方。,2确定零线：,3计算每一方格的挖填方工程量：,编号,施工高度,地面标高,设计标高,A,0,B,h,2,h,1,x,a,方格四个角点全部为挖（填）方时：,两个角点为挖、两个角点为填时：,挖方：,填方：,方格三个角点为挖、另一个角点为填时：,填方：,挖方：,零线通过方格的对角线时：,小结：,1.3,基坑工程,1.3.1,土方边坡及其稳定：,m=B/H,，,m,坡度系数,m,的物理意义：,当基坑深为1米时，边坡宽度的大小,。,边坡可以做成：,直线形、折线形、踏步形,。,1.,边坡坡度图,B,H,影响边坡系数,m,大小的因素：,2., 土质；, 挖土深度；, 施工期间边坡上的荷载；, 土的含水率及排水情况；, 边坡的留置时间。,*土含水量增加，对边坡稳定的影响：,土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加；,土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。,1.3.2,土壁支护,：,三种类型：,加固型支护、支挡型支护、混合型支护,。,1.,加固型支护：,是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。,按施工方法分：,深层搅拌水泥土桩墙支护；,高压喷射旋喷桩支护。,2.,支挡型支护：,是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。,按施工方法分：,土钉支护（土钉墙）；,土层锚杆支护；,排桩式支护；,板桩支护；,钢木支撑。,*若按受力状态分：,横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支护结构（如：地下砼连续墙）。,重力式水泥土墙：,水泥土墙是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩），而构成重力式支护结构。,重力式水泥土墙支护结构的设计包括：,整体稳定；,抗倾覆稳定；,抗滑移稳定；,位移；,其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。,板桩：,1板桩设计的五要素：,板桩工程事故失败的主要原因,：,入土深度不够，在土压力的作用下， 板,桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡；,板桩本身刚度不够，在土压力作用下失,稳弯曲；,支撑或拉锚的强度不够；,拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体,滑动；,板桩位移过大，造成周边环境的破坏。,入土深度；,截面弯矩；,支点反力；,拉锚长度；,板桩位移。,2,“等值梁法“计算原理：,单支点板桩的计算原理（分：自由支撑和嵌固支撑）,自由支撑单支点板桩：,计算,M,max,，,选择板桩截面。,e,p,e,a,H,t,H,1,H,a,e,a,e,p,-e,a,M,max,f,嵌固支撑单支点板桩：,用等值梁法计算嵌固支撑单支点板桩内力：,计算作用于板桩上的主动土压力和被动土压力；,计算板桩上土压力强度为零的点C至地面的距离；,将板桩在C点截断，利用,X,=0，,M,=0，计算等值梁,AC,段的支座反力,R,c,和支撑反力,R,a,；,计算板桩的入土深度；,根据“等值梁”的受力图，求得,M,max,；选择板桩截面。,1.3.3,基坑、基槽土方工程量计算,1,基坑：,2,基槽：,条形基础的基槽在某一段长度内，基槽截面形状、尺寸不变时：,管沟土方量计算：,F,0,H,F,2,F,1,H,II,1.3.4,降水,降水方法：,集水坑降水法、井点降水法。,1集水坑降水法：,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坑，地下水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。,适用范围：面积较小、土质较好、,粗颗粒土层或粘性土层,、,降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。, 集水坑的设置：, 抽水设备：,离心泵、潜水泵、软轴水泵。,流砂的产生与防治：, 产生的原因：, 防治方法：,改变动水压力方向；,减小动水压力，增大渗流路径。,Q,F,G,D,h,1,F,h,2,F,h,1,L,h,2,TLF,2,井点降水法：,3,轻型井点,：, 轻型井点设备：,管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。,抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。,井点类型,K,(,m/d,),H,(,m,),轻型井点,0.150,36（612）,喷射井点,0.12,820,电渗井点,0.1,管井井点,20200,35,深井井点,10250,15, 轻型井点布置：,平面布置：,单排线状布置：,B,6m,双排线状布置；,环状布置。, 高程布置：,L, 高程布置：,式中：,H,A,井点管的埋设深度（m）；,H,1,井点管埋设面至基坑底面的距离；,h,1,基坑底面至降低后的地下水位的距离；,取,0.51m,。,I,水力坡度；单排：1/4；双排：1/10。,L,井点管至基坑中心的水平距离。（当井点管为,单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离）,示例：,基坑底宽1.8m，深3m，地下水位距地面1.2m，土方边坡1：0.5，,采用轻型井点降水。,试确定： 平面布置类型；, 井点管最小埋深及要求的降水深度；, 当采用6m长井点管时，其实际埋深及降水深度。,最小降水深度,S,：基坑中心的降水深度, 计算基槽上口宽度：,采用单排线状布置。, 最小埋深,H,A,及降水深度,S,：, 若采用6m井点管，确定H,A,和S：,【解】, 轻型井点系统涌水量计算：, 轻型井点系统的类型：,无压完整井、无压非完整井；,承压完整井、承压非完整井。,地下含水构造的种类,滞水层,不透水层,潜水层,不透水层,承压水层,不透水层,式中：,Q,涌水量（,m,3,/d,）,；,K,渗透系数（,m/d,）；,H,含水层厚度（,m,）,；,S,水位降低值,（,m,）,；,R,抽水影响半径,（,m,）,；,x,0,假想半径（,m,）；,F,井点管包围的面积（,m,2,）。,适用条件：矩形基坑的长宽比,5；,基坑宽度,2R。,无压完整井涌水量计算：, 涌水量计算：,无压非完整井涌水量计算：,H,0,抽水影响深度（,m,）。,H,0,的取值：,H,0,0.8,0.5,0.3,0.2,承压完整井涌水量：,M,承压含水层厚度。,承压水位,不透水层,含水层,不透水层,h,s,H,M,R,间距：,设备基础施工，基坑底宽8米，长12米，深4米，土方边坡1：0.5，不透水层距地面9米，地下水位距地面1.5米，,K,=5，井点管长6米，直径50毫米，滤管长1米。,试进行轻型井点设计。,示例：, 井点管的数量及间距：,数量：,式中：,q,单根井点管的最大出水量（,m,3,/d,）；,d,滤管直径（,m,）；,l,滤管长度（,m,）；,【解】,井点管布置：,根据基坑尺寸，采用,环状井点,。,而, 满足要求。,判断井点管类型：,属,无压非完整井,。,满足条件。,计算涌水量：,而含水层深度：,又：,井点管布置：,数量：,井距：,1.4,土方填筑与压实,1.4.1,土料的选择和填筑方法,1,土料的选择：,碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料；,含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。,不能选用的几种土：,含水量大的土；,淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量,8%的土；,硫酸盐含量5%的土。,在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。,2,填筑方法：,接近水平的分层填土、分层压实；,采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。,1.4.2,填土压实的方法：,碾压法,大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾,夯实法,小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯,振动压实法,非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器,1.4.3,影响填土压实质量的因素,土的含水量、铺土厚度、压实功。,1,土的含水量：,最优含水量,：使填土压实获得最大密实度时的含水量。,2,铺土厚度：,填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。,一般H取：,200mm300mm。,3,压实功：,不同机械有效影响深度不同。,w,0,小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；,应为最优含水量,z,压实机械,每层铺土厚度（mm）,压实遍数,平碾,250300,68,振动压实机,250350,34,柴油打夯机,200250,34,人工打夯, 200,34,W(Nm),0,压实遍数,1.4.4,填土压实的质量检查,1,质量要求：,压实系数（,c,）：,是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。,P,42,表1-23填土压实系数,2,检查方法：,采用“环刀法”按规定取样。,（一般场地平整0.9，填土作地基0.930.96）,土的最优含水量和最大干密度参考表,项次,土的种类,变动范围,最优含水量（%）,（质量比）,最大干密度,（10,3,kg/m,3,）,1,砂 土,812,1.801.88,2,粘 土,1923,1.581.70,3,粉质粘土,1215,1.851.95,4,粉 土,1622,1.611.80,1.5,土方工程机械化施工,1.5.1,推土机：,作业方法：下坡推土法；,并列推土；,槽形推土；,多铲集运；,铲刀上附加侧板。,适用范围：场地清理、场地平整、,开挖深度不大的基坑、,回填土等。,1.5.2,单斗挖土机：,正铲、反铲、抓铲、拉铲。,1,正铲挖土机：,工作特点：,前进向上，强制切土,。,适用范围：,基坑内作业、3m以上无地下水的干燥基坑。,停机面以上、含水量30以下、一四类土的,大型基坑开挖。,作业方式：,正向挖土、侧向卸土；,正向挖土、后方卸土。,正铲挖掘机,2,反铲挖土机：,工作特点：,后退向下、强制切土。,适用范围：,开挖,停机面以下、,一至三类的砂土或粘土，最大挖,土深度46m。基坑、基槽、管沟等。,作业方式：,沟端开挖；,沟侧开挖。,3,抓铲挖土机：,工作特点：,直上直下、自重切土。,适用范围：,停机面以下、,开挖较松软的土（,一二类土）,，窄,而深的基坑、沉井，特别是水下挖土。,作业方式：,立于作业面一侧。,4,拉铲挖土机：,工作特点：,后退向下、自重切土。,适用范围：,停机面以下、,一至三类土，较大基坑、沟渠，挖取,水下泥土。填筑路基、堤坝、,河道清淤。,作业方式：,沟端开挖；沟侧开挖。,反铲挖掘机,抓铲挖掘机,拉铲挖掘机,土方工程,场地平整,基坑工程,填筑压实,机械化施工,H,0,h,H,n,h,n,V,m,支护,板桩,降水,填压方法,影响因素,质量检查,工作特点,总结,1.1 土的可松性在工程中有哪些应用？,1.2 场地设计标高的确定方法有几种？它们有何区别？,1.3 试述影响边坡稳定的因素有哪些？并说明原因。,1.4 土壁支护有哪些形式？,1.5 试述“相当梁法”的计算原理。,1.6 水泥土墙设计应考虑哪些因素？,1.7 降水方法有哪些？其适用范围有哪些？,1.8 简述流砂产生的原因及防治措施？,1.9 轻型井点的设备包括哪些？,1.10 轻型井点的设计包括哪些内容？其设计步骤如何？,1.11 单斗挖土机有几种形式？分别适用开挖何种土方？,1.12 叙述影响填土压实的主要因素？,1.13 填土的密实度如何评价？,1.14 雨季施工为什么易塌方？,1.15 在什么情况下，需设置基坑支护结构？,1.16 什么是土钉墙？简述其工作原理。土钉墙支护具有哪些优点？,1.17 基坑支护结构的选型应满足哪些要求？,复习思考,1,.名词解释：,土的最终可松性系数：,流砂现象：,渗透系数：,动水压力：,坡度系数：,压实系数：,土的最佳含水量：,土的可松性：,基坑支护结构：,土层锚杆：,土钉墙：,练习,2,单项选择：,某基坑开挖土方量为,V,1,，基础在坑内占体积为,V,2,，土的最初可松性系数和最终可松性系数分别为,K,s,和,K,s,。则该基坑除留下回填用土后的多余土方外运量为,：（,）,A,B,C,D,井点降水系统计算时引入假想半径,的条件是基坑长宽比（）。,A,不大于5,B,不小于5,C,不大于6,D,小于8,D,A,练习,在含有自由潜水面的两个不透水层之间的砂性含水层中，当埋入的井点达到下面不透水层时，该水井类型为（）。,A无压完整井 B无压非完整井,C承压完整井 D承,压非完整井,当基坑的土是细砂或粉砂时，宜选用的降水方法是（）。,四周设排水沟与集水井 用抽水泵从基坑内直接抽水,同时采用方法与 轻型井点降水,场地设计标高的调整，考虑土的可松性影响，引起场地设计标高的变化（ ）。,A,B,C,D,A,D,C,练习,当用单斗挖掘机开挖基槽时，宜采用的工作装置为（ ）。,A正铲 B反铲 拉铲 D抓铲,确定填土压实的每层铺土厚度应考虑的因素为（ ）。,A压实方法 土的含水量 压实遍数 综合考虑A和C,在土方工程中，对于大面积场地平整、开挖大型基坑、填筑堤坝和路基等，宜首先选择的土方机械为（ ）。,A单斗挖土机 推土机 铲运机 多斗挖土机,轻型井点降水中系统中，离心泵的吸水扬程（ ）。,A越小越好 B越大越好 C大小均可 D等于零,在同一压实功条件下，土的含水量对压实质量的影响是（ ）。,A含水量大好 B含水量小好 C含水量为某一值好 D含水量为零时好,C,C,D,B,B,练习,3填空题：,土的工程分类是按土开挖的难易程度将土分为（）大类。,轻型井点的布置应根据（ ）、（ ）、（ ）、（ ）而定。,填土压实方法有（ ）、（ ）、（ ）。,影响填土压实的因素有（ ）、（ ）、（ ）。,流砂产生的原因是（），防治流砂的方法有（,）、（ ）等。,基坑坑壁支护的类型有（ ）、（ ）、（ ）三种。,板桩设计的五要素（ ）、（ ）、（ ）、（,）、（ ）。,基坑降水的方法有（ ）、（ ）。,井点降水根据开挖深度不一样，渗流速度不一样，可划分为（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）五种类型。,轻型井点平面布置的形式有（ ）、（ ）、（,）。,练习,3填空题：,土的工程分类是按土开挖的难易程度将土分为（,八,）大类。,轻型井点的布置应根据（,基坑大小与深度,）、（,土质,）、（,地下水位高低与流向,）、（,降水深度要求,）而定。,填土压实方法有（,碾压法,）、（,夯实法,）、（,振动压实法,）。,影响填土压实的因素有（,土的含水量,）、（,铺土厚度,）、（,压实功,）。,流砂产生的原因是（），防治流砂的方法有（,改变动水压力方向,）、（,增大动水压力路经,）等。,基坑坑壁支护的类型有（,加固型,）、（,支挡型,）、（,混合型,）三种。,板桩设计的五要素（,入土深度,）、（,截面弯矩,）、（,支点反力,）、（,拉锚长度,）、（,板桩位移,）。,基坑降水的方法有（,集水坑降水法,）、（,井点降水法,）。,井点降水根据开挖深度不一样，渗流速度不一样，可划分为（,轻型井点,）、（,喷射井点,）、（,电渗井点,）、（,管井井点,）和（,深井井点,）五种类型。,轻型井点平面布置的形式有（,单排线状布置,）、（,双排现状布置,）、（,环状布置,）。,练习,轻型井点系统的类型有,：（,）、（ ）、（ ）、（ ）。,无压完整井涌水量的计算公式是：（）。,正铲挖土机的工作特点,：（,）。,反铲挖土机的工作特点,：（ ）。,单斗挖土机包括：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。,最佳设计平面既能使（ ），又能保证（ ），一般可用（ ）原理求解。,一般轻型井点的管路系统包括,：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。,练习,练习,轻型井点系统的类型有,：（,无压完整井,）、（,无压非完整井,）、,（,承压完整井,）、（,承压非完整井,）。,无压完整井涌水量的计算公式是：（）。,正铲挖土机的工作特点,：（,前进向上、强制切土,）。,反铲挖土机的工作特点,：（,后退向下、强制切土,）。,单斗挖土机包括：（,正铲挖土机,）、（,反铲挖土机,）、（,拉铲挖土机,）、,（,抓铲挖土机,）。,最佳设计平面既能使（,土方工程量最小,），又能保证（,填挖方量相等,），,一般可用（,最小二乘法,）原理求解。,一般轻型井点的管路系统包括,：（,井点管,）、（,滤管,）、（,弯联管,）、,（,总管,）。,作业问题：,1.填方土：为预留土既要考虑松散状态，又要考虑回填时的,夯填。,2. 泄水坡度方向的判断；,图上计算法；,最后结果的汇总；（,V,）,3. 轻型井点类型的判断；,H,0,的取值；,S,的取值；,D,取值。,4,计算题：,某建筑物外墙采用条形基础，基础及基坑断面尺寸如图所示。,地基为粘土，边坡坡度为1：0.33。已知,K,s,=1.30，,K,s,=1.05,。,计算：50米长的基坑的土方挖方量；,若留下回填土，余土全部运走，计算预留回填土量及弃,土量。,解：,练习,600,1500,1200,1500,1000,500,某建筑物用地方格网如图所示，方格边长为20米，双向排水，,i,x,=,i,y,=2,，不考虑土的可松性影响。 计算：场地设计标高；各方格角点的施工高度；场地挖填方总土方量。,解：,1求,H,0,：,2求,H,n,和,h,n,：（,图上求解）,3求,V,：,练习,H,0,276,练习,95.83,3.83,4.,填方：,V,=475.32m,3,；挖方：,V,=475.32m3,11,28.1,28.59,+0.49,i,y,=,2,i,y,=,2,本题错误：,i,x,、i,y,为；,i,y,方向错误；,3、4、5、11、12、13、14节点,H,n,计算错误。,28.63,3,1,28.51,2,28.57,4,28.69,28.75,5,12,13,14,28.65,28.71,28.77,8,28.67,建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m,2,。基,坑深2.0m，,底宽1.5m,，地基为亚粘土。已知：1：m=1：0.5；,；,计算100延长米的基槽土挖方量、填方量和弃土量。,解：,回填一个体积500立方米的土坑，回填土的可松性系数， ，,。计算取土挖方的体积，如果运土车容量为4立方米一,车，需运多少车次？,解：,取土体积：,600,1500,1200,1500,1000,500,
展开阅读全文