环境工程施工教学课件第一章 土方

环境工程施工环境工程施工 主讲：肖作义主讲：肖作义 教教 授授 能源与环境学院能源与环境学院 1 1 土石方工程土石方工程 环境工程施工环境工程施工 1 土石方工程土石方工程 教学内容 土的工程分类及其工程物理性质 基坑（槽）的土方开挖 土方填筑与压实 土方工程机械化施工 土石方爆破施工 1 土石方工程土石方工程 第一节：土的工程性质及分类第一节：土的工程性质及分类 地基：承受外来荷载地基：承受外来荷载 的土层或岩层的土层或岩层 承载能力（荷载）：在保证地基稳定的条件下，地基变形不超过容许范围时，地基单位面积上所能承受的最大荷载。单位：KN/m2; kPa1 土石方工程土石方工程 环境工程施工，必然离不开挖土方。环境工程施工，必然离不开挖土方。 一、土方工程的分类、特点一、土方工程的分类、特点 1 1、施工分类、施工分类 主要：场地平整；主要：场地平整； 坑、槽开挖；坑、槽开挖； 土方填筑。土方填筑。 辅助：施工排、降水；辅助：施工排、降水； 土壁支撑（边坡稳定）。土壁支撑（边坡稳定）。 2 2、施工特点、施工特点 （1 1）施工面广、工程量大；）施工面广、工程量大； （2 2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3 3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。确定因素多。 1 土石方工程土石方工程 3、施工设计应注意的事项 （1）应对现场进行勘察，详细收集、核对和分析各项技术资料（如实测地形）应对现场进行勘察，详细收集、核对和分析各项技术资料（如实测地形图、工程地质、水文地质、原有地下管线分布情况、地下构筑物资料图、工程地质、水文地质、原有地下管线分布情况、地下构筑物资料等）；等）； （2）做好施工前准备工作，如地面、地下障碍物清除，以及必要时修筑运土）做好施工前准备工作，如地面、地下障碍物清除，以及必要时修筑运土道路；道路； （3）制定出以技术经济分析为依据的施工组织设计，选择好施工方案，合理）制定出以技术经济分析为依据的施工组织设计，选择好施工方案，合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工；安排施工计划，尽可能避开雨季施工； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作； （5）作出合理的土方调配方案，以降低土方工程施工费用；）作出合理的土方调配方案，以降低土方工程施工费用； （6）制定合理可行的技术措施，保证工程质量和安全，对施工中可能遇到的）制定合理可行的技术措施，保证工程质量和安全，对施工中可能遇到的问题，如流砂、边坡稳定等进行技术分析，提出解决方法。问题，如流砂、边坡稳定等进行技术分析，提出解决方法。 1 土石方工程土石方工程 一、土的分类一、土的分类 1 1、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般 200P4000KN/200P4000KN/m m2 2 2 2、碎石土：粒径、碎石土：粒径2mm,超过全重超过全重50%的土，承的土，承载载200P1000KN/200P1000KN/m m2 2 按粗细分：块石、漂石；卵石；圆角砾按粗细分：块石、漂石；卵石；圆角砾 3 3、砂土：、砂土：粒径粒径2mm,不超过全重不超过全重50%的土，承载的土，承载140P500KN/140P500KN/m m2 2 按粗细分：砾砂；粗砂；中砂；细砂；粉砂按粗细分：砾砂；粗砂；中砂；细砂；粉砂 1 土石方工程土石方工程 4、粉土：、粉土：粒径粒径0.075mm,不超过全重不超过全重50%的土，的土，承载承载105P410KN/105P410KN/m m2 2 5、粘土：具有粘性，、粘土：具有粘性，承载承载105P475KN/105P475KN/m m2 2 6、人工填土：不具有承载力、人工填土：不具有承载力 所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候条件等，对环境施工是非常重要的。条件等，对环境施工是非常重要的。 1 土石方工程土石方工程 二、土的组成与结构二、土的组成与结构 一、组成与结构一、组成与结构 1、组成：具有三相性（、组成：具有三相性（固相、液相、气相固相、液相、气相） 在土力学中：一般用干燥、稍干燥、稍湿、很湿、密实、稍密、松散湿、很湿、密实、稍密、松散等词汇来衡量土的物理指标。 土越密实，强度越大。 土由不同土粒组成的，土力学中，把大小相近的土粒合并为一组，称粒组粒组。 1 土石方工程土石方工程 实验室测定土粒常用：筛分法：实验室测定土粒常用：筛分法： 适用粒径适用粒径0.075mm 比重法比重法: 适用粒径适用粒径0.075mm 一般评价土的好坏，一般评价土的好坏， 用用颗粒级配曲线颗粒级配曲线判定判定 用处：用处： 反映土粒均匀反映土粒均匀 程度的。程度的。 1 土石方工程土石方工程 2、结构、结构 拿一土粒放大：拿一土粒放大： 思考题：思考题： 野外遇到2种情况，一种是砂土覆盖着粘土，另一种是亚粘土覆盖着砂土，下面都有含水层，问：那种情况下毛细上升高度大？ 1 土石方工程土石方工程 三、土的性质三、土的性质 1、土的可松性土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 最初可松性系数最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系数最后可松性系数 KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积（自然方）。土在自然状态下的体积（自然方）。 V2 土经开挖后松散状态下的体积（松方）。土经开挖后松散状态下的体积（松方）。 V3 土经回填压实后的体积（土经回填压实后的体积（实方实方）。）。 用途用途：开挖、运输、存放，挖土回填，开挖、运输、存放，挖土回填， 留回填松土留回填松土 1 土石方工程土石方工程 例题例题 例例-1、某场地平整、某场地平整4000m3的填方量需要从附近取土填筑，其的填方量需要从附近取土填筑，其土质为密实的砂粘土，土质为密实的砂粘土， KS=1.10， KS=1.05,试计算：试计算： （1）填土的）填土的土方量土方量； （2）如运输工具的斗容量为）如运输工具的斗容量为2m3，需运，需运多少车次多少车次？ 解：解： 已知已知 V3 =4000m3, KS=V2 /V1 KS=V3 /V1 V1= V3 / KS=4000/1.05=3809.52 (m3,自然方）自然方） V2= V1KS=3809.521.10=4190.47 (m3,松方）松方） n= Vn= V2 2 /V/V运运= 4190.47 /2=2095.242096 (= 4190.47 /2=2095.242096 (车次）车次） 1 土石方工程土石方工程 2、土的渗透性、土的渗透性 土体被水透过的性质，用渗透系数土体被水透过的性质，用渗透系数K K表示表示。 K K的意义的意义：水力坡度（：水力坡度（I=h/L）为）为1时，单位时间内水穿透时，单位时间内水穿透土体的速度（土体的速度（V=KI） L h K的单位：m / d 。 粘土8的土、的土、含可溶性硫酸盐含可溶性硫酸盐5的土的土 （2）不宜用的土：含水量过大的粘性土）不宜用的土：含水量过大的粘性土 2、填筑方法填筑方法 （1）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。 （2）无限制的斜坡填土）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高先切出台阶，台阶高宽宽0.20.3m1m （3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）（防止水囊） 1 土石方工程土石方工程 二、压实方法与要求二、压实方法与要求 1压实方法： 碾压法大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾碾 夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯夯 振动法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器板振捣器 2影响压实质量的因素 机械的压实功吨位或冲击力，压实遍数吨位或冲击力，压实遍数 铺土厚度 不同机械有效影响深度不同不同机械有效影响深度不同 含水量 小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量 1 土石方工程土石方工程 （a）两轮两轴式）两轮两轴式 （b）三轮两轴式）三轮两轴式 （c）三轮三轴式）三轮三轴式 钢轮压路机碾轮与轴数简图钢轮压路机碾轮与轴数简图 1机身；机身；2碾轮碾轮 1 土石方工程土石方工程 YL9/16型自行式轮胎碾型自行式轮胎碾 1 土石方工程土石方工程 YT-3.5型双筒羊脚碾外形图型双筒羊脚碾外形图 YT-2.5型羊脚碾外形图型羊脚碾外形图 1 土石方工程土石方工程 H8-25A型蛙式夯实机型蛙式夯实机 1 土石方工程土石方工程 第七节第七节 地基处理地基处理 常遇软土层或人工土层，要处理才能使用。常遇软土层或人工土层，要处理才能使用。 方法：方法： 换土换土 振捣振捣 夯实夯实 固浆：重点介绍固浆：重点介绍 排水：排水： 打桩：重点介绍，看动画演示。打桩：重点介绍，看动画演示。 P35页 表1-18 1 土石方工程土石方工程 P61 1 土石方工程土石方工程 作业作业1：某建筑场地方格网、某建筑场地方格网、地面标高如图地面标高如图, ,格边长格边长a a=20m=20m。泄水坡度泄水坡度i ix x =2=2，i iy y=3=3，不考虑土的可松性的影响，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。确定方格各角点的设计标高。 70.09 解：（1）初步设计标高（场地平均标高）（场地平均标高） H H0 0= =（ H H1 1+2+2 H H2 2+3+3 H H3 3+4+4 H H4 4）/4/4n n =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49） =70.29（m） H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4M H1H1一个方格所仅有角点的标高；一个方格所仅有角点的标高； H2H2、H3H3、H4H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高. . n n 方格个数方格个数 1 土石方工程土石方工程 70.09 （2）按泄水坡度调整设计标高： H Hn n = = H H0 0 L Lx x i ix x L L y yi i y y ； H H1 1 =70.29=70.2930302+302+303=3=70.3270.32 70.32 70.36 70.40 70.44 70.26 70.30 70.34 70.38 70.20 70.24 70.28 70.32 70.14 70.18 70.22 70.26 H070.29 H2 =70.29102+303=70.36 H3=70.29+102+303=70.40 其它见图 1 土石方工程土石方工程 70.32 70.36 70.40 70.44 70.26 70.30 70.34 70.38 70.20 70.24 70.28 70.32 70.14 70.18 70.22 70.26 70.09 3、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= HnHn 即：即：hn=该角点的设计标高该角点的设计标高自然地面标高（自然地面标高（m） h1 =70.3270.09=0.23 （m）；）； 正值为填方高度。正值为填方高度。 +0.23 -0.04 -0.55 -0.99 +0.55 +0.13 -0.36 -0.84 +0.83 +0.43 -0.10 -0.63 +1.04 +0.56 +0.02 -0.44 h2 =70.3670.40=0.04 （m）； 负值为挖方高度 1 土石方工程土石方工程 70.32 70.36 70.40 70.44 70.26 70.30 70.34 70.38 70.20 70.24 70.28 70.32 70.14 70.18 70.22 70.26 +0.23 -0.04 -0.55 -0.99 +0.55 +0.13 -0.36 -0.84 +0.83 +0.43 -0.10 -0.63 +1.04 +0.56 +0.02 -0.44 70.09 4、确定零线（挖填分界线） 插入法、比例法找零点插入法、比例法找零点 零点连线零点连线 h1 0 0 1 土石方工程土石方工程 作业作业2：如图所示，计算土方量及规划调配方案？：如图所示，计算土方量及规划调配方案？ 环境工程施工环境工程施工 主讲：肖作义主讲：肖作义 教教 授授 能源与环境学院能源与环境学院 环境工程施工