土方工程施工工艺课件.pptx

1、土方工程施工工艺土方工程施工工艺1PPT学习交流1.1.1 土方工程概述土方工程概述 土方工程是建筑施工中的主要部分工程之一，也是建筑工程施工过程中的第一道工序。 主要内容：1.场地平整 2.基坑（槽）及管沟开挖 3.地下大型土方开挖 4.土方填筑 辅助内容：降低地下水位、基坑土壁支护 施工特点 （1）量大面广； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂（地下水、流沙、管涌、土方坍塌），受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多（地下不可预见因素）。 因此在进行组织土方工程施工之前，应制定出技术可行经济合理的施工设计方案。2PPT学习交流1.1.2土的分类与鉴别 土的种类很多

2、，分类方法也很多，如按土的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。在土木工程施工中，根据土的开挖难易程度，将土分为八类 一类土（松软土） 二类土（普通土) 三类土（坚土） 四类土（砂砾坚土） 机械或人工直接开挖机械或人工直接开挖 五类土（软石） 六类土（次坚石） 七类土（坚石） 八类土（特坚石） 爆破开挖爆破开挖3PPT学习交流4PPT学习交流1.1.3土的工程性质土的工程性质 土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。影响土方工程施工的有：土的质量密度、可松性、含水量和渗透性。5PPT学习交流（1）土的质量密度 天然密度：土在天然状态下单位体积的质量，

3、它影响土的承载力，土天然密度：土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力，土压力，及边坡稳定性。压力，及边坡稳定性。 ：一般 =1620 KN/m3 干密度干密度 ：单位体积土中固体颗粒的含量，用于检验压实质量的控制单位体积土中固体颗粒的含量，用于检验压实质量的控制指标指标 d：（105，烘干34h）6PPT学习交流（2 2）土的可松性）土的可松性 定义：自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经回填夯实，仍不能恢复到原状土的体积。土的可松性程度用土的可松性系数表示如下：最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5最后可松性系数 KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自

4、然状态下的体积。 V2 土经开挖后松散状态下的体积。 V3 土经回填压实后的体积。 7PPT学习交流 土的类别土的类别 可松性系数可松性系数 K KS S K KS S一类土（松软土）一类土（松软土） 1.081.171.011.04二类土（普通土二类土（普通土) ) 1.141.281.021.05三类土（坚土）三类土（坚土） 1.241.301.041.07四类土（砂砾坚土）四类土（砂砾坚土） 1.261.371.061.09五类土（软石）五类土（软石） 1.301.451.101.20六类土（次坚石）六类土（次坚石） 1.301.451.101.20七类土（坚石）七类土（坚石） 1.30

5、1.451.101.20八类土（特坚石）八类土（特坚石） 1.451.501.201.308PPT学习交流 由于土方工程是以自然状态的体积来计算的，所以可松性系数对土方的调配，计算土方运输量、填方量及运输工具都有影响，尤其是大型挖方工程，必须考虑土的可松性系数。 例：在土方工程中，土的最初可松性是计算土方工程施工机械及运土车辆等的重要参数(V2,Ks)；土的最后可松性是计算场地平整标高及填方时所需挖土量的重要参数(V3,Ks)。9PPT学习交流（3 3）土的含水量）土的含水量 定义：土中所含的水与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表示： W=（m1-m2)/m2 100% = mw/ms 10

6、0%m1含水状态时土的质量m2烘干后土的质量mw土中水的质量ms土中固体颗粒的质量 干土：W5%潮湿土：5%W30%湿土：W30%10PPT学习交流 土的含水量对土方边坡的稳定性和填土压实质量均有影响。土方回填时则需要土有最优的含水量方能夯压密实，获得最佳干密度 。11PPT学习交流（4）土的渗透性土的渗透性 定义：水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数 K 表示。地下水在土中的渗流速度按达西(H.Darcy)定律计算： V=K（h1-h2)/L=Ki h1 i=(h1-h2)/L=h/l V = Ki V水在土中的渗流速度，m/d或cm/s i水力坡度 K土的渗透系数，m/d或cm/s （当i

7、=1 时，V=K，即渗透系数等于渗透速度）h2LAB12PPT学习交流渗透系数渗透系数K K经验近似值经验近似值13PPT学习交流 渗透系数K值反映出土透水性的强弱，它直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性，一般可通过室内渗透试验或现场抽水实验确定。14PPT学习交流1.1.4 土方工程施工机械的选择及开挖顺序土方工程施工机械的选择及开挖顺序 大型基坑(槽)管沟的土方工程施工中应合理选择土方机械，以充分发挥机械效率，节省机械费用，加速工程进度。为此，在施工前要经过经济和技术分析，制订出合理的施工方案，用以指导施工。 施工方案选择依据： 基础形式、工程规模、开挖深度、地质、地下水情况、土方量

8、、运距、现场和机具设备条件、工期要求以及土方机械的特点等15PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机16PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机17PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机18PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反

9、铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机19PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机20PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机21PPT学习交流（1 1）一般常用土方机械的选择）一般常用土方机械的选择 推土机 铲运机 正铲挖掘机 反铲挖掘机 拉铲挖掘机 抓铲挖掘机 装载机22PPT学习交流（2 2）挖土机与自卸汽车的配套）挖土机与自卸汽车的配套计算计算 确定主导施工机械 （1）挖掘机数量的计

10、算 选择根据：机械的台班生产率、工程量的大小、施工工期的要求 （2）运输车辆的确定 原则：保证挖土机连续工作 （3）土方机械施工注意事项23PPT学习交流1.2.1场地平整施工工艺场地平整施工工艺 场地平整就是把天然地面平整成施工所需要的设计平面。 包括：确定场地设计标高，计算挖方和填方的工程量，根据工程规模、施工期限及现有条件选择土方机械，拟定施工方案。24PPT学习交流1. 场地设计标高的计算场地设计标高的计算 重要性重要性：场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总规划和竖向设计的依据。 经济意义经济意义：减少土方量，节约土方运输费用，加快施工进度等 考虑因素考虑因素： （1）

11、满足生产工艺和运输要求 （2）尽量利用地形，使场内挖填平衡，以减少土方运输费用。 （3）有一定泄水坡度（0.2%），满足排水要求 （4）考虑最高洪水位的影响25PPT学习交流（1 1）初步确定场地设计标高）初步确定场地设计标高 原则原则：场地内挖填平衡，并尽量减少土方工程。 方法：方格网法将场地的地形图根据要求的精度划分成边长为1040m的方格网场内设计标高计算示意图1.1.将场地划分为边长为将场地划分为边长为a a的方格（一般取的方格（一般取a=20m)a=20m)2.2.测定各角点的地面标测定各角点的地面标高高3.3.计算设计标高计算设计标高H H0 026PPT学习交流 根据挖填方平衡

12、H H0 0na= ana= a（H H1111+H+H1212+H+H1313+H+H1414）/4/4 H H0 0= = （H H1111+H+H1212+H+H1313+H+H1414）/4n/4n H H0 0=(H=(H1 12H2H2 23H3H3 34H4H4 4）/4n/4nH H1 1一个方格仅有的角点标高一个方格仅有的角点标高H H2 2两个方格共有的角点标高两个方格共有的角点标高H H3 3三个方格共有的角点标高三个方格共有的角点标高H H4 4四个方格共有的角点标高四个方格共有的角点标高n 方格数方格数27PPT学习交流(2)场地设计标高调整场地设计标高调整 H0理论

13、值 1.考虑土的可松性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-FWh VT=VT+FTh 得： h=Vh=Vw w（K Ks s-1-1）/F/FT T+F+FW W K Ks s28PPT学习交流 式中：VW按理论标高计算出的总挖方体积 FW，FT按理论标高计算出的挖方区填方区的总面积。 调整后设计标高 H0=H0 + H0=H0 + h h2.2.借土或弃土的影响借土或弃土的影响3.3.泄水坡度的影响泄水坡度的影响29PPT学习交流2.场地平整土方计算场地平整土方计算 断面法断面法：场地地形起伏较大、断面不规则 时，宜采用断面法。 方格网法

14、方格网法：地形较为平坦使使用，计算方 法较为简单。（1）方格网法方格网法 方格边长一般取10m、20m、30m、40m等，根据每个方格的自然地面标高和设计标高，算出相应的角点挖填高度，然后计算出每个方格的土方量，并算出场地边坡的土方量，这样即可求得整个场地的填挖土方量。30PPT学习交流角点施工高度角点施工高度 角点编号 施工高度 地面标高 设计标高 h hn n=H=Hn n-H-H角点施工高度=设计标高-地面标高hn为角点的挖、填方高度， 以+ +为填方，以- -为挖方31PPT学习交流确定零线确定零线 零线即挖、填方区的分界线 零点位置： X=ah/(h X=ah/(h1 1+h+h2

15、2) ) OABDCh1h2xa32PPT学习交流计算场地方格挖填土方量计算场地方格挖填土方量 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量 A.A.方格四个角点全部为填方（或挖方）方格四个角点全部为填方（或挖方）V=aV=a（h h1 1+h+h2 2+h+h3 3+h+h4 4)/4)/433PPT学习交流 B.方格的相邻两点为挖方，另两点为填方挖方部分的土方量为（- -）V V1212= a= ah h2 2 （h h1 1+h+h4 4)+h)+h2 2 （h h2 2+h+h3 3) )填方部分的土方量为（+ +）V V3434= a= ah h4 4 （h h1 1+h

16、+h4 4)+h)+h3 3 （h h2 2+h+h3 3) )34PPT学习交流 C方格的三个角点为挖方，相对角点为填方填方部分的土方量为（+ +）V V4 4= =1/61/6ahah4 43/3/（h h1 1+h+h4 4) )（h h3 3+h+h4 4) )挖方部分的土方量为（- -）V V123123=a(2h=a(2h1 1+h+h2 2+2h+2h3 3-h-h4 4)/6+V)/6+V4 435PPT学习交流 D.方格的一个角为挖方，相对的角点为填方，另两个角点为零点挖（填）土方量为（-/+-/+）V=ah/6V=ah/636PPT学习交流例题 某建筑场地方格如图所示，方格

17、边长20m,不考虑土的可松性影响，试根据挖填方平衡的原则，计算场地设计标高，角点施工高度，总土方量。37PPT学习交流 （1）计算设计标高 H H0 0=(H=(H1 12H2H2 23H3H3 34H4H4 4）/4n/4n式中：式中： H H1 1=170+171+172+171=684=170+171+172+171=684（m)m) 2H2H2 2=2(170.5+171.5+171.5+170.5)=1368(m=2(170.5+171.5+171.5+170.5)=1368(m）4H4H4 4=4=4* *171=684171=684（m)m)得：得：H H0 0= =（684+1

18、368+684684+1368+684）/4/4* *4=171(m)4=171(m)38PPT学习交流 (2)角点施工高度： h1 =171-170=+1(m)(3)确定零线(4)土方量计算填方V11=a（h1+h2+h5+h4)/4 =20*（1+0.5+0+0.5）/4=+200(m3)填方V12=ah1/6=20*0.5/6=+33.3(m3)得总填方量=200+2*33.3=+266.6(m3) 总挖方量=200+2*33.3=-266.6(m3)39PPT学习交流计算场地边坡土方量计算场地边坡土方量 A. 棱锥体边坡体积 V V1 1=F=F1 1L L1 1/3/3L1边坡的长度

19、F1边坡的端面积40PPT学习交流 B.三角棱柱体边坡体积V V4 4= =（F F1 1+F+F2 2）L L4 4/2/2在两端横断面积相差很大的情况下V V4 4= =（F F1 1+4F+4F0 0+F+F2 2）L L4 4/6/641PPT学习交流1.2.21.2.2土方量计算土方量计算 基坑土方量的计算可近似按拟柱体（由两个平行的平面做上下底的多面体）体积公式来计算 注：以V1状态为基准进行计算 V= V=（F F1 1+4F+4F0 0+F+F2 2）H/6H/6H基坑深度，mF1基坑上底面积,F2基坑下底面积，F0基坑中截面，102H H42PPT学习交流 基槽与路堤：沿长度

20、方向分段后计算土方量 V V1 1= =（F F1 1+4F+4F0 0+F+F2 2）L L1 1/6/6 V 1第一段的土方量， L1第一段的长度，m 将各段的土方量相加，总土方量为 V=V V=V1 1+V+V2 2+V+Vn n V1、V2、Vn各段土的土方量L110243PPT学习交流1.2.31.2.3土方工程施工方案土方工程施工方案 先平后挖 先挖后平44PPT学习交流1.3.11.3.1土方工程施工准备土方工程施工准备 学习和审查图纸 编制施工方案 场地平整、清理障碍物 测量定位放线 修建临时设施与道路45PPT学习交流1.3.2土方工程开挖与土方运输土方工程开挖与土方运输 1

21、.开挖方法 考虑因素： 工程结构形式 基础埋置深度 地质条件 施工方法 工期46PPT学习交流 2.基坑边坡影响基坑边坡稳定性的因素土的种类基坑开挖深度水的作用坡顶堆载震动的影响47PPT学习交流 为了防止塌方，保证施工安全，基坑开挖时应做成一定的边坡或为了防止塌方，保证施工安全，基坑开挖时应做成一定的边坡或加设临时支撑保持土壁稳定。加设临时支撑保持土壁稳定。 土方边坡的坡度是以土方挖方深度土方边坡的坡度是以土方挖方深度H与底宽与底宽B之比表示之比表示. .即即H:B=1:m,m=B/H, m为边坡系数。为边坡系数。 边坡可做成直线型、折线型、阶梯型边坡可做成直线型、折线型、阶梯型48PPT学

22、习交流坡顶坡顶坡肩坡肩坡面坡面坡角坡角坡宽坡宽坡脚坡脚坡底坡底坡高坡高49PPT学习交流50PPT学习交流51PPT学习交流52PPT学习交流直立壁不加支撑：B=0，m=053PPT学习交流没有深度限制的情况54PPT学习交流 3.基坑土壁支护 采用放坡开挖基坑比较经济，但有时受场地的限制不能放坡，或放坡增加土方量太大，或地下水渗入坑内影响土壁稳定性，可采用设置土壁支护结构的施工方法。55PPT学习交流 横撑式支撑56PPT学习交流57PPT学习交流58PPT学习交流 锚锭式支护（锚拉支护）59PPT学习交流 板桩支护60PPT学习交流1.3.3土方工程回填与夯实土方工程回填与夯实 1.回填土料的选择 (1) 不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物8的土、含可溶性硫酸盐5的土（2）不宜用的土：含水量过大的粘性土61PPT学习交流此下载可自行编辑修改，供参考！62PPT学习交流