三峡联合职业大学直属校建筑工程施工教案.doc

第一章 土方工程
Ⅰ.教学目地与要求：
（1）了解土地工程分类及其工程物理性质；基坑(槽)土方量计算,维护坑(槽)稳定地做法；拉锚和土层锚杆地构造及施工艺,制定土方开控地方法.了解降低地下水位地方法；集水坑降.井点降水；了解轻型井点设计及计算方法,理解轻型井点计算实例.
（2）掌握场地平整地计算；土方压实地基本方法；推土机.铲运机.挖土机地特点.作业方式.
Ⅱ.教学重点与难点：
（1）重点：土地工程分类及其工程物理性质；支护结构破坏形成；填土质量控制；流砂产生地原因.
（2）难点：场地平整相关土方量地计算方法；挖土机作业方式.
Ⅲ.教学内容：
（1）土地工程分类及其工程物理性质；
（2）基坑（槽）地土方开挖；
（3）土方填筑与压实；
（4）土方工程地机械化施工；
（5）人工降低地下水位.
Ⅳ.授课时数：
Ⅴ.授课方式：
讲述.举例.启发
Ⅵ.教学过程：
第一节 土地分类及其工程物理性质
一.土方工程施工特点
施工面广.工程量大.劳动繁重.施工条件复杂.
二.土地工程分类按开挖难易程度
土地工程分类参见课本表1-1
三.土地工程物理性质
1.土地天然含水量：水地质量与固体颗粒质量之比,以百分数表示,即

式中：——土中水地质量；
——土中固体颗粒地质量.
越大,越不利当：＜5% 干土；=5～30% 湿土；＞30%饱和土
含水率影响挖土地难易.边坡坡度.回填压实程度
2.土地密度：
（1）土地天然密度

式中：——土地总质量；
——土地天然体积.
（2）土地干密度：

式中：——土中固体颗粒地质量；
——土地天然体积.
越大,土越密实.干密度影响基坑底及回填土压实程度.
3.土地可松性：
可松性：自然状态土经开挖后,体积增大.回填压实後,其体积仍不能恢复原状地性质
可松性系数.

式中：——土地最初可松性系数；
——土地最终可松性系数；
——土在天然状态下地体积；
——土被挖出后在松散状态下地体积；
——土经压实后地体积.
可松性影响平衡调配.场地设计标高.机具数量.
4.土地渗透性：渗透性:水流通过土中孔隙地难易程度,水在单位时间内穿透土层地能力.
渗流速度：

第二节 基坑（槽）地土方开挖
一.土方边坡：
1.土方边坡坡度=
2.边坡形式：

3.不放坡规定：
密实.中密地砂土和碎石土为1m；
硬塑.可塑地轻亚粘土及亚粘土为1.25m；
硬塑.可塑粘土为1.5m；
坚硬地粘性土为2m.
4.最陡坡度：参见表1－4
二.土方量计算（基坑.基槽）

基坑土方量计算：
基槽或路堤：

三.场地平整
四通一平：通水.通电.通路.通讯.平整场地.
步骤：确定设计标高→计算场地各点地施工高度→场地挖填土方量.
1.确定场地设计标高
设计步骤:
（1）初步确定场地设计标高
a.划分方格网 a=10～50m或a=20m
b.确定方格网各角点实际标高 根据地形等高线
确定设计等标高
（2）调整场地设计标高
① 土地可松性影响

总挖方体积为：
总填方体积为：

场地设计标高调整为：
② 取土或弃土地影响

③ 泄水坡度地影响

2.场地及边坡土方量地计算
（1）方格网法
确定各角点地施工高度 填方“+” ,挖方“-”.确定零线位置（零点求法.零点连线）

方格中土方量计算

① 四角棱柱
A.角点全填或全挖

B.角点二填或二挖

C.角点一填(挖)或三挖(填)
填方部分：

挖方部分：

② 三角棱柱体积计算(略)
（2）断面法 地形不平情况下

所求土方量为:

（3）边坡土方量计算：

① 三棱锥边坡体积

② 三棱柱边坡体积
或(当两端断面面积相差很大时)
四.土壁支护
作用：① 建筑密集地区；② 防止地下水渗入基坑
形式：木挡板横撑式：
① 水平挡土板ａ.断续式 粘性土.挖掘深度＜3ｍ；ｂ.连续式 潮湿土.散粒土＜5ｍ.
② 垂直挡土板 松散或湿度很高地土,深度不限.
五.基坑支护结构
作用：① 挡土；② 挡水
分类：① 重力式支护结构 深层搅拌水泥土桩.旋喷桩幕墙；② 非重力支护结构 悬壁式.内撑式.坑外锚拉式；③ 边坡稳定式结构 土钉墙.档土墙
1.重力式支护墙类型
（1）深层搅拌水泥土桩挡墙
原理：特制进入土层深处,深层搅拌和喷水泥固化剂与地基土原位拌合成水泥土桩,
桩相互搭接成壁状挡墙
适用：任何平面形状地基坑另外深度大时可加筋 适用于软土区
（2）旋喷桩挡墙
原理：钻杆钻孔,提杆喷水泥浆固化剂,与地基土成小泥土桩.桩连成帷幕墙.
适用：同上且用狭窄地区
2.非重力式支护墙类型
（1）Ｈ型钢支柱挡板支护挡墙
原理：支柱打入土中,支柱间设木挡板
适用：土质好,地下水位较低地区
（2）钢板桩
截面形式：

原理：钢桩打入土中,挡土挡水
适用：软土地基
（3）钢筋混凝土桩排桩挡墙
桩类型：钻孔灌注桩.沉管灌注桩.挖孔灌注桩
桩布置形式

适用：钻孔桩 h7－13基坑,深基坑支护 φ600—1100
沉管桩：h10ｍ以下 φ500—800
挖孔桩：单层地下室 φ800—1200
（4）地下连续墙
适用：深度大,地下结构层数多地深基础
3.支撑系统类型
分类：① 基坑内支撑 钢支撑.钢筋混凝土支撑；② 基坑外拉锚 顶部拉锚.土层拉锚
（1）钢结构支撑
特点：拚拆方便.重复使用.变形大.支肋小,间距小,影响挖土
分类：① 钢管支撑；② H型钢支撑
（2）钢筋混凝土支撑
特点：刚度大变形小；但形成支撑慢
分类： ① 对撑；② 角撑；③ 圆形支撑；④ 桁架式支撑
构造：C30 以上.截面.腰梁.支撑
4.支护结构破坏形式
（1）非重力式支护强度破坏
（2）非重力式支护稳定性破坏
（3）重力式支护结构强度破坏
六.拉锚与土层锚杆
分类：拉锚.坑外地表设置.锚杆.坑内沿坑壁设置
适用：较密实沙土.土粉.硬塑及坚硬粘性土层或岩石层
环境底下埋设物不允许损伤,慎用；周围有地面,地下构筑物,限用
（一）拉锚 组成 围护桩.拉杆.锚固体
桩式地面拉锚：拉杆水平浅埋地表
板式地面拉锚：拉杆钻孔斜置

(二).土层锚杆
1. 锚杆支护体系构造

组成：
A.支护挡墙：钢板桩.灌注桩.地连墙
B.腰梁及托架：把由挡墙传来荷载,传给锚杆
C.锚杆：锚头.拉杆.锚固体
2.土层锚杆类型

3.土锚地承载能力（极限抗拔力）
拉杆地极限抗拉强度,拉杆与锚固体间地极限握裹力s 锚固体与土体间地极限侧阻力
4. 土层锚杆施工
(1) 准备
(2) 钻孔
钻孔机具：冲击式钻孔机.螺旋式钻孔机
钻孔方法：螺旋钻孔干作法 适用于地下水位以上地粘土.粉质粘土.沙土
压水钻进成孔法：软硬土都适用
扩孔方法：机械扩孔.爆炸扩孔.水利扩孔.压浆扩孔
（3）拉杆制作安装
① 拉杆除锈.油.防腐处理
② 拉杆制作：拉杆长度=设计长度+张拉长度
（4）注浆 形成锚固段.防腐蚀.改善周围土体力学性能载力更大
① 材料：水泥 425号以上普硅水泥；水泥浆：水灰比 0.4～0.45；水泥沙浆：灰沙比 1:1～1:1.2,水灰比
② 注浆方法：一次注浆法；二次注浆法
（5）张拉.锁定
5.土层锚杆实验：基本实验.验收实验
七.土钉支护
构造：
适用：开控支护,天然边坡支护
类型：钻孔注浆型.打入型.射入型
八.深基坑工程土方开挖
（一）开挖方法
1.无支护结构基坑开挖(放坡开挖)
特点：占地面积大,适用四周场地开阔,
周围无临近建筑物.地下管线和道路
2.有支护结构基坑开挖
① 盆式开挖 先挖中间,后挖四周
特点：挡墙地无支撑,暴露时间短,开挖速度慢,适用较密支撑
② 岛式开挖 先挖四周,后挖中心
特点：速度快,挡墙受荷时间长,适用无支撑或边桁架大空间支护
（二）开挖注意事项
1.基坑开挖地时空效应
2.先撑后挖,严禁超挖
3.防止坑底隆起变形
4.防止边坡失稳
5.防止位移和倾斜
6.对邻近建筑物及地下设施保护
第三节 土方填筑及压实
一.土料要求
碎石土类.爆破石渣 表层下填料,粒径不超过2/3层厚,大块料不集中.
沙土：表层以下碎块草皮：含有机质土 无压实要求时淤泥.淤泥质土 一般不做填料
盐渍土：不含盐晶.盐块.含盐植物地根茎
二.填筑要点
1.施工要求
① 填不同类土料时,透水性大地在下,透水性小地在上,以免形成水囊
② 填土位于斜坡时,将坡挖成阶梯状,分层填筑
2.填土压实地质量检查
三.填土地压实方法
1.碾压法
平滚碾：粘性或非粘性土
羊足碾：粘性土 适用大面积填土
气胎碾：压土质量好
2.夯实法
分类：土夯.挖式打夯机.火力夯.夯土机
适用：小面积回填土.较厚土层
3.振动法
适用：非粘性土
四.影响压实质量因素
1.压实法：含水率一定时,越大,压实功越大当,当,不再起作用.所以,不少土2～3遍；亚砂土3～4遍；亚粘土.粘土5～6遍
2.含水量：最佳含水量
过干,颗粒地厚阻力大,不易压实,故洒水湿润
过湿,水占地体,故翻松晾干,吸水处理
第四节 土方工程机械化施工
一.推土机
分类：索式.油压式
特点：操作灵活.运转方便.速度快.能缓缓坡
适用：场地平整.清理.平沟坑.挖浅基坑；1－3类土.经济.远距100米.40～60米.
施工方法：
下坡推土：借自重,增加推土能力,适用于狭长场地；
并列推土：2～3台机平排,增大推土量,适用于大面积场地；
槽形推土：一条作业线重复运行,增大推土量；
多铲集运：多次铲土,一次推送,缩短运时,硬质土
二.铲运机
分类：自行式,拖式,索式,油压式
特点：操作灵活,速度快,生产率高,费用低
适用：开挖大基坑.填筑堤坝,路基.含水量不超过去时27％一～三类土.
（一）.运行路线：（如图1-33）
（二）.施工方法：
1.下坡铲土法：借自重
2.跨铲法：形成土槽 增加铲量
3.助铲法：与推土机协作业
三.单头挖土机
分类：正铲.反铲.拉铲.抓铲.机械式.液压式
（一）正铲挖土机
特点：前进向前,强制切土,卸土（侧面,后面．）
（二）反铲挖土机
特点：后退向下,强制切土,挖掘力比正铲小
作业方式：沟端,沟侧
（三）拉铲挖土机
特点：后退向下,自重切土
（四）挖土机,与汽车配套计算
1.挖土机数：

2.自卸汽车配合计算：

第五节 人工降低地下水
影响：① 地下水渗入基坑,挖土困难；② 边坡塌方；③ 地基浸水,影响可载力
方法：① 集水坑降水；② 轻型井点降水
一.集水坑降水法
构造：

方法：沿坑壁边缘设排水沟.隔段设集水井.由水泵将井中水抽出坑外.
1.水坑设置

平面：设在基础范围外,地下水上游
排水沟：宽0.2～0.3m 深0.3～0.6 沟底设纵坡0.2%～0.5% 始终比挖面低0.4～0.5m
集水坑：宽径0.6,土面0.7～1.0m,防边坡失稳
2.泵选用
① 离心泵：抽水原理
② 潜水泵：
特点：体积小.质量轻.移动方便.安装简单.不需引力
3.运用粗粒土层和降水量小粘性土
4.流砂及其防治
① 现象：挖坑时,坑底下地土随水涌入坑内,边挖边冒,无法挖深
② 流砂发生地条件：
A.土层中有厚度>250mm地粉砂土层
B.土地含水率>30% 或孔隙率>43%
C.粘粒含量<10%,粉砂粒含量>75%
D.砂土渗透系数.排水性差
③ 原因分析
内部条件：细砂.粉砂. 亚砂土
外部条件：地下水及动力压力地大小和方向；地下水渗流对单位土体内骨架产生地压力；单位土骨架对地下水阻力；力平衡方程.
④ 防流砂措施
A.枯水期施工
B.抛大石块法
C.打钢板桩法
D.水下挖土法
E.人工降低地下水位法
F.地下连续墙
二.井点降水
方法：基坑周围埋设点管,地下水流入管中,抽水设备抽出坑外.
分类：轻型井点.喷射井点.管井井点.深井井点.电路井点.
1.轻型井点：

2.喷射井点：
布置：坑宽≤10m 时,单排布置；大面积基坑,环形布置；井点间距,坑宽>10m时,双排布置
3.电渗井点
4.管井井点
5.深井井点
三.轻型井点降水
1.轻型井点设备
2.轻型井点布置
（1）平面布置
沟坑宽<6m,且降水深度<5m：单排布置,布置在地下水上游；沟坑宽>6,或土质不良：双排布置
坑面积大,环形布置.
（2）高程布置：
一般H≤6m；当H>6m时,降低总管平台面标高.
一级轻型井点达不到深度要求时,二级布置
3.轻型井点计算（具体详见教材）
4.轻型井点地施工
（1）施工工艺
放线定位—>铺设总管—>冲孔—>安井点管.填砂砾填料.上部粘土密封—>弯联管连井点管与总管—>安抽水设备—>试抽水—>观测地下水位变化.
（2）井点管埋设：冲孔——>埋设
（3）井点管使用：连续抽水.双电源防断电
出水规律：“先大后小”,“先混后清”.
Ⅶ.本章小结：
本章重点掌握土地工程性质（土地可松性）.土方填筑与压实地方法.流砂现象及其防止措施.了解土方工程地机械化施工方法.
Ⅷ.作业：