建筑施工技術,第三章土方工程,主講：胡莉萍,建筑施工技術,目錄,第一節概述,第二節土方工程量計算與土方調配,第三節邊坡穩定問題,第四節施工排水及人工降低地下水位,第五節填方施工,建筑施工技術,第一節概述,建筑施工技術,本節要點,土方工程施工的特點土的可松性土的工程分類,建筑施工技術,土方工程是建筑工程的先導工程，是建筑施工主要的工種工程之一。它的施工過程包括土的開挖、爆破、運輸、填筑、平整和壓實。工業與民用建筑工程中土方工程一般分為四類：1.場地平整2.基坑(槽)及管溝開挖3.地下工程大型土方開挖4.土方填筑,建筑施工技術,土方工程的特點：1、面廣量大、勞動繁重2、施工條件復雜土方工程多為露天作業，施工受當地氣候條件影響大，且土的種類繁多，成分復雜，工程地質及水文地質變化多，也對施工影響較大。,建筑施工技術,第一節概述,1、土的可松性自然狀態下的土，經開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經回填壓實，仍不能恢復成原來的體積，這種性質，稱為土的可松性。工程意義：對土方平衡調配，基坑開挖時留棄土方量及運輸工具的選擇有直接影響。土的可松性的大小用可松性系數表示。分為最初可松性系數和最終可松性系數。,建筑施工技術,土的可松性系數,建筑施工技術,第一節概述,（1）最初可松性系數KS自然狀態下的土，經開挖成松散狀態后，其體積的增加，用最初可松性系數表示。（2）最終可松性系數K/S自然狀態下的土，經開挖成松散狀態后，回填夯實后，仍不能恢復到原自然狀態下體積，夯實后的體積與原自然狀態下體積之比，用最終可松性系數表示。(見教材P19表3-1),建筑施工技術,第一節概述,土的工程分類土的種類繁多，其工程性質直接影響土方工程施工方法的選擇，勞動量的消耗和工程費用。土的分類方法很多，我們主要學習掌握與我們建筑施工技術課聯系較大的，根據土的開挖難易程度，在現行預算定額中，將土分為松軟土、普通土、堅土等八大類。(見教材P19表3-2),建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,建筑施工技術,本節要點,基坑、基槽土方量計算場地設計標高的確定場地平整土方量計算土方調配方案土方工程機械化施工,模擬題,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,了解:臨時性挖方邊坡值。三棱柱法計算土方量，邊坡土方量計算方法。熟悉：影響土方邊坡的穩定的因素及土方邊坡的形式，場地設計標高的調整方法。掌握：基坑（基槽）土方量計算公式，場地平整的基本原則和計算步驟及方法。講授重點基坑（基槽）土方量計算，場地平整的基本原則和計算步驟及方法。講授難點場地平整的基本原則和計算步驟及方法。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,一、基坑、基槽土方量計算（一）基坑土方量計算基坑土方量的計算，可近似地按擬柱體體積公式計算（圖3-1圖3-2）,圖3-1基坑土方量計算圖3-2基槽土方量計算,基坑土方量計算,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,1第一段土方量。1第一段的長度。總土方量為各段土方量之和。12n1、2、n各分段的土方量（m3）,（二）基槽土方量計算,基槽土方量計算,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,二、場地設計標高的確定（一）確定場地設計標高的方法：、一般要求挖方量和填方量基本平衡；、初步確定場地設計標高時，可根據平整前和平整后，方格網內的挖方量和填表方量相等的原則確定；、最終采用的場地設計標高，還應考慮到一些因素的影響；、要考慮土的可松性的影響，標高會提高一個H。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,適當提高設計標高,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,總之，合理確定場地設計標高，是對工程設計和施工都十分重要的一項工作。除了進行必要的理論計算外，還要對場地設計標高的各種影響因素進行分析，經綜合考慮后做出最后的決定，作為最終采用的場地設計標高。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,（二）初步確定場地設計標高（理論）,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,平整場地坡度，一般標明在圖紙上，如設計無要求，一般取不小于2的坡度，根據設計圖紙或現場情況，泄水坡度分單向泄水和雙向泄水。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,A單向泄水什么叫單向泄水當場地向一個方向排水時，稱為單向泄水。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,單向泄水時場地設計標高計算將已調整的設計標高（H/0）作為場地中心線的標高參考圖113，場地內任一點設計標高為：,Hij=H/0LiHij場地內任一點的設計標高。L該點至H0H0中心線的距離。i場地泄水坡度。+該點比H/0H/0線高取“+”號，反之取“”號。H11=H/0+1.5ai,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,圖113單向泄水,返回,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,圖114雙向泄水,返回,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,B雙向泄水什么叫雙向泄水,場地向兩個方向排水，叫雙向泄水,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,雙向泄水時設計標高計算將已調整的設計標高H/0作為場地縱橫方向的中心點（圖114），場地內任一點的設計標高為：,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,雙向泄水時設計標高計算Hij=H/0LxiXLyiyLx該點距軸的距離（m）；Ly該點距軸的距離（m）；iX.iy場地在方向的泄水坡度。+該點比H0點高取“+”號，反之取“”號。如圖：H11=H/0+1.5aix+aiy,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,計算零點標出零線計算各方格角點的施工高度公式H0是假定場地為水平，不考慮泄水坡、邊坡，根據平整前總土方量等于平整后總土方量求得的。公式Hij是考慮泄水坡度后場地內任一方格角點的設計標高。但是在實際施工中，每一個方格是挖方還是填方呢？若為挖方，應挖多少？若為填方，應填多少？這就是施工高度問題。,建筑施工技術,所謂施工高度:就是每一個方格角點的挖填高度，用hn表示。hn=HijHnh該角點的挖填高度，“+”值表示填方“，”值表示挖方。Hij該角點設計標高。Hn該角點自然地面標高。也就是地形圖上，各方格角點實際標高，當地形平坦時，按地形圖用插入法求的，當地面坡度變化起伏較大時，用經緯儀測出。,第二節土方工程量計算與土方調配,建筑施工技術,計算零點標出零線當同一方格的四個角點的施工高度全為“+”或全為“”時，說明該方格內的土方則全部為填方或全部為挖方，如果一個方格中一部分角點的施工高度為“+”，而另一部分為“”時，說明此方格中的土方一部分為填方，而另一部分為挖方，這時必定存在不挖不填的點，這樣的點叫零點，把一個方格中的所有零點都連接起來，形成直線或曲線，這道線叫零線，即挖方與填方的分界線。,第二節土方工程量計算與土方調配,建筑施工技術,計算零點的位置:是根據方格角點的施工高度用幾何法求出，如圖（圖115）所示，D點為挖方，C點為填方，則：AOCDOB,圖115計算零點的位置示意圖,第二節土方工程量計算與土方調配,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,式中：h1、h2相鄰兩角點填、挖方施工高度（以絕對值帶入）（m）；a方格邊長（m）；x零點距角點A的距離（m）。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,計算土方工程量四棱柱法A、方格四個角點全部為挖或填方時（圖116），其挖方或填方體積為：式中：h1、h2、h3、h4、方格四個角點挖或填的施工高度，以絕對值帶入（m）；a方格邊長(m)。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,圖116角點全填或全挖,返回,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,B、方格四個角點中，部分是挖方，部分是填方時（圖117），其挖方或填方體積分別為：,B、方格四個角點中，部分是挖方，部分是填方時（圖117），其挖方或填方體積分別為：,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,圖117角點二填或二挖,返回,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,C、方格三個角點為挖方，另一個角點為填方時（圖118），其填方體積為：,其挖方體積為：,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,圖118角點一填三挖,返回,建筑施工技術,計算土方工程量,三棱柱法計算時先把方格網順地形等高線將各個方格劃分成三角形（圖119）,圖119按地形方格劃分成三角形每個三角形的三個角點的填挖施工高度，用h1、h2、h3表示。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,A、當三角形三個角點全部為挖或填時（圖120a），其挖填方體積為：,式中：a方格邊長（m）；h1、h2、h3三角形各角點的施工高度，用絕對值（m）代入。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,五、土方工程機械化施工土方工程施工機械的種類繁多，常用的有推土機、鏟運機、裝載機、平土機、松土機、單斗挖土機、多斗挖土機和各種碾壓、夯實機械。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,（一）推土機,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,1、推土機的作業內容2、推土機的施工方法（1）下坡推土（2）并排推土（3）槽形推土,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,（二）鏟運機鏟運機有拖式鏟運機和自行式鏟運機兩種。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,鏟運機能獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑、壓實等多項作業。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,自行式鏟運機經濟運距為8001500m，拖式鏟運機經濟運距為200350m。鏟運機的運行路線對生產效率影響較大，應根據工程具體條件合理選擇。,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,（三）單斗挖土機1、正鏟挖土機,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,2、反鏟挖土機,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,3、拉鏟挖土機,建筑施工技術,第二節土方工程量計算與土方調配,4、抓鏟挖土機,建筑施工技術,第三節邊坡穩定問題,為了施工安全,防止塌方,保持基坑(槽)土壁的穩定,在土方工程施工中,對挖方或填方邊緣,均應制成一定坡度的邊坡。土方邊坡的大小，應根據土質條件、挖方深度或填方高度、地下水位、排水情況、施工方法、邊坡留置時間的長短、邊坡上部的荷載情況、相鄰建筑物的情況等因素綜合考慮確定。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,一、集水井降水法1、集水井的設置,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,2、水泵性能的選擇常用的有離心泵和潛水泵。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,二、井點降水法1、井點降水法的原理與作用,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,2、井點降水的方法降低地下水位的方法有輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井井點等。可根據降水深度、土層滲透系數、技術設備條件等合理選用，各類井點的施工范圍如表3-9。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,（1）輕型井點的設備輕型井點由管路系統和抽水設備兩部分組成。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,（2）輕型井點的布置平面布置（單排）。基坑寬度小于6m；降水深度不超過5m。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,平面布置（環形）。當基坑面積較大時。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,高程布置輕型井點降水深度,考慮抽水設備的水頭損失以后,一般不超過6m。計算公式：HH1hiLH1：井點管埋置面至坑底面的距離，m；h：基坑底面至降低后的地下水位線的距離，m；i：水力坡度，單排井點取1/4，環形井點取1/10；L：井點管至基坑中心的水平距離，m。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,（3）輕型井點的設計與計算基坑涌水量計算根據井底是否達到不透水層，可將水井分為無壓完整井和無壓非完整井。無壓完整井：井底達到不透水層。無壓非完整井：井底未達到不透水層。確定井點管數量與間距,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,（4）輕型井點的施工輕型井點的施工程序為敷設總管、沖孔埋設井點管、安裝抽水設備、抽水試運轉。井點管埋設一般采用沖孔法。用起重設備將沖管吊起，插在井點位置上，然后開動高壓水泵，將土沖松，沖管則邊沖邊沉。沖孔直徑一般為300mm，以保證井管四周有一定厚度的砂濾層，沖孔深度宜比濾管底深0.5m左右,以防沖管拔出時,部分土顆粒沉于底部而觸及濾管底部。,建筑施工技術,第四節施工排水和人工降低地下水位,例3-4某建筑物矩形基坑，如下圖。開挖深度為4m。基坑底部平面尺寸：坑底寬度為20.5m、長度為30.5m。基坑邊坡為1:m=1:0.5。自然地面標高取為0.00m。地下水位標高為-1.00m。不透水層標高為-10.00m。不透水層上面的含水層為細砂層，透水系數K=15m