建筑施工技术优质PPT.ppt
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z所计算场地的设计标高(m);
n方格数;
zi1,zi2,zi3,zi4第i个方格四个角点的原地形标高(m)。
2023年5月9日12时27分,11,由图1可见,11号角点为一个方格独有,而12,13,21,24号角点为两个方格共有,22,23,32,33号角点则为四个方格所共有,在用式(1-3)计算z0的过程中类似11角点的标高仅加一次,类似12号角点的标高加两次,类似22号角点的标高则加四次,这种在计算过程中被应用的次数Pi,反映了各角点标高对计算结果的影响程度,测量上的术语称为“权”。
考虑各角点标高的“权”,式(1-3)可改写成更便于计算的形式:
(1-4)式中:
z1一个方格独有的角点标高;
z2,z3,z4分别为二、三、四个方格所共有的角点标高。
2023年5月9日12时27分,12,计算方法1)标高场地设计标高确定的一般方法是按如下步骤计算的:
1划分场地方格网;
2.计算或实测各角点的原地形标高;
3按式(1-4)计算场地设计标高;
4设计标高调整。
设计标高的调整主要是泄水坡度的调整,由于按式(1-4)得到的设计平面为一水平的挖填方相等的场地,实际场地均应有一定的泄水坡度。
因此,应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。
以Z作为场地中心的标高(图1-2),则场地任意点的设计标高为(1-5)式中:
zi考虑泄水坡度的角点设计标高。
2023年5月9日12时27分,13,2)施工高度土方的施工高度求得zi后,即可按下式计算各角点的施工高度Hi,施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值:
(1-6)式中:
zii角点的原地形标高。
若Hi为正值,则该点为填方,Hi为负值则为挖方。
2023年5月9日12时27分,14,1.2.3设计标高调整,设计标高的调整实际工程中,对计算所得的设计标高,还应考虑下述因素进行调整,此工作在完成土方量计算后进行。
(1)考虑土的最终可松性,需相应提高设计标高,以达到土方量的实际平衡
(2)考虑工程余土或工程用土,相应提高或降低设计标高。
(3)根据经济比较结果,如采用场外取土或弃土的施工方案,则应考虑因此引起的土方量的变化,需将设计标高进行调整。
场地设计平面的调整工作也是繁重的,如修改设计标高,则须重新计算土方工程量。
2023年5月9日12时27分,15,1.3土方工程量的计算,1.引言2.基坑(槽)及路堤土方量3.场地平整土方量计算步骤,2023年5月9日12时27分,16,1.3.1引言,引言在土方工程施工之前,通常要计算土方的工程量。
但土方工程的外形往往复杂,不规则,要得到精确的计算结果很困难。
一般情况下,都将其假设或划分成为一定的几何形状,并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。
2023年5月9日12时27分,17,1.3.2基坑(槽)及路堤土方量,基坑(槽)及路基土方量基坑(槽)和路堤的土方量可按拟柱体积的公式计算(图1-4),即(1-13)式中V土方工程量(m3);
H,F1,F2如图所示。
对基坑而言,H为基坑的深度,F1,F2分别为基坑的上下底面积(m2);
对基槽或路堤,H为基槽或路堤的长度(m),F1,F2为两端的面积(m2);
F0F1与F2之间的中截面面积(m2)。
2023年5月9日12时27分,18,基槽与路堤通常根据其形状(曲线、折线、变截面等)划分成若干计算段,分段计算土方量,然后再累加求得总的土方工程量。
如果基槽、路堤是等截面的,则H,F1=F2=F0,由式
(1)计算V=HF1。
图1-4土方量计算a)基坑土方量计算;
b)基槽、路堤土方量计算,2023年5月9日12时27分,19,1.3.3场地平整土方量计算步骤,场地平整土方量计算步骤1.场地设计标高确定后,求出平整的场地各角点的施工高度Hi。
2.确定“零线”的位置确定“零线”的位置有助于了解整个场地的挖、填区域分布状态。
3.然后按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方量,并计算场地边坡的土方量,这样即得到整个场地的填、挖土方总量。
2023年5月9日12时27分,20,补充知识1.方格网法,2023年5月9日12时27分,21,方格网零线及零点的确定零线即挖方区与填方区的交线,在该线上,施工高度为0。
零线的确定方法是:
在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上,用插入法求出零点(0)的位置(图1-5),将各相邻的零点连接起来即为零线。
图1-5零点计算示意图如不需计算零线的确切位置,则绘出零线的大致走向即可。
零线确定后,便可进行土方量的计算。
方格中土方量的计算有两种方法:
“四方棱柱体法”和“三角棱柱体法”。
2023年5月9日12时27分,22,四方棱柱体的体积计算方法四方棱柱体的体积计算方法粉两种情况:
1方格四个角点全部为填或全部为挖(图1-6a)时:
(1-14)式中V挖方或填方体积(m3);
H1,H2,H3,H4方格四个角点的填挖高度,均取绝对值(m)。
2方格四个角点,部分是挖方,部分是填方(图1-6b和c)时:
(1-15)(1-16)式中H填(挖)方格角点中填(挖)方施工高度的总和,取绝对值(m);
H方格四角点施工高度之总和,取绝对值(m);
a方格边长(m)。
2023年5月9日12时27分,23,图1-6四方棱柱体的体积计算a)角点全填或全挖b)角点二填二挖c)角点一填(挖)三挖(填),2023年5月9日12时27分,24,补充知识2.常用方格网计算公式,2023年5月9日12时27分,25,上表注:
1)a方格网的边长,m;
b、c零点到一角的边长,m;
h1,h2,h3,h4方格网四角点的施工高程,m,用绝对值代入;
h填方或挖方施工高程的总和,m,用绝对值代入;
挖方或填方体积,m。
2)本表公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高程而得出的。
2023年5月9日12时27分,26,例题某建筑场地地形图和方格网(边长a=20.0m)布置如图所示。
土壤为二类土,场地地面泄水坡度,。
试确定场地设计标高(不考虑土的可松性影响,余土加宽边坡),计算各方格挖、填土方工程量。
2023年5月9日12时27分,27,解:
(1)计算场地设计标高
(2)根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高以场地中心点(几何中心o)为,由式得各角点设计标高为:
其余各角点设计标高均可求出,详见图2.12。
2023年5月9日12时27分,28,(3)计算各角点的施工高度得各角点的施工高度(以“+”为填方,“-”为挖方):
各角点施工高度见图2.12。
(4)确定“零线”,即挖、填方的分界线确定零点的位置,将相邻边线上的零点相连,即为“零线”。
如1-5线上:
,即零点距角点1的距离为0.67m。
(5)计算各方格土方工程量(以“+”为填方,“-”为挖方)全填或全挖方格:
(+)(+)(+)(-),2023年5月9日12时27分,29,三填一挖或三挖一填方格,由式(2.13):
(+)(-)(-)(+)(+)(-)将计算出的各方格土方工程量按挖、填方分别相加,得场地土方工程量总计:
挖方:
503.92m3填方:
504.26m3挖方、填方基本平衡。
2023年5月9日12时27分,30,1.4井点降水,引言降水方法集水井降水流砂井点降水,2023年5月9日12时27分,31,1.4.1引言,引言井点降水在基坑开挖过程中,当基底低于地下水位时,由于土的含水层被切断,地下水会不断地渗入坑内。
雨期施工时,地面水也会不断流入坑内。
如果不采取降水措施,把流入基坑内的水及时排走或把地下水位降低,不仅会使施工条件恶化,而且地基土被水泡软后,容易造成边坡塌方并使地基的承载力下降。
另外,当基坑下遇有承压含水层时,若不降水减压,则基底可能被冲溃破坏。
因此,为了保证工程质量和施工安全,在基坑开挖前或开挖过程中,必须采取措施,控制地下水位,使地基土在开挖及基础施工时保持干燥。
2023年5月9日12时27分,32,1.4.2降水方法,
(一)集水井降水施工施工过程构造设置1)施工过程基坑或沟槽开挖时,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围或中央开挖排水沟,使水在重力作用下流入集水井内,然后用水泵抽出坑外。
2)构造四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外,地下水流的上游,基坑面积较大时,可在基坑范围内设置盲沟排水。
根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力,集水井每隔2040m设置一个。
2023年5月9日12时27分,33,3)设置集水坑的直径或宽度一般为0.60.8m,其深度随着挖土的加深而加深,并保持低于挖土面0.71.0m。
坑壁可用竹、木材料等简易加固。
当基坑挖至设计标高后,集水坑底应低于基坑底面1.02.0m,并铺设碎石滤水层(0.3m厚)或下部砾石(0.1m厚)上部粗砂(0.1m)的双层滤水层,以免由于抽水时间过长而将泥砂抽出,并防止坑底土被扰动。
2023年5月9日12时27分,34,
(二)流砂流砂现象产生流砂现象的原因流砂的防治1)流砂现象基坑挖土至地下水位以下,土质为细砂土或粉砂土的情况下,采用集水坑降低地下水时,坑下的土有时会形成流动状态,随着地下水流入基坑,这种现象称为流砂现象。
出现流砂现象时,土完全丧失承载力,土体边挖边冒流砂,至使施工条件恶化,基坑难以挖到设计深度。
严重时会引起基坑边坡塌方;
临近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。
2)产生流砂现象的原因流砂现象产生的原因,是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。
引起流砂的因素大致有:
1)主要外因取决于水力坡度的大小,即该地区地下水位越高,基坑挖深越大,水力压力差越大,越容易产生流砂现象;
2)土的颗粒组成中粘土含量小于10%,而粉砂含量大于75%;
3)土的不均匀系数D60/D105(式中D60为限定颗粒,即小于某粒径的土粒重量计百分数为60%时;
D10为有效粒径,即小于某粒径的土粒重量计百分数为10%时)。
易发生流砂地区取得不均匀系数的值在1.63.2之间;
4)土的含水量大于30%;
5)土的空隙率大于43%;
6)在粘性土中有砂夹层的地质构造中,砂质粉土或砂层的厚度大于250mm,2023年5月9日12时27分,35,3)流砂的防治防治流砂的主要途径有:
减少或平衡动水压力;
设法使动水压力方向向下;
截断地下水流。
其具体措施有:
(1)枯水期施工法。
(2)抢挖并抛大石块法。
(3)设止水帷幕法。
(4)人工降低地下水位法。
此外,采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等,阻止地下水流入基坑,以防止流砂发生。
2023年5月9日12时27分,36,(三)井点降水井点降水原理井点降水的作用井点降水的类型1)井点降水原理井点降水就是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)。
在基坑开挖前和开挖过程中,利用真空原理,不断抽出地下水,使地下水位降低到坑底以下。
2023年5月9日12时27分,37,2)井点降水的作用1)防止地下水涌入坑内(图a);
2)防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方(图b);
3)使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力,因此防止了坑底的管涌(图c);
4)降水后,使板桩减少了横向荷载(图d);
5)消除了地下水的渗流,也就防止了流砂现象(图e);
6)降低地下水位后,还能使土壤固结,增加地基土的承载能力。
a)防止涌水b)稳定边坡c)防止管涌d)减少横向荷载e)防止流砂井点降水的作用,2023年5月9日12时27分,38,3)井点降水的类型井点有两大类:
轻型井点和管井。
一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定,可参照下表选择。
2023年5月9日12时27分,39,轻型井点设备设计施工设备轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成(图)1)管路系统包括:
滤管、井点管、弯联管及总管。
2023年5月9日12时27分,40,滤管(图)为进水设备,通常采用长1.01.5m、直径38mm或51mm的无缝钢管,管壁钻有直径为1219mm的滤孔。
骨架管外面包以两层孔径不同的生丝布或塑料布滤网。
为使流水畅通,在骨架管与滤网之间用塑料管或梯形铅丝隔开,塑料管沿骨架绕成螺旋形。
滤网外面在绕一层粗铁丝保护网、滤管下端为一铸铁塞头。
滤管上端与井点管连接井点管为直径38mm和51mm、长57m的钢管。
井点管的上端用弯联管与总管相连。
集水总管为直径100127mm的无缝钢管,每段长4m,其上端有井点管联结的短接头,间距0.8m或1.2m。
2023年5月9日12时27分,41,2)抽水设备抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器(又叫集水箱)等组成,一套抽水设备的负荷长度(即集水总管长度)为100120m。
常用的W5,W6型干式真空泵,其最大负荷长度分别为100m和120m。
2023年5月9日12时27分,42,轻型井点的设计平面布置高程布置涌水量计算1)设计的基础资料轻型井点布置和计算井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。
一般要求掌握的水文地质资料有:
地下水含水层厚度、承压或非承压水及地下水变化情况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。
要求了解的工程性质主要有:
基坑(槽)形状、大小及深度,此外尚应了解设备条件,如井管长度、泵的抽吸能力等。
2023年5月9日12时27分,43,2)平面布置根据基坑(槽)形状,轻型井点可采用单排布置(图a)、双排布置(图b)、环形布置(图c),当土方施工机械需进出基坑时,也可采用U形布置(图d)。
单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m的情况,井点管应布置在地下水的上游一侧,两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度。
双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。
环形布置适用于大面积基坑,如采用U形布置,则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。
2023年5月9日12时27分,44,3)高程布置高程布置系确定井点管埋深,即滤管上口至总管埋设面的距离,可按下式计算(图):
式中:
h井点管埋深(m);
h1总管埋设面至基底的距离(m);
h基底至降低后的地下水位线的距离(m);
i水力坡度;
L井点管至水井中心的水平距离,当井点管为单排布置时,L为井点管至对边坡角的水平距离(m)。
2023年5月9日12时27分,45,4)涌水量计算
(1)水井分类确定井点管数量时,需要知道井点管系统的涌水量。
井点管系统的涌水量根据水井理论进行计算。
根据地下水有无压力,水井分为无压井和承压井。
当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时(即地下水面为自由面),称为无压井;
当水井布置在承压含水层中时(含水层中的水充满在两层不透水层间,含水层中的地下水水面具有一定水压),称为承压井。
当水井底部达到不透水层时称为完整井,否则称为非完整井,各类井的涌水量计算方法都不同。
(2)无压完整井涌水量计算群井涌水量的计算,可把由各井点管组成的群井系统,视为一口大的单井,设该井为圆形的,系统涌水量的计算公式:
式中R为单井的降水影响半径(m);
r为单井的半径(m)。
2023年5月9日12时27分,46,在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统(图b),这时地下水不仅从井的面流入,还从井底渗入。
因此涌水量要比完整井大。
为了简化计算,仍可采用公式(3)。
此时式中H换成有效含水深度H0,即(m3/d)H0可查下表。
当算得的H0大于实际含水层的厚度H时,取H0=H。
有效深度H0值注:
S/(S+l)的中间值可采用插入法求H0。
上表中,S为井点管内水位降落值(m),参阅图;
l为滤管长度(m)。
有效含水深度H0的意义是,抽水是在H0范围内受到抽水影响,而假定在H0以下的水不受抽水影响,因而也可将H0视为抽水影响深度。
2023年5月9日12时27分,47,应用上述公式时,先要确定x0,R,K。
由于基坑大多不是圆形,因而不能直接得到x0.。
当矩形基坑长宽比不大于5时,环形布置的井点可近似作为圆形井来处理,并用面积相等原则确定,此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径:
式中x0环形井点系统的假想半径(m);
F环形井点所包围的面积(m2)。
抽水影响半径,与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关。
在抽水25d后,水位降落漏斗基本稳定,此时抽水影响半径可近似地按下式计算:
(m)式中,S,H的单位为m;
K的单位为m/d。
渗透系数K值对计算结果影响较大。
K值的确定可用现场抽水试验或实验室测定。
对重大工程,宜采用现场抽水试验以获得较准确的值。
2023年5月9日12时27分,48,(3)井点管数量计算井点管最少数量由下式确定:
(根)式中,q为单根井管的最大出水量,由下式确定:
(m3/d)式中,d为滤管直径(m);
其它符号同前。
井点管最大间距便可求得(m)式中:
L总管长度(m);
n井点管最少根数。
实际采用的井点管间距D应当与总管上接头尺寸相适应。
即尽可能采用0.8,1.2,1.6或2.0m且Dn,一般n应当超过1.1n,以防井点管堵塞等影响抽水效果。
2023年5月9日12时27分,49,轻型井点施工1)准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备,开挖排水沟,观测附近建筑物标高以及实施防止附近建筑物沉降的措施等。
2)埋设井点的程序排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。
冲孔埋管填砂封口,2023年5月9日12时27分,50,1.5边坡稳定及土壁支护,边坡稳定土壁支护边坡稳定边坡可做成直线形、折线形或踏步形(图1-12)。
图1-12土方放坡a)直线形;
b)折线形;
c)踏步形土方边坡坡度以其高度H与其底宽度B之比表示土方边坡坡度=(1-25)式中,m=B/H,称为坡度系数。
2023年5月9日12时27分,51,土壁支护基槽支护基坑支护基槽支护市政工程施工时,常需在地下铺设管沟,因此需开挖沟槽。
开挖较窄的沟槽,多用横撑式土壁支撑。
横撑式土壁支撑根据挡土板的不同,分为水平挡土板式(图1-13a)以及垂直挡土板式(图1-13b)两类。
前者挡土板的布置又分为间断式和连续式两种。
湿度小的粘性土挖土深度小于3m时,可用间断式水平挡土板支撑;
对松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑,挖土深度可达5m。
对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑,其挖土深度不限。
2023年5月9日12时27分,52,图1-13横撑式支撑a)间断式水平挡土板支撑;
b)垂直挡土板支撑1水平挡土板;
2立柱;
3工具式横撑;
4垂直挡土板;
5横楞木;
6调节螺丝,2023年5月9日12时27分,53,基坑支护1)重力式支护结构水泥土搅拌桩(或称为深层搅拌桩)支护结构是近年来发展起来的一种重力式支护结构。
它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)。
图1-15水泥土墙搅拌桩;
插筋;
面板如图:
深层搅拌桩挡墙,2023年5月9日12时27分,54,2)板式支护结构板式支护结构由两大系统组成:
挡墙系统和支撑(或拉锚)系统(图1-19),悬臂式板桩支护结构则不设支撑(或拉锚)。
图1-19板式支护结构1板桩墙;
2围檩;
3钢支撑;
4斜撑;
5拉锚;
6土锚杆;
7先施工的基础;
8竖撑3)单锚板桩结构,2023年5月9日12时27分,55,1.6土方开挖和填筑,1.土方机械性能及选择2.土方开挖,2023年5月9日12时27分,56,土方机械性能及选择推土机推土机是土方工程施工的主要机械之一。
常用推土机的发动机功率有45kW、75kW、90kW、120kW等数种。
推土板多用油压操纵。
如图所示是液压操纵的T2-100型推土机外形图,液压操纵推土板的推土机除了可以升降推土板外,还可调整推土板的角度,因此具有更大的灵活性。
推土机操纵灵活,运转方便,所需工作面较小、行驶速度快、易于转移,能爬30左右的缓坡,因此应用范围较广。
2023年5月9日12时27分,57,推土机适于开挖一至三类土。
多用于平整场地,开挖深度不大的基坑,移挖作填,回填土方,堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。
推土机作业以切土和推运土方为主,切土时应根据土质情况,尽量采用最大切土深度在最短距离(610m)内完成,以便缩短低速行进的时间,然后直接推运到预定地点。
上下坡坡度不得超过35,横坡不得超过10。
几台推土机同时作业时,前后距离应大于8m。
推土机经济运距在100m以内,效率最高的运距为60m。
为提高生产率,可采用槽形推土、下坡推土以及并列推土等方法图1-40T2-100型推土机外形图,2023年5月9日12时27分,58,铲运机铲运机是一种能综合完成全部土方施工工序(挖土、装土、运土、卸土和平土)的机械。
按行走方式分为自行式铲运机(图1-41)和拖式铲运机(图1-42)两种。
常用的铲运机斗容量为2m3,5m3,6m3,7m3等数种,按铲斗的操纵系统又可分为机械操纵和液压操纵两种。
图1-41自行式铲运机外形图图1-42拖式铲运机外形图,2023年5月9日12时27分,59,铲运机,2023年5月9日12时27分,60,铲运机操纵简单,不受地形限制,能独立工作,行驶速度快,生产效率高。
铲运机适于开挖一至三类土,常用于坡度20以内的大面积土方挖、填、平整、压实,大型基坑开挖和堤坝填筑等。
铲运机运行路线和施工方法视工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等而定。
其运行线路可采用环形路线或8字路线(图1-43)。
适用于运距为6001500m,当运距为200350m时效率最高。
采用下坡铲土、跨铲法、推土机助铲法等,可缩短装土时间,提高土斗装土量,以充