施工专业基础知识.pptx
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1、 第七章 建 筑 施工 第一节 地基与基础工程 一、土石方工程 土石方工程是建筑工程基础施工中的重要施工过程之一,包括场地平整、基坑及沟槽的土石方开挖、土方回填与压实等主要工程,以及场地清理、测量放线、施工排水、降水、土壁支撑等准备工作与辅助工作。第1页/共83页 (一)土(岩)的分类与工程性质 (1)土(岩)的分类 根据土(岩)的开挖难易程度或其坚硬状态将土石分为8类,如表71 1所示。对表71 1主要掌握土的可松性系数的应用(2)土的组成和土的工程性质 1)土的组成:土是岩石的风化产物,是松散的矿物颗粒堆积体,一般由矿物颗粒(固相)、孔隙中的水(液相)和气体(气相)三部分组成,第2页/共8
2、3页2)土的工程性质:土的天然含水量。天然含水量是土中水的质量与土的固体颗粒的质量之比,以百分数表示。土的含水量影响土方的施工方法选择、边坡的稳定和回填土的质量,如当土的含水量超过2530时,采用机械施工就较困难,一般土的含水量超过20就会使运土汽车打滑或陷车。例1:土的天然含水量是指(B)之比的百分率。A、土中水的质量与所取天然土样的质量 B.土中水的质量与土的固体颗粒质量 C、土中水的体积与所取天然土样体积 D、土中水的体积与土的固体颗粒体积第3页/共83页 例2:某土石方工程取天然土样1千克,经充分干燥后称得重O.8千克,其天然含水量为(D )。A 0.2千克 B 0.25千克 C.20
3、 D.25公式解:天然含水量=(1000-800)/800=0.25=25%例3:某土样质量为200克,在烘箱中烘干后质量为160克,则其含水量为(C )。A、80%B、20%C、25%D、15%解:天然含水量=(200-160)/160=0.25=25%第4页/共83页土的天然密度和干密度。土的天然密度:天然密度是土在天然状态下单位体积的质量,用表示,单位为g/cm3,t/m3。(7-1-2)土的干密度:干密度是单位土体积中,固体颗粒的质量,用表示,单位为g/cm3或t/m3。(7-1-3)土的天然密度影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干密度愈大,表示土愈密实,工程上常把干密度作为检
4、验土体密实程度的标准,以控制填土工程的质量。第5页/共83页土的渗透性。土的渗透性指水在土体中渗流的性能,即土体透过水的性能,也称透水性。一般用渗透系数K来表示,K值表示水在土中的渗透速度,其单位为cms(厘米秒)、mh(米时)或md(米天),其值应由试验确定,表7-1-2的数值可供参考。土的名称渗透系数K(md)土的名称渗透系数K(md)黏土0.005中砂520粉质黏土0.0050.10均质中砂3550粉土0.100.50粗砂2050黄土0.250.50圆砾石50一100粉砂O501.00卵石100500细砂1.005.00在基坑降低地下水位施工中,应根据土层的渗透系数,确定降水方案;土方填
5、筑时,根据不同土层的渗透系数确定其施工铺填序。第6页/共83页土的可松性。是指天然土经开挖后,组织破坏,其体积因松散而增加,以后虽经振动夯实,仍不能恢复原来的体积。土的可松性程度一般以可松性系数表示:最初可松性系数(7-1-4)最终可松性系数(7-1-5)土的可松性系数是挖填土方时,计算土方机械生产率、回填方量、运输机具数量、场地平整规划竖向设计、土方平衡调配的重要参数。第7页/共83页例4:某基坑体积为100 m3,如土的最初可松性系数Ks为1.05,最后可松性系数 ks=1.03,则开挖后松土体积为(B )m3。A 105 B 103 C 208 D 200解:V2=V1KS=V2=KS松
6、土体=1001.03=103 m3例5将200m3的土方挖运走。问需要运走的土有多少方?如果需要回填基础800m3,需要挖方体积是多少方?(KS=1.3KS=1.05)。解:1.需要运走的土=2001.3=260立方米2.需要挖方体积是8001.05=762立方米。第8页/共83页土方边坡坡度及坡度系数。在土方施工中,为防止塌方,保证土体的稳定性和施工安全,基坑及各类挖方和填方的边沿,都作成一定形状的边坡。边坡的形式如图7-1-2所示,边坡坡度是以边坡高度H与边坡在水平面的投影宽度B之比来表示,即:边坡坡度=(7一l一6)式中m=BH,称为坡度系数。边坡坡度应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工
7、工期、地下水位、坡顶荷载几气候条件等因素确定。边坡可做成如图7一l一2所示的直线形、折线形或阶梯形。第9页/共83页 图7-1-2土方边坡第10页/共83页例6 建筑施工中造成边坡塌方的原因有(ABCD)。A、边坡太陡 B、开挖深度太大 C、土质变软 D、雨水渗入边坡 E、人为破坏例7 某基槽采用放坡开挖,坡度为l:0.25,如基础宽度为800mm,深度为2m 则放线尺寸(c )mm。A 800 B 1300 C 1800 D 2800 放线尺寸=800+2mh=800+20.252000=1800mm 第11页/共83页(二)场地平整与土方开挖(1)场地平整与土方调配1)场地平整:场地平整是
8、将需进行建筑范围内的自然地面,通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面,场地平整是工程开工前的一项重要内容。(2)土方开挖1)浅基坑、基槽和管沟开挖:当采用人工开挖时,在基坑开挖后不立即进行下道工序时,应在基底预留1530cm的土层不挖,待下道工序开始前再挖至设计标高。当采用机械开挖时,为避免破坏基底土,应在基底标高以上预留2030cm厚的土层由人工挖掘修整。第12页/共83页例8当采用人工开挖时,当基坑开挖后不立即进行下道工序时,应在基底预留(C)的土层不挖,待下道工序开始前再挖至设计标高。A.1520cmB.1525cmC.1530cm例9当采用机械开挖时,为避免破坏基底土,应在基底
9、标高以上预留(B)厚的土层由人工挖掘修整。A.2025cmB.2030cmC.2035cm第13页/共83页直立壁开挖不加支护。当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,挖方边坡可作成直立壁而不加支撑,但深度不宜超过下列规定:密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)1.00m;硬塑、可塑的粉质黏土及粉土1.25m;硬塑、可塑的黏土和碎石类土(填充物为黏性土)1.50m;坚硬的黏土2.00m。放坡开挖。当不满足直立开挖的条件时,应根据土质和施工具体情况进行放坡开挖,以保证不塌方,其临时I生挖方边坡可按表7-1-3采用,放坡后基坑上口宽度应由基坑底面宽度及边坡宽度来决定,
10、基坑底面宽度每边应比基础宽1530m,以便施工操作。第14页/共83页 土的类别土的类别 边坡值边坡值(高:宽高:宽)砂土砂土(包括细砂、粉砂包括细砂、粉砂)l:1.251:1.50 硬硬 l:0.751:1,00 一般黏性一般黏性土土 硬塑硬塑 l:1.0一一l:1.25 软软 1:1.50或更缓或更缓 充填坚硬、硬塑黏性土充填坚硬、硬塑黏性土 1:0.51:1.0 碎石类土碎石类土 充填砂土充填砂土 1:1.0l:1.50第15页/共83页例10当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时,硬塑、可塑的粉质黏土及粉土直立壁开挖不加支护的深度为(B)A.1.0mB.1.2
11、5mC1.5m例11基坑开挖在土质均匀、湿度正常,开挖范围内无地下水且敞露时间不长的情况下,对坚硬的粘土其开挖深度不超过(D)可直立开挖不加支撑。A 1.O0 B 1.25m C 1.50m D 2.00m第16页/共83页(a)断续式水平挡土板支撑(b)垂直挡t板支撑1一水平挡土板;2一竖楞木;3一工具式横撑;4一竖直挡土板;5一横楞木图7-1-3横撑式支撑第17页/共83页2)深基坑开挖:深基坑开挖前,应根据工程结构形式、埋置深度、地质、水位、气候条件、周围环境、施工方法、工期和地面荷载等有关资料,确定深基坑开挖方案和降水施工方案。深基坑开挖方案的内容主要包括:支护结构的类型或放坡要求,施
12、工机械选择,基坑开挖时间,分层开挖深度及开挖顺序,坡道位置和车辆进出场道路,施工进度和劳动组织,降、排水措施,监测要求,施工质量和安全措施等。深基坑施工前必须做好地面排水和降低地下水位的工作,地下水位应降低至基坑底面以下0.51.0m后方可开挖。开挖时在基坑边缘堆置土方和材料,或沿挖方边缘移动运输工具和机械,一般距基坑上部边缘不少于12m,弃土堆置高度不应超过15m,垂直的坑壁边,此安全距离还应适当加大。采用放坡开挖的深基坑,应进行边坡稳定验算。较深的基坑应分层开挖,分层厚度依土质情况而定,不宜太深,以防止卸载过快有效应力减少,抗剪强度降低,而引起边坡失稳第18页/共83页例12深基坑施工前必
13、须做好地面排水和降低地下水位的工作,地下水位应降低至基坑底面以下(B)m后方可开挖。A.0.50.8B.0.51.0C.1.01.5D.1.5.2.0例13开挖时在基坑边缘堆置土方和材料,或沿挖方边缘移动运输工具和机械,一般距基坑上部边缘的距离与弃土堆置高度要求是(BD)。A.不少于1.0mB.不少于1.2mC.不超过1.0m,D.不应超过1.5m,第19页/共83页有支护结构的深基坑开挖前,应熟悉支护结构支撑系统的设计图纸,掌握支撑设置方法、第一道支撑的位置、预应力的大小等设计要求。开挖必须遵守“由上而下,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则,支撑与挖土密切配合,严禁超挖,每次开挖深度不得超
14、过支撑位置以下50cm,避免立柱及支撑出现失稳的危险。在必要时,应分段分层快挖快撑,充分利用土体结构的空间作用,减少支护的墙体变形。在挖土和支撑过程中,对支撑系统的稳定性要有专人检查、观测,并作好记录。发生异常,应立即查清原因,采取针对性技术措施。基坑开挖验槽后,应立即进行垫层和基础施工,防止暴晒和雨水侵蚀,破坏基坑的原状结构。例14有支护结构的深基坑开挖必须遵守(ABD)的原则与要求是。A.由上而下,先撑后挖,B.分层开挖,严禁超挖C.每次开挖深度不得超过支撑位置以下30cmD.每次开挖深度不得超过支撑位置以下50cm第20页/共83页(三)基坑(槽)排水与降水在开挖基坑、(1)集水井降水法
15、集水井降水法是在基坑开挖时,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围或中央开挖排水沟,使水由排水沟流入集水井内,然后用水泵抽出坑外。四周的排水沟及集水井应设置在基础边线04m以外,地下水流的上游。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力,集水井在基坑四角或每隔2040m设置一个,集水井的直径或宽度一般为0.70.8m,井壁可用竹、木或砌筑等简易加固。排水沟底宽一般不小300mm,沟底纵向坡度一般不小于O3,排水沟至少比基坑底低0.40.5m,集水井底应比排水沟底低0.5m以上,随着基坑开挖逐步加深。当基坑挖至设计标高后,井底应低于基坑底12m,并铺设03m碎石滤水层,以免在抽水时将泥砂抽出,并防止井底的土
16、被搅动。例15集水井降水法对设置集水井与排水沟的要求是(ABC)。A.集水井在基坑四角或每隔2040m设置一个B.集水井的直径或宽度一般为0.70.8m,C.排水沟底宽一般不小300mm,D.排水沟至少比基坑底低0.30.4m第21页/共83页井点降水的方法有轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深井井点等,可根据十的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等参照表714选择。井点类型井点类型土层渗透土层渗透系数系数(rnd)降低水应降低水应深度深度m 最大井最大井距距m 主要原理主要原理 单级轻型单级轻型井点井点 36 地上真空泵或喷射嘴地上真空泵或喷射嘴多级轻型多级轻型井点井点0.1
17、20 620 1.62真空吸水真空吸水 喷射井喷射井点点 0.120 820 23 水下喷射嘴真空吸水水下喷射嘴真空吸水 电渗井电渗井点点 15 3050 单井潜水泵排水单井潜水泵排水第22页/共83页(3)降水对周围建筑的影响及防止措施在弱透水层和压缩性大的黏土层中降水时,由于地下水流失造成地下水位下降、地基自重应力增加和土层压缩等原因,地基会产生较大的沉降;又由于土层的不均匀性和降水后的地下水位呈漏斗曲线,四周土层的自重应力变化不一而导致不均匀沉降,使周围建筑物基础下沉或房屋开裂。因此,在建筑物附近进行井点降水时,应防止降水对周围建筑物影响。为防止降水对周围建筑物的影响,可在降水区域和原有
18、建筑物之间的土层中设置一道固体抗渗屏幕,还可用回灌井点补充地下水的办法来保持地下水位,使原有建筑物下的地下水位保持不变或降低较少,从而阻止原有建筑物下地下水的流失,使地面不沉降或沉降量减少。第23页/共83页(四)土方工程的机械化施工(1)推土机推土机可推挖一三类土,经济运距l00m以内,效率最高为4060m。(2)铲运机最宜于开挖含水量不超过27的一三类土,对硬土需用松土机预松后才能开挖。铲运机的经济运距在8001500m,效率最高200350m,故规划铲运机开行路线时,应力求符合经济运距要求。(3)单斗挖土机1)正铲挖土机的挖土特点:前进向上,强制切土。挖掘力大,生产率高,可用于开挖停机面
19、以上含水量不大于27的一四类土,需与汽车配合。第24页/共83页(1)正铲;(2)反铲;(3)拉铲;(4)抓铲第25页/共83页例16推土机可推挖一三类土,经济运距l00m以内,效率最高 为(B)m。A.4050 B.4060 C.5070 D.6080例17铲运机最宜于开挖含水量不超过27的一三类土,铲运机的经济运距在8001500m,效率最高()m。A.150200 B.200250 C.200350 D.250400例18正铲挖土机的挖土特点是:(B )。A.后退向下,强制切土 B.前进向上,强制切土 C.后退向下,自重切土 D.直上直下,自重切土例19正铲挖土机根据挖土机的开挖路线与运
20、输工具的相对位置不同,其挖土方式分为(AB )A.正向挖土侧向卸土 B.正向挖土后方卸土。C.反向挖土侧向卸土 D.侧向挖土后方卸土第26页/共83页第27页/共83页2)反铲挖土机的挖土特点:后退向下,强制切土。挖掘力较正铲小,能开挖停机西以下的一三类土,适于开挖基坑、基槽、管沟,可分为沟端开挖和沟侧开挖。第28页/共83页例20反铲挖土机的挖土特点是(B)。A.前进向上,强制切土B.后退向下,强制切土 C.后退向下,自重切土 D.直上直下,自重切土例21反铲挖土机的作业方式()A.沟端开挖B.沟侧开挖 C.沟上开挖D.沟下开挖例22抓铲挖土机的挖土特点:直上直下,自重切土。挖掘力较小,能开
21、挖停机面以下一二类土,常用于(ABCD)。A.独立基础、B.沉井和C.水下挖土 D.一二类土第29页/共83页(五)土方填筑与压实(1)土料的选用填方土料的选择应符合设计要求,保证填方的强度和稳定性,如设计无要求时,应符合以下规定:1)碎石类土、砂土和爆破石渣(粒径不大于每层铺土厚度的23),可用于表层下的填料;2)含水量符合压实要求的黏性土,可作各层填料;3)碎块草皮和有机质含量大于8的土,仅用于无压实要求的填方;4)淤泥和淤泥质土,一般不能用作填料,但在软土地区,经过处理后,含水量符合压实要求的,可用于填方中的次要部位;5)含盐量符合规定的盐渍土,一般可以使用,但填料中不得含有盐晶、盐块或
22、含盐植物的根茎;6)冻土、膨胀性土等不应作为填方土料。第30页/共83页例23爆破石渣可用于表层下但粒径不大于每层铺土厚度的()。A.13B.23C.14D.24例24碎块草皮和有机质含量大于8的土,仅用于(B )无压实要求的填方;A.有压实要求的填方;B.无压实要求的填方;C.无压实要求的表层填方;D.有压实要求的表层填方;例25当填土场地地面陡于15时,为防止填土滑动可采取以下措施。A.挖成阶梯形 B.台阶高0.20.3mC.台阶宽大于lm,D.分层填土第31页/共83页(2)填筑方法1)填方基底的处理:2)填土压实的一般要求:填土应尽量采用同类土填筑,填土应从最低处开始,由下向上整个宽度
23、分层铺填碾压或夯实。在地形起伏之处,应做好接槎,填土应预留一定的下沉高度,基坑基槽回填应在相对两侧或四周同时进行分层回填与夯实。回填管沟时,应用人工先在管子周围填土夯实,并应从管道两边同时进行,直至管顶0.5m以上,在不损坏管道的情况下,方可采用机械填土回填夯实。第32页/共83页(3)填土压实机具的选择填土压实方法有碾压法、夯实法及振动压实法。(4)影响填土压实质量的主要因素1)压实功的影响:填土压实后的密度与压实机械在其上所作用的压实功(指压实工具的重量、碾压遍数或落锤高度、作用时间等)有一定的关系。2)含水量的影响:各种土壤都有其最佳含水量,在这种含水量的条件下,用同样的压实功,可使回填
24、土达到最大的密实度。3)铺土厚度的影响:土在压实功的作用下,土体内的压应力随深度增加而逐渐减小,因而土经压实后,表面的密实度增加最大,超过一定深度后,则增加较小或没有增加,其影响深度与压实机械、土的性质及含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的有效作用深度。例26填土压实方法有(ABC)碾压法、夯实法及振动压实法。A.碾压法 B.夯实法 C.振动压实法 D.水夯法 第33页/共83页(5)填土压实的质量检查填土压实后必须达到规定的密实度,以避免建筑物的不均匀沉降。填土密实度应以设计规定的控制干密度或规定压实系数A。作为检查标准。压实系数(717)对有密实度要求的填方,在压实后要对每层回填土
25、的质量进行检验,一般采用环刀法(或灌砂法)取样测定土的干密度,或用小轻便触探仪直接通过锤击数来检验干密度和密实度,符合设计要求后,才能填筑上层。填土压实后的干密度,应有90以上符合设计要求,其余10的最低值与设计值的差,不得大于0.08gcm3,且应分散,不得集中。例27填土压实后的干密度,应有(C)以上符合设计要求。A.80 B.85 C.90 D.95第34页/共83页二、地基处理工程地基是指建筑物荷载作用下基底下方产生的变形不可忽略的那部分地层,作为支承建筑物荷载的地基,必须能防止强度破坏和失稳破坏。在软弱土地基上建造建筑物或构筑物,利用天然地基往往不能满足设计要求,因为这类地基土强度低
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