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三、土的工程物理性质
1、土的天然含水量:
水的质量与固体颗粒质量之比,以百分数表示,即
式中:
——土中水的质量;
——土中固体颗粒的质量。
越大,越不利当:
<5%干土;
=5~30%湿土;
>30%饱和土
含水率影响挖土的难易、边坡坡度、回填压实程度
2、土的密度:
(1)土的天然密度
——土的总质量;
——土的天然体积。
(2)土的干密度:
——土中固体颗粒的质量;
越大,土越密实。
干密度影响基坑底及回填土压实程度。
3、土的可松性:
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的性质
可松性系数。
——土的最初可松性系数;
——土的最终可松性系数;
——土在天然状态下的体积;
——土被挖出后在松散状态下的体积;
——土经压实后的体积。
可松性影响平衡调配、场地设计标高、机具数量。
4、土的渗透性:
渗透性:
水流通过土中孔隙的难易程度,水在单位时间内穿透土层的能力。
渗流速度:
第二节基坑(槽)的土方开挖
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、中密的砂土和碎石土为1m;
硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m;
硬塑、可塑粘土为1.5m;
坚硬的粘性土为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→计算场地各点的施工高度→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土的可松性影响
总挖方体积为:
总填方体积为:
场地设计标高调整为:
②取土或弃土的影响
③泄水坡度的影响
2、场地及边坡土方量的计算
(1)方格网法
确定各角点的施工高度填方“+”,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的土,深度不限。
五、基坑支护结构
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:
任何平面形状的基坑另外深度大时可加筋适用于软土区
(2)旋喷桩挡墙
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。
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
支柱打入土中,支柱间设木挡板
土质好,地下水位较低地区
(2)钢板桩
截面形式:
钢桩打入土中,挡土挡水
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
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
深度大,地下结构层数多的深基础
3、支撑系统类型
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
①钢管支撑;
②H型钢支撑
(2)钢筋混凝土支撑
刚度大变形小;
但形成支撑慢
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
拉锚、坑外地表设置、锚杆、坑内沿坑壁设置
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、土锚的承载能力(极限抗拔力)
拉杆的极限抗拉强度,拉杆与锚固体间的极限握裹力s锚固体与土体间的极限侧阻力
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的粘土、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
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)
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
挡墙的无支撑,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
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、基坑开挖的时空效应
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、含盐植物的根茎
二、填筑要点
1、施工要求
①填不同类土料时,透水性大的在下,透水性小的在上,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、填土压实的质量检查
三、填土的压实方法
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
土夯、挖式打夯机、火力夯、夯土机
小面积回填土、较厚土层
3、振动法
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,颗粒的厚阻力大,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
索式、油压式
操作灵活、运转方便、速度快、能缓缓坡
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
自行式,拖式,索式,油压式
操作灵活,速度快,生产率高,费用低
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
正铲、反铲、拉铲、抓铲、机械式、液压式
(一)正铲挖土机
前进向前,强制切土,卸土(侧面,后面.)
(二)反铲挖土机
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
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
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:
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
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