土木工程施工2講土方工程施工要點.ppt

第2講 土方工程施工要點,1 土方開挖 2 土壁支護 3 施工排水 4 流砂的防治,第1章 土方工程,邵陽學院 楊宗耀 （教授級高工）,1 土方開挖, 踏勘現(xiàn)場； 熟悉圖紙、編制施工方案； 清除現(xiàn)場障礙物，平整施工場地,進行地下墓探，設置排水降水設施； 永久性控制坐標和水準點的引測,建立測量控制網(wǎng)，設置方格網(wǎng)、控制樁等； 搭設臨時設施、修筑施工道路； 施工機具、用料準備。,1.1 土方施工準備工作,第2講 土方工程施工要點,共60頁 第1頁,踏勘現(xiàn)場 編制方案 場地清表 場地測量,1.2 邊坡開挖,場地邊坡開挖應采取沿等高線自上而下、分層、分段依次進行。 在邊坡上采取多臺階同時進行開挖時，上臺階應比下臺階開挖進深不少于30m，以防塌方。,1 土方開挖,邊坡臺階開挖，應作成一定坡勢以利泄水。邊坡下部設有護腳矮墻及排水溝時，在邊坡修完后，應立即進行護腳矮墻和排水溝的砌筑和疏通，以保證坡面不被沖刷和坡腳范圍內(nèi)不積水。,土方工程的多臺階開挖,共60頁 第2頁,1.3 基坑（槽）和管溝開挖, 基坑開挖，上部應有排水措施，防止地表水流入坑內(nèi)沖刷邊坡，造成塌方和破壞基土。(施工排水的內(nèi)容詳見第3節(jié)),1 土方開挖, 基坑開挖，應進行測量定位、抄平放線，定出開挖寬度，根據(jù)土質(zhì)和水文情況確定在四側(cè)或兩側(cè)、直立或放坡開挖，坑底寬度應注意預留施工操作面。, 應根據(jù)開挖深度、土體類別及工程性質(zhì)等綜合因素確定保持土壁穩(wěn)定的方法和措施。(土壁支護的內(nèi)容詳見第2節(jié)),基坑的切線開挖,共60頁 第3頁, 基坑開挖的一般程序：測量放線切線分層開挖排降水修坡整平留足預留土層等。相鄰基坑開挖時應遵循先深后淺或同時進行的施工程序，挖土應自上而下水平分段分層進行，邊挖邊檢查坑底寬度及坡度，每3m左右修一次坡，至設計標高再統(tǒng)一進行一次修坡清底。,1.3 基坑（槽）和管溝開挖,大型工程 基坑施工全景圖,共60頁 第4頁, 基坑開挖應防止對基礎(chǔ)持力層的擾動?；油诤煤蟛荒芰⒓催M入下道工序時，應預留15(人工)30cm(機械)一層土不挖，待下道工序開始前再挖至設計標高，以防止持力層土壤被陽光曝曬或雨水浸泡。,1.3 基坑（槽）和管溝開挖,超挖后回填的松軟土層,持力層被雨水浸泡后留下的水漬,這兩種情況 都是基坑土 方施工要避 免出現(xiàn)的!,共60頁 第5頁, 在地下水位以下挖土，應在基坑內(nèi)設置排水溝、集水井或其它施工降水措施，降水工作應持續(xù)到基礎(chǔ)施工完成； 雨季施工時基坑槽應分段開挖，挖好一段澆筑一段墊層；, 棄土應及時運出，在基坑槽邊緣上側(cè)臨時堆土、材料或移動施工機械時，應與基坑上邊緣保持1m以上的距離，以保證坑壁或邊坡的穩(wěn)定；,1.3 基坑（槽）和管溝開挖, 基坑挖完后，應組織有業(yè)主、設計、勘察、監(jiān)理四方參與的基坑驗槽，并報質(zhì)監(jiān)站驗證。符合要求后方可進入下一道工序。,四方參與基坑驗槽,共60頁 第6頁,2 土壁支護,土壁的穩(wěn)定主要是由土體內(nèi)磨擦阻力和粘結(jié)力來保持平衡的。一旦土體失去平衡，土體就會塌方，這不僅會造成人身安全事故、影響工期，有時還會危及附近的建(構(gòu))筑物。, 邊坡過陡； 雨水、地下水滲入基坑； 基坑上口邊緣堆載過大； 土方開挖順序、方法未遵守“從上至下、分層開挖；開槽支撐、先撐后挖”的原則。,2.1 造成土壁塌方的原因,第2講 土方工程施工要點,共60頁 第7頁,基坑塌方 搶險救人,邊坡的留設應符合規(guī)范的要求。 挖填高度高度大則坡度系數(shù)大，高度小則坡度系數(shù)小，甚至不放坡； 土的工程性質(zhì)土的類別、含水量，有無地下水等。土的類別低（密度?。⒑看?，則坡度系數(shù)大；土的類別高（密度大）、含水量小，則坡度系數(shù)??； 施工的特點坡頂是否有荷載？施工期長短？施工季節(jié)？ 人工作業(yè)還是機械作業(yè)？,2.2 防治塌方的措施,2.2.1 放足邊坡,對坡頂有荷載（尤其是有動荷載）、使用時間長、且跨越冬雨季施工的邊坡應留有充足的安全系數(shù)。,2 土壁支護,共60頁 第8頁,2.2.2 土壁支護,為縮小施工面，減少土方，或受場地的限制不能放坡時，則可設置土壁支撐。,2.2 防治塌方的措施, 基槽支護,基(溝) 槽開挖一般采用橫撐式土壁支撐。根據(jù)擋土板的不同，分為水平擋土板及垂直擋土板兩類。前者擋土板的布置又分為間斷式和連續(xù)式兩種。濕度小的粘性土挖土深度小于3m時，可用間斷式水平擋土板支撐；,共60頁 第9頁,間斷式水平擋土板支撐,對松散、濕度大的土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達5m。對松散和濕度很高的土可用垂直擋土板式支撐，其挖土深度不限。,2.2 防治塌方的措施,連續(xù)式水平擋土板支撐,共60頁 第10頁,垂直擋土板式支撐, 一般基坑的支護方法,一般基坑的支護方法有：斜柱支撐法、錨拉支撐法、短柱橫隔板支撐法、臨時擋土墻支撐法等，施工時按適用條件進行選擇。, 簡易支護,2.2 防治塌方的措施,僅適用于 部分地段 放坡不夠 的寬度較 大的基坑使用,僅適用于 部分地段 下部放坡 不夠的寬 度較大的 基坑使用,共60頁 第11頁,先沿基坑邊緣打設柱樁，在柱樁內(nèi)側(cè)支設擋土板并用斜撐支頂，擋土板內(nèi)側(cè)填土夯實。, 斜柱支撐, 錨拉支撐,先沿基坑邊緣打設柱樁，在柱樁內(nèi)側(cè)支設擋土板，柱樁上端用拉桿拉緊，擋土板內(nèi)側(cè)填土夯實。,2.2 防治塌方的措施,適用于深度不大的 大型基坑或機械挖 土時使用,適用于深度不大的大型 基坑或用機械挖土不能 安設橫（斜）撐時使用,共60頁 第12頁,2.2.3 做好施工排水 防止流砂,施工排水的內(nèi)容將在第3節(jié)專門討論。, 對可能產(chǎn)生滑坡的地段，不宜在雨期挖方，并應遵循先整治后開挖和由上至下的開挖順序，嚴禁先切除坡腳或在滑坡體上棄土。,2.2.4 完善施工技術(shù)措施, 應根據(jù)挖方深度、邊坡高度和土的類別確定挖方上邊緣至土堆坡腳的距離，當土質(zhì)干燥密實時不小于3m，當土質(zhì)松軟時不小于5m。,坡頂堆土的最小距離,共60頁 第13頁,2 土壁支護, 邊坡有危巖、孤石、崩塌體等不穩(wěn)定的跡象時要先做妥善處理。對軟土土坡和極易風化的軟質(zhì)巖石邊坡，開挖后應對坡腳、坡面采取噴漿、抹面、嵌補、砌石等保護措施，并作好坡頂、坡腳排水。,高達530m的邊坡錨固,共60頁 第14頁,2 土壁支護,邊坡支護,支撐垛防治 邊坡崩塌,大石加固 崩塌防治,共60張 第15張,2 土壁支護,邊坡簡易護理,邊坡主動防護網(wǎng),石籠網(wǎng)護坡 石籠網(wǎng)護岸,漓江石籠護岸,共60張 第16張,2 土壁支護,宜萬鐵路巖崩滑坡事故,2007年11月20日，高陽寨隧道發(fā)生巖崩事故，滑坡體總方量約3000m3。施工人員1死1傷2失蹤。一輛長途客車途經(jīng)事發(fā)現(xiàn)場被埋入巨石下，31人無人生還。,2 土壁支護,巖崩滑坡事故現(xiàn)場全景,巖石崩塌處 崩塌的巨石,客車被埋,車上 有乘客31人,共60頁 第17頁,2.3 深基坑的支護,深基坑支護的基本要求： 確保支護結(jié)構(gòu)能起擋土作用，基坑邊坡保持穩(wěn)定； 確保相鄰的建（構(gòu)）筑物、道路、地下管線的安全，不因土體的變形、沉陷、坍塌受到危害； 通過排水降水等措施，確?；A(chǔ)施工在地下水位以上進行。,上海環(huán)球金融中心 基礎(chǔ)施工,地鐵車站的 深基坑支護,共60頁 第18頁,2 土壁支護,常用的支護結(jié)構(gòu)體系,排樁式,土釘墻,噴錨支護,鋼管樁,挖孔灌注樁,鋼板樁,板墻式,板樁式,組合式,粉體噴射注漿樁墻,鉆孔灌注樁,高壓噴射注漿樁墻,深層攪拌水泥土樁墻,逆作拱墻式,邊坡穩(wěn)定式,排樁與板墻式,水泥擋土墻式,現(xiàn)澆地下連續(xù)墻,灌注樁與 水泥土樁結(jié)合,加筋水泥土圍護墻,型鋼橫擋板,共60頁 第19頁,2.3 深基坑的支護,2.3.1 擋土灌注樁支護,適于開挖面積大、深度大于6m、不允許放坡、鄰近有建（構(gòu)）筑物的基坑支護。,開挖前在基坑周圍設置砼灌注樁，樁的排列有間隔式、雙排式和連續(xù)式，樁頂設置砼連系梁或錨樁、拉桿。施工方便、安全度好、費用低。,深基坑的間隔式排樁支護,共60頁 第20頁,2.3 深基坑的支護,2.3.2 擋土灌注樁與土層錨桿結(jié)合支護,適于大型較深基坑,施工期較長,鄰近有建筑物,不允許支護,、鄰近地基不允許有下沉位移時使用,樁頂不設錨樁、拉桿，而是挖至一定深度，每隔一定距離向樁背面斜向打入錨桿，達到強度后，安上橫撐，拉緊固定，在樁中間挖土，直至設計深度。,深基坑的間隔式排樁支護,共60頁 第21頁,樁頂連系梁,懸臂支護樁,錨桿及橫撐,2.3 深基坑的支護,2.3.3 土層錨桿支護,在立壁土層上鉆（掏）孔至要求深度，孔內(nèi)放入鋼筋，灌入水泥砂漿或化學漿液，使之與土層結(jié)合成抗拉錨桿，將立壁土體側(cè)壓力傳至穩(wěn)定土層。,適于較硬土層或破碎巖石中開挖較大較深基坑，鄰近有建筑物須保證邊坡穩(wěn)定時采用,基坑錨桿支護施工中,2.3 深基坑的支護,共60頁 第22頁,天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設置土釘(亦稱砂漿錨桿)并與噴射砼面板相結(jié)合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以抵抗墻后的土壓力，保持開挖面的穩(wěn)定。也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻。,2.3.4 土釘墻支護,鉆 孔 插筋、注漿 鋪設鋼筋網(wǎng) 噴射砼護面,土釘墻支護,2.3 深基坑的支護,共60頁 第23頁,2.3.5 鋼板樁支撐,當基坑較深、地下水位較高且未施工降水時，采用板樁作為支護結(jié)構(gòu)，既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。板樁支撐可分為無錨板樁(懸臂式板樁)和有錨板樁兩大類。,鋼板樁水平支撐,U型鋼板樁 插打 入土 U型板樁相互連接,2.3 深基坑的支護,共60頁 第24頁,2.3.6 內(nèi)撐式支護,由支護樁或墻和內(nèi)支撐組成，適用于各種地基土層，缺點是內(nèi)支撐會占用一定的施工空間。,北京地鐵熊貓環(huán)島 車站基坑鋼管支護,大型深基坑的鋼管對撐支護,共60頁 第25頁,2.3 深基坑的支護,制作深基坑砼構(gòu)架,構(gòu)架支護下 挖樁間土方,構(gòu)架支護下 逆作法施工,共60頁 第26頁,2.3 深基坑的支護,2.3.7 地下連續(xù)墻支護,地下連續(xù)墻成槽施工,先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻，達到強度后在墻間用機械挖土。該支護法剛度大、強度高，可擋土、承重、截水、抗?jié)B，可在狹窄場地施工，適于大面積、有地下水的深基坑施工。,SH350連續(xù)墻抓斗成槽機 三一重工,槽段的連接,點擊動畫 水泥攪拌樁,共60頁 第27頁,2.3 深基坑的支護,導墻施工 導墻施工完 泥漿系統(tǒng)-泥漿池,成槽施工 鋼筋籠吊裝 鎖口管起拔 砼澆筑,2.3 深基坑的支護,共60頁 第28頁,深基坑邊坡支護坍塌事故,杭州地鐵塌陷事故,2008年11月15日下午，杭州蕭山湘湖段地鐵施工現(xiàn)場發(fā)生塌陷事故。風情大道長達75m的路面坍塌并下陷15m。行駛中的11輛車陷入深坑，數(shù)十名地鐵施工人員被埋。,共60頁 第30頁,2 土壁支護,共60頁 第31頁,2 土壁支護,事故附近的房屋 已被全部推倒,陷落的車輛 被吊起,清理塌陷現(xiàn)場,事故造成21人死亡，經(jīng)濟損失約1.5億元，是中國地鐵建設史上最慘痛的事故。,共60頁 第32頁,2 土壁支護,上?！吧徎ê优暇霸贰痹诮欠空w倒塌,6月27日6時左右，上海閔行區(qū)“蓮花河畔小區(qū)”一棟在建13層住宅樓整體倒塌。這是建國以來建筑業(yè)最令人恐怖的倒樓事件。,共60頁 第33頁,2 土壁支護,共60頁 第34頁,2 土壁支護,共60頁 第35頁,2 土壁支護,兩側(cè)壓力差產(chǎn)生的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力,駭人聽聞的上海倒樓事件令土木人蒙羞，開發(fā)商、承包商、監(jiān)理工程師和負有監(jiān)管職責的政府官員將被釘在土木建設史的恥辱柱上！,共60頁 第36頁,2 土壁支護,3 施工排水,基坑開挖時，流入坑內(nèi)的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。,3.1 明排水法,一般采用截、疏、抽的方法。 截：在現(xiàn)場周圍設臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域； 疏：在施工范圍內(nèi)設置縱橫排水溝，疏通、排干場內(nèi)地表積水； 抽：在低洼地段設置集水、排水設施，然后用抽水機抽走。,施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。,第2講 土方工程施工要點,共60頁 第37頁, 明溝與集水井排水,在基坑的一側(cè)或四周設置排水明溝，在四角或每隔2030m設一集水井，排水溝始終比開挖面低0.40.5m，集水井比排水溝低0.51m，在集水井內(nèi)設水泵將水抽排出基坑。,適用于土質(zhì)情況 較好、地下水量 不大的基坑排水,3.1 明排水法,普通明溝與集水井排水法,共60頁 第38頁, 分層明溝排水,當基坑開挖土層由多種土層組成，中部夾有透水性強的砂類土時，為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡，宜在基坑邊坡上分層設置明溝及相應的集水井。,適用于深度較大、 地下水位較高、上 部有透水性強的土 層的基坑排水,3.1 明排水法,點擊動畫 明溝與集水井排水,分層明溝排水法,共60頁 第39頁, 深層明溝排水,當?shù)叵禄酉噙B，土層滲水量和排水面積大，為減少大量設置排水溝的復雜性，可在基坑內(nèi)的深基礎(chǔ)或合適部位設置一條縱、長、深的主溝，其余部位設置 邊溝或支溝與主溝連通，通過 基礎(chǔ)部位用碎石或砂子作盲溝。,適用于深度大的 大面積地下室、 箱基的基坑施工 排水,3.1 明排水法,深層明溝排水法,共60頁 第40頁,3.2 施工降水,在含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當遇粉細砂層時，還會出現(xiàn)嚴重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅基坑無法挖深，還可能造成大量水土流失、邊坡失穩(wěn)、地面塌陷，嚴重者危及鄰近建筑物的安全。遇有此種情況時應采用井點降水的人工降水方法施工。,3 施工排水,地下室電梯井局部二次降水,全基坑輕型井點降水,共60頁 第41頁,3.2.1 井點降水的作用,防止地 下水涌 入坑內(nèi),防止邊坡 由于地下 水的滲流 而引起的 塌方,使坑底的土層 消除了地下水 位差引起的壓 力，因此防止 了坑底的管涌,3.2 施工降水,共60頁 第42頁,降水后，使 板樁減少了 橫向荷載,消除了地下 水的滲流， 也就防止了 流砂現(xiàn)象,降低地下水 位后，還能 使土壤固結(jié) ，增加地基 土的承載能 力,3.2 施工降水,共60頁 第43頁,3.2.2 井點降水的種類,輕型井點是沿基坑四周將井點管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。, 輕型井點,適用于滲透系數(shù) 為0.150m/d的 土層中。降水深 度為：單級井點 36m，多級井 點612m,3.2 施工降水,點擊動畫 輕型井點降水,共60頁 第44頁, 噴射井點,是在井點管內(nèi)設特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流，將地下水抽出排走。其降水深度可達820m。,適用于開挖深度較深、降水 深度大于8m，土滲透系數(shù) 為350m/d的砂土或滲透 系數(shù)為0.13m /d的粉砂、 淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土。,3.2 施工降水,共60頁 第45頁, 電滲井點,電滲井點以井點管作負極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負極向正極移動，水則自正極向負極移動而被集中排出。本法常與輕型井點或噴射井點結(jié)合使用。,適用于滲透 系數(shù)很小的 飽和粘性土 、淤泥或淤 泥質(zhì)土中的 施工降水,3.2 施工降水,共60頁 第46頁, 管井井點,管井井點由濾水井管、吸水管和抽水機組成。管井埋設的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距1050m，最大埋深可達10m，管井距基坑邊緣距離不小于1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度35m、滲透系數(shù)為20200m/d的基坑中施工降水。管井井點設備簡單、排水量大、易于維護、經(jīng)濟實用。,3.2 施工降水,管井填充濾料 管井抽排水 PVC簡易管井,共60頁 第47頁,如需降水深度較大，可采用深井井點，適用于降水深度15m、滲透系數(shù)為10250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。,3.2 施工降水,管井井點降水,點擊動畫 管井井點降水,共60頁 第48頁,3.2.3 輕型井點降水,點擊井點降水動畫, 輕型井點的設備,由管路系統(tǒng)（濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管）和抽水設備（真空泵、離心泵和水氣分離器）組成。輕型井點工作原理及濾管構(gòu)造見圖：,3.2 施工降水,共60頁 第49頁, 輕型井點的平面布置, 單排布置：當基坑(槽)寬度6m、降水深度5m時可采用單排布置。井點管應布置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度B。 雙排布置：當基坑(槽)寬度6m時應采用。,3.2 施工降水,共60頁 第50頁, 環(huán)型或U 型布置：當基坑面積較大時，應采用環(huán)型布置（考慮施工機械進出基坑時宜采用U 型布置）。, 采用雙排、環(huán)型或U型布置時，位于地下水上游一排的井點間距應小些，下游井點的間距可大些。 如采用U形布置，則井點管不封閉的一段應在地下水的下游方向。,3.2 施工降水,共60頁 第51頁, 輕型井點的高程布置,輕型井點降水深度一般不大于6m。井點管埋置深度H(不包括濾管)，可按下式計算：, 如H 值小于降水深度6m時，則可用一級井點； 當H 值稍大于6m時，如降低井點管的埋置面可滿足降水深度要求時，仍可用一級井點降水；,3.2 施工降水,共60頁 第52頁, 在確定井點管埋置深度時，還應考慮井點管露出地面0.20.3m，濾管必須埋在透水層內(nèi)。 當一級井點達不到降水深度要求時，則可采用二級井點（見右圖）。,3.2 施工降水,地下室三級井點降水,共60頁 第53頁, 輕型井點的設計及計算,井點系統(tǒng)的設計應掌握施工現(xiàn)場地形圖、水文地質(zhì)勘察資料、基坑的施工圖設計等資料。,設計內(nèi)容除進行井點系統(tǒng)的平面布置和高程布置外,尚應進行涌水量的計算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設備等工作。, 輕型井點的埋設程序,排放總管埋設井點管用彎聯(lián)管將井點與總管接通安裝抽水設備。,3.2 施工降水,共60頁 第54頁, 防范井點降水不利影響的措施,井點降水必然會形成降水漏斗，從而導致周圍土壤固結(jié)并引起地面沉陷，為減少井點降水對周圍建筑物及地下管線造成影響，可考慮在井點設置線外45m處設置回灌井點，將井點中抽出水經(jīng)沉淀后用壓力注入回灌井中，形成一道水墻。,設置擋土帷幕也可減少井點降水引起的不利影響。,3.2 施工降水,共60頁 第55頁,4 流砂的防治,在細砂或粉砂土層的基坑開挖時，地下水位以下的土在動水壓力的推動下極易失去穩(wěn)定，隨著地下水涌入基坑。稱為流砂現(xiàn)象。流砂發(fā)生后，土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒，施工條件極端惡化，基坑難以達到設計深度。嚴重時會引起基坑邊坡塌方,臨近建筑物出現(xiàn)下沉、 傾斜甚至倒塌。,4.1 流砂現(xiàn)象,第2講 土方工程施工要點,廣佛地鐵桂城站基坑出現(xiàn) 流砂，地面下沉約1.5m 圖為砂包封堵?lián)岆U現(xiàn)場,共60頁 第56頁,產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因有內(nèi)因和外因： 內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，當土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。因此，流砂現(xiàn)象極易發(fā)