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建筑施工技术教案

第一章 土方工程

Ⅰ、教学目的与要求:

(1)了解土的工程分类及其工程物理性质;基坑(槽)土方量计算,维护坑(槽)稳定的做法;拉锚和土层锚杆的构造及施工艺,制定土方开控的方法。了解降低地下水位的方法;集水坑降、井点降水;了解轻型井点设计及计算方法,理解轻型井点计算实例。

(2)掌握场地平整的计算;土方压实的基本方法;推土机、铲运机、挖土机的特点、作业方式。 Ⅱ、教学重点与难点:

(1)重点:土的工程分类及其工程物理性质;支护结构破坏形成;填土质量控制;流砂产生的原因。

(2)难点:场地平整相关土方量的计算方法;挖土机作业方式。 Ⅲ、教学内容:

(1)土的工程分类及其工程物理性质; (2)基坑(槽)的土方开挖; (3)土方填筑与压实; (4)土方工程的机械化施工; (5)人工降低地下水位。 Ⅳ、授课时数:

Ⅴ、授课方式:

讲述、举例、启发 Ⅵ、教学过程:

第一节 土的分类及其工程物理性质

一、土方工程施工特点

施工面广、工程量大、劳动繁重、施工条件复杂。 二、土的工程分类按开挖难易程度

土的工程分类参见课本表1-1 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

100%w

s

m m ω=

?

式中:w m ——土中水的质量; s m ——土中固体颗粒的质量。

ω越大,越不利当:ω<5% 干土;ω=5~30% 湿土;ω>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

m V

ρ=

式中:m ——土的总质量;

V ——土的天然体积。

(2)土的干密度:

s

d m V

ρ=

式中:s m ——土中固体颗粒的质量;

V ——土的天然体积。

d ρ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。

2

1s V k V =

'3

1

s V k V =

式中:s k ——土的最初可松性系数;

's k ——土的最终可松性系数;

1V ——土在天然状态下的体积;

2V ——土被挖出后在松散状态下的体积; 3V ——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:

12H H h

v k

k ki L L

-=== 第二节 基坑(槽)的土方开挖

一、土方边坡:

1、土方边坡坡度=

1

1:h m b

b h

== 2、边坡形式:

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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)

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基坑土方量计算:102(4)6V H A A A =++ 基槽或路堤:11102(4)V L A A A =++

12n V V V V =++

+

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 1

234

02344H

H H H H n

+++=∑∑∑∑

(2)调整场地设计标高 ① 土的可松性影响

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总挖方体积为:'

w w w V V F h =-?V

总填方体积为:'''

()T w s w w s V V k V F h k =?=-?V

''()w w s T

T T T T V F h k V V V h F F -?--==

V V ''

1

w s T w s

V k h F F k -=+V 场地设计标高调整为:'

00H H h =+V

② 取土或弃土的影响

'''002Q

H H na

③ 泄水坡度的影响

''

0ij H H li =±

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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)

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方格中土方量计算

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①四角棱柱

A、角点全填或全挖

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B、角点二填或二挖

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C、角点一填(挖)或三挖(填)

填方部分:

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挖方部分:

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② 三角棱柱体积计算(略) (2)断面法 地形不平情况下

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所求土方量为:

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(3)边坡土方量计算:

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① 三棱锥边坡体积

111V A l =

② 三棱柱边坡体积

4124()2V A A l =+或41624(4)6V A A A l =++(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

作用: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:6h mm 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

原理: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。 适用: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 原理:支柱打入土中,支柱间设木挡板 适用:土质好,地下水位较低地区 (2)钢板桩 截面形式:

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原理:钢桩打入土中,挡土挡水

适用: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

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适用: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

适用:深度大,地下结构层数多的深基础

3、支撑系统类型

分类: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

分类:①钢管支撑;② H型钢支撑

(2)钢筋混凝土支撑

特点:刚度大变形小;但形成支撑慢

分类: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

分类:拉锚、坑外地表设置、锚杆、坑内沿坑壁设置

适用: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

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(二)、土层锚杆

1、锚杆支护体系构造

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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

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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S R 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

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七、土钉支护

构造:

适用: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)

特点: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

特点: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

特点: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

分类:土夯、挖式打夯机、火力夯、夯土机 适用:小面积回填土、较厚土层 3、振动法 适用:非粘性土 四、影响压实质量因素

1、压实法:含水率一定时,ρ越大,压实功越大当,当max ρρ→,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

分类:索式、油压式

特点:操作灵活、运转方便、速度快、能缓缓坡

适用: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

分类:自行式,拖式,索

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式,油压式

特点:操作灵活,速度快,

生产率高,费用低

适用: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

分类:正铲、反铲、拉铲、抓铲、机械式、液压式

(一)正铲挖土机

特点:前进向前,强制切土,卸土(侧面,后面.)

(二)反铲挖土机

特点: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

特点:后退向下,自重切土 (四)挖土机,与汽车配套计算 1、挖土机数:

1

Q N P TCK

=

2、自卸汽车配合计算:

11

s

T N t =

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

构造:

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方法: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:

特点: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性土

4、流砂及其防治

①现象:挖坑时,坑底下的土随水涌入坑内,边挖边冒,无法挖深

②流砂发生的条件:

A、土层中有厚度>250mm的粉砂土层

B、土的含水率>30% 或孔隙率>43%

C、粘粒含量<10%,粉砂粒含量>75%

D、砂土渗透系数、排水性差

③原因分析

内部条件:细砂、粉砂、亚砂土

外部条件:地下水及动力压力的大小和方向;地下水渗流对单位土体内骨架产生的压力;单位土骨架对地下水阻力;力平衡方程。

④防流砂措施

A、枯水期施工

B、抛大石块法

C、打钢板桩法

D、水下挖土法

E、人工降低地下水位法

F、地下连续墙

二、井点降水

方法:基坑周围埋设点管,地下水流入管中,抽水设备抽出坑外。

分类:轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点、电路井点。

1、轻型井点:

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2、喷射井点:

布置:坑宽≤10m 时,单排布置;大面积基坑,环形布置;井点间距,坑宽>10m时,双排布置

3、电渗井点

4、管井井点

5、深井井点

三、轻型井点降水

1、轻型井点设备

2、轻型井点布置

(1)平面布置

沟坑宽<6m,且降水深度<5m:单排布置,布置在地下水上游;沟坑宽>6,或土质不良:双排布置坑面积大,环形布置。

(2)高程布置:

一般H≤6m;当H>6m时,降低总管平台面标高。

一级轻型井点达不到深度要求时,二级布置

3、轻型井点计算(具体详见教材)

4、轻型井点的施工

(1)施工工艺

放线定位—>铺设总管—>冲孔—>安井点管、填砂砾填料、上部粘土密封—>弯联管连井点管与总

管—>安抽水设备—>试抽水—>观测地下水位变化。

(2)井点管埋设:冲孔——>埋设

(3)井点管使用:连续抽水、双电源防断电

出水规律:“先大后小”,“先混后清”。

Ⅶ、本章小结:

本章重点掌握土的工程性质(土的可松性)、土方填筑与压实的方法、流砂现象及其防止措施。了解土方工程的机械化施工方法。

Ⅷ、作业:

第二章桩基础工程

Ⅰ、教学目的与要求:

(1)掌握预制桩的制作、起吊、运输、堆放等施工方法。

(2)了解预制桩的制作运输堆放及打桩施工;了解静力压施工工艺;了解钻孔灌注桩,沉管灌注桩的施工工艺、常见问题及处理措施。

Ⅱ、教学重点与难点:

(1)重点:接桩方法

(2)难点:施工影响及预防措施;正、反循环排渣方法

Ⅲ、教学内容:

(1)预制桩施工

(2)混凝土灌注桩施工

Ⅳ、授课时数:

Ⅴ、授课方式:

讲述、举例、启发

Ⅵ、教学过程:

第一节预制桩施工

桩基础施工组成:桩身、承台

分类:

(1)按传力分为:端承桩、磨擦桩

(2)按施工方法分:预制桩、灌注桩

优点:承载力大,坚固耐久,制作容易,施工简单,速度快

缺点:噪音大,对周围环境影响大,施工受限 一、预制桩的制作、起吊、运输、堆放

(一)砼实心方桩: 1、制作

尺寸:断面200mm×200mm~600mm×600mm

桩长:L≤12m ,工厂预制L >30m 时应分段制作,逐段接长;工地预制≤27m 配筋:直径14φ≥ 砼:C30~C50

制作方法:并列法、间隔法、重覆法、翻模法 A 、重叠层数≤4层

B 、模板顶平、身直、尖正、尺寸准确

C 、底模和场地平整坚实,防浸水沉陷

D 、上下层桩,桩与底模刷隔离剂

E 、上层桩在下层桩达30%设计强度后方可浇筑

F 、同桩顶向桩尖连续一次浇完

G 、洒水养护不少于7天且标编号,制作日期 2、起吊、运输、堆放 ① 吊点位置 ② 减少二次搬运 ③ 堆放 A 、按规格堆放

B 、地面平整坚实、设排水坡

C 、不超4层 层间设垫木

(二)砼管桩的制作、运输、堆放 预制厂离心法成型 桩径:φ300、φ400、φ500 壁厚:80—100mm 节长:8m 、10m 、12m

壁内主筋:φ12—φ22、10220根、φ6螺旋箍筋 砼:C30

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