土木工程施工技术课件
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第1章 土方工程
1.1 概 述
1.1.1 土的工程分 类八大类（16个级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、
软石、次坚石、坚石、特坚石。
1.1.2 土的工程性质
1.土的可松性：自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增
加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。
Ks
V2 V1
K
' s
V3 V1
Ks ——最初可松性系数
1.2 土方机械化施工
主要土方施工机械:
推土机、铲运机、单斗挖土机、压实机械等。
1.6.1 主要土方机械的特点与施工方法
（1）推土机
特点—切土、推土和卸土；
分类 行走装置：履带式和轮式推土机 操作方式：机械式和液压式操纵。 铲刀安装方式：固定式推土机和回转式推土机。
履带式推土机
轮胎式推土机
稳弯曲；
● 支撑或拉锚的强度不够；
★ 拉锚长度； ★ 板桩位移。
一般H取：200mm~300mm。 σ
ρ
压实机械 每层铺土厚度（mm） 压实遍数
平碾
250~300
6~8
z
振动压实机
250~350
3~4
柴油打夯机
200~250
3~4
3．压实功： 压实遍数
人工打夯
0 ＜ 200
3~4
W(N·m)
1.3.4 填土压实的质量检查 1．质量要求：
压实系数（λc）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。
边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。
2. 影响边坡系数m大小的因素：
⑴ 土质； ⑵ 挖土深度； ⑶ 施工期间边坡上的荷载； ⑷ 土的含水率及排水情况； ⑸ 边坡的留置时间。
*土含水量增加，对边坡稳定的影响：
土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加；
土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。
1.3.3 影响填土压实质量的因素
土的含水量、铺土厚度、压实功。
ρ 1．土的含水量：
最优含水量：使填土压实获得最大密实度时的含水量。
——小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；
应为最优含水量
0
w
2．铺土厚度： 填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机 械的性能确定。 不同机械有效影响深度不同。
4．土的渗透性： 指水流通过土中孔隙的难易程度。
Δh
K i K h1 h2
L
当水力坡度 i 1 时，地下水在土中渗流
L
的速度，称渗透系数K。
5．原状土经机械压实后的沉降量： 根据不同土质，其沉降量一般在：3~30cm之间。
S P C
式中：P——机械压实的有效作用力（MPa） C——原状土的抗陷系数（MPa）
2．填筑方法： ▲接近水平的分层填土、分层压实； ▲采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。
1.3.2 填土压实的方法：
碾压法 ——大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾…… 夯实法 ——小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯…… 振动压实法 ——非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器
直铲推土机的固定 式推土铲
回转式铲刀 （a）铲刀平斜 （b）铲刀侧倾
（2）铲运机
特点—挖土、运土、卸土和平土；
分类
运行方式：拖式和自行式 操作方式：钢丝绳操纵式和液压式操纵。 卸土方式：强制式、半强制式和自由卸土。
拖式铲运机
自行式铲运机
（3）单斗挖土机
反铲挖掘机
（4）压实机械
轮胎驱动钢轮振动压路机
重力式水泥土墙支护结构的设计包括： ①整体稳定； ②抗倾覆稳定； ③抗滑移稳定； ④位移； ⑤其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。
⑵板桩：
1．板桩设计的五要素： 板桩工程事故失败的主要原因：
★ 入土深度； ★ 截面弯矩； ★ 支点反力；
● 入土深度不够，在土压力的作用下， 板
桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡； ● 板桩本身刚度不够，在土压力作用下失
K
' ——最终可松性系数
s
2．土的密度：
⑴天然密度： 指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。
m
V
⑵土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙
中无水时的单位土重（kg/m3） 。
d
ms V
3．土的含水量： 指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。
w mw 100% ms
c
d d max
2．检查方法：
0 d
P42表1-23填土压实系数
（一般场地平整0.9，填土作地基0.93~0.96 ）
0
1
0.01
采用“环刀法”按规定取样。
土的最优含水量和最大干密度参考表
项次 1
土的种类
变动范围
最优含水量（%） 最大干密度
（质量比）
（103kg/m3）
按施工方法分： 土钉支护（土钉墙）； 土层锚杆支护； 排桩式支护； 板桩支护； 钢木支撑。
*若按受力状态分： 横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支 护结构（如：地下砼连续墙）。
⑴重力式水泥土墙：
水泥土墙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），而构成重力式支护结构。
砂土
8~12
1.80~1.88
2 粘土
19~23
1.58~1.70
3 粉质粘土
12~15
Байду номын сангаас
1.85~1.95
4 粉土
16~22
1.61~1.80
1.4 基坑施 1.3.1 土方边坡工及其稳定：
1. 土方边坡坡度 H 1 1 B BH m
m=B/H，m——坡度系数
H
B
边坡坡度图
m的物理意义：当基坑深为1米时，边坡宽度的大小。
轮胎式压路机
振动冲击夯
电动蛙式打夯机
1.3 土方填筑与压实
1.3.1 土料的选择和填筑方法
1．土料的选择： ⑴碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料； ⑵含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。
不能选用的几种土： ▲含水量大的土； ▲淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量＞8%的土； ▲硫酸盐含量＞5%的土。 ▲在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。
1.3.2 土壁支护：
三种类型：加固型支护、支挡型支护、混合型支护。
1.加固型支护：是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行 加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性 的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。
按施工方法分：◆ 深层搅拌水泥土桩墙支护；
◆ 高压喷射旋喷桩支护。
2.支挡型支护：是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁 的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。
1.1 概 述
1.1.1 土的工程分 类八大类（16个级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、
软石、次坚石、坚石、特坚石。
1.1.2 土的工程性质
1.土的可松性：自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增
加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。
Ks
V2 V1
K
' s
V3 V1
Ks ——最初可松性系数
1.2 土方机械化施工
主要土方施工机械:
推土机、铲运机、单斗挖土机、压实机械等。
1.6.1 主要土方机械的特点与施工方法
（1）推土机
特点—切土、推土和卸土；
分类 行走装置：履带式和轮式推土机 操作方式：机械式和液压式操纵。 铲刀安装方式：固定式推土机和回转式推土机。
履带式推土机
轮胎式推土机
稳弯曲；
● 支撑或拉锚的强度不够；
★ 拉锚长度； ★ 板桩位移。
一般H取：200mm~300mm。 σ
ρ
压实机械 每层铺土厚度（mm） 压实遍数
平碾
250~300
6~8
z
振动压实机
250~350
3~4
柴油打夯机
200~250
3~4
3．压实功： 压实遍数
人工打夯
0 ＜ 200
3~4
W(N·m)
1.3.4 填土压实的质量检查 1．质量要求：
压实系数（λc）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。
边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。
2. 影响边坡系数m大小的因素：
⑴ 土质； ⑵ 挖土深度； ⑶ 施工期间边坡上的荷载； ⑷ 土的含水率及排水情况； ⑸ 边坡的留置时间。
*土含水量增加，对边坡稳定的影响：
土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加；
土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。
1.3.3 影响填土压实质量的因素
土的含水量、铺土厚度、压实功。
ρ 1．土的含水量：
最优含水量：使填土压实获得最大密实度时的含水量。
——小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；
应为最优含水量
0
w
2．铺土厚度： 填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机 械的性能确定。 不同机械有效影响深度不同。
4．土的渗透性： 指水流通过土中孔隙的难易程度。
Δh
K i K h1 h2
L
当水力坡度 i 1 时，地下水在土中渗流
L
的速度，称渗透系数K。
5．原状土经机械压实后的沉降量： 根据不同土质，其沉降量一般在：3~30cm之间。
S P C
式中：P——机械压实的有效作用力（MPa） C——原状土的抗陷系数（MPa）
2．填筑方法： ▲接近水平的分层填土、分层压实； ▲采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。
1.3.2 填土压实的方法：
碾压法 ——大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾…… 夯实法 ——小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯…… 振动压实法 ——非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器
直铲推土机的固定 式推土铲
回转式铲刀 （a）铲刀平斜 （b）铲刀侧倾
（2）铲运机
特点—挖土、运土、卸土和平土；
分类
运行方式：拖式和自行式 操作方式：钢丝绳操纵式和液压式操纵。 卸土方式：强制式、半强制式和自由卸土。
拖式铲运机
自行式铲运机
（3）单斗挖土机
反铲挖掘机
（4）压实机械
轮胎驱动钢轮振动压路机
重力式水泥土墙支护结构的设计包括： ①整体稳定； ②抗倾覆稳定； ③抗滑移稳定； ④位移； ⑤其他：验算抗渗、墙体应力、地基强度。
⑵板桩：
1．板桩设计的五要素： 板桩工程事故失败的主要原因：
★ 入土深度； ★ 截面弯矩； ★ 支点反力；
● 入土深度不够，在土压力的作用下， 板
桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡； ● 板桩本身刚度不够，在土压力作用下失
K
' ——最终可松性系数
s
2．土的密度：
⑴天然密度： 指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。
m
V
⑵土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙
中无水时的单位土重（kg/m3） 。
d
ms V
3．土的含水量： 指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。
w mw 100% ms
c
d d max
2．检查方法：
0 d
P42表1-23填土压实系数
（一般场地平整0.9，填土作地基0.93~0.96 ）
0
1
0.01
采用“环刀法”按规定取样。
土的最优含水量和最大干密度参考表
项次 1
土的种类
变动范围
最优含水量（%） 最大干密度
（质量比）
（103kg/m3）
按施工方法分： 土钉支护（土钉墙）； 土层锚杆支护； 排桩式支护； 板桩支护； 钢木支撑。
*若按受力状态分： 横撑式支撑、板桩式支护结构（悬臂式、支撑式）、重力式支 护结构（如：地下砼连续墙）。
⑴重力式水泥土墙：
水泥土墙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），而构成重力式支护结构。
砂土
8~12
1.80~1.88
2 粘土
19~23
1.58~1.70
3 粉质粘土
12~15
Байду номын сангаас
1.85~1.95
4 粉土
16~22
1.61~1.80
1.4 基坑施 1.3.1 土方边坡工及其稳定：
1. 土方边坡坡度 H 1 1 B BH m
m=B/H，m——坡度系数
H
B
边坡坡度图
m的物理意义：当基坑深为1米时，边坡宽度的大小。
轮胎式压路机
振动冲击夯
电动蛙式打夯机
1.3 土方填筑与压实
1.3.1 土料的选择和填筑方法
1．土料的选择： ⑴碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料； ⑵含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。
不能选用的几种土： ▲含水量大的土； ▲淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量＞8%的土； ▲硫酸盐含量＞5%的土。 ▲在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。
1.3.2 土壁支护：
三种类型：加固型支护、支挡型支护、混合型支护。
1.加固型支护：是对基坑边坡滑动棱体范围及其附近土体进行 加固，改善其物理力学性能，使其成为具有一定强度和稳定性 的土体结构，从而保证土体结构，并兼有抗渗作用。
按施工方法分：◆ 深层搅拌水泥土桩墙支护；
◆ 高压喷射旋喷桩支护。
2.支挡型支护：是利用设置在基坑土壁上的支挡构件承受土壁 的侧压力及其他荷载，保持土体结构的稳定。