第三章、土石方工程施工与地基处理.ppt

第三章、土石方工程施工与地基处理 土石方工程是环境工程土建施工中的主要工程之一 它包括一切土(石)方的挖掘、运输、填筑、平整等施工过程以及施工排水、地基处理等辅助工程。工程量大，施工条件复杂，工程所需的劳动量和机械动力消耗都很大，这些往往是影响施工进度、成本及工程质量的因素。 土石方工程一般分为两大类： 1、场地平整施工，即在地面上进行挖填方作业。将拟建工程的场地按照场区竖向规划设计的要求平整为符合设计标高的平面 2、沟槽、基坑的施工，在地面以下开挖各种断面形式的地下管道沟槽，当两条或多条管道共同埋设时，还需采用联合槽。 土石方工程的特点是影响因素多，施工条件复杂。土壤中天然物质种类多，成分复杂，性质各异，又多为露天作业，施工直接受到地区的地形、水文地质、气候以及工程地质等诸多条件的影响，在繁华的城市中施工．还会受到施工环境的影响；工程量大，施工面积广。环境工程管道施工属于线型工程，长度常达数十千米，而某些大型污水处理工程，在场地平整和大型基坑开挖中，土方施工工程量往往可达数十万到百万立方米。 因此，合理地选择土方机械，有组织地进行机械化施工，对于缩短工期，降低工程成本具有重要意义。为此，施工前要作好调查研究，充分掌握施工区域的地形地物、水文地质和气象资料，采用合理、有效的施工方案组织施工。 本章将围绕上述特点来叙述土的工程性质和分类、施工场地平整、沟槽与基坑开挖、施工排水、支撑设置、土方回填与夯实、地基加固处理及土石方爆破施工等内容。 第一节、工程地质情况 土是岩石在地质作用下经风化、破碎、剥蚀、搬运、沉积等过程的产物。土是由固体颗粒、水和气体组成的三相分散系。固体颗粒组成土的骨架，颗粒大小及其搭配是影响土性的基本因素；土中水是溶解着各种离子的溶液，其含量多少也明显影响土的性质．如含水量高的土往往比较软，特别是由细小颗粒组成的粘性土，含水多少直接影响土的强度；土中气可以与大气相连，也可以气泡形式存在，对土性影响相对较小。 土的性质一方面取决于每一相的特性，另一方面取决于土的三相比例关系。由于气体易被压缩，水能从土体流进或流出，土的三相的相对比例会随时间和荷载条件的变化而变化，土的一系列性质也随之改变。土在形成过程中所经历的每一个环节以及在形成后沉积时间的长短、外界环境的变化、都对土的性质有显著的影响。 一、土的组成 1、土的固体颗粒 土中固体颗粒的大小和形状、矿物成分及其颗粒大小的相互搭配情况是决定土的物理、力学性质的主要因素。粗大土粒往往是岩石经物理风化作用形成的原生矿物，主要呈块状或粒状，而细小土粒主要是岩石经化学风化作用形成的次生矿物和生成过程中混入的有机物质．主要呈片状。 （1）、土的颗粒级配 工程土常常是不同粒组（共分六大粒组见P28表）的混合物，而土的性质主要取决于不同粒组的相对含量，土的颗粒级配(又称土的粒度成分)是指大小土粒的搭配情况，通常以土中各个粒组于土的相对含量的百分比来表示。 为了了解各粒组的相对含量，就需进行颗粒分析，颗粒分析的方法有筛分法和比重（密度）计法。 筛分法适用于粒径在60mm—0.1mm的土。试验时，将风干的均匀土祥放入一套孔径不同的标准筛，标准筛的孔径依次为60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm．经筛析机上、下震动，将土粒分开，称出留在每个筛上的土重，即可求出留在每个筛上土重的相对含量。 对于粒径小于0.1mm的土，可用比重计法，土粒大小相当于在比重计中与实际土粒有相同沉降速度的理想圆球体的直径。 根据颗粒大小分析试验成果，可以绘制如下图所示的颗粒级配累积曲线。其横坐标表示粒径。因为土粒粒径相差常在百倍、干倍以上，所以宜采用对数坐标表示。纵坐标则表示小于(或大于)某粒径的土质量含量(或称累计百分含量)。由曲线的坡度可以大致判断土的均匀程度。例如，曲线较陡，则表示粒径大小相差不多，土粒较均匀；反之，曲线平缓，则表示粒径大小相差悬殊，土粒不均匀，级配良好。 利用不均匀系数Ku来评价土的均匀程度，即 式中 d10——小于某粒径的土粒质量累计百分数为10％时，该粒径称为有效粒径d10 。； d60——小于某粒径的土粒质量累计百分数为60％时，该粒径称为限定径直径d60 。 Ku越大表示土粒大小的分布范围越大，其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度。 还有一项指标就是Kc，即 Kc叫做曲率系数，描写累积曲线分布范围，反映曲线整体形状。 工程上把Ku ＜5的土看做是均粒土，属级配不良；Ku＞10的土，属级配良好。实际上，单独只用一个指标Ku来确定的级配情况是不够的，要同时考虑累积曲线的整体形状。例如，砾类土或砂类土同时满足Ku＞5和Kc＝1—3两个条件时，则定名为良好级配