建筑施工技术课程设计(4)

2019-03-03 12:57

挖方深度超过上述规定时,应考虑放坡或做成直立壁加支撑。

当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑或管沟底面标高时,挖方深度在5m以内不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1-5

永久性挖方边坡应按设计要求放坡。对临时性挖方边坡值应符合表1-6

(二)土壁支撑

在基坑或沟槽开挖时,为了缩小施工面,减少土方量或因受场地条件的限制不能放坡时,可采用设置土壁支撑的方法施工。

开挖较窄的沟槽多用横撑式支撑。横撑式支撑根据挡土板的不同,分为水平挡土板和垂直挡土板两类,前者的不知又分断续式和连续式两种。湿度小的粘性土挖土深度小于3m 时,可用断续式支撑;松散、湿度大的图可用连续式水平挡土板支撑,挖土深度可达5m。对松散和湿度很大的土可用垂直挡土板式支撑,挖土深度不限。

采用横撑式支撑时,应随挖随撑,支撑要牢固。施工中应经常检查,如有松

动、变形等现象时,应及时加固或更换。支撑的拆除应按回填顺序依次进行,多层支撑应自下而上逐层拆除,随拆随填。 三、土方工程施工排水与降低地下水位

在开挖基坑、地槽、管沟或其他土方时,土的含水层常被切断,地下水将会不断地渗入坑内。雨季施工时,地面水也会流入坑内。为了保证施工的正常进行,防止边坡塌方和地基承载能力的下降,必须做好基坑降水工作。降水方法分明排水法和人工降低地下水位法两类。 (一)明排水法

在基坑或沟槽开挖时,采用截、疏、抽的方法来进行排水。开挖时,沿坑底

周围或中央开挖排水沟,再在沟底设集水井,使基坑内的水经排水沟流向集水井,然后用水泵抽走。

基坑周围的排水沟及集水井应设置在基础范围以外,地下水流的上游。明沟排水的纵坡宜控制在千分之一到千分之二;集水井应根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力,每隔20~40m设置一个。

集水井的直径或宽度,一般为0.7~0.8m。其深度随着挖土的加深而加深,而始终低于挖土面0.8~1.0m。井壁可用竹、木等简易加固。

当基坑挖至设计标高后,井底应低于坑底1~2m,并铺设0.3m碎石滤水层,以免在抽水时将泥沙抽出,并防止井底的土被搅动。

明排水法由于设备简单和排水方便,采用较为普遍,但当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时,用明排水法降水,挖至地下水水位以下时,有时坑底下面的土会形成流动状态,随地下水涌入基坑。这种现象称为流砂现象。发生流砂时,土完全丧失承载能力。使施工条件恶化,难以达到开挖设计深度。严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜、倒塌等。总之,流砂现象对土方施工和附近建筑物有很大危害。 1、流砂产生的原因

如图1-18所示的实验说明。由于高水位的左端与低水位的右端之间存在压力差,水经过长度为L,断面积为F的土体由左端向右端渗流(图1-18a)

Gd称为动水压力,其单位为N/cm2.由上可知,动水压力的大小与水力坡度成正比,即水位差h1-h2愈大,则动水压力愈大;而渗透路程l愈长,动水压力愈小;动水压力的作用方向与水流方向相同。当水流在水位差的作用下对土颗粒产生向上压力时,动水压力不但使土粒受到水的浮力,而且还使土粒受到向上推动的压力。如果动水压力等于或大于土的饱和密度p`时则土粒处于悬浮状态,土的抗剪强度等于零,土粒能随着渗流的水一起流动,这种现象就叫“流砂现象”。

2、易产生流砂的土

实践实验表明。具备下列性质的土,在一定动水压力作用下,就有可能发生流沙现象。

一、土的颗粒组成中,黏粒含量小于10%,粉粒含量大于75%。 二、颗粒级配中,土的不均匀系数小于5 三、土的天然空隙比大于0.75

四、土的天然含水量大于30%。因此,流沙现象经常发生在细砂、粉砂及粉土中。经验还表明:在可能发生流砂的土质处,基坑挖深超过地下水位线0.5m左右,就会发生流沙现象。

3、管涌现象

当基坑坑底位于布透水土层内,而不透水土层下面为承压蓄水层,坑底不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时,基坑底部即可能发生涌冒现象(图1-19)

4、流砂的防治办法

颗粒细、均匀、松散、饱和的非粘性土容易发生流砂现象,但是否出现流砂现象的重要条件是动水压力的大

小和方向。在一定的条件下土转化为流砂,而在另一些条件下(如改变动水压力的大小和方向),又可将流砂转变为稳定土。因此,在基坑开挖中,防治流砂的原则是“治疏砂必治水”。主要途径有消除、减少或平衡动水压力。具体措施有:

(1)抢挖法:即组织分段抢挖,使挖土速度超过冒砂速度,挖到标高后立即铺竹筏或芦席,并抛大石块以平衡动水压力,压住流砂,此法可解决轻微流砂现象。

(2)打板桩法:将板桩打入坑底下面的一定深度,增加地下水从坑外流入坑内的渗流长度,以减小水力坡度,从而减小动水压力,防止流砂产生。

(3)水下挖土法:不排水施工,使坑内水压力与地下水压力平衡,消除动水压力,从而防止流砂产生。此法在沉井挖土下沉过程中常用。

(4)人工降低地下水位:采用轻型井点等降水,使地下水的渗流向下,水

不致渗流入坑内,又增大了土料间的压力,从而可有效地防止流砂形成。

(5)地下连续墙法:此法是在基坑周围先浇注一道混凝土或钢筋混凝土的连续墙,以支撑墙壁、截水并防止流砂产生。

此外,在含有大量地下水土层或沼泽地区施工时,还可以采取土壤冻结法等。对位于流砂地区的基础工程,应尽可能用柱基或沉井施工,以节约防治流砂所增加的费用。

(二)人工降低地下水位

人工降低地下水位,就是在基坑开挖前,预先在基坑四周埋设一定数量的滤水井,利用抽水设备从中抽水,使地下水位降落在坑底以下,直至施工结束为止。这样,可使所挖的土始终保持干燥状态,改善施工条件,同时还使动水压力方向向下,从根本上防止流砂发生,并增加土中有效应力,提高土的强度或密实度。因此,人工降低地下水位,可适当改陡边坡以减少挖土数量,但在降水过程中,基坑附近的地基土壤会有一定的沉降,施工时注意。

人工降低地下水位的方法有:轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵等。各种方法的选用,视土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点、设备及经济技术比较等具体条件参照表1-7选用。其中以轻型井点采用较广

1、轻型井点降低地下水位

(1)轻型井点设备:轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成 管路系统包括:滤管、井点管、弯联管及总管。

滤管(图1-21)为进水设备,通常采用长1.0~1.2m,直径38mm或51mm的无缝钢管,管壁钻有直径为12~19mm的呈星棋状排列的滤孔,滤孔面积为滤管表面积的20%~25%。骨架管外面包以两层孔径不同的铜丝布或塑料布滤网。为使流水畅通,在骨架管与滤网之间用塑料管或梯形钢丝隔开,塑料管沿骨架管绕成螺旋形。滤网外面再绕一层8号粗钢丝保护网,滤管下端为一锥形铸铁头。

滤管上端与井点管连接。

井点管为直径38mm或51mm、长5~7m的钢管,可整根或分节组成。井点管的上端用弯联管与总管连接。

集水总管用直径100~127mm的无缝钢管,每段长4m,其上装有与井点管连接的短接头,间距0.8m或1.2m。

抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器等组成,其工作原理如图1-22所示。抽水时先开动真空泵19,将水气分离器10内部抽成一定程度的真空,使土中的水分和空气受真空吸力作用而吸出,经管路系统,再经过滤箱8进入水气分离器10。水气分离器内有一浮筒11,能沿中间导杆升降。当进入水气分离器内的水多起来时,浮筒即上升,此是即可开动离心泵24。为防止水进入真空泵,水气分离器顶装有阀门12,并在真空泵与进气管之间装有一副水气分离器16。为对真空泵进行冷却,特设一个冷却循环水泵23。

一套抽水设备的负荷长度,采用W5型真空泵时,不大于100m;采用W6型真空泵时,不大于200m。

(2)轻型井点的布置:井点系统的布置,应根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度要求等确定。

1)平面布置:当基坑或沟槽宽度小于6m,水位降低值不大于5m时,可用单排线状井点,布置在地下水流的上游一侧,两端延伸长一般不小于沟槽宽度(图1-23)。如沟槽宽度大于6m,或土质不良,宜用双排井点(图1-24)。面积较大的基坑宜用环状井点(图1-25)。有时也可布置为U形,以利挖土机和运输车辆出入基坑,环状井点四角部分应适当加密,井点管距离基坑一般为0.7~1.0m,以防漏气。井点管间距一般用0.8~1.5m,或由计算和经验确定。


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