第一章土石方工程(3-3)

2023/2/311.4排水、降水施工降水的原因：土的含水層被切斷排水：排出雨水、基坑滲水等。降水的方法：集水坑降水、井點降水1.4.1集水坑降水法一、方法簡介

沿坑底周圍或中央設(shè)置集水坑、排水溝，排水溝有一定的坡度，水沿水溝流向集水坑，用水泵將其抽走。地下水流向2023/2/32剖面示意圖二、集水坑設(shè)置1位置基坑內(nèi)地基以外，地下水上游。2023/2/332間距、數(shù)量根據(jù)涌水量、基坑平面尺寸和形狀、水泵的抽水能力計算設(shè)定。一般設(shè)置間距20～40m。3排水溝、集水坑的大小、標高排水主溝底應(yīng)較最深基坑底低1～2m；集水坑直徑或?qū)挾?.6～0.8m，低于溝底0.4～1.0m，集水坑底鋪碎石（卵石），壁用竹籠或木板加固。三、適用與特點特點：簡便、費用低。適用：面積小，降水深度不大，土質(zhì)不能產(chǎn)生流沙。易產(chǎn)生流沙的土質(zhì)：細沙、粉沙、淤泥。2023/2/34四、水泵的選擇

1離心泵2潛水泵潛水泵工作簡圖重點與考點排水溝設(shè)置的位置，集水坑底、坑壁的處理措施，集水坑降水方法適用條件。2023/2/351.4.2流砂及其防治流砂現(xiàn)象：當基坑開挖到地下水位以下時，有時坑底土會進入流動狀態(tài)，隨地下水涌入基坑。1成因GDGD21

動力壓力原理圖(a)水在土中滲流的力學現(xiàn)象(b)動力壓力對地基土的影響

1、2-土顆粒bρwh2Fh1h2ρwh1FbaaTLFL

地下水的水力坡度大，動水壓力大。動水壓力的方向與水流方向一致，與土粒的重力方向相反，土粒在浮力和動水壓力共同作用下浮起，隨地下水流入基坑。2023/2/362危害基坑土喪失承載力。輕，邊挖邊冒，施工條件惡化；重，塌方，危及附近建筑物。3易發(fā)土質(zhì)細砂、粉砂、亞砂土。4防治①途徑：減小或平衡動水壓力、改變動水壓力的方向、截斷地下水流。②方法：搶挖法；打鋼板樁法；水下挖土法；在枯水季節(jié)開挖基坑；地下連續(xù)墻法；用井點法降低地下水位。重點與考點：流沙現(xiàn)象易發(fā)生的土質(zhì)，防治途徑。2023/2/37杭州地鐵工地坍塌事故2023/2/38杭州地鐵工地坍塌事故2023/2/39各類井點適用范圍1.4.3井點降水法降水方法：打井、抽水使地下水位下落至基底以下。作用：消除流砂現(xiàn)象、穩(wěn)定邊坡、加速土的固結(jié)。井點類型土層滲透系數(shù)/（m/d）降低水位深度/m單層輕型井點0.1～503～6多層輕型井點0.1～506～12（由井點層數(shù)而定）噴射井點0.1～28～20電滲井點＜0.1根據(jù)選用的井點確定管井井點20～2003～5深井井點10～250＞152023/2/310一、輕型井點(真空井點)1

工作原理2023/2/3112井點設(shè)備①管路系統(tǒng)

井點管：直徑50mm，長5m～7m的鋼管濾管：直徑同井點管，長1m或1.5m

總管：直徑100～127mm，每段4m，接頭間距0.8m。②排水設(shè)備真空泵設(shè)備：真空泵、離心泵、水氣分離箱射流泵設(shè)備：射流器、離心泵、循環(huán)水箱765432181000～1500

濾管構(gòu)造1-鋼管;2-管壁上小孔;3-纏繞的鐵絲;4-細濾網(wǎng);5-粗濾網(wǎng);6-粗鐵絲保護網(wǎng);7-井點管;8-鑄鐵頭濾管的作用：滲入水，阻隔泥沙。2023/2/3123井點布置①平面布置（1）單排井點基坑上口寬度B<6m，降水深度h≤5m；要求：布置在地下水上游一側(cè)，兩端伸出基坑≥B2023/2/313（3）環(huán)形井點基坑面積較大，井點管距離基坑壁≥1m,不閉合。（2）雙排井點（4）U型井點2023/2/314②高程布置

井點管露出地面200～300mm，濾管宜埋在透水層內(nèi)。

井點管的埋設(shè)深度（不包括濾管）AH1—井點管埋置面至基

坑底面的距離(m)；

h—基坑底面至降低后的地

下水位線的距離，一般

取1～0.5m

I—水力坡度，單排井點取

1/4，環(huán)形井點取1/10；

L—環(huán)狀井點：井點管至基坑中心的水平距離(短邊)(m)

單排井點：井點管至基坑對邊的水平距離(m)2023/2/315A井點管長度=HA+0.2(m)當井點管的長度不能滿足降水要求時，可采用①降低井點管的埋設(shè)面②采用多級井點2023/2/316①涌水量計算采用“水井理論”4輕型井點計算計算內(nèi)容：基坑涌水量、井點管數(shù)量、井距、設(shè)備選擇（1）水井分類完整井非完整井承壓井無壓井2023/2/317井的類型：┏無壓井：無壓完整井、無壓非完整井┗承壓井：承壓完整井、承壓非完整井2023/2/3181）

無壓完整井ω—過水斷面

—中心至過水斷面處的距離

—不透水層到距中心距離為x

處的曲線上的高度hH（2）涌水量計算

涌水量（Q）：單位時間內(nèi)通過某過水斷面的水流量（m3/h,m3/d）。該段面水力坡度涌水量為2023/2/319分離變量代入:π=3.14lnN=2.3lgN得:得:K滲透系數(shù)H含水層厚度h井內(nèi)水深R抽水影響半徑r水井半徑兩邊積分hH2023/2/320考慮群井的互相影響,井點系統(tǒng)的涌水量按下式計算：式中：y—群井范圍內(nèi)任一計算點處降低后的地下水位高度，m；

x1、x2

…xn—計算點至各井井點的距離，m。

n—單井的數(shù)量Hsy基坑R213nXnX1X2X3A2023/2/321

若:x1=x2=…

…=xn=x0代入:y=H-S得:得:上式為無壓完整井井點系統(tǒng)涌水量計算公式式中：K——滲透系數(shù)，m/d；

S——水位降低值，m

；

R——環(huán)狀輕型井點的抽水影響半徑，近似取，m；

x0——環(huán)狀井點的假想半徑，當矩形基坑L/B≤5，取，m；

A——環(huán)狀輕型井點管包圍的面積。

2023/2/322

式中：H0

——抽水影響深度，m。按下表計算。抽水影響深度H0

注:表中S′為井點管內(nèi)水位降低值;L為濾管長度當計算出的H0>H(實際含水層厚度)，取H0=HS′S′+L0.20.30.50.8H01.3(S′+L)1.5(S′+L)1.7(S′+L)1.85(S′+L)2）無壓非完整井RH0sY0基坑Hh0lS’2023/2/3233）承壓完整井4）承壓非完整井（3）井點管數(shù)量計算與間距確定

單根井點管的最大出水量式中:q——

單根井點管的最大出水量m3/dd——

濾管直徑(m)

l——

濾管長度(m)M含水層厚度R0

影響半徑

r0

井點管直徑

2023/2/324井點管根數(shù)井點管間距式中:L——總管長度，m。

在確定井點管間距時，還應(yīng)注意以下幾點：

a.井距不能過小，否則彼此干擾大，影響出水量，因此井距必須大于5d。

b.在總管拐彎處及靠近河流處，井點管宜適當加密。

c.在滲透系數(shù)小的土中，考慮到抽水使水位降落的時間比較長，宜使井距縮小。

d.間距應(yīng)與總管上的接頭間距相配合。 2023/2/325球閥開放球閥關(guān)閉直接用井點管水沖下沉法(a)水沖下射時(b)抽水時(a)(b)

沖水管沖孔法

1-沖管;2-沖嘴;3-膠皮管;4-高壓水泵;5-壓力表;6-起重吊鉤;7-井點管;8-濾管;9-填砂;10-粘土封口5輕型井點施工與運行①施工順序挖井點溝槽→排放總管→成孔→埋設(shè)井點管→填砂→密封→用彎聯(lián)管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽②成孔方法射水法、沖孔（鉆孔）法、套管法。2023/2/326③填砂濾層在井壁與井點管之間填干凈粗砂，至濾管頂以上1～1.5m④封口埋設(shè)面下0.5～1.0m粘土封口，防止漏氣。⑤運行使用時連續(xù)抽水（先大后小，先混后清）；注意對周圍建筑物沉降的觀測。2023/2/3272023/2/328二、噴射井點

1組成噴射井點、高壓水泵、管路系統(tǒng)2工作原理高壓水經(jīng)內(nèi)外管環(huán)形通道噴嘴截面變小流速增加形成局部真空抽吸地下水混合室噴射井點設(shè)備布置

1-噴射井管;2-濾管;3-井水總管;4-排水總管;5-高壓水泵;6-集水池;7-水泵;8-內(nèi)管;9-外管;10-噴嘴;11-混合室;12-擴散管;13-壓力表3適用降水深度8～20m，在滲透系數(shù)3～

50m/d的砂土中應(yīng)用最有效。2023/2/329三、管井井點1特點每個管井單獨使用一臺水泵抽水降低地下水位。2適用適宜地下水量大的土層中。土的滲透系數(shù)K≥20m/d，降水深度8～15m。四、深井井點1特點每個管井單獨使用一臺潛水泵抽水降低地下水位，水泵在管井內(nèi)部。2適用適宜地下水量大、降水較深的砂土、粉土層中。降水深度可達50m。2023/2/330五、井點降水對臨近建筑物的影響和預防措施

影響：基礎(chǔ)下沉、房屋開裂預防措施：

①回灌井點法

在降水井點與建筑物之間設(shè)置一排回灌地下水，回灌點與降水井點之間的距離不宜小于6m，回灌與降水同步進行。

②設(shè)置止水帷幕法

常用：深層攪拌法、壓密注漿法、凍結(jié)法。③減緩降水速度法2023/2/331重點與考點井點平面布置的形式，高程布置高程的確定；水井的分類及特點；輕型井點施工程序與運行；輕型井點、噴射井點、管井井點、深井井點的特點與適用；井點降水對臨近建筑物影響的預防措施。2023/2/3321.5土方填筑與壓實質(zhì)量問題2023/2/3331.5土方填筑與壓實

一、填土壓實質(zhì)量標準

1壓實系數(shù)壓實系數(shù)=施工控制干密度ρd土的最大干密度ρd,max壓實系數(shù)設(shè)計給出或查表施工控制干密度ρd

施工中獲取或計算得出土的最大干密度ρd,max

受填入土質(zhì)的影響，可通過查表、計算、實測等方式得到

項次土的種類變動范圍項次土的種類變動范圍最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)1砂土8～121.80～1.883粉質(zhì)粘土12～151.85～1.952粘土19～231.58～1.704粉土16～221.61～1.802023/2/3342土的最大干密度

①查表②實驗確定③計算ρwds

1+0.01wopds土的最大干密度ρd,max=ηη

為經(jīng)驗系數(shù)ρw為水的密度ds

為土粒相對密度wop

為最優(yōu)含水量，可通過查表、按當?shù)亟?jīng)驗數(shù)據(jù)或wp+2計取2023/2/3353施工控制干密度4實際干密度取樣：環(huán)刀法組數(shù)：基坑20～50m3一組；基槽（管溝）20～50m一組；室內(nèi)回填每層400～900m2一組。取樣位置：每層壓實后的下半部取樣。測定：土樣的濕密度和含水率。施工控制干密度=土的最大干密度ρd,max·

壓實系數(shù)λρ1+0.1w計算：

ρ0=ρ

土的濕密度w土的含水量控制：

ρ0≥ρd

2023/2/336二、填方土粒的選擇和要求1不允許做填方的土料（含水量大的）粘土、凍土、有機物含量≥8%的土、水溶性硫酸鹽含量≥

5%的土。

2填筑要求①分層進行壓實，盡量采用同類土；②不同類的土，則透水性較小的在上層，透水性較大的土在較小的下層；③不得任意將土混雜后使用。三、填土壓實方法碾壓、夯實、振動

2023/2/337三方法2023/2/3381碾壓法平碾、羊足碾平碾適用砂類土、粘性土羊足碾適用粘性土操作：慢行2～3km/h2023/2/3392夯實法方法：機械人工適用：工程量小，作業(yè)面受限制。3振動壓實法機械：比平碾提高效率1～2倍。適用：非粘性土、石渣、碎石類土、雜填土、輕亞粘土。原理：振動→土顆粒之間發(fā)生位移→密實2023/2/340四、影響壓實質(zhì)量的因素1壓實功的影響結(jié)論：（機械和鋪土厚度一定）壓實一定遍數(shù)即可，過多遍數(shù)無用。操作：先輕后重2023/2/3412含水量的影響說明：含水量小，土顆粒之間摩擦力較大，不易被壓實；含水量較大，飽和狀態(tài)土顆粒粘性大，也不易被壓實。結(jié)論：最優(yōu)含水量時壓實，可得到最大干密度。較干的土壓實前先潤濕，水會起到潤滑的作用，土容易被壓實。2023/2/342項次土的種類變動范圍項次土的種類變動范圍最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)1砂土8～121.80～1.883粉質(zhì)粘土12～151.85～1.952粘土19～231.58～1.704粉土16～221.61～1.80土的最優(yōu)含水量和最大干密度參考表推廣：不適宜含水量土的處理方法①含水量偏高，將土翻松、晾曬或摻入吸水劑，降低含水率；②含水量偏低，預先灑水潤濕，增加壓實遍數(shù)，使用大功率的壓實機械。2023/2/3433鋪土厚度

填土施工時的分層厚度和壓實遍數(shù)壓實機械每層鋪土厚度(mm)每層壓實遍數(shù)平碾250~3006~8振動壓實機250~3503~4柴油打夯機200~2503~4人工打夯<2003~42023/2/344填土壓實的質(zhì)量標準0.9基礎(chǔ)四周或兩側(cè)一般回填土一般工程0.94～0.97在地基主要持力層范圍內(nèi)簡支結(jié)構(gòu)和排架結(jié)構(gòu)>0.96在地基主要持力層范圍內(nèi)砌體承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)0.85一般堆放物件場地回填土0.9室內(nèi)地坪、管道地溝回填土0.91～0.93在地基主要持力層范圍以下0.93～0.96在地基主要持力層范圍以下壓實系數(shù)λc填土部位結(jié)構(gòu)類型填土壓實系數(shù)2023/2/345重點與考點：施工壓實系數(shù)的含義；不允許做填方的土料，填筑要求；干密度與壓實功的關(guān)系、含水量干密度的關(guān)系，處理不適宜含水量的方法；分層填土每層的大致厚度。2023/2/3461.6土方工程機械化施工機械化施工的優(yōu)點1.6.1平整場地機械1推土機①構(gòu)成2023/2/347②作業(yè)方法1）下坡推土，可提高生產(chǎn)率，坡度不超15度。2）并列推土，用2~3臺推土機并列，鏟刀相距

15~30cm，可減少土的散失，提高生產(chǎn)率，兩機增加運土15%~30%，三機增加30%~40%，運距不超50~75m，不小于20m。2023/2/3483）多刀送土：在硬土中，切土深度不大，可先將土堆到一起，然后集中送到卸土區(qū)，堆積距離不大于30m。4）槽形推土：推土機重復在一條線上切土，推土，使工作面形成一條淺槽，在槽中推土，可減少土的散失，可增加10%～30%的運土量，土埂寬約50cm。③適用、經(jīng)濟運距適用場地清理、場地平整、開挖深度不大的基坑以及回填作業(yè)等。經(jīng)濟運距100m之內(nèi)，最佳運距為30～60m。2023/2/3492鏟運機能夠獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑、壓實的施工機械。①構(gòu)成1-駕駛室;2-前輪;3-中央樞架;4-轉(zhuǎn)向油缸;5-轅架;6-提斗油缸;7-斗門;8-鏟斗;9-斗門油缸;10-后輪;11-尾架2023/2/350②工作原理、作業(yè)方法1）環(huán)行路線2）8字形路線施工方法下坡鏟土、跨鏟法、助鏟法。③經(jīng)濟運距適宜600～1500m，經(jīng)濟運距200～350m。

鏟運機作業(yè)示意圖

(a)鏟土;(b)卸土2023/2/3511.6.2挖掘機械常用四種：正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟。①工作特點后退向下，強制切土。②適用開挖停機面以下的Ⅰ～Ⅲ類土，開挖深度4m左右的基坑、基槽和管溝及含水量大的土。③開挖方式1反鏟挖掘機2023/2/352（1）溝端作業(yè)作業(yè)方便，挖掘深度、寬度均較大。（2）溝邊作業(yè)可將土棄遠，穩(wěn)定性差，挖掘深度、寬度較小。2023/2/3532正鏟挖掘機①工作特點前進向上，強制切土。挖掘力大，可開挖停機面以上的Ⅰ～Ⅳ類土。②適用坑內(nèi)作業(yè)，開挖高度3m以上的干燥基坑。③開挖方式正向挖土，側(cè)向卸土；正向挖土，后方卸土。2023/2/3543拉鏟挖土機①工作特點后退向下，自重切土，開挖停機面以下的Ⅰ、Ⅱ類土。

②適用坑內(nèi)作業(yè)，開挖高度3m以上的干燥基坑，挖土深度和半徑較大。③開挖方式正向挖土，側(cè)向卸