中職施工技術 單元1 土方工程

第一章土方工程

單元1土方與基坑工程主講人：熊高明建筑學院

【教學要求】了解土方施工的基本特點；掌握基坑開挖、支護、回填的施工要點和安全要求，掌握基坑開挖土方量的計算方法。

【教學重點】基坑開挖土方量的計算方法；邊坡穩(wěn)定及土壁支護的方法；輕型井點降水；土方的填筑與壓實。

【教學難點】基坑開挖土方量的計算方法；輕型井點降水；邊坡穩(wěn)定及土壁支護；影響填土壓實的因素。第1講土的基本性質(zhì)和分類1土的工程分類與現(xiàn)場鑒定

2土的組成與工程性質(zhì)土方與基坑工程的施工要求

●土方量少、工期短、費用??；●因地制宜編制合理的施工方案，預防流砂、管涌、塌方等事故發(fā)生，確保安全；●要求標高、斷面控制準確；●應盡可能采用先進的施工工藝、施工組織和機械化施工?！裢馏w有足夠的強度和穩(wěn)定性；基坑土方開挖包括一切土的挖掘、填筑、運輸?shù)冗^程以及排水降水、土壁支撐等準備工作和輔助工程。常見的土方工程施工內(nèi)容有：土方與基坑工程的內(nèi)容

⑴場地平整：包括障礙物拆除、場地清理、確定場地設計標高、計算挖填土方量、合理進行土方平衡調(diào)配等。

⑵開挖溝槽、基坑(豎井、隧道、修筑路基、堤壩)：包括測量放線、施工排水降水、土方邊坡和支護結構等。

⑶土方回填與壓實：包括土料選擇、運輸、填土壓實的方法及密實度檢驗等。

1.1.1土的工程分類與現(xiàn)場鑒定

土的分類繁多，其分類法也很多，如按土的沉積年代、顆粒級配、密實度、液性指數(shù)分類等。在土木工程施工中，按土的開挖難易程度將土分為八類如下表，這也是確定土木工程勞動定額的依據(jù)（詳見下表）。類別土的名稱開挖方法可松性系數(shù)Ks

K's

第一類（松軟土）砂，粉土，沖積砂土層，種植土，泥炭（淤泥）用鍬、鋤頭挖掘1.08-1.171.01-1.03第二類（普通土）粉質(zhì)粘土，潮濕黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土和粉土用鍬、鋤頭挖掘，用鎬翻松1.14-1.281.02-1.05第三類（堅土）軟及中等密實粘土，重粉質(zhì)粘土，粗礫石，含碎石、卵石的黃土、粉質(zhì)粘土、壓實的填筑土主要用鎬，少許用鍬、鋤頭，部分用撬棍1.24-1.301.05-1.07第四類（礫砂堅土）重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石先用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用鍥子及大錘1.26-1.351.06-1.09第五類（軟石）硬石炭紀粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結不緊的礫巖，軟的石灰?guī)r用鎬或撬棍、大錘，部分用爆破方法1.30-1.401.10-1.15第六類（次堅石）泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖、泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風化花崗巖、片麻巖用爆破方法，部分用風鎬1.35-1.451.11-1.20第七類（堅石）大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的白云巖、礫巖、砂巖、石灰?guī)r、玄武巖用爆破方法1.40-1.451.15-1.20第八類（特堅石）安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖，玢巖用爆破方法1.45-1.501.20-1.30土的工程分類及鑒別方法

（1）土的含水量W土由固相、液相、氣相組成，則含水量是土中所含的水與土的固體顆粒間的質(zhì)量比，以百分數(shù)表示，見下式：含水量影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量土的含水量超過25-30%，則機械化施工就困難，容易打滑、陷車回填土則需有最佳含水量方能夯壓密實，獲得最大干密度快速含水量測定儀1.1.2

土的組成與工程性質(zhì)

土的自然密度--是指土在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。

土的干密度--是指單位體積中固體顆粒的質(zhì)量，它是用以檢驗土夯實質(zhì)量的控制指標。（2）土的自然密度和干密度取土環(huán)刀標準擊實儀不同類的土，其最大干密度是不同的；同類的土在不同的狀態(tài)下(含水量、壓實程度)其密實度也是不同的（3）土的可松性

即自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復其原來的體積。土的可松性用可松性系數(shù)KS表示。

土的最初可松性系數(shù)KS=V2/V1；土的最后可松性系數(shù)K，S=V3/V1

。

式中：V1

——土在天然狀態(tài)下的體積；

V2

——土經(jīng)開挖后的松散體積；

V3

——土經(jīng)回填壓實后的體積。土的最初可松性系數(shù)KS是計算挖掘機械生產(chǎn)率、運土車輛數(shù)量及棄土坑容積的重要參數(shù)，最后可松性系數(shù)K，S是計算場地平整標高及填方所需的挖方體積等的重要參數(shù)。（4）土的滲透性是指水流通過土中孔隙的難易程度。地下水在土中的滲流速度

V

與土的滲透系數(shù)

K

和水頭梯度

I有關，地下水在土中的滲流速度可按達西公式計算：

V（m/d）=K·I

土的滲透試驗儀滲透系數(shù)K值將直接影響排、降水方案的選擇和涌水量計算的準確性1.2場地平整

基本概念：場地平整就是將需要進行建設范圍內(nèi)的天然地面，通過人工或機械挖填平整改造成工程上所要求的設計平面。1.2.1施工準備

1、在場地平整施工前，應利用原場地上已有各類控制點，或已有建筑物、構筑物的位置、標高，測設平場范圍線和標高。

2、對施工區(qū)域內(nèi)障礙物要調(diào)查清楚，制訂方案，并征得主管部門意見和同意，拆除影響施工的建筑物、構筑物；拆除和改造通訊和電力設施、自來水管道、煤氣管道和地下管道；遷移樹木。3、盡可能利用自然地形和永久性排水設施，采用排水溝、截水溝或擋水壩措施，把施工區(qū)域內(nèi)的雨雪自然水、低洼地區(qū)的積水及時排除，使場地保持干燥,便于土方工程施工。

4、對于大型平整場地，利用經(jīng)緯儀、水準儀，將場地設計平面圖的方格網(wǎng)在地面上測設固定下來，各角點用木樁定位，并在樁上注明樁號、施工高度數(shù)值,以便施工。

5、修好臨時道路、電力、通訊及供水設施，以及生活和生產(chǎn)用臨時房屋。1.2.2施工工序（重點）場地平整的一般施工工序安排是：現(xiàn)場勘察→清除地面障礙物→標定整平范圍→設置水準點→設置方格網(wǎng)→測量標高→計算土方挖填工程量→平整場地→場地輾壓→驗收1.2.3場地平整土方量的計算（重點）基本思路：1、確定一個場地設計標高2、以此標高為基準分別計算標高以下的

填方量和標高以上的挖方量

場地平整土方量計算

1.1

H0的重要性

場地設計標高是進行場地平整和土方量計算的依據(jù)，也是總圖規(guī)劃和豎向設計的依據(jù)。合理地確定場地設計標高，對減少土方工程量、加速工程進度、降低工程造價有著重要意義。1

場地設計標高H0的確定確定場地設計標高應結合各類影響因素反復進行技術經(jīng)濟比較，選擇一個最佳方案。1.2

H0的確定原則

●滿足生產(chǎn)工藝和運輸?shù)囊螅弧癯浞掷玫匦危謪^(qū)或分臺階布置，分別確定不同的設計標高；●考慮挖填平衡，棄土運輸或取土回填的土方量最少；（場地平整一般采用“挖填平衡法”）●要有合理的泄水坡度(≧2‰)，滿足排水要求；●考慮最高洪水位的影響。1.3

H0的確定步驟如場地設計標高無特殊要求時，可根據(jù)挖填土方量平衡的原則確定H0,其步驟如下：

⑴劃分方格網(wǎng)

方格網(wǎng)邊長a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原則即場地內(nèi)土方的絕對體積在平整前、后相等

⑵確定各方格網(wǎng)角點高程●水準儀實測；●利用地形圖上相鄰兩等高線的高程，用插入法求得。用插入法求得H13=251.70水準儀進行高程測量按每一個方格的角點的計算次數(shù)（權數(shù)），即方格的角點為幾個方格共有的情況，確定設計標高H0的實用公式為：⑶按挖填平衡確定設計標高式中：

n——

方格網(wǎng)數(shù)；

H1——

一個方格僅有的角點坐標；

H2——

兩個方格共有的角點坐標；

H3——

三個方格共有的角點坐標；

H4——

四個方格共有的角點坐標。（4）

場地設計標高H0的調(diào)整

按以上步驟求得的H0僅為一理論值，還應考慮以下因素進行調(diào)整，求出H,0：

●土的可松性影響——填方因土的可松性引起的填方體積增加；

●場內(nèi)挖方和填方的影響——從經(jīng)濟觀點出發(fā)，安排的挖方就近棄土和填方就近場外取土，引起的挖填土方量的變化；

●場地泄水坡度的影響——單坡？雙坡？1.2.4土方調(diào)配2土方調(diào)配的原則土方調(diào)配是土方規(guī)劃中的一個重要內(nèi)容。其原則是：力求挖填平衡、運距最短、費用最省，考慮土方的利用，以減少土方的重復挖填和運輸。1土方調(diào)配的步驟

劃分調(diào)配區(qū)（繪出零線）→計算調(diào)配區(qū)之間的平均運距（即挖方區(qū)至填方區(qū)土方重心的距離）→確定初始調(diào)配方案→優(yōu)化方案判別→繪制土方調(diào)配圖表。3

最優(yōu)調(diào)配方案的確定

最優(yōu)調(diào)配方案的確定，是以線性規(guī)劃為理論基礎，常用“表上作業(yè)法”求解。調(diào)配的步驟如下：用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案最優(yōu)方案判別繪制土方調(diào)配圖最優(yōu)方案判別方案的調(diào)整是否小結：總之，進行土方調(diào)配必須根據(jù)現(xiàn)場具體情況、周圍環(huán)境、相關技術資料、工期要求、施工機械與運輸方案等綜合考慮，反復比較，確定出經(jīng)濟合理的調(diào)配方案。方案制訂時，在可能條件下宜將棄土場平整為耕地，防止亂棄亂堆，或堵塞河流，損害農(nóng)田。第3講

土方機械化施工

有履帶式和輪胎式，推土機操縱靈活、運轉方便、所需工作面小、行駛速度快，能爬300左右的坡。適用于場地平整、開挖深度1.5m內(nèi)的基坑、移挖作填、填筑堤壩、回填基坑和基槽土方、為鏟運機助鏟、為挖掘機清理集中余土和創(chuàng)造工作面，修路開道、牽引其它無動力施工機械，大馬力推土機還可犁松堅巖。1.1推土機施工TQ230G全液壓高原推土機

TY320C前鏟后犁推土機水中清碴平整場地土方推送移挖作填提高推土機生產(chǎn)效率的方法下坡推土

借本身重力，順地面坡勢沿下坡方向推土，可增大鏟刀切土深度和運土數(shù)量，縮短推土時間,但坡度不宜超過15°。并列推土

大面積施工區(qū)可采用2-3臺推土機并列推土，減少土的散失量而增大推土量，采用兩臺推土機并列推土提高生產(chǎn)率約15-30%。3臺推土機并列推土

分批集中、一次推送

當運距較遠又土質(zhì)較堅硬時，宜多次鏟土，一次推送。

槽型推土

當土層較厚時，可利用前次推土的槽形推土，可減少土的散失量，增大推土量。但槽的深度為1m左右，土埂寬約0.5m軍用推土機美國M9

鏟運機操縱簡單、運轉方便、行駛速度快、生產(chǎn)效率高，是能獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑、壓實等全部土方施工工序的施工機械。適用于坡度為200以內(nèi)的大面積場地平整、大型基坑開挖、填筑路基堤壩。1.2鏟運機施工CL9A自行式鏟運機CTY9A拖式鏟運機鏟運機施工作業(yè)中

鏟運機的斗容量為2～8m3，自行式鏟運機的經(jīng)濟運距為800～1500m，拖式鏟運機的經(jīng)濟運距為600m（800m以內(nèi)），效率最高的經(jīng)濟運距為200～350m。如采用雙聯(lián)鏟運或掛大斗鏟運時，其經(jīng)濟運距可增加至1000m。宇通重工CTY9A拖式鏟運機卡特彼勒657G自行式鏟運機運距愈長、生產(chǎn)效率愈低，超過經(jīng)濟運距時應考慮汽車運輸。1.2.1

鏟運機的運行路線

●橢圓形或大環(huán)形路線：在地形起伏不大、填方不高(＜1.5m)的路堤宜采用大環(huán)形路線。每隔一定時間變換鏟運機行駛方向，以免機械單側磨損。橢圓形路線適用施工地段較短的情況。（其中，小環(huán)形路線為一次鏟土、卸土）

●“8

”字形路線：該路線一個循環(huán)完成兩次鏟土和卸土，減少了轉彎次數(shù)和空駛距離，一個循環(huán)中兩次轉彎方向不同，鏟運機機械磨損均勻。在地形起伏較大、施工地段狹長時采用。為提高鏟運效率，根據(jù)施工現(xiàn)場，選擇合理的開行路線，一般有如下幾種：1.2.2

提高鏟運機生產(chǎn)效率的方法

下坡鏟土

當工作面坡在3°—9°時，利用機械重力的水平分力來加大切土深度并縮短鏟土時間。推土機助鏟

在較堅硬的土層中用推土機助鏟，可加大鏟刀切削力、切土深度和鏟土速度。推土機在助鏟間隙時間可兼作松土、平整工作，為鏟運機創(chuàng)造施工條件。

●挖近填遠、挖遠填近：挖土先從距離填土區(qū)最近一端開始，由近而遠；填土則從距挖土區(qū)最遠一端開始，由遠而近。既可使鏟運機始終在合理的經(jīng)濟運距內(nèi)工作，又可創(chuàng)造下坡鏟土的條件。

●雙聯(lián)鏟運法：拖式鏟運機的動力有富余時，可在拖拉機后串連兩個鏟斗進行雙聯(lián)鏟運。對堅硬土層，可先鏟滿一個斗，再鏟另一個斗，即“雙聯(lián)單鏟”；對松軟土層，可兩個斗同時鏟土，即“雙聯(lián)雙鏟”。即，雙聯(lián)鏟運法適用于較松軟的土。

●跨鏟法：在較堅硬的地段挖土時可采取預留土埂、間隔鏟土的方法。可縮短鏟土時間和減少向外撒土,提高效率。

●波浪式鏟土法：鏟土開始時，鏟刀以最大深度切入土中，隨著負荷增加、車速降低，相應減小切土深度，依次反復進行，直至鏟斗裝滿為止，適用于較硬土層。

●掛大斗鏟運：在土質(zhì)松軟地區(qū)，可改掛大型土斗，充分利用拖拉機的牽引力提高工效?？ㄌ乇死?/p>

657G鏟運機

657G鏟運機斗容量達85t，是2014年的新品，鏟斗可上下，內(nèi)部推板可動，鉸鏈式轉向，可前后拖掛。1.3挖掘機施工

挖掘機主要用于挖掘基坑、溝槽、清理和平整場地，更換工作裝置后還可進行裝卸、起重、打樁等其它作業(yè)，能一機多用，工效高、經(jīng)濟效果好，是工程建設中的常用機械。

挖掘機按行走方式分為履帶式和輪胎式，按工作裝置分為正鏟、反鏟、抓鏟、拉鏟，斗容量0.1-2.5m3。常用的挖掘機是正鏟和反鏟挖掘機。1.3.1

正鏟挖掘機

正鏟適用于開挖含水量27%以內(nèi)的1-4類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土。主要用于開挖停機面以上的土方，且需與汽車配合完成土方的挖運工作。采用正鏟開挖大型基坑，應考慮工作面的大小、形狀和開行通道的設置。

(前進向上，強制切土)邦立CE1000-7正鏟挖掘機(四川)日立EX3600E-6正鏟挖掘機正鏟的開挖方式

正向開挖、側向裝土

即挖土機向前進方向挖土，汽車停在側面裝土。

正向開挖、后方裝土

挖土機向前進方向挖土，汽車停在后面裝土。此法因挖掘機卸土時回轉角大、汽車需倒車開入，運輸不方便。只適用于基坑寬度較小、深度較大的情況此法因挖掘機卸土時回轉角小、運輸方便、生產(chǎn)效率高而應用較廣點擊動畫正鏟挖土1.3.2反鏟挖掘機

反鏟適用于開挖一至三類的砂土或粘土。主要用于開挖停機面以下的土方，一般反鏟的最大挖土深度為4～6m，經(jīng)濟合理的挖土深度為3～5m。反鏟也需要配備運土汽車進行運輸。其工作特點：后退向下，強制切土。帶加長臂的反鏟挖掘機反鏟的開挖方式

溝端開挖法

即反鏟停于溝端，后退挖土，向溝一側棄土或裝汽車運走。汽車停在兩旁裝土。藺家壩泵站泵站基坑開挖現(xiàn)場溝端開挖法

溝側開挖法

即反鏟停于溝側，沿溝邊開挖，它可將土棄于距溝較遠的地方，如裝車則回轉角度較小，但邊坡不易控制。主要是用于挖土不需要運走時。點擊動畫反鏟挖土深基坑的接力開挖管溝的溝側開挖1.3.3

拉鏟挖掘機

拉鏟適用于開挖停機面以下的一至三類土。其作業(yè)特點是：后退向下，自重切土，主要用于較大基坑（槽）、溝槽、大型場地平整和挖取水下泥土，但效率比較低。拉鏟拉鏟工作示意圖拉鏟點擊動畫拉鏟挖土1.3.4

抓鏟挖掘機

抓鏟適用于開挖停機面以下的一至二類土。其作業(yè)特點是：直上直下，自重切土，主要用于開挖較松軟的土，特別是松軟土中窄而深的基坑、深槽、深井。點擊動畫抓鏟挖土抓鏟示意圖主要用來鏟、裝、卸、運土與砂石類散裝物料，也可對巖石、硬土進行輕度鏟掘，更換工作裝置后可推土、起重、裝卸等作業(yè)。鏟容量一般1.5～6.1m3。1.4

其它土方施工機械⑴裝載機ZL10B型裝載機(山東威力天地)利用刮刀平整地面的土方機械。刮刀裝在機械前后輪軸之間,能升降、傾斜、回轉和外伸。動作靈活準確，操縱方便，平整場地有較高的精度，廣泛用于公路、機場等大面積的地面平整作業(yè)。⑵平地機成工MGB20B平地機平地機在平整作業(yè)

1.5土方工程綜合機械化施工

土方工程綜合機械化施工，是以土方工程中某一施工過程為主導，按其工程量大小、土質(zhì)條件、工期要求、運距及場地來選擇主導施工機械，并以此為依據(jù)來合理配備其它輔助施工機械，實現(xiàn)機械化施工。如：

運距800～1500m的大型土石方以鏟運機為主大型土石方施工現(xiàn)場●大型基坑整體開挖以正鏟為主；●小型基坑及管溝開挖以反鏟為主；正鏟開挖大型土石方反鏟開挖基坑反鏟開挖管溝1.5土方工程綜合機械化施工土方運距在1500m以上時以汽車運輸為主汽車運輸要考慮裝載機裝土土質(zhì)堅硬時，要配備大馬力推土機或松土機

1.4土方開挖

⑴踏勘現(xiàn)場；⑵熟悉圖紙、編制施工方案；⑶清除現(xiàn)場障礙物，平整施工場地,進行地下墓探，設置排水降水設施；⑷永久性控制坐標和水準點的引測,建立測量控制網(wǎng)，設置方格網(wǎng)、控制樁等；⑸搭設臨時設施、修筑施工道路；⑹施工機具、用料準備。1.4.1土方施工準備工作踏勘現(xiàn)場編制方案場地清表場地測量1.4.2放坡開挖放坡開挖：直接利用施工現(xiàn)場條件，故基坑（槽）放坡開挖比支護開挖經(jīng)濟，因此在施工現(xiàn)場有足夠的場地，且開挖時對鄰近建筑物與設施沒有影響，一般都采用邊坡開挖

場地邊坡開挖應采取沿等高線自上而下、分層、分段依次進行。在邊坡上采取多臺階同時進行開挖時，上臺階應比下臺階開挖進深不少于0.3m，以防塌方。土方工程的多臺階開挖

（1）基坑開挖的一般程序：測量放線→切線分層開挖→排降水→修坡→整平→留足預留土層等。相鄰基坑開挖時應遵循先深后淺或同時進行的施工程序，挖土應自上而下水平分段分層進行，邊挖邊檢查坑底寬度及坡度，每3m左右修一次坡，至設計標高再統(tǒng)一進行一次修坡清底。大型工程基坑施工全景圖3開挖程序及要點基坑的切線開挖4放坡開挖的注意事項（1）基坑邊緣堆置土方和建筑材料，或沿挖方邊緣移動運輸工具和機械，一般應距基坑上部邊緣不少于2m，堆置高度不應超過1.5m。在垂直的坑壁邊，此安全距離還應適當加大。軟土地區(qū)不宜在基坑邊堆置棄土。（2）基坑周圍地面應進行防水、排水處理，嚴防雨水等地面水侵入基坑周邊土體。（3）基坑開挖時，應對平面控制樁、水準點、基坑平面位置、水平標高、邊坡坡度等經(jīng)常復測檢查。

（4）基坑開挖應防止對基礎持力層的擾動?；油诤煤蟛荒芰⒓催M入下道工序時，應預留15(人工)～30cm(機械)一層土不挖，待下道工序開始前再挖至設計標高，以防止持力層土壤被陽光曝曬或雨水浸泡。超挖后回填的松軟土層持力層被雨水浸泡后留下的水漬這兩種情況都是基坑土方施工要避免出現(xiàn)的!

（5）在地下水位以下挖土，應在基坑內(nèi)設置排水溝、集水井或其它施工降水措施，將地下水降至坑槽底以下500mm，降水工作應持續(xù)到基礎施工完成；

（6）基坑挖完后，由總監(jiān)理工程師或建設單位項目負責人應及時組織有建設、設計、勘察、監(jiān)理、施工五方參與的基坑驗槽，并報質(zhì)監(jiān)站驗證。符合要求后方可進入下一道工序。五方參與基坑驗槽5土方邊坡坡度與邊坡系數(shù)合理地選擇基坑、溝槽、路基、堤壩的斷面和留設邊坡，是減少土方量的有效措施。邊坡的表示方法為1:m，即：

式中

m=b/h

，稱為坡度系數(shù)。其意義為：當邊坡高度已知為h時，其邊坡寬度則等于mh。臨時性挖方的邊坡值土的類別邊坡值（高：寬）砂土（不包括細砂、粉砂）1:1.25～1:1.5一般粘性土硬1:0.75～1:1硬、塑1:1～1:1.25軟1:1.5或更緩碎石類土充填堅硬、硬塑粘性土1:0.5～1:1充填砂土1:1～1:1.5邊坡坡度應根據(jù)不同的挖填高度、土的工程性質(zhì)及工程特點而定，既要保證土體穩(wěn)定和施工安全，又要節(jié)省土方。臨時性挖方邊坡可按下表確定：深度在5m內(nèi)的基坑(槽)、管溝邊坡

的最陡坡度（不加支撐）土的種類邊坡坡度（高：寬）坡頂無荷載坡頂有靜載坡頂有動載中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石類土(充填物為粘性土)1:0.501:0.671:0.75硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黃土1:0.101:0.251:0.33軟土(經(jīng)井點降水后)1:1.00當?shù)刭|(zhì)條件良好,土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)底面標高時，即無地下水,挖方深度在5m以內(nèi),不加支撐的邊坡可按下表確定：例：建筑物外墻為條形毛石基礎，基礎平均截面面積為3.0m2,基坑深2.0m，底寬為1.5m，地基為亞粘土，計算100延米長的基槽土方挖方量、填土量和棄土量。（邊坡坡度1：m=1：0.5；Ks=1.30，K，S=1.05）解：m－邊坡坡度系數(shù)，m=B/HB=mH=0.5×2=1.0m挖土體積=截面面積×長BH1：m1.4.3基坑（槽）土方量計算基坑（槽）土方量計算的基本方法有擬柱體體積和實際體積。重點掌握擬柱體體積計算⑴基坑土方量計算：式中H---基坑的深度，mA1、

A2---基坑上、下的底面積，㎡A0---基坑中截面的面積，㎡

特別注意A0不等于A1、

A2之和的一半什么是基坑？（2）基槽和路堤管溝的土方量若沿長度方向其斷面形狀或斷面面積顯著不一致時，按斷面形狀相近或斷面面積相差不大的原則，沿長度方向分段后，分別計算，再累加得到最后總的體積V總什么是基槽？Ｖi－－第i段土方量。Ｌi——第i段的長度。1.4.4基坑開挖開挖程序：測量放線→基坑中、邊樁施工→排降水→場地清理開挖原則：相鄰基坑開挖時，應遵循先深后淺。挖土應自上而下水平

分段分層進行，每層0.3m。挖深每3m，檢查坑底寬和標高開挖情況：有支護結構基坑、無支護結構基坑開挖方法放坡分層開挖有支護基坑開挖盆式開挖中心島式開挖⑴放坡分層開挖適用條件：開挖深度不大，周圍環(huán)境允許，穩(wěn)定性好，周圍沒有建筑

設施或地下管線優(yōu)點：開挖施工方便，挖土機作業(yè)無障礙，效率高，工期短注意：分層開挖時，軟土地基分層厚度應控制在2m以內(nèi)，硬質(zhì)土宜控

制在5m以內(nèi)；在城市或人口密集地區(qū)施工時，不允許采用放

坡分層開挖。（2）有支護基坑開挖形式：無內(nèi)支撐支護、有內(nèi)支撐支護

比較這兩種形式的？有內(nèi)支撐支護（3）盆式開挖適用條件：基坑面積較大，支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡優(yōu)點：支撐用量小，費用低缺點：大量的土方不能直接外運，需集中提升后裝車外運施工工藝：先挖基坑中間部分，基坑周邊一定范圍內(nèi)的土暫不開挖（4）中心島式開挖適用條件：基坑面積不大，周圍環(huán)境和土質(zhì)可以進行拉錨或采用支撐優(yōu)點：可利用中間的土墩作為支點搭設棧橋，挖土機可利用棧橋下到

基坑挖土，運土的汽車亦可利用棧橋進入基坑運土，故具有

挖土和運土速度快的特點缺點：對支護結構受力不利施工工藝：先挖基坑周邊土方，中間留土方1.4.5基坑開挖注意事項第4講土方工程施工要點

1

施工排降水2基坑支護

科創(chuàng)學院熊高明1.3施工降排水

基坑開挖時，流入坑內(nèi)的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。3.1明排水法一般采用截、疏、抽的方法。

截：在現(xiàn)場周圍設臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域；

疏：在施工范圍內(nèi)設置縱橫排水溝，疏通、排干場內(nèi)地表積水；

抽：在低洼地段設置集水、排水設施，然后用抽水機抽走。施工排水可分為明排水法和人工降低地下水位法兩種。⑴明溝與集水井排水在基坑的兩側或四周設置排水明溝，在四角或每隔30～40m設一集水井，排水溝始終比開挖面低0.3～0.4m，集水井比溝底面低0.5m以上，在集水井內(nèi)設水泵將水抽排出基坑。適用于土質(zhì)情況較好、地下水量不大的基坑排水普通明溝與集水井排水法⑵分層明溝排水

當基坑開挖土層由多種土層組成，中部夾有透水性強的砂類土時，為防止上層地下水沖刷基坑下部邊坡，宜在基坑邊坡上分層設置明溝及相應的集水井。適用于深度較大、地下水位較高、上部有透水性強的土層的基坑排水分層明溝排水法明排水法適用于：面積及降水深度較小且土層

中無細砂、粉砂等注意：1、當降水深度較大，土層為細砂、粉砂或在軟土地區(qū)施工時，明排水法易引起流砂、塌方等現(xiàn)象，應盡量采用井點降水法。

2、特別注意無論采用哪種方法，降水工作應持續(xù)到基礎施工完畢且回填土后結束。流砂的防治

當開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)又不好時，在細砂或粉砂土層的基坑開挖時，地下水位以下的土在動水壓力的推動下極易失去穩(wěn)定，隨著地下水涌入基坑。稱為流砂現(xiàn)象。流砂發(fā)生后，土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒，施工條件極端惡化，基坑難以達到設計深度。嚴重時會引起基坑邊坡塌方,臨近建筑物出現(xiàn)下沉、傾斜甚至倒塌。

流砂現(xiàn)象廣佛地鐵桂城站基坑出現(xiàn)流砂，地面下沉約1.5m圖為砂包封堵?lián)岆U現(xiàn)場

產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因有內(nèi)因和外因：

內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，當土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。因此，流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細砂、粉砂和亞粘土中，但是否發(fā)生流砂現(xiàn)象，還取決于一定的外因條件。產(chǎn)生流砂的原因流砂-基坑滿目狼籍流砂支擋強行施工

外因：是地下水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力的大小，動水壓力GD為：

式中：

I——水力坡度（I=（h1-h2）/L）；

h1－h(huán)2——水位差；

γW——水的重度。

當?shù)叵滤惠^高、基坑內(nèi)排水所形成的水位差較大時，動水壓力也愈大，當GD≥γ（土的浮重）時，就會推動土壤失去穩(wěn)定，形成流砂現(xiàn)象。流砂的防治

⑴防治原則：“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途徑一是減小或平衡動水壓力；二是截住地下水流；三是改變動水壓力的方向。⑵防治方法：

①枯水期施工法：枯水期地下水位較低，基坑內(nèi)外水位差小，動水壓力小，就不易產(chǎn)生流砂。

②打板樁：將板樁沿基坑打入不透水層或打入坑底面一定深度，可以截住水流或增加滲流長度、改變動水壓力方向，從而達到減小動水壓力的目的。

③水中挖土：即不排水施工，使坑內(nèi)外的水壓相平衡，不致形成動水壓力。如沉井施工，不排水下沉、進行水中挖土、水下澆筑砼。④人工降低地下水位法：即采用井點降水法截住水流，不讓地下水流入基坑，不僅可防治流砂和土壁塌方，還可改善施工條件。

⑤搶挖并拋大石塊法：分段搶挖土方，使挖土速度超過冒砂速度，在挖至標高后立即鋪竹、蘆席，并拋大石塊，以平衡動水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部的或輕微的流砂。此外，采用地下連續(xù)墻法、止水帷幕法、壓密注漿法、土壤凍結法等，都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂發(fā)生。

施工降水

在含水豐富的土層中開挖大面積基坑時，明溝排水法難以排干大量的地下涌水，當遇粉細砂層時，還會出現(xiàn)嚴重的翻漿、冒泥、涌砂現(xiàn)象，不僅基坑無法挖深，還可能造成大量水土流失、邊坡失穩(wěn)、地面塌陷，嚴重者危及鄰近建筑物的安全。遇有此種情況時應采用井點降水的人工降水方法施工。地下室電梯井局部二次降水全基坑輕型井點降水井點降水的作用防止地下水涌入坑內(nèi)防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了坑底的管涌降水后，使板樁減少了橫向荷載消除了地下水的滲流，也就防止了流砂現(xiàn)象降低地下水位后，還能使土壤固結，增加地基土的承載能力井點降水的種類輕型井點是沿基坑四周將井點管埋入蓄水層內(nèi)，利用抽水設備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，將地下水位降至基坑底以下。⑴輕型井點適用于滲透系數(shù)為10-5—10-2cm/s土層中。降水深度為：單級井點3—6m，多級井點6—12m⑵噴射井點

是在井點管內(nèi)設特制的噴射器，用高壓水泵或空氣壓縮機向噴射器輸入高壓水或壓縮空氣，形成水氣射流，將地下水抽出排走。其降水深度可達8～20m。適用于開挖深度較深、降水深度大于8m，土滲透系數(shù)為10-6—10-3cm/s的砂土或粉砂、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土。⑶電滲井點

電滲井點以井點管作負極，打入的鋼筋作正極，通入直流電后，土顆粒自負極向正極移動，水則自正極向負極移動而被集中排出。本法常與輕型井點或噴射井點結合使用。適用于滲透系數(shù)很小的飽和粘性土、淤泥或淤泥質(zhì)土中的施工降水3.2施工降水⑷管井井點

管井井點由濾水井管、吸水管和抽水機組成。管井埋設的深度和距離根據(jù)需降水面積、深度及滲透系數(shù)確定，一般間距10～50m，最大埋深可達10m，管井距基坑邊緣距離不小于1.5m(沖擊鉆成孔)或3m(鉆孔法成孔)，適用于降水深度3～5m、滲透系數(shù)為20～200m/d的基坑中施工降水。管井井點設備簡單、排水量大、易于維護、經(jīng)濟實用。管井填充濾料管井抽排水PVC簡易管井

如需降水深度較大，可采用深井井點，適用于降水深度＞10m、滲透系數(shù)為10～250m/d的基坑。故稱為“深井泵法”。管井井點降水輕型井點降水工作原理示意圖⑴輕型井點的設備

由管路系統(tǒng)（濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管）和抽水設備（真空泵、離心泵和水氣分離器）組成。輕型井點工作原理及濾管構造見圖：

⑵輕型井點的平面布置

①單排布置：當基坑(槽)寬度＜6m、降水深度≯5m時可采用單排布置。井點管應布置在地下水的上游一側，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度B。

②雙排布置：當基坑(槽)寬度＞6m時應采用。

③環(huán)型或U型布置：當基坑面積較大時，應采用環(huán)型布置（考慮施工機械進出基坑時宜采用U型布置）。

●采用雙排、環(huán)型或U型布置時，位于地下水上游一排的井點間距應小些，下游井點的間距可大些?！袢绮捎肬形布置，則井點管不封閉的一段應在地下水的下游方向。⑶輕型井點的高程布置輕型井點降水深度一般不大于6m。井點管埋置深度H(不包括濾管)，可按下式計算：

●如H值小于降水深度6m時，則可用一級井點；●當H值稍大于6m時，如降低井點管的埋置面可滿足降水深度要求時，仍可用一級井點降水；

●在確定井點管埋置深度時，還應考慮井點管露出地面0.2～0.3m，濾管必須埋在透水層內(nèi)?！癞斠患壘c達不到降水深度要求時，則可采用二級井點（見右圖）。地下室三級井點降水⑷輕型井點的設計及計算井點系統(tǒng)的設計應掌握施工現(xiàn)場地形圖、水文地質(zhì)勘察資料、基坑的施工圖設計等資料。設計內(nèi)容除進行井點系統(tǒng)的平面布置和高程布置外,尚應進行涌水量的計算，確定井管數(shù)量及井距，選擇抽水設備等工作。⑸輕型井點的埋設程序

排放總管→埋設井點管→用彎聯(lián)管將井點與總管接通→安裝抽水設備。

⑹防范井點降水不利影響的措施

井點降水必然會形成降水漏斗，從而導致周圍土壤固結并引起地面沉陷，為減少井點降水對周圍建筑物及地下管線造成影響，可考慮在井點設置線外4～5m處設置回灌井點，將井點中抽出水經(jīng)沉淀后用壓力注入回灌井中，形成一道水墻。

設置擋土帷幕也可減少井點降水引起的不利影響。井點降水其他注意事項：1、基坑周圍上部應應挖好水溝，防止雨水流入基坑。

井點位置應距坑邊2—2.5m，以防止井點設置影響邊

坑土坡的穩(wěn)定性。2、在正式開工前，保證在抽水期間不停電？3、輕型井點降水應經(jīng)常進行檢查，出水規(guī)律應

“先大后小，先混后清”2基坑支護

土壁的穩(wěn)定主要是由土體內(nèi)磨擦阻力和粘結力來保持平衡的。一旦土體失去平衡，土體就會塌方，這不僅會造成人身安全事故、影響工期，有時還會危及附近的建(構)筑物。

⑴邊坡過陡；⑵雨水、地下水滲入基坑；⑶基坑上口邊緣堆載過大；⑷土方開挖順序、方法未遵守“從上至下、分層開挖；開槽支撐、先撐后挖”的原則。2.1造成土壁塌方的原因基坑塌方搶險救人

邊坡的留設應符合規(guī)范的要求。

挖填高度——高度大則坡度系數(shù)大，高度小則坡度系數(shù)小，甚至不放坡；

土的工程性質(zhì)——土的類別、含水量，有無地下水等。土的類別低（密度?。?、含水量大，則坡度系數(shù)大；土的類別高（密度大）、含水量小，則坡度系數(shù)??；

施工的特點——坡頂是否有荷載？施工期長短？施工季節(jié)？

人工作業(yè)還是機械作業(yè)？2.2

防治塌方的措施2.2.1

放足邊坡

對坡頂有荷載（尤其是有動荷載）、使用時間長、且跨越冬雨季施工的邊坡應留有充足的安全系數(shù)。2.2.2土壁支護

為縮小施工面，減少土方，或受場地的限制不能放坡時，則可設置土壁支撐。⑴淺基坑（槽）、溝管支護

對于寬度不大，深5m以內(nèi)基(溝)

槽、管溝開挖一般采用橫撐式土壁支撐。根據(jù)擋土板的不同，分為水平擋土板及垂直擋土板兩類。前者擋土板的布置又分為間斷式、斷續(xù)式、連續(xù)式三種。濕度小的粘性土挖土深度小于3m時，可用段續(xù)式水平擋土板支撐；斷續(xù)式水平擋土板支撐

對松散、濕度大的土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達5m。對松散和濕度很高的土可用垂直擋土板式支撐，其挖土深度不限。連續(xù)式水平擋土板支撐垂直擋土板式支撐⑵一般基坑的支護方法

一般基坑的支護方法有：斜柱支撐法、錨拉支撐法、短柱橫隔板支撐法、臨時擋土墻支撐法等，施工時按適用條件進行選擇。①簡易支護僅適用于部分地段放坡不夠的寬度較大的基坑使用僅適用于部分地段下部放坡不夠的寬度較大的基坑使用先沿基坑邊緣打設柱樁，在柱樁內(nèi)側支設擋土板并用斜撐支頂，擋土板內(nèi)側填土夯實。②斜柱支撐③錨拉支撐先沿基坑邊緣打設柱樁，在柱樁內(nèi)側支設擋土板，柱樁上端用拉桿拉緊，擋土板內(nèi)側填土夯實。適用于深度不大的大型基坑或機械挖土時使用適用于深度不大的大型基坑或用機械挖土不能安設橫（斜）撐時使用2.2.3做好施工排水防止流砂⑴對可能產(chǎn)生滑坡的地段，不宜在雨期挖方，并應遵循先整治后開挖和由上至下的開挖順序，嚴禁先切除坡腳或在滑坡體上棄土。2.2.4完善施工技術措施

⑵應根據(jù)挖方深度、邊坡高度和土的類別確定挖方上邊緣至土堆坡腳的距離，不小于2m坡頂堆土的最小距離

⑶邊坡有危巖、孤石、崩塌體等不穩(wěn)定的跡象時要先做妥善處理。對軟土土坡和極易風化的軟質(zhì)巖石邊坡，開挖后應對坡腳、坡面采取噴漿、抹面、嵌補、砌石等保護措施，并作好坡頂、坡腳排水。高達530m的邊坡錨固邊坡支護支撐垛防治邊坡崩塌大石加固崩塌防治邊坡簡易護理邊坡主動防護網(wǎng)石籠網(wǎng)護坡石籠網(wǎng)護岸漓江石籠護岸宜萬鐵路巖崩滑坡事故

2007年11月20日，高陽寨隧道發(fā)生巖崩事故，滑坡體總方量約3000m3。施工人員1死1傷2失蹤。一輛長途客車途經(jīng)事發(fā)現(xiàn)場被埋入巨石下，31人無人生還。巖崩滑坡事故現(xiàn)場全景巖石崩塌處崩塌的巨石客車被埋,車上有乘客31人2.3

深基坑的支護

深基坑支護的基本要求：（寬度較大、深5m以上）●確保支護結構能起擋土作用，基坑邊坡保持穩(wěn)定；●確保相鄰的建（構）筑物、道路、地下管線的安全，不因土體的變形、沉陷、坍塌受到危害；●通過排水降水等措施，確保基礎施工在地下水位以上進行。上海環(huán)球金融中心基礎施工地鐵車站的深基坑支護常用的支護結構體系排樁式土釘墻噴錨支護鋼管樁挖孔灌注樁鋼板樁板墻式板樁式組合式粉體噴射注漿樁墻鉆孔灌注樁高壓噴射注漿樁墻深層攪拌水泥土樁墻逆作拱墻式邊坡穩(wěn)定式排樁與板墻式水泥擋土墻式現(xiàn)澆地下連續(xù)墻灌注樁與水泥土樁結合加筋水泥土圍護墻型鋼橫擋板2.3.1

擋土灌注樁支護適于開挖面積大、深度大于6m、不允許放坡、鄰近有建（構）筑物的基坑支護。

開挖前在基坑周圍設置砼灌注樁，樁的排列有間隔式、雙排式和連續(xù)式，樁頂設置砼連系梁或錨樁、拉桿。施工方便、安全度好、費用低。深基坑的間隔式排樁支護2.3.2

擋土灌注樁與土層錨桿結合支護適于大型較深基坑,施工期較長,鄰近有建筑物,不允許支護,、鄰近地基不允許有下沉位移時使用

樁頂不設錨樁、拉桿，而是挖至一定深度，每隔一定距離向樁背面斜向打入錨桿，達到強度后，安上橫撐，拉緊固定，在樁中間挖土，直至設計深度。深基坑的間隔式排樁支護樁頂連系梁懸臂支護樁錨桿及橫撐2.3.3土層錨桿支護在立壁土層上鉆（掏）孔至要求深度，孔內(nèi)放入鋼筋，灌入水泥砂漿或化學漿液，使之與土層結合成抗拉錨桿，將立壁土體側壓力傳至穩(wěn)定土層。適于較硬土層或破碎巖石中開挖較大較深基坑，鄰近有建筑物須保證邊坡穩(wěn)定時采用基坑錨桿支護施工中2.3深基坑的支護天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設置土釘(亦稱砂漿錨桿)并與噴射砼面板相結合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以抵抗墻后的土壓力，保持開挖面的穩(wěn)定。也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻。2.3.4土釘墻支護鋪設鋼筋網(wǎng)噴射砼護面土釘墻支護鉆孔插筋、注漿2.3.5鋼板樁支撐

當基坑較深、地下水位較高且未施工降水時，采用板樁作為支護結構，既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。板樁支撐可分為無錨板樁(懸臂式板樁)和有錨板樁兩大類。鋼板樁＋水平支撐U型鋼板樁插打入土U型板樁相互連接2.3.6

內(nèi)撐式支護

由支護樁或墻和內(nèi)支撐組成，適用于各種地基土層，缺點是內(nèi)支撐會占用一定的施工空間。北京地鐵熊貓環(huán)島車站基坑鋼管支護大型深基坑的鋼管對撐支護

2.3.7

地下連續(xù)墻支護地下連續(xù)墻成槽施工

先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻，達到強度后在墻間用機械挖土。該支護法剛度大、強度高，可擋土、承重、截水、抗?jié)B，可在狹窄場地施工，適于大面積、有地下水的深基坑施工。SH350連續(xù)墻抓斗—成槽機三一重工槽段的連接2.3深基坑的支護導墻施工導墻施工完泥漿系統(tǒng)--泥漿池成槽施工鋼筋籠吊裝鎖口管起拔砼澆筑深基坑邊坡支護坍塌事故杭州地鐵塌陷事故

2008年11月15日下午，杭州蕭山湘湖段地鐵施工現(xiàn)場發(fā)生塌陷事故。風情大道長達75m的路面坍塌并下陷15m。行駛中的11輛車陷入深坑，數(shù)十名地鐵施工人員被埋。事故附近的房屋已被全部推倒陷落的車輛被吊起清理塌陷現(xiàn)場事故造成21人死亡，經(jīng)濟損失約1.5億元，是中國地鐵建設史上最慘痛的事故。2

土方回填

2.1.1填筑要求：

為保證填土質(zhì)量，填方土料應符合設計要求，設計無規(guī)定時應符合以下規(guī)定：

⑴碎石類土、砂土和爆破石渣（粒徑不大于每層鋪厚的2/3），可用于表層以下的填料；2.1填筑要求

⑶碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8%、含水溶性硫酸鹽大于5%的土，僅用于無壓實要求的填方；

⑵含水量符合壓實要求的粘性土，可用作各層填料；⑷淤泥和淤泥質(zhì)土，一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過含水量處理符合壓實要求后，可用于填方中的次要部位。

凍土或液化狀態(tài)的膨脹土壤不能作填土之用。精細的路基填料2.1.2

一般規(guī)定（1）回填土含水量過大過小都難以夯壓密實，當土壤在最佳含水量的條件下壓實時，能獲得最大的密實度。土壤過濕時，可先曬干或摻入干土；土壤過干時，則應灑水濕潤以求取得較佳的含水量?；靥钔练瓡瘢?）

分層厚度

填方工程應分層鋪土壓實。分層厚度根據(jù)壓實機具而定：壓實機具每層鋪土厚度（mm）每層壓實遍數(shù)平碾250～3006～8振動壓實機250～350

3～4柴油打夯機200～2503～4人工打夯＜2003～4

（4）填土應從場地最低部分開始，由一端向另一端自下而上分層鋪筑。（3）虛