第一章 給水排水土石方工程

給水排水工程施工技術(shù)課程簡介——課程內(nèi)容課程內(nèi)容土石方工程：溝槽及基坑的開挖、施工排水、地基處理、土方回填；室外給水排水管道及設(shè)備安裝：給水排水開槽和不開槽施工、給水排水管道水下施工、管道與設(shè)備的防腐與保溫等施工技術(shù)，是基本建設(shè)的重要組成部分；室內(nèi)給水排水管道及衛(wèi)生器具安裝：給水排水構(gòu)筑物施工：如檢查井、地下水源井、地下泵房等的施工技術(shù)；實用性，實際的工程技術(shù)知識課程簡介——教學(xué)目的本課程的教學(xué)目的是使學(xué)生比較系統(tǒng)地了解本專業(yè)所涉及的主要施工安裝技術(shù)和方法，增加常用工具和設(shè)備的實際知識，加強和促進理論與實踐的結(jié)合。課程考核——平時考核和最終考核結(jié)合平時考核：到課率、作業(yè)完成情況、回答問題情況到課率——三次及以上不到課取消考核資格最終考核第一章土石方工程第一節(jié)土的性質(zhì)和分類第二節(jié)給排水廠（站）的場地平整

第三節(jié)溝槽及基坑的土方施工第四節(jié)溝槽及基坑支撐

第五節(jié)土方回填

第六節(jié)土石方工程冬、雨期施工（自學(xué)）第七節(jié)土石方工程的質(zhì)量要求及安全技術(shù)（自學(xué)）第一節(jié)土的性質(zhì)和分類學(xué)習(xí)目標了解土的組成和結(jié)構(gòu)，掌握土的主要性質(zhì)指標及其之間的換算，熟悉土的工程分類及野外鑒別方法；重點和難點土的主要性質(zhì)指標及其之間的換算第一節(jié)土的性質(zhì)和分類1.1土的組成和結(jié)構(gòu)1.1.1土的組成土是由巖石風(fēng)化形成的松散混合物，由固相、液相和氣相三相組成。M=ms+mw+ma(ma≈0)V=Vs+Vw+Va=Vs+Vv土體三相比例不同，土的狀態(tài)和工程性質(zhì)也隨之各異：固體+氣體（液體≈0）：干土，此時粘土呈堅硬狀態(tài)，砂土呈松散狀態(tài)；固體+液體+氣體：濕土；固體+液體（氣體≈0）：飽和土，此時粉細砂或粉土遇強烈地震，可能產(chǎn)生液化，而使工程遭受破壞；粘土地基受建筑物荷載作用發(fā)生沉降需幾十年才能穩(wěn)定。土壤液化在平時，地下水的壓力與土壤層間的壓力維持一個平衡狀態(tài)，地下水與土壤層之間保持穩(wěn)定，并不會侵入上面的土層。但是當?shù)卣鸢l(fā)生受到應(yīng)力的影響時，地下水的移動將大過砂土能將多余水分排出的速率。這時土體孔隙中的水壓力，由于來不及消散而累積上升，并導(dǎo)致土壤剪力強度降低。當此情形繼續(xù)演變，孔隙水壓會增大到足以使土粒在孔隙水中懸浮，這時土層顆粒的承載力頓時會被水給取代，土壤結(jié)構(gòu)內(nèi)部會變成像液體一樣可以流動的情形，最終導(dǎo)致整個地盤失去承載力并且大量變形。1.1.2土的結(jié)構(gòu)指土粒單元（土?；蛲恋膱F粒）的大小、形狀、在空間的互相排列及聯(lián)結(jié)的特征。單粒結(jié)構(gòu)、蜂窩結(jié)構(gòu)、絨絮結(jié)構(gòu)單粒結(jié)構(gòu)：粒徑較大的土粒沉積時所形成。無粘性土所具有的結(jié)構(gòu)。以點與點接觸占優(yōu)勢。特征：粒徑較大的土粒緊密排列，空隙小，強度大；蜂窩結(jié)構(gòu)：主要由粉?；蚣毶傲＝M成的土的結(jié)構(gòu)形式，粒徑較小的0.075-0.005mm土粒間形成的具有很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。特征：土粒串聯(lián)構(gòu)成骨架，存在較大的空隙，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。絨絮結(jié)構(gòu)：：（粒徑<0.005），粘土顆粒特有的結(jié)構(gòu)特征。由于土粒間重力作用很小，土粒在水中長期懸浮不下沉，懸浮在水中的粘土互相聚合，以邊-邊、面-邊的接觸方式形成絮狀物下沉，沉積為大孔隙的絮狀結(jié)構(gòu)。（粘粒凝聚成絮狀的集合體再下沉）特征：與蜂窩結(jié)構(gòu)大致相同，比重更小，結(jié)構(gòu)更不穩(wěn)定1.2土的性質(zhì)1.2.1土的三相比例指標土的三相物質(zhì)在體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系稱為三相比例指標三相比例指標反映了土的干燥與潮濕、疏松與緊密，是評價土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標，也是工程地質(zhì)勘察報告中不可缺少的基本內(nèi)容。三相比例指標可分為兩種，一種是試驗指標（基本指標）；另一種是換算指標。土的三相比例關(guān)系是其物理性質(zhì)的反映，與其力學(xué)性質(zhì)也有內(nèi)在聯(lián)系1.2.1.1三相基本（試驗）指標土的密度、土粒密度（比重）、土的含水量三個指標是可在實驗室內(nèi)直接測定的實測指標，常稱為土的三相基本試驗指標。1.土的密度:自然狀態(tài)下土的總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量，其單位是g/cm3，常見值為1.6~2.2g/cm3。ρ=m/V工程實際中，常將土的密度換算成土的重度γ=ρg，其單位是kN/m32.土粒密度（土粒比重）土粒密度是指固體顆粒的質(zhì)量與其體積之比，即單位體積土粒的質(zhì)量，其單位為g/cm3。土粒密度也可用土的相對密度表示，是指土粒單位體積的質(zhì)量與同體積的4℃時純水的質(zhì)量之比

其值與土粒密度相同，但沒有單位

土粒密度大小決定于土粒的礦物成分，與土的孔隙大小和含水多少無關(guān)，它的數(shù)值一般在2.6~2.8g/cm3之間

3.土的含水量土中所含水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分數(shù)表示，又稱土的含水率。土的天然含水量變化范圍很大，從干砂的含水量接近于零到蒙脫石的含水量可達百分之幾百土壤含水量在5％內(nèi)稱干土，在30％以內(nèi)稱潮土,大于30%稱濕土。

描述土的干濕程度的重要指標

土壤含水量對施工有直接的影響土壤含水量過小,土質(zhì)過于堅實,不易挖掘。含水量過大,土壤易泥濘,也不利施工,要用抽水泵將水抽走，人力或機械施工,工效均降低。以粘土為例含水量在30%以內(nèi)最易挖掘,若含水量過大時,則其本身性質(zhì)發(fā)生很大變化,并喪失其穩(wěn)定性,此時無論是填方或挖方其坡度都顯著下降,因此含水量過大的土壤不宜做回填之用。1.2.1.2換算指標除了上述三個試驗指標之外，還有六個可以計算求得的指標，稱為換算指標，包括：反映土的孔隙含量或松密程度的指標有：孔隙比e、孔隙率n；反映了土的含水程度的指標有：飽和度Sr；表示土的密度和重度的指標（不同條件下土的密度）：飽和密度γsat、干密度、浮密度γ’。反映土的孔隙含量或松密程度的指標1.孔隙度又稱孔隙率，指土中孔隙總體積與土的總體積之比，用百分數(shù)表示。土的孔隙度取決于土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，砂類土的孔隙度常小于粘性土的孔隙度。土的孔隙度一般為27~52%。

2.孔隙比指土中孔隙總體積與土中固體顆?？傮w積的比值，用小數(shù)表示。土的孔隙比說明土的密實程度，按其大小可對砂土或粉土進行密實度分類?？紫侗仁潜硎就恋拿軐嵆潭鹊囊粋€重要指標，一般e<0.6為密實，壓縮性??；1.0≤e為疏松，壓縮性高；3.孔隙比與孔隙度的關(guān)系

反映土的含水程度的指標飽和度:土孔隙中所含水的體積與土中孔隙體積的比值稱為土的飽和度，以百分數(shù)表示。

飽和度可以說明土孔隙中充水的程度，其數(shù)值為0~100%，干土Sr=0；稍濕土飽和度在50%以下；濕土50%~80%；飽和土Sr=80%~100%表示土的密度和重度的指標

1.飽和密度土的孔隙完全被水充滿時的密度稱為飽和密度，即:2.干密度干密度指土在干燥狀態(tài)下的密度，在數(shù)值上等于單位體積中土粒的質(zhì)量，即:土的干密度越大，土越密實，強度就越高，穩(wěn)定性也好。干密度常用作填土密實度的施工控制指標。

在工程中飽和密度或干密度乘以重力加速度g，分別變換為飽和重度或干重度:

處于地下水位以下的土層，如果土層是透水的，此時土受水的浮力作用，土的實際重量將減小，那么這種處于地水位以下的有效重度

各種重度之間的關(guān)系1.2.1.3指標之間的換算關(guān)系已知ρs、ω、ρ換算其它指標的一般方法是：第一種換算方法：由三相圖，根據(jù)各指標的定義式求解第二種換算方法：三相比例指標之間可以建立相互換算關(guān)系，具體的換算公式可查閱換算表【例題1】某土樣，經(jīng)試驗測得ρ=1.85g/cm3,w=25%,ρs=2.70g/cm3,求ρd，e，n，Sr。解：繪三相圖如上，設(shè)Vs=1.0cm31)確定三相組成的體積與質(zhì)量2）按定義求其它指標

1.2.2土壤的可松性和壓實性1.土壤的可松性：土壤經(jīng)挖掘后,其原有緊密結(jié)構(gòu)遭到破壞,土體松散而使體積增加的性質(zhì)。①最初可松性系數(shù)K1=（開挖后土壤的松散體積V2）／（開挖前土壤的自然體積V1）②最后可松性系數(shù)K2=（運至填方區(qū)夯實后土壤的體積V3）／（開挖前土壤的自然體V1）用于計算挖方工程量裝運車輛及挖土機械的主要參數(shù)計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)2.土的壓實性：土體在外部壓實能量作用下，土顆?？朔ｉg阻力，產(chǎn)生相對位移，使土中的孔隙減少，密度增加，強度提高的特性。實踐表明：①細粒土和粗粒土的壓實性不同。壓實細粒土宜用夯擊或碾壓機具；壓實粗粒土宜用振動機具。②土的壓實性和土的含水率有關(guān)。土過濕過干都難以充分壓實。合適的含水量可作為顆粒間必要的潤滑，減少壓實時能量的消耗。只有當含水量適當時，壓實效果才會好。這個適當?shù)暮拷凶鲎顑?yōu)含水量，常用室內(nèi)擊實試驗確定最優(yōu)含水量。當土的自然含水量低于最佳含水量20%時，土在回填前要灑水滲透，土的含水量過高，在夯實前要晾曬。土的最大干密度可以通過試驗確定，這樣通過壓實系數(shù)就可以得到土的控制干密度，即工程要求的土的密度1.2.3土的力學(xué)性質(zhì)1.2.4.1土的抗剪強度1.土的抗剪強度：是指土體抵抗剪切破壞的能力，其數(shù)值等于土體產(chǎn)生剪切破壞時滑動面上的剪應(yīng)力。土的抗剪強度主要由土的抗剪強度指標（粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ）來表示。土的抗剪強度指標主要依靠土的室內(nèi)剪切試驗和土體原位測試來確定。2.土的抗剪強度試驗試驗的目的：測土體抗剪強度指標c、φ。試驗的方法：直接剪切試驗試驗設(shè)備—直接剪切儀（P5,圖1-3）該儀器的主要部件由固定的上盒和活動的下盒組成，試樣放在盒內(nèi)上下兩塊透水石之間。

試驗要點：對試件施加某一垂直壓力σ——對下盒施加水平推力T——計算確定水平接觸面上產(chǎn)生剪切變形時剪應(yīng)力的大小——將試驗結(jié)果繪制成如圖所示的抗剪強度τf和垂直壓力σ之間關(guān)系曲線。試驗結(jié)果：對于無粘性土，τf與σ之間關(guān)系是通過原點的一條直線。說明顆粒間沒有相互的黏結(jié)作用，抗剪強度即為顆粒間的摩擦力；對于粘性土τf-σ基本上成直線關(guān)系，該直線與橫軸的夾角為內(nèi)摩擦角φ，在縱軸上的截距為內(nèi)聚力c。由于顆粒間的膠結(jié)作用和結(jié)合水的連鎖作用，產(chǎn)生黏結(jié)力，即，3.土壤的自然傾斜角(安息角)和邊坡坡度土壤自然堆積,經(jīng)沉落穩(wěn)定后的表面與地平面所形成的夾角,就是士壤的自然傾斜角。在工程設(shè)計時,為了使工程穩(wěn)定,也要求有穩(wěn)定的邊坡，其邊坡坡度數(shù)值應(yīng)參考相應(yīng)土壤的自然傾斜角的數(shù)值。土方工程的邊坡坡度以其高和水平距之比表示如圖。如圖，邊坡坡度=h/L=tgα

工程界習(xí)慣以1:n表示,n是坡度系數(shù)。n=L/h，所以，坡度系數(shù)是邊坡坡度的倒數(shù)，例坡度1：3的邊坡也可說坡度系數(shù)n=3的邊坡。①土壤自然傾斜角還受到其含水量的影響。含水量大的土，土粒間產(chǎn)生潤滑作用，使土粒間的摩擦力和黏結(jié)力減弱，抗剪強度降低，穩(wěn)定性減弱，應(yīng)留較緩的邊坡；②土壤自然傾斜角還受到荷載的的影響。荷載大時，土體會在壓力下產(chǎn)生滑移，應(yīng)留較緩的邊坡或加以支撐。坡度系數(shù)越大，坡度越小在高填或深挖時，應(yīng)考慮土壤各層分布及同一土層中土壤所受壓力的變化，根據(jù)其壓力變化采取相應(yīng)的邊坡坡度,例如深挖溝槽(土壤質(zhì)地相同),因考慮到各層土壤所承受的壓力不同,可按其高度分層確定邊坡坡度見圖.1.2.4.2側(cè)土壓力1.土壓力及其種類土壓力通常是指擋土墻（或擋土結(jié)構(gòu)物）后的填土因自重或外荷載作用對墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。根據(jù)擋土墻受側(cè)向壓力后位移的方向、大小及背后土體所處狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動土壓力、被動土壓力三種：土壓力類型被動土壓力主動土壓力靜止土壓力土壓力靜止土壓力

擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時，作用在擋土墻背的土壓力Eo主動土壓力

在土壓力作用下，擋土墻離開土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)時，作用在墻背的土壓力滑裂面Ea被動土壓力

Ep滑裂面在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達到被動極限平衡狀態(tài)時，作用在墻上的土壓力三種土壓力之間的關(guān)系

對同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：

Ea

＜Eo

＜＜Ep2.靜止土壓力計算K0h

hzK0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強度

靜止土壓力分布

土壓力作用點三角形分布

作用點距墻底h/3

1.3土的工程分類及野外鑒別方法

自學(xué)上節(jié)課內(nèi)容回顧1.土的組成和結(jié)構(gòu)M=ms+mw+ma(ma≈0)V=Vs+Vw+Va=Vs+Vv結(jié)構(gòu)︰單粒結(jié)構(gòu),蜂窩結(jié)構(gòu),絨絮結(jié)構(gòu)2.土的性質(zhì)

（1）土的三相比例指標

三項試驗指標:密度、土粒密度(比重)、含水量六個換算指標：反映土的松密程度的指標有：孔隙比e、孔隙率n；反映了土的含水程度的指標有：飽和度Sr；表示土的密度和重度的指標（不同條件下土的密度）：飽和密度、干密度、浮密度。（2）土壤的可松性和壓實性

①最初可松性系數(shù)K1=（開挖后土壤的松散體積V2）／（開挖前土壤的自然體積V1）②最后可松性系數(shù)K2=（運至填方區(qū)夯實后土壤的體積V3）／（開挖前土壤的自然體V1）計算土方量：用天然密實土體積V1；土方運輸：用松土體積V2，考慮K1；土方回填：用壓實土體積V3，考慮K2。表示土的壓實性的指標︰壓實系數(shù)影響壓實性的主要因素：土的種類、含水量（3）土的力學(xué)性質(zhì)

土的抗剪強度：主要由土的抗剪強度指標（粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ）來表示?？辜魪姸仍酱?穩(wěn)定性越好邊坡坡度=h/L=tgα,工程界習(xí)慣以1:n表示,坡度系數(shù)n=L/h影響土壤自然傾斜角的因素：土的種類,含水量,荷載,挖深側(cè)土壓力主要包括三種：主動土壓力＜靜止土壓力＜被動土壓力靜止土壓力的大小和作用點3.土的分類及野外鑒別方法

土工程分類的實際意義：據(jù)分類名稱可大致判斷土的工程性質(zhì)等，并對地基的性狀作出相應(yīng)評價?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）按土石堅硬程度和開挖方法,使用工具將土分為八類野外鑒別方法第二節(jié)給排水廠（站）場地平整學(xué)習(xí)目標掌握場地平整土方量計算，了解場地土方施工的施工方法、施工過程和施工機具；掌握場地填方的質(zhì)量要求

重點場地平整及土方量計算第二節(jié)給排水廠（站）場地平整2.1場地平整及土方量計算場地平整就是將天然地面改為工程上所要求的設(shè)計平面場地平整土方量可采用網(wǎng)格法計算網(wǎng)格法計算步驟及要點1.劃分方格網(wǎng)。在施工現(xiàn)場地形圖上作方格網(wǎng)控制施工場地,方格邊長數(shù)值取決于所要求的計算精度和地形變化的復(fù)雜程度，一般為10×10m，20×20m，40×40m，精度要求越高，地形變化越復(fù)雜，方格邊長越小2.計算施工高度并標注自然標高—設(shè)計標高=施工標高，施工標高為正（+）表示挖方；為負（-）表示填方設(shè)計標高和自然標高的位置可以互換，因此要用圖例標注清楚3.計算零點位置所謂零點是指不挖不填的點,零點的聯(lián)線就是零點線,它是挖方和填方區(qū)的分界線,因而零點線成為土方計算的重要依據(jù)之一。在相鄰二角點之間,如若施工標高值一為”+”數(shù)，一為“-”數(shù)，則它們之間必有零點存在，其位置可用下式求得。X1=h1*a/(h1+h2)式中x1---零點距h1一端的水平距離(m);h1,h2-----方格相鄰二角點的施工標高絕對值(m);a----方格邊長(m).X2=h2*a/(h1+h2)

挖方量填方量4.計算方格土方工作量零點線為計算提供了填方、挖方的面積，而施工標高又為計算提供了挖方和填方的高度。依據(jù)這些條件，求出各方格的土方量。由于零點線切割方格的位置不同，形成各種形狀的棱柱體，以下將各種常見的棱柱體及其計算公式列表如下5.將各方格土方量匯總，得到總的土方量錯誤計算中注意的幾個問題：1.方格網(wǎng)劃分邊長不同，計算結(jié)果不同，邊長取決于要求的計算精度和地形變化的復(fù)雜程度；2.自然標高和設(shè)計標高的標注位置可以互換，所以要通過圖例加以說明；3.一些公式的糾錯；4.注意公式中的參數(shù)的實際意義；特別是三點計算公式2.3場地土方施工主要工作：挖、運、填、壓（平）2.3.1場地土方開挖與運輸方法：人工、半機械化、機械化和爆破按土石堅硬程度和開挖的難易程度分為八類，前四類為土，機械或人工直接開挖；后四類為石，先爆破后開挖常用開挖機械（一）推土機1.組成：拖拉機、推土鏟刀（在拖拉機上安裝推土板等工作裝置的機械）2.行走方式:履帶式、輪胎式3.特點：操縱靈活，運轉(zhuǎn)方便，所需工作面較小，功率大，易于轉(zhuǎn)移，能爬30度左右的緩坡4.適用范圍：淺挖短運、場地平整平整場地：經(jīng)濟運距在100m內(nèi)（效率最高60m），一～三類土的挖運，壓實；坑槽開挖：深度在1.5m內(nèi)、一～三類土；回填土方。5.施工方法：⑴下坡推土法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?xí)r間,提高生產(chǎn)率約30～40%。⑵分批集中一次推土法當運距較遠又土質(zhì)較堅硬時，宜多次鏟土，一次推送。⑶并列推土法大面積施工區(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，提高生產(chǎn)率約15～30%。⑷槽形推土法當土層較厚時，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。（二）鏟運機1.特點:功能全（能綜合完成挖土、運土、卸土和平土工作）；行駛速度快；運轉(zhuǎn)費用低2.適用范圍：坡度在20度以內(nèi)、含水量不超過27%的一~三類土的大面積場地平整、大型基坑、填筑堤壩和路基。不適用礫石層和凍土地帶以及土含水量〉27%和沼澤地帶工作。宇通重工CL9A自行式鏟運機種類：拖式和自行式自行式鏟運機適用于運距800—3500m的大型土方工程施工，以運距在800-1500m的范圍內(nèi)生產(chǎn)效率最高。拖式鏟運機適用于運距在80－800m的土方工程施工，而運距在200~350m時效率最高。運距愈長、生產(chǎn)效率愈低，超過經(jīng)濟運距時應(yīng)考慮汽車運輸3.開行路線⑴環(huán)形路線：用于地段短、起伏不大的挖填工程。⑵8字形路線：用于地段長、起伏大、挖填交替的工程。2.3.2場地填方與壓實（課本P13，自學(xué)）1.填方的質(zhì)量要求（1）填方施工前基底處理：根據(jù)填方的重要性和填土厚度確定天然地基是否需要處理（見P13）

（2）土料選擇：符合設(shè)計要求，以保證強度和穩(wěn)定性，盡量采用同類土，否則應(yīng)分層夯填。不能用的土：凍土、淤泥、膨脹性土、含有機物>8％的土、含可溶性硫酸鹽>5％的土不宜用的土：含水量過大的粘性土（3）填筑方法粘土可用于多層填土；碎石土、砂土和爆破石渣，用于打底和中層回填，不能用于表層。透水性大的土填在下面（有不同土填筑時）地面水不易滲入水中；分段夯填時，斷面應(yīng)作成臺階狀。如按斜面夯填，斜面會成為滑移面。合適的鋪土厚度和壓實次數(shù)的選擇（4）填方的質(zhì)量：壓實系數(shù)檢驗方法：土的實際干密度大于等于控制干密度ρd，符合要求。填土壓實后的干密度（干重度）應(yīng)有90%以上符合設(shè)計要求，其余10%的最低值與設(shè)計值的差，不得大于0.088g/cm3,且應(yīng)分散,不得集中于某一區(qū)域。2.影響填土壓實因素：土的含水量：手捏成團、落地開花；最佳含水量鋪土厚度：最優(yōu)厚度范圍與壓實機具有關(guān)壓實功的影響：合理選擇壓實遍數(shù)第三節(jié)溝槽及基坑的土方施工學(xué)習(xí)目標

掌握溝槽和基坑開挖土方量的計算；了解溝槽和基坑開挖的方法、機具，掌握土方工程機械化施工方案的選擇；掌握開挖的質(zhì)量要求；重點

溝槽和基坑開挖土方量的計算3.1溝槽斷面形式與邊坡坡度1.常見的溝槽斷面形式：直槽、梯形槽、聯(lián)合槽、混合槽具體采用哪種形式，應(yīng)綜合考慮土的種類、地下水的情況、管道斷面尺寸、埋深和施工環(huán)境一般性原則放坡坡度的大小課本P17表1-14施工規(guī)范直槽：當管溝在地下水位以上，挖溝后敞露時間不長時可采用。直槽要求的溝深為：①堆積砂土和礫石土，溝深不超過1.0米②砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，溝深不超過1.25米③黏土，溝深不超過1.5米梯形槽：溝深在直槽所要求的深度以上，但不超過5米時可采用?；旌喜酆吐?lián)合槽：當溝槽較深時采用，但土質(zhì)應(yīng)好。2.管道溝槽的開挖寬度1）管道溝槽底部的開挖寬度，宜按下式計算：W=B+2(b1+b2+b3)式中：W—溝槽底寬(mm);B—管道結(jié)構(gòu)的外緣寬度(mm);b1——管道一側(cè)的工作面寬度(mm)；b2——管道一側(cè)的支撐厚度，可取150~200mm;b3——現(xiàn)場澆筑混凝土或鋼筋混凝土管渠一側(cè)模板的厚度(mm)。注：槽底需設(shè)排水溝時，工作面寬度b1應(yīng)適當增加；管道有現(xiàn)場施工的外防水層時，每側(cè)工作面寬度宜取800mm.2）溝槽上口寬度S=W+2nH,n為邊坡率，H為挖深3.2溝槽及基坑土方量計算1.

溝槽土方量計算——采用平均法，分段計算2.

基坑土方量計算可按立體幾何中柱體體積公式計算3.3溝槽及基坑土方開挖3.3.1溝槽開挖應(yīng)符合的規(guī)定槽底原狀地基土不得擾動，機械開挖時槽底預(yù)留200-300mm土層由人工開挖至設(shè)計高程槽底不得受水浸泡或受凍，局部擾動或受水浸泡時，宜用天然級配沙礫石或石灰土回填；槽底為雜填土、腐蝕性土?xí)r，應(yīng)全部挖除并按設(shè)計要求進行地基處理；槽壁平順，邊坡坡度符合施工方案要求；邊坡穩(wěn)定后設(shè)置上下溝槽的安全梯《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268-20083.3.2開挖方法(機械設(shè)備)工程量不大而又分散：人工或小型機械施工盡量采用機械化施工，以減輕繁重的體力勞動并加快施工速度。溝槽與基坑開挖常用機械有單斗挖土機和多斗挖土機兩個種類。1.單斗挖土機1）正鏟挖土機：前進向上，強制切土

特點：開挖停機面以上土方；挖掘力大；生產(chǎn)效率高；需要設(shè)置下坡通道。適用：適用于無地下水，開挖深度在2m以上，開挖停機面以上一~四類土的基坑和底部尺寸較大的溝槽。挖土方式開挖溝槽——a：挖土機回轉(zhuǎn)卸土角度小，避免汽車的倒車和轉(zhuǎn)彎多的缺點開挖基坑——b：方便汽車倒車、裝土和運土2）反鏟挖土機：后退向下，強制切土

特點：開挖停機面以下土方、受地下水影響小適用：適用于深度在4米左右的溝槽和基坑，一~三類土。尤其適用于開挖地下水位較高或泥濘的土壤。開挖方式溝端開挖：挖土機停在溝端，向后倒退挖土，汽車停在兩旁裝土；溝側(cè)開挖：挖土機沿溝一側(cè)直線移動挖土,汽車停在端部，動臂及鏟斗回轉(zhuǎn)小于90°可卸料，作業(yè)循環(huán)時間短、效率高，但挖掘機始終沿溝側(cè)行駛，因此挖掘過的溝邊坡較大；后者挖土的寬度和深度小于前者。3）拉鏟挖土機：后退向下，自重切土特點：開挖深度大、挖掘力小、工效較低。適用：能開挖停機面以下的一~二類土；與反鏟挖土機相似，但深度更大大型基坑、溝槽開挖；4）抓鏟挖土機：適用：挖掘面積較小，深度較大的溝槽、沉井或者基坑，最適用于水下挖土。特點：其挖掘力較小，只能開挖停機面以下一~二類土，但挖掘深度大2.多斗挖土機又稱挖溝機、縱向多斗挖土機。特點：連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率高；溝槽斷面整齊；開挖單位土方量所消耗的能量低；挖土的同時可以自動卸土適用：不宜開挖堅硬的土和含水量較大的土；宜于開挖黃土、粉質(zhì)黏土；3.3.3土方工程機械化施工方案的選擇土方機械的類型挖掘機械：正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟等挖運機械：推土機、裝載機、鏟運機等運輸機械：自卸汽車、翻斗車等密實機械：壓路機、蛙式打夯機等施工機械種類的選擇，主要施工機械的臺數(shù)及配套運輸車輛的型號數(shù)量3.3.3.1施工機械種類的選擇1.選擇原則施工機械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；盡量選擇施工單位現(xiàn)有的機械機械類型應(yīng)符合施工現(xiàn)場的條件在同一工地的施工機械的種類和型號盡量少施工機械的合理組合2.平整場地機械選擇地勢較平坦的大面積平整場地，選用鏟運機較適宜。地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場地，運距在1000m以上時，可選擇正鏟挖土機配合自卸車進行挖土、運土，在填方區(qū)配備推土機平整及壓路機碾壓施工。挖填方高度均不大，運距在100m以內(nèi)時，采用推土機施工，靈活、經(jīng)濟。3.地面上的坑式開挖大型基坑：正鏟、汽車運土；中小型基坑：多采用反鏟挖土機；若為水中取土或土質(zhì)為淤泥，且坑底較深，則可選擇抓鏟挖土機挖土也可以多種機械配合作業(yè)，如當基坑有地下水時，可先用正鏟挖土機開挖地下水位以上的土（功效高），用反鏟或拉鏟開挖地下水位以下的土（工效低）3.長槽式開挖優(yōu)先考慮采用挖溝機，但如果土質(zhì)較硬，則應(yīng)考慮其它單斗挖土機；如地下水位較高，可以考慮采用反鏟挖土機；若為水中取土或土質(zhì)為淤泥，且坑底較深，則可選擇抓鏟挖土機挖土。若土質(zhì)干燥，槽底開挖不深，基槽長30m以上，可采用推土機或鏟運機施工。多種機械配合作業(yè)3.3.3.2.主要施工機械的臺數(shù)

根據(jù)施工機械的生產(chǎn)率或產(chǎn)量，結(jié)合土方量和工期的要求確定生產(chǎn)率→每天的產(chǎn)量（立方米）總的挖方量機械臺數(shù)每天的挖方量工期挖溝機的生產(chǎn)率的計算最初可松性系數(shù)單斗挖土機生產(chǎn)率的計算工作時間利用系數(shù)挖土機數(shù)量的確定工程實例3.運輸車輛配套計算計算原理：從時間上保證挖土機的連續(xù)工作，即：車輛數(shù)量=（一個運輸循環(huán)時間）/（一輛汽車裝車時間）一個運輸循環(huán)時間=一輛汽車裝車時間+道路運輸時間+卸車時間+操縱時間一輛汽車裝車時間=一次裝土次數(shù)×裝一次土延續(xù)時間一次裝土次數(shù)自卸汽車載重作業(yè)某基坑208m3，現(xiàn)需回填，用2m3的裝載車從附近運土，問需要多少車次的土？（K1=1.20，K2=1.04）某一塊試樣在天然狀態(tài)下的體積為60cm3，稱得其質(zhì)量為108g，將其烘干后稱得質(zhì)量為96.43g，根據(jù)試驗得到的土粒比重ρs為2.7，試求試樣的濕密度、干密度、飽和密度、含水率、孔隙比、孔隙率和飽和度。P36第16題上節(jié)課內(nèi)容回顧1.場地平整土方量計算——網(wǎng)格法、掌握計算步驟及相應(yīng)計算公式2.場地土方開挖與運輸——常用機械設(shè)備（推土機、鏟運機）特點、適用范圍及施工方法3.場地填方與壓實——掌握主要的填方施工要求；掌握質(zhì)量檢查標準；了解影響填土壓實因素4.溝槽斷面形式與邊坡坡度——溝槽斷面形式、選擇的一般性原則；掌握管道溝槽的開挖寬度的計算5.溝槽及基坑土方量計算——計算公式6.溝槽及基坑土方開挖方法和機械設(shè)備單斗挖土機（正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟）多斗挖土機了解主要機械設(shè)備的特點、適用范圍及作業(yè)方式7.土方工程機械化施工方案的選擇1）主要施工機械的選擇根據(jù)深度，土質(zhì)、地下水等具體施工情況，結(jié)合機械設(shè)備的性能、特點，綜合考慮決定。2）主要施工機械臺數(shù)的計算根據(jù)施工機械的生產(chǎn)率或產(chǎn)量，結(jié)合土方量和工期的要求確定3）土方機械與運輸車輛的配合從時間上保證挖土機的連續(xù)工作：車輛數(shù)量=（一個運輸循環(huán)時間）/（一輛汽車裝車時間）第四節(jié)溝槽及基坑支撐4.1支撐的目的及要求

目的：防止施工過程中溝槽土壁坍塌材料：木材或鋼材適用條件：溝槽土質(zhì)較差、地下水位較高、深度較大而又必須挖成直槽特點：可減少挖土方量，施工占地面積小，又可保證施工安全；但增加了材料的消耗，有時還影響后續(xù)工序的操作4.2支撐種類及適用條件溝槽支護型式:水平支撐、垂直支撐、板樁支撐和錨碇支撐。溝槽支護應(yīng)根據(jù)溝槽的土質(zhì)、地下水位、開槽深度、地面荷載、周邊環(huán)境等因素進行方案設(shè)計。4.2.1水平支撐組成：撐板、方木（縱梁）、橫撐;結(jié)構(gòu)：支撐板水平設(shè)置，緊貼槽幫；方木立靠在橫板上（縱梁）；橫撐（撐木或工具式）撐在方木上；根據(jù)水平撐板之間有無間距，分為斷續(xù)式和連續(xù)式1)斷續(xù)式水平支撐（疏撐）：是撐板之間有間距，包括稀撐和井字撐等，圖1-31井字撐：局部加固適用于土質(zhì)較好，地下水量較小的黏土及挖土深度小于3.0米的溝槽或基坑；2)連續(xù)式水平支撐（密撐）：是各撐板間密接鋪設(shè)。適用于土質(zhì)較差，或挖土深度在3.0-5.0米的溝槽或基坑，圖1-32或上圖有時可在溝槽的上部設(shè)疏撐，下部設(shè)密撐。工具式橫撐結(jié)構(gòu)：由撐頭和圓套管組成。特點：水平支撐隨著溝槽逐漸挖深而分層鋪設(shè)，支設(shè)容易；但在拆除時首先拆除最下層的撐板和撐杠，施工不安全。支設(shè)方便，可更換圓套管長度，適用于各種不同寬度的槽寬4.2.2垂直支撐組成：撐板、方木（橫梁）、橫撐組成結(jié)構(gòu)：支撐板垂直設(shè)置，各撐板間緊密鋪設(shè)，緊貼槽幫，用方木橫靠在立板上（橫梁），橫撐（撐木或工具式）撐在方木上，圖1-34特點及適用：適用于土質(zhì)較差，地下水較多或有流砂的情況下。豎撐的特點是撐板可在開槽過程中先于挖土插人土中，在回填以后再拔出，因此，支撐和拆撐都較安全。4.2.3板樁支撐板樁撐是將樁板垂直地打人槽底下一定深度，作為一種支護結(jié)構(gòu)，可用它來抵抗水和土所產(chǎn)生的水平壓力，既擋土又擋水。種類：鋼板樁、木板樁和混凝土樁。1.鋼板樁：槽鋼、工字鋼或特制的鋼板樁。樁板與樁板之間采用嚙口連接，以提高板樁撐的整體性和水密性。采用特殊斷面樁板的目的是為了提高樁板間的嚙合作用。由于樁板打人土中，板樁按懸臂結(jié)構(gòu)支承。從結(jié)構(gòu)上說，板校撐可以不設(shè)橫板與撐杠。但是，如果樁板入土深度不足，仍應(yīng)輔之以橫板與撐杠2.木板樁：下部尖端形狀的木板，為了保證整體性和水密性，做成凹凸榫。需要輔以橫梁和橫撐，圖1-37板樁撐的特點與適用：安全度高、土方開挖及后續(xù)工序不受影響，施工條件良好。適用于溝槽挖深大、地下水豐富、有流沙現(xiàn)象或飽和土層，以及一般支撐不能滿足要求時4.2.4錨碇支撐板樁撐的一種特殊形式——有錨板樁組成：柱樁、擋土板、錨樁、拉桿（圖1-38）結(jié)構(gòu)：錨碇必須設(shè)置在土的破壞范圍之外，柱樁內(nèi)側(cè)設(shè)擋土板，下端打入土中，上端用柔性系桿（如鋼索、錨桿等）與錨碇連接拉緊，擋土板內(nèi)側(cè)回填土適用：開挖面積較大、挖深較深的基坑4.3支撐的支設(shè)和拆除4.3.1水平支撐和垂直支撐的支設(shè)挖槽到一定深度時，開始支設(shè)支撐，然后逐層開挖逐層支設(shè)。水平支撐支設(shè)程序一般為：斷面校核（是否符合要求寬度）——槽壁找平（鐵鍬）——撐板安裝（緊貼槽壁）——橫梁或縱梁安裝（緊貼撐板、橫平豎直、支設(shè)牢固）——橫撐安裝垂直支撐逐層支設(shè)過程：撐板入土—土方開挖—撐杠固定——撐板打入槽底。（根據(jù)土質(zhì)，每次挖深50~60cm，將撐板下錘一次。撐板錘至槽底排水溝底為止。下錘撐板每到1.2~1.5m，再加撐杠一道）技術(shù)要求技術(shù)要求：槽幫平整、緊貼安裝、橫平豎直、支設(shè)牢固、對接嚴密、及時支撐、不倒少倒4.3.2.2.鋼板樁施工工藝流程施工準備—測量放線－安裝導(dǎo)向圍檁－打設(shè)鋼板樁－拆除圍檁－安裝拉錨或支撐裝備－開挖－基礎(chǔ)施工－安裝管道－拆除拉錨或支撐裝置－填土—拔除鋼板樁

1.施工準備清障：清除施工范圍內(nèi)的地下及空中施工障礙物。檢查板樁：對不合格鋼板樁進行整修。設(shè)備安裝：大型設(shè)備占位處要適當夯實，確保施工安全鋼板樁的檢驗與矯正外觀檢驗：對樁上影響打設(shè)的焊接件應(yīng)割除，如有割孔、斷面缺損應(yīng)補強；若有嚴重銹蝕，應(yīng)量測斷面實際厚度，如誤差超過質(zhì)量標準規(guī)定時，不能再用。對兩側(cè)鎖口用標準鋼板樁進行檢驗。鎖口通不過或樁身有彎曲、扭曲、死彎等缺陷，采用冷彎，熱敲（溫度不超過800～1000℃），焊補、鉚補、割除、接長等方法加以整修2.測量放線：依據(jù)基坑、溝槽開挖設(shè)計截面寬度要求，測放出鋼板樁打設(shè)位置線，用白石灰標示出鋼板樁打設(shè)位置。技術(shù)人員將平面位置與標高向施工人員交底。3.安裝導(dǎo)向鋼圍檁圍檁：為了保證鋼板樁垂直打入和打入后的板樁平面平直所安設(shè)的支架。它由圍檁和圍檁樁組成。平面位置：單面和雙面圍檁支架；高度：單層（圖1-45）、雙層和多層式。安裝導(dǎo)向鋼圍檁主要技術(shù)要求第一層圍檁安裝高度約在離地面500mm處。雙面圍檁之間的凈距以比兩塊板樁的組合寬度大8～10mm為宜。圍檁支架必須尺寸正確，牢固可靠，并有一定剛度。導(dǎo)架的位置不能與鋼板樁相碰，圍檁樁不能隨著鋼板樁的打設(shè)而下沉或變形。4.打設(shè)鋼板樁（1）打樁方法：①單獨打入法：優(yōu)點：簡便、迅速。缺點：易使板樁向一側(cè)傾斜，且誤差積累后不易糾正。適用：松散的土壤和短樁施工?？稍谝桓鶚洞蛉牒?，把它與前一根焊牢，既防止傾斜又避免被后打的樁帶入土中②分段復(fù)打樁：又稱屏風(fēng)法，將10～20根鋼板樁成排插入導(dǎo)架內(nèi)，呈屏風(fēng)狀，然后再分批施打。施打時先將屏風(fēng)墻兩端的鋼板樁打至設(shè)計標高或一定深度，成為定位板樁，然后再將中間部分的板樁順次打人。優(yōu)點：該方法可防止板樁過大的傾斜和扭轉(zhuǎn)，防止誤差積累，可以更好的控制樁墻的長度，有利實現(xiàn)封閉合攏。缺點：施工速度慢、且樁架較高。適用：要求閉合的圍護結(jié)構(gòu)③跳打在導(dǎo)架間安裝鋼板樁，然后按照以下順序施工：先打1號、3號、5號樁，然后打2號、4號樁。如非常密實砂土、砂礫，可對1號、3號、5號樁樁尖加強。這時，樁尖加強的樁始終先施工。適用：對于難以打樁的土壤（2）打樁設(shè)備：樁錘、樁架、動力裝置樁錘：對樁施加沖擊力，將樁打入土中。樁架：支持樁身和將樁錘吊到打樁位置，引導(dǎo)樁的方向，保證樁錘按要求的方向沖擊。動力裝置：為樁錘的提升、振動和沖擊提供動力。打樁設(shè)備分類

鋼板樁的施工設(shè)備很多，按照打樁方式的不同可分為下述幾種：（一）沖擊打樁機械：有自由落錘，蒸汽錘、空氣錘、液壓錘、柴油錘等。（二）振動打樁機械：這類機械既可用于打樁還可用于拔樁，常用的是振動打拔樁錘。（三）振動沖擊打樁機械：這種機械是在振動打樁機的機體與夾具間設(shè)置沖擊機構(gòu)，在激振機產(chǎn)生上下振動的同時，產(chǎn)生沖擊力，使施工效率大大提高。（四）靜力壓樁機械：靠靜力將板樁壓人土中。打樁設(shè)備示意打樁設(shè)備沖擊打樁設(shè)備震動打樁設(shè)備靜壓樁設(shè)備機械類型沖擊式打樁機震動式打樁機(震動錘)靜力式壓樁機柴油錘蒸汽錘落錘鋼板樁形式除小型板樁外所有板樁除小型板樁外所有板樁所有樁型板樁所有樁型板樁除小型板樁外所有板樁長度任意長度任意長度適宜短樁很長不適合任意長度地層條件軟弱粉土不適合不適合合適合適可以粉土、粘土合適合適合適合適合適砂層合適合適不適合可以可以硬土層可以可以不可以不可以不適合施工條件輔助設(shè)施規(guī)模大規(guī)模大簡單簡單規(guī)模大噪音高較高高小幾乎沒有振動大大少大無貫入能量大一般小一般一般施工速度快快慢一般一般費用高高便宜一般高工程規(guī)模大工程大工程簡單工程大工程大工程打樁機拉森鋼板樁

沖孔樁機

鉆孔樁機

液壓靜力壓樁機

（3）鋼板樁的打設(shè)過程及注意事項插打順序一般由上游分兩側(cè)插打至下游合攏。過程：插樁——套上樁帽（沖擊力傳遞給樁，并保護樁錘和樁頭）——逐步插打——軸線的修正和合攏注意事項：插打過程中保證鎖口的緊閉性；保證鋼板樁的垂直度（兩臺經(jīng)緯儀）；隨打隨測（一般每打入1m應(yīng)測量一次）（4）打樁時常見問題及對策①打樁阻力過大不易貫入土質(zhì)。采用輔助措施，不能用錘硬打；鋼板樁鎖口銹蝕，變形。打樁前及時調(diào)整，還可在鎖口內(nèi)涂以油脂，以減少阻力②鋼板樁向打樁方向傾斜可用卷揚機鋼索將板樁反向拉住后再錘擊，或可以改變錘擊方向。當傾斜過大，靠上述方法不能糾正時，可使用特別的鍥形板樁，達到糾偏的目的。③