、土石方工程施工與地基處理課件

第三章、土石方工程施工與地基處理土石方工程是環(huán)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、運輸、填筑、平整等施工過程以及施工排水、地基處理等輔助工程。工程量大，施工條件復(fù)雜，工程所需的勞動量和機械動力消耗都很大，這些往往是影響施工進度、成本及工程質(zhì)量的因素。土石方工程一般分為兩大類：1、場地平整施工，即在地面上進行挖填方作業(yè)。將擬建工程的場地按照場區(qū)豎向規(guī)劃設(shè)計的要求平整為符合設(shè)計標(biāo)高的平面2、溝槽、基坑的施工，在地面以下開挖各種斷面形式的地下管道溝槽，當(dāng)兩條或多條管道共同埋設(shè)時，還需采用聯(lián)合槽。土石方工程的特點是影響因素多，施工條件復(fù)雜。土壤中天然物質(zhì)種類多，成分復(fù)雜，性質(zhì)各異，又多為露天作業(yè)，施工直接受到地區(qū)的地形、水文地質(zhì)、氣候以及工程地質(zhì)等諸多條件的影響，在繁華的城市中施工．還會受到施工環(huán)境的影響；工程量大，施工面積廣。環(huán)境工程管道施工屬于線型工程，長度常達數(shù)十千米，而某些大型污水處理工程，在場地平整和大型基坑開挖中，土方施工工程量往往可達數(shù)十萬到百萬立方米。第一節(jié)、工程地質(zhì)情況土是巖石在地質(zhì)作用下經(jīng)風(fēng)化、破碎、剝蝕、搬運、沉積等過程的產(chǎn)物。土是由固體顆粒、水和氣體組成的三相分散系。固體顆粒組成土的骨架，顆粒大小及其搭配是影響土性的基本因素；土中水是溶解著各種離子的溶液，其含量多少也明顯影響土的性質(zhì)．如含水量高的土往往比較軟，特別是由細小顆粒組成的粘性土，含水多少直接影響土的強度；土中氣可以與大氣相連，也可以氣泡形式存在，對土性影響相對較小。土的性質(zhì)一方面取決于每一相的特性，另一方面取決于土的三相比例關(guān)系。由于氣體易被壓縮，水能從土體流進或流出，土的三相的相對比例會隨時間和荷載條件的變化而變化，土的一系列性質(zhì)也隨之改變。土在形成過程中所經(jīng)歷的每一個環(huán)節(jié)以及在形成后沉積時間的長短、外界環(huán)境的變化、都對土的性質(zhì)有顯著的影響。一、土的組成1、土的固體顆粒土中固體顆粒的大小和形狀、礦物成分及其顆粒大小的相互搭配情況是決定土的物理、力學(xué)性質(zhì)的主要因素。粗大土粒往往是巖石經(jīng)物理風(fēng)化作用形成的原生礦物，主要呈塊狀或粒狀，而細小土粒主要是巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用形成的次生礦物和生成過程中混入的有機物質(zhì)．主要呈片狀。篩分法適用于粒徑在60mm—0.1mm的土。試驗時，將風(fēng)干的均勻土祥放入一套孔徑不同的標(biāo)準篩，標(biāo)準篩的孔徑依次為60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm．經(jīng)篩析機上、下震動，將土粒分開，稱出留在每個篩上的土重，即可求出留在每個篩上土重的相對含量。對于粒徑小于0.1mm的土，可用比重計法，土粒大小相當(dāng)于在比重計中與實際土粒有相同沉降速度的理想圓球體的直徑。根據(jù)顆粒大小分析試驗成果，可以繪制如下圖所示的顆粒級配累積曲線。其橫坐標(biāo)表示粒徑。因為土粒粒徑相差常在百倍、干倍以上，所以宜采用對數(shù)坐標(biāo)表示?？v坐標(biāo)則表示小于(或大于)某粒徑的土質(zhì)量含量(或稱累計百分含量)。由曲線的坡度可以大致判斷土的均勻程度。例如，曲線較陡，則表示粒徑大小相差不多，土粒較均勻；反之，曲線平緩，則表示粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，級配良好。還有一項指標(biāo)就是Kc，即Kc叫做曲率系數(shù)，描寫累積曲線分布范圍，反映曲線整體形狀。工程上把Ku＜5的土看做是均粒土，屬級配不良；Ku＞10的土，屬級配良好。實際上，單獨只用一個指標(biāo)Ku來確定的級配情況是不夠的，要同時考慮累積曲線的整體形狀。例如，礫類土或砂類土同時滿足Ku＞5和Kc＝1—3兩個條件時，則定名為良好級配礫或良好級配砂。對于級配良好的土，較粗顆粒間的孔隙被較細的顆粒所填充，因而土的密實度較好，相應(yīng)的地基土的強度和穩(wěn)定性也較好，透水性和壓縮性也較小，可用作堤壩或其他土建工程的填方土料。（2）、土里的礦物成分土粒的礦物成分決定于母巖的成分及所經(jīng)受的風(fēng)化過程。粗大土粒如漂石、卵石、圓礫都是巖石的碎屑，其礦物成分與母巖相同；砂粒大部分是母巖的單礦物顆粒，如石英、長石、云母等；粉粒的礦物成分主要是一些難溶鹽，如MgCO3，、CaCO3等。粘粒的礦物成分主要有粘土礦物、氧化物、氫氧比物及各種難溶鹽類，它們都是次生礦物。兩種晶片的不同組合(晶胞)，便構(gòu)成了不同的粘土礦物，如：蒙脫石、伊里石和高嶺石三類蒙脫石結(jié)構(gòu)單元是兩層硅氧晶片之間夾一層鋁氫氧晶片組成(如上圖a)，晶胞之間都是氧原子，聯(lián)接很弱，水分子很容易進入晶胞之間。因此，當(dāng)土中含有較多的蒙脫石時，土具有較大的吸水膨脹和脫水收縮的特性。伊里石的結(jié)構(gòu)單元類似蒙脫石(如上圖b)，不同的是Si-O四面體中的Si4+被Al3+、Fe3+取代，為補償正電荷的不足，晶胞之間出現(xiàn)一價正離子，使晶胞之間有微弱的聯(lián)接，其親水性不如蒙脫石。高嶺石的結(jié)構(gòu)單元是由一層鋁氫氧晶片和一層硅氧晶片組成(如上圖c)，晶胞的一面是氫氧基，另一面是氧原子，具有較強的聯(lián)接力，水分子不能進入，親水性小。2、土中的水一般情況下，土中總是含水的。土中水按其形態(tài)可分為液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)。水溶液中的陽離子，一方面受電場吸引，另一方面受由于布朗運動的擴散力作用、在最靠近土粒表面、靜電引力大于擴散力，水分子被牢固吸附在顆粒表面，形成強結(jié)合水層(又稱固定層)。在離土粒表面較遠的地方，靜電引力比較小，水分子的活動性比較大，從而形成弱結(jié)合水層(又稱擴散層)。結(jié)合水分子定向排列圖結(jié)合水不具備普通水的性質(zhì)，強結(jié)合水沒有溶解鹽類的能力，不能傳遞靜水壓力，密度在12—24kN／m3，冰點為—78℃，具有極大的粘滯度、彈性和抗剪強度，其性質(zhì)接近于固體。弱結(jié)合水，其離土粒表面愈遠，受到電分子引力愈小，并逐漸過渡到自由水。（2）、土中固態(tài)水當(dāng)?shù)貙拥臏囟冉抵?℃以下時，土中水便結(jié)冰。形成固態(tài)水。水結(jié)冰，體積會大．因此．土中水結(jié)冰，可吸收周圍未結(jié)冰的水，形成扁冰片，使土體產(chǎn)生凍脹，破壞土的結(jié)構(gòu)。凍脹力會使路基破壞、基礎(chǔ)上抬；凍土融化后，基土結(jié)構(gòu)破壞，含水量增大，形成翻漿冒泥，又使土體強度大大降低，道路開裂，房屋建筑產(chǎn)生大量下沉。3、土中氣土中氣體常與大氣連通或以封閉氣泡的形式存在于土中，前者在受到外力作用時，能很快從孔隙中被擠出，對土的性質(zhì)影響不大；后者在外力作用時，氣泡可被壓縮或溶解于水中，當(dāng)外力減小時，氣泡會恢復(fù)原狀或重新游離出來，使土的壓縮性增大。絮狀結(jié)構(gòu)是由粘粒(粒徑＜0.005mm)集合體組成。這些顆粒不因自重而下沉．長期懸浮在水中，構(gòu)成孔圍很大的絮狀結(jié)構(gòu)，如下圖所示。二、土的三相比例指標(biāo)土是由固體顆粒、土中水、氣三相組成。三相的相對含量不同，對土的工程性質(zhì)有重要的影響，表示土的三相組成比例關(guān)系的指標(biāo)，稱為土的三相比例指標(biāo)。1、指標(biāo)意義為便于分析，將互相分散的三相，理想化地各自集合起來，如下圖所示的土的三相組成示意圖來表示各部分之間的數(shù)量關(guān)系。圖中符號意義如下：ms—土粒質(zhì)量；mw—土中水質(zhì)量；m—土的總質(zhì)量，m=ms+mw；Vs—土粒體積；Vw—土中水體積；Va——土中氣體體積；Vv—土中孔隙體積，Vv＝Vw十Va；V—土的總體積，V＝Vs十Vw十Va。（1）土粒比重(相對密度)ds土粒重量與同體積4℃時純水的重量之比稱為土粒比重(無量綱)。即：土粒相對密度在數(shù)值上就等于土粒密度，土粒相對密度決定于土的礦物成分，它的數(shù)值一般為2.6—2.8；有機質(zhì)土為2.4—2.5；泥炭土為1.5一1.8。同一種類的土，其相對密度變化幅度很小。土粒相對密度可在試驗室內(nèi)用比重瓶法測定。出于相對密度變化的幅度不大，通常可按經(jīng)驗數(shù)值選用，一般土粒相對密度參考值見課本P33表3-2。（2）土的含水量ω土中水的重量與土粒重量之比，稱為土的含水量,以百分數(shù)計，即土的含水量一般用烘干法測定。先稱小塊原狀土樣濕土重量，然后置于烘箱內(nèi)維持100℃一105℃烘至恒重，再稱干土重量，濕、干土重量之差與干土重量之比就是土的含水量。土的含水量反映土的干濕程度。含水量越大，土越濕，一般說來土也愈軟。土的含水量變化幅度很大，它與土的種類、埋藏條件及所處的地理環(huán)境等有關(guān)。—般干的粗砂土，其值接近于零，而飽和砂土，可達40％；堅硬粘土含水量約小于30％，飽和狀態(tài)的軟粘土，可達60％一70％。泥炭土含水量可達300％甚至更高。（3）土的密度ρ土單位體積的質(zhì)量，稱為土的密度ρ(單位為g／cm3或t／m3)，即土的密度一般用“環(huán)刀法’’測定，用一個圓環(huán)刀(刀刃向下)放在削平的原狀土樣面上，徐徐削去環(huán)刀外圍的土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)的土樣壓滿環(huán)刀內(nèi)，稱得環(huán)刀內(nèi)土樣質(zhì)量，求得它與環(huán)刀容積之比即為其密度。天然狀態(tài)下土的密度變化范圍在16—22kN／m3之間ρ＞20.0kN／m3的土一般是比較密實的；而當(dāng)ρ＜18.0kN／m3時，則多是較松軟的。（4）土的干密度ρ

d、飽和密度

ρ

sat和有效密度ρ′單位體積中固體顆粒部分的質(zhì)量，稱為土的干密度ρ

d，即在工程上常把干密度作為評定土體緊密程度的標(biāo)準．以控制填土工程的施工質(zhì)量。土孔隙中充滿水時的單位體積質(zhì)量，稱為土的飽和密度ρ

sat，即式中ρ

w——水的密度。在地下水位以下，單位土體積中土粒質(zhì)量扣除浮力后，即為單位土體積中土粒的有效質(zhì)量．稱為土的浮密度ρ′，即（5）土的孔隙比e和孔隙率n孔隙比是土中孔隙體積與土顆粒體積之比．即

孔隙比e可以用來評價天然土層的密實程度。一般e＜0.6的土是密實的低壓縮性土；e＞1.0的土是疏松的高壓縮性土。土的孔隙率是土中孔隙體積與總體積之比，以百分數(shù)表示，即（6）土的飽和度Sr飽和度是指土孔隙被水充滿的程度，即土中水的體積與孔隙體積的比值，以百分數(shù)表示，即：三、無粘性土的密實度無粘性土的結(jié)構(gòu)無粘性土一般具有單粒結(jié)構(gòu)。最能反映無粘性土工程性質(zhì)的是密實度，呈密實狀態(tài)時（如下圖），土的強度較大．可作為良好的天然地基；呈疏松狀態(tài)時，尤其是飽和粉細砂，動力作用下結(jié)構(gòu)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，是不良地基。理想砂土的顆粒排列2、無粘性土密實狀態(tài)的判別通常用相對密實度Dr來判別無粘性土的密實度，其表達式為：因此，Dr值能反映無粘性土的密實度。砂土根據(jù)Dr值分為以下三種狀態(tài)：按N值判定砂土密實度

相對密實度從理論上講是表示無粘性土密實度的好方法，它反映了顆粒級配，顆粒形狀等因素。但由于天然狀態(tài)的e值不易確定，測定emax，emin的人為誤差較大，故土建工程上常用原位測試的方法評價砂土的密實度。常用的方法是根據(jù)標(biāo)準貫入錘擊數(shù)N值進性判別。下表是“港口工程地基規(guī)范(JTJ250—98)”砂土密實度按N值的判別標(biāo)準。四、粘性土的狀態(tài)（物理特征）粘性土的狀態(tài)主要是指其軟硬程度。粘性土隨著含水量的變化，可具有不同的狀態(tài)，含水量很大時呈泥漿狀的液體狀態(tài)，隨著含水量的減小，泥漿變稠，逐漸變成可塑狀態(tài)；所謂可塑狀態(tài)，是指粘性土在某含水量范圍內(nèi)，可用外力塑成任何形狀而不產(chǎn)生裂紋、并當(dāng)外力移去后，仍能保持既得的形狀，粘性土的這種特性叫做可塑性。土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量叫做界限含水量（見下圖）。粘性土的物理狀態(tài)與含水量關(guān)系1、粘性土的界限含水量液限ωl

土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動狀態(tài)的界限含水量叫液限(也稱為流限或塑性上限)。我國目前采用錐式液限儀(如下圖)測定土的液限。錐式液限儀將盛土杯中裝滿調(diào)勻的土樣、刮平土面，凈重76g、錐角為30。的圓錐體放在試樣表面的中心，錐體在自重作用下徐徐沉入土中，若經(jīng)5秒鐘恰好沉入10mm，測定此時杯內(nèi)土樣的含水量即為液限。塑限ωp土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)的界限含水量叫塑限(也稱塑性下限)。塑限采用搓條法測定。將直徑小于10mm的土球放在毛玻璃板上，用手掌慢慢搓成直徑3mm的長細條時，正好產(chǎn)生斷裂，此時土條的含水量就是塑限?？s限ωs土由半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，體積逐漸縮小，直到體積不再縮小時的含水量叫縮限。縮限用蒸發(fā)皿法測定。土的半固態(tài)與可塑狀態(tài)的區(qū)別在于前者塑成任何形狀態(tài)后，產(chǎn)生裂紋，后者沒有裂紋；流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)的區(qū)別在于前者不能保持已有的形狀，發(fā)生流動變形。而后者能保持既得的形狀。2、粘性土的塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)Ip液限與塑限的差值(省去％符號)稱為塑性指數(shù)，用符號Ip，表示，即塑性指數(shù)Ip，表示土處于可塑狀態(tài)的含水量變化范圍。它與土中結(jié)合水的含量、土的顆粒組成、礦構(gòu)成分以及土中水的離子成分和濃度等因素有關(guān)。一船來說，土粒越細、且細顆粒(粘粒)的含量越高，則其比表面和可能的結(jié)合水含量愈高，Ip值愈大；粘土礦物(尤其是蒙脫石)可能具有的結(jié)合水量大，Ip也大；水中高價陽離子的濃度增加時．土粒表面吸附的反離子層的厚度變薄，結(jié)合水含量相應(yīng)減少，Ip也小，反之則大。因此。塑性指數(shù)Ip，在一定程度上綜合反映了影響粘性上特征的各種主要因素，在工程上常用其對粘性土進行分類。液性指數(shù)IL粘性土的天然含水量與塑限差值除以塑性指數(shù)稱為液性指數(shù)，用符號IL，表示，即由上式可以看出因此，液性指數(shù)值可以反映粘性土的軟硬狀態(tài)。IL值愈大，土愈軟?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ7—89)以及《港口工程地基規(guī)范》(JTJ250—98)規(guī)定粘土根據(jù)液性指數(shù)值劃分為堅硬、硬塑、可塑、軟塑及流塑五種狀態(tài)，見下表。3、粘性土的靈敏度和觸變性粘性土的一個重要特征是具有天然結(jié)構(gòu)性，當(dāng)天然結(jié)構(gòu)被破壞時，土粒間的膠結(jié)物質(zhì)以及土粒、離子、水分子之間所組成的平衡體系遭到破壞，粘性土的強度降低，壓縮性增大。具有天然結(jié)構(gòu)的粘性土的強度與完全擾動后土的強度之比(含水量、重度等不變、稱為粘性土的靈敏度，用St表示。即：根據(jù)靈敏度可將粘性土分為：低靈敏度(1＜St＜2)、中靈敏度(2＜St≤4)、高靈敏度(St＞4)。土的靈敏度越高．結(jié)構(gòu)性越強，擾動后土的強度降低越多。再加以IL值判別粘性土的軟硬程度時，沒有考慮土的結(jié)構(gòu)性影響，ωl、ωp值是土樣在完全擾動的情況下測得的。室內(nèi)測得的IL＞1.0的天然土并末真正處于流動狀態(tài)。在含水量相同的情況下，原狀土要比重塑土堅硬，用IL判別重塑土的軟硬程度是合適的，但對于原狀土就差。粘性土擾動后土的強度降低，但隨著時間的增大，土粒、離子、水分子之間又組成新的平衡體系．土的強度可逐漸恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為土的觸變性。五、土的壓實機理有時為了提高回填土的強度，增加土的密實度，降低其透水性和壓縮性，通常用分層壓實的辦法來處理地基。實踐經(jīng)驗表明，對過濕的土進行夯實或碾壓時就會出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象(俗稱‘橡皮土”)，此時土的密實度是不會增大的。對很干的土進行夯實或碾壓，顯然也不能把土充分壓實。所以，要使土的壓實效果最好，其含水量一定要適當(dāng)。在一定的壓實能量下使土最容易壓實，并能達到最大密實度時的含水量，稱為土的最優(yōu)含水量(或稱最佳含水量)，用ωop表示。相對應(yīng)的干密度叫做最大干密度，以ρdmax表示。土的最優(yōu)含水量可在試驗室內(nèi)進行擊實試驗測得。測定各試樣擊實后的含水量ω和于密度ρd后，繪制含水量與干密度關(guān)系曲線稱為壓實曲線。如下圖所示。從圖中可以知道，當(dāng)含水量較低時，隨著含水量的增大，土的干密度也逐漸增大，表明壓實效果逐步提高；當(dāng)含水量超過某一限值觀ωop時，干密度則隨著含水量增大而減小，即壓實效果下降。這說明土的壓實效果隨含水量的變化而變化。并在擊實曲線上出現(xiàn)—個干密度峰值(即最大干密度ρdmax)，相應(yīng)于這個峰值的含水量就是最優(yōu)含水量。干密度與含水量的關(guān)系最大干密度可以由擊實試驗測定，也可以按下式進行計算，即施工時，所控制的土的干密度ρd與最大干密度ρdmax之比稱為壓實系數(shù)，它反映填土壓實的質(zhì)量。在地基主要受力層范圍內(nèi)，按不同的結(jié)構(gòu)類型，要求壓實系數(shù)達到0.94一0.96以上。試驗證明，最優(yōu)含水量還與壓實能量有關(guān)。對同一種土，用人力夯實時，因能量小，要求土粒之間有較多的水分使其更為潤滑，因此，最優(yōu)含水量較大而得到的最大干密度卻較小，如下圖中的曲線3。當(dāng)用機械夯實時，壓實能量較大，得出的曲線如圖中的曲線1和2。所以，當(dāng)填土壓實程度不足時，可以改用大的壓實能量補夯，以達到所要求的密度。

壓實能量對壓實效果的影響在同類土中，土的顆粒級配對土的壓實效果影響很大，顆粒級配不均勻的容易壓實，均勻的則不容易壓實。在上圖中還給出了理論飽和曲線，它表示當(dāng)土處在飽和狀態(tài)下的干密度ρd與含水量ω的關(guān)系。在實踐中，土不可能被壓實到完全飽和的程度。試驗證明，粘性土在最優(yōu)含水量時，壓實到最大干密度ρdmax，其飽和度一般為80％左右。此時，因為土孔隙中的氣體越來越難于和大氣相通，壓實時不能將其完全排出去。因此，壓實曲線只能趨于理論飽和曲線的左下方，而不可能與它相交。六、土的壓縮性見課本P38七、土的工程分類土根據(jù)不同部門的用途采用不同的分類方法。分類的目的就是根據(jù)分類名稱大致判別土的工程特性，并結(jié)合其他指標(biāo)確定地基的承載力。建筑工程中，土是作為地基以承受建筑物的荷裁，分類著眼于土的工程性質(zhì)，我國《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》將地基土分為碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等。碎石類土碎石類土是粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重50％的土。碎石類土根據(jù)粒粗含量及顆粒形狀分為漂石或塊石、卵石或碎石、圓礫或角礫．其分類標(biāo)準見下表。砂類土砂類土是指粒徑大于2mm的顆粒含量不超過全重50%、粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重50％的土。砂類土按粒組含量分為礫砂、粗砂、中砂、細砂和粉砂，其分類標(biāo)準見下表。粉土粉土是指粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全重50％、塑性指數(shù)Ip小于或等于10的土。必要時可根據(jù)顆粒級配分為砂質(zhì)粉土(粒徑小于0.005mm的顆粒含量不超過全重10％)和粘質(zhì)粉土(粒徑小于0.005mm的顆粒含量超過全重10％)。黏性土黏性土是指塑性指數(shù)Ip大于10的土。黏性土的工程性質(zhì)與土的成因、生成年代的關(guān)系很密切，不同成因和年代的粘性土，盡管其某些物理性指標(biāo)值可能很接近，但其工程性質(zhì)可能相差很懸殊。另外還和粒度成分和粘土礦物的親睡度等有關(guān)。黏性土按塑性指數(shù)進行分類可分為粉質(zhì)黏土和黏土：人工填土

人工填土是指由人類活動而堆填的土。其物質(zhì)成分較復(fù)雜、均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土和沖填土三類。各類填土應(yīng)根據(jù)下列特征予以區(qū)別：(1)素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾種材料組成的填土，其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按主要組成物質(zhì)分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性素填土。經(jīng)分層壓實后則稱為壓實填土。(2)雜填土是由含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。成分和特征分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。(3)沖填土是由水力沖填泥砂形成的填土。第二節(jié)、溝槽及基坑工程施工主要包括：場地平整施工、基坑的開挖、降低地下水位、土的回填與壓實四部分內(nèi)容一、場地平整施工場地平整應(yīng)以建設(shè)工程的規(guī)模和性質(zhì)、場地設(shè)計標(biāo)高、現(xiàn)場地形地貌、施工期限和技術(shù)力量等條件為依據(jù)。環(huán)境工程的場地標(biāo)高是場區(qū)豎向規(guī)劃設(shè)計的內(nèi)容，通常由設(shè)計文件規(guī)定。確定標(biāo)高，應(yīng)在滿足建設(shè)規(guī)劃和生產(chǎn)工藝的要求下，盡量考慮填挖方平衡，使總的土方工程量最小。確定場地平整的施工順序，應(yīng)按照工程建設(shè)的部署，結(jié)合基抗、溝槽開挖的要求加以選擇。—般有三種情況。①先進行整個場地的平整，然后開挖構(gòu)筑物及地下管道基坑和管溝等。這種方案，可為土方機械施工提供較大的工作面，充分發(fā)揮其工作效率，但工期較長，多適用于場區(qū)高低不平，填挖土方量較大的施工現(xiàn)場。②先開挖建筑物、構(gòu)筑物等的基坑(槽)，后進行場地平整。這種方案可以加快土建工程的施工進度，減少重復(fù)填挖土方數(shù)量，多適用于地形平坦的施工現(xiàn)場。③劃分施工區(qū)(段)，平整與開挖結(jié)合。這種方案是根據(jù)工程特點和現(xiàn)場具體條件，將場地劃分若干施工區(qū)，分別進行平整和開挖。在場地平整施工前，先作好必要的準備工作，主要內(nèi)容如下。①清理場地。在施工區(qū)域內(nèi)，對原有地上地下房屋、構(gòu)筑物疏通或改建，對耕植土及淤泥等進行清理。②排除地面積水。在排除地面積水的同時，盡量利用自然地形設(shè)置排水溝雨水積存，使場地保持干燥，以利于土方施工。③修筑臨時道路以供機械進場和土方運輸?shù)取?、場地平整土方量計算場地土方量的計算方法，通常有方格網(wǎng)法和斷面法兩種。方格網(wǎng)法適用于地形較為平坦、面積較大的場地，斷面法則多用于地形起伏變化較大或地形狹長的地帶。主要介紹方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法是采用方格網(wǎng)控制整個場地面計算土方量。方格邊長取決于地形變化的復(fù)雜程度，一般取10m、20m、30m或40m。土方量計算的步驟是：根據(jù)每個方格角點的自然地面標(biāo)高和實際采用的設(shè)計標(biāo)高，算出相應(yīng)的角點挖填高度(稱施工高度)，然后計算每一方格的土方量(大規(guī)模場地土方量計算，可使用專門的土方工程量計算表)，并算出場地邊坡的土方量，相加后，即可得到整個場地的挖、填土方總量。場地各方格的土方量，一般可分為下述三種不同類型進行計算。(1)方格四個角點全部為填或全部為挖(見下圖)，其土方量為：(2)方格的相鄰兩角點為挖方，另兩角點為填方(下圖)，其挖方部分的土方量為：填方部分的土方量為：(3)方格的三個角點為挖，另一個角點為填(或相反)(下圖)，其填方部分的土方量為：挖方部分的土方量為：2、土方的平衡與調(diào)配土方調(diào)配原則(1)應(yīng)力求達到挖、填平衡和運輸量最小的原則，這樣可以降低土方工程的成本。然而，僅限于場地范圍的平衡，往往很難滿足運輸量最小的要求。因此還需根據(jù)場地和其周圍地形條件綜合考慮，必要時可在填方區(qū)周圍就近借土．或在挖方區(qū)周圍就近棄土，而不是只局限于場地以內(nèi)的挖、填平衡，這樣才能做到經(jīng)濟合理。

(2)應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。當(dāng)工程分期分批施工時，先期工程的土方余額應(yīng)結(jié)合后期工程的需要而考慮其利用數(shù)量與堆放位置，以便就近調(diào)配。堆放位置的選擇應(yīng)為后期工程創(chuàng)造良好的工作而和施工條件，力求避免重復(fù)挖運。如先期工程有土方欠額時，可由后期工程地點挖取。(3)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合。當(dāng)大型建筑物位于填土區(qū)而其基坑開挖的土方量又較大時，為了避免土方的重復(fù)挖、填和運輸，該填土區(qū)暫時不予填土，待地下建筑物施工之后再行填土。為此，在填方保留區(qū)附近應(yīng)有相應(yīng)的挖方保留區(qū)，或?qū)⒏浇诜焦こ痰挠嗤涟葱枰侠矶逊?，以便就近調(diào)配。

(4)調(diào)配區(qū)大小的劃分應(yīng)滿足主要土方施工機械工作面大小(如鏟運機鏟土長度)的要求，使土方機械和運輸車輛的效率能得到充分發(fā)揮?？傊M行土方調(diào)配，必須根據(jù)現(xiàn)場的具體情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方機械與施工方法，結(jié)合上述原則，予以綜合考慮，從而作出經(jīng)濟合理的調(diào)配方案。土方平衡與調(diào)配的方法場地土方平衡與調(diào)配，需編制相應(yīng)的土方調(diào)配圖表，以便施工中使用。其方法如下：(一)劃分調(diào)配區(qū)在場地平面圖上先劃出挖、填區(qū)的分界線(零線)，然后在挖方區(qū)和填方區(qū)適當(dāng)?shù)胤謩e劃出若干個調(diào)配區(qū)。劃分時應(yīng)注意以下幾點：(1)劃分應(yīng)與建筑物的平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮開工順序、分期施工順序；(2)調(diào)配區(qū)的大小應(yīng)滿足土方機械的施工要求；(3)調(diào)配區(qū)范圍應(yīng)與場地土方量計算的方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)、一般可由若干個方格組成一個調(diào)配區(qū)；(4)當(dāng)土方運距較大或場地范圍內(nèi)土方調(diào)配不能達到平衡時，可考慮就近借土或棄土．一個借土區(qū)或一個棄土區(qū)可作為一個獨立的調(diào)配區(qū)。(5)計算各調(diào)配區(qū)的土方量，并將它標(biāo)注于圖上。如下圖

土方調(diào)配圖(場地內(nèi)挖、填方平衡的調(diào)配圖)

注：箭頭上面的數(shù)字表示土方量，箭頭下面的數(shù)字表示運距(二)求出每對調(diào)配區(qū)之間的平均運距平均運距即挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離。因此，求平均運距，需先求出每個調(diào)配區(qū)的土方重心（見下圖）。其方法如下:

取場地或方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標(biāo)軸，以一個角作為坐標(biāo)原點，分別求出各區(qū)土方的重心坐標(biāo)X0、Y0：為了簡化xi、yi的計算，可假定每個方格(完整的或不完整的)上的土方是各自均勻分布的，于是可用圖解法求出形心位置以代替方格的重心位置。各調(diào)配區(qū)的重心求出后，標(biāo)于相應(yīng)的調(diào)配區(qū)上，然后用比例尺量出每對調(diào)配區(qū)重心之間的距離，此即相應(yīng)的平均運距。所有填挖方調(diào)配區(qū)之間的平均運距均需一一計算，并將計算結(jié)果列于土方平衡與運距表內(nèi)，見下表。二、基坑（溝槽）的開挖主要包括土方機械化施工基坑（溝槽）邊坡基坑（溝槽）斷面選擇與土方量計算基坑及溝槽支撐（一）、土方機械化施工由于基坑開挖的土方量大，若采用人工，其勞動強度大，工期在工程總工期中所占的比重達25％一30％，成為影響工程進度的重要因素。所以，除使用適當(dāng)人力作為輔助開挖外，應(yīng)盡可能采用生產(chǎn)率高的大型挖土和運輸機械施工。推土機施工推土機是土方工程施工的主要機械之一，它是在履帶式拖拉機上安裝推土板等工作裝置而成的機械。常用推土機的發(fā)動機功率有45kW、75kW、90kW、120kW等數(shù)種。推土板多用油壓操縱。液壓操縱推土板的推土機除了可以升降推土板外，還可調(diào)整推土板的角度，因此具有更大的靈活性。推土機操縱靈活，運轉(zhuǎn)方便，所需工作面較小、行駛速度快、易于轉(zhuǎn)移，能爬30度左右的緩坡，因此應(yīng)用范圍較廣。

下圖所示是液壓操縱的T2-100型推土機外形圖T2-100型推土機推土機適于開挖一至三類土。多用于平整場地，開挖深度不大的基坑，移挖作填，回填土方，堆筑堤壩以及配合挖土機集中土方、修路開道等。

推土機作業(yè)以切土和推運土方為主，切土?xí)r應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況，盡量采用最大切土深度在最短距離（6~10m）內(nèi)完成，以便縮短低速行進的時間，然后直接推運到預(yù)定地點。上下坡坡度不得超過35度，橫坡不得超過10度。幾臺推土機同時作業(yè)時，前后距離應(yīng)大于8m。推土機經(jīng)濟運距在100m以內(nèi)，效率最高的運距為60m。為提高生產(chǎn)率，可采用槽形推土、下坡推土以及并列推土等方法①下坡推土。即借助于機械本身的重力作用以增加推土能力和縮短推土?xí)r間，一般可提高生產(chǎn)率30％左右，推土坡度不宜超過15度，否則推土后退時爬坡困難。②并列推土。平整較大面積的場地時，可采用兩臺或三臺推土機并列推土．以減少土的散失，提高生產(chǎn)效率，一般采用兩機并列推土可增加推土量15％一30％。平均運距不宜超過50—75m，亦不宜小于20m。③槽形推土。推土機連續(xù)多次在一條作業(yè)線上切土和推運，使地面逐漸形成一條淺槽，以減少土的散失，從而提高推土量。一般推土量可提高10％一30％。當(dāng)挖土層較厚、運距較遠時，采用此法較為適宜。④分批集中、一次推送。當(dāng)推運距離較遠而土質(zhì)又較堅硬時．由于切土深度不大采用多次鏟土，分批集中，一次推送，以便有效地利用推土機的功率，縮短運土?xí)r間此外，還可在推土板兩側(cè)附加側(cè)板，以增加推土板前的推土體積。鏟運機施工鏟運機是一種能綜合完成全部土方施工工序（挖土、裝土、運土、卸土和平土）的機械。按行走方式分為自行式鏟運機和拖式鏟運機（下圖）兩種。常用的鏟運機斗容量為2m3，5m3，6m3，7m3等數(shù)種，按鏟斗的操縱系統(tǒng)又可分為機械操縱和液壓操縱兩種。自行式鏟運機外形圖

拖式鏟運機外形圖鏟運機操縱簡單，不受地形限制，能獨立工作，行駛速度快，生產(chǎn)效率高。鏟運機適于開挖一至三類土，常用于坡度20以內(nèi)的大面積土方挖、填、平整、壓實，大型基坑開挖和堤壩填筑等。鏟運機運行路線和施工方法視工程大小、運距長短、土的性質(zhì)和地形條件等而定。其運行線路可采用環(huán)形路線或8字路線（下圖）。適用于運距為600~1500m，當(dāng)運距為200~350m時效率最高。采用下坡鏟土、跨鏟法、推土機助鏟法等，可縮短裝土?xí)r間，提高土斗裝土量，以充分發(fā)揮其效率。對于地形起伏不大，施工地段在100m以內(nèi)和填土高度1.5m以內(nèi)的路堤、基坑及場地平整施工常采用環(huán)形外行線路如圖(a)所示。當(dāng)填、挖交替，且相互之間距離較短時．則可采用圖(b)所示的大環(huán)形路線。每一個循環(huán)能完成多次鏟土和卸土，減少了鏟運機的轉(zhuǎn)彎次數(shù)，相應(yīng)提高了工作效率。①環(huán)形路線②“8”字形路線施工地段較長或地形起伏較大時，多采用“8”字形開行路線，如圖(c)所示。這種開行路線，鏟運機在上下坡時斜向開行，每一循環(huán)完成兩次作業(yè)(兩次鏟土和卸土)，比環(huán)形路線運行時間短．減少了轉(zhuǎn)彎和空駛距離。同時，一個循環(huán)兩次轉(zhuǎn)彎方向不同，機械磨損較為均勻。③據(jù)齒形路線是“8”字形路線的發(fā)展，適合工作地段很長，如堤壩、路基填筑，采用這種開行路線最為有效。提高鏟運機生產(chǎn)率的措施①下坡鏟土利用機械重力作用所產(chǎn)牛的附加牽引力加大切土深度，坡度一般為3度—9度，最大不得超過20度，鏟土厚度以20cm左右為宜，其效率可提高25％左右。當(dāng)在平坦地形鏟土?xí)r，可將取土地段的一端先鏟低，并保持一定坡度向后延伸，逐步創(chuàng)造一個下坡鏟土的地形。

②跨鏟法在較堅硬土層鏟土?xí)r，采用預(yù)留土埂間隔鏟土法，如下圖所示，可使鏟運機在挖土埂時增加兩個自由面，阻力減小，鏟土快，易于充滿鏟斗，約提高效率10％。

③交錯鏟土法在鏟較堅硬土層時，為了減少鏟土阻力，可采用此法，如下圖所示。由于鏟土阻力的大小與鏟土寬度成正比，交錯鏟土法就是隨鏟土阻力的增加而適當(dāng)減小鏟土寬度。④助鏟法在堅硬土層中，采用另配推土機助鏟(如圖)，以縮短鏟土?xí)r間。一般每臺推土機配3—4臺鏟運機。挖掘機施工挖土機適用于開挖場地為—至四類、含水量不大于27％的丘陵地帶土壤及經(jīng)爆破后的巖石和凍土，挖土高度一般在3m以上(使每次挖土可裝滿鏟斗)運輸距離超過1km，且土方量大而集中的工程。一般挖土機作業(yè)時，需配合自卸汽車運土，并在卸土區(qū)配備推土機平整土堆。1．正鏟挖掘機正鏟挖掘機外型如下圖所示。它適用于開挖停機面以上的土方，且需與汽車配合完成整個挖運工作。正鏟挖掘機挖掘力大，適用于開挖含水量較小的一類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土。正鏟的開挖方式根據(jù)開挖路線與汽車相對位置的不同分為正向開挖、側(cè)向裝土以及正向開挖、后方裝土兩種（下圖）。前者生產(chǎn)率較高。正鏟開挖方式

a）正向開挖、側(cè)向裝土；

b）正向開挖、后方裝土正鏟的生產(chǎn)率主要決定于每斗作業(yè)的循環(huán)延續(xù)時間。為了提高其生產(chǎn)率，除了工作面高度必須滿足裝滿土斗的要求之外，還要考慮開挖方式和與運土機械配合。盡量減少回轉(zhuǎn)角度，縮短每個循環(huán)的延續(xù)時間。

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。反鏟的外型如下圖所示。反鏟的開挖方式可以采用溝端開挖法，即反鏟停于溝端，后退挖土，向溝一側(cè)棄土或裝汽車運走（圖a），也可采用溝側(cè)開挖法，即反鏟停于溝側(cè)，沿溝邊開挖，它可將土棄于距溝較遠的地方，如裝車則回轉(zhuǎn)角度較小，但邊坡不易控制（圖b）。反鏟開挖方式

a溝端開挖；

b溝側(cè)開挖3．抓鏟挖掘機機械傳動抓鏟外形如下圖所示。它適用于開挖較松軟的土。對施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟可取得理想效果。抓鏟還可用于挖取水中淤泥、裝卸碎石、礦渣等松散材料。抓鏟也有采用液壓傳動操縱抓斗作業(yè)。抓鏟挖土機的挖土特點是：“直上直下，自重切土”。其挖掘力較小，只能開挖的I～Ⅱ級土，抓鏟挖土機的抓鏟能在回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開挖基坑上任何位置的土方。宜于開挖窄而深的基坑或水中淤泥。抓鏟挖土?xí)r，通常立于基坑一側(cè)進行，對較寬的基坑則在兩側(cè)或四側(cè)抓土。抓挖淤泥時，抓斗易被淤泥“吸住”，應(yīng)避免起吊用力過猛，以防翻車。4、拉鏟挖掘機拉鏟挖掘機的開挖方式和反鏟挖掘機相似，分溝端開挖和溝側(cè)開挖拉鏟挖掘機的挖土特點是：“后退向下，自重切土”。其挖土半徑和挖土深度較大，能開挖停機面以下的I～II級土，工作時，利用慣性力將鏟斗甩出去，挖得比較遠。但不如反鏟靈活準確，宜用于開挖大而深的基坑或水下挖土。5、多斗挖土機見課本P58（二）、基坑（溝槽）邊坡1、邊坡穩(wěn)定性施工中，土方放坡坡度的留設(shè)應(yīng)考慮土質(zhì)、開挖深度、施工工期、地下水水位、坡頂荷載及氣候條件因素。當(dāng)?shù)叵滤坏陀诨?，在濕度正常的土層中開挖基坑或管溝，如敞露時間不長，在一定限度內(nèi)可挖成直壁不加支撐。施工中除應(yīng)正確確定邊坡，還要進行護坡，以防邊坡發(fā)生滑動。土坡的滑動一般是指土方邊坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動面向下和向外移動而喪失其穩(wěn)定性。邊坡失穩(wěn)往往是在外界不利因素影響下觸動和加劇的。這些外界不利因素導(dǎo)致土體下滑力的增加或抗剪強度的降低。土體的下滑使土體中產(chǎn)生剪切應(yīng)力。引起下滑力增加的因素主要有：坡頂上堆物、行車等荷載；雨水或地面水滲入土中使土的含水量提高而使土的自重增加；地下水滲流產(chǎn)生一定的動水壓力；土體豎向裂縫中的積水產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力等。引起土體抗剪強度降低的因素主要是：氣候的影響使土質(zhì)松軟；土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤滑作用；飽和的細砂、粉砂受振動而液化等。因此，在土方施工中，要預(yù)估各種可能出現(xiàn)的情況，采取必要的措施護坡防坍，特別要注意及時排除雨水、地面水，防止坡頂集中堆載及振動。必要時可采用鋼絲網(wǎng)細石混凝土（或砂漿）護坡面層加固。如是永久性土方邊坡，則應(yīng)做好永久性加固措施。2、邊坡坡度的確定邊坡可做成直線形、折線形或踏步形a)直線形；b)折線形；c)踏步形土方邊坡坡度以其高度H與其底寬度B之比表示土方邊坡坡度=

式中，m=B/H，稱為坡度系數(shù)。（三）、基坑及溝槽支撐開挖基坑（槽）時，如地質(zhì)條件及周圍環(huán)境許可，采用放坡開挖是較經(jīng)濟的。但在建筑稠密地區(qū)施工，或有地下水滲入基坑（槽）時往往不可能按要求的坡度放坡開挖，這時就需要進行基坑（槽）支護，以保證施工的順利和安全，并減少對相鄰建筑、管線等的不利影響。溝槽支撐市政工程施工時，常需在地下鋪設(shè)管溝，因此需開挖溝槽。開挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。橫撐式土壁支撐根據(jù)擋土板的不同，分為水平擋土板式（圖a）以及垂直擋土板式（圖b）兩類。前者擋土板的布置又分為間斷式和連續(xù)式兩種。濕度小的粘性土挖土深度小于3m時，可用間斷式水平擋土板支撐；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。

a)間斷式水平擋土板橫撐；b)垂直擋土板豎撐

1—

水平擋土板；2—立柱；3—工具式橫撐；

4—垂直擋土板；5—橫楞木；6—調(diào)節(jié)螺絲

基坑支撐水泥土攪拌樁板式支護結(jié)構(gòu)水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁（或稱為深層攪拌樁）支護結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種重力式支護結(jié)構(gòu)。它是通過攪拌樁機將水泥與土進行攪拌，形成柱狀的水泥加固土（攪拌樁）。用于支護結(jié)構(gòu)的水泥土其水泥摻量通常12%~15%（單位土體的水泥摻量與土的重力密度之比），水泥土的強度可達0.8～1.2MPa，其滲透系數(shù)很小，一般不大于10～6cm/s。由水泥土攪拌樁搭接而形成水泥土墻，它既具有擋土作用，又兼有隔水作用。它適用于4～6m深的基坑，最大可達7～8m。水泥土墻通常布置成格柵式，格柵的置換率（加固土的面積：水泥土墻的總面積）為0.6～0.8。墻體的寬度b、插入深度hd根據(jù)基坑開挖深度h估算，一般b=(0.6～0.8)h，hd=（0.8～1.2）h（下圖）。１—攪拌樁；２—插筋；３—面板水泥土攪拌樁的施工機械深層攪拌樁機的組成由深層攪拌機（主機）、機架及灰漿攪拌機、灰漿泵等配套機械組成（如圖）。深層攪拌樁機機組

1—主機；2—機架；3—灰漿拌制機；4—集料斗；5—灰漿泵；6—貯水池；

7—冷卻水泵；8—道軌；9—導(dǎo)向管；10—電纜；11—輸漿管；12—水管水泥土攪拌樁的施工工藝

攪拌樁成樁工藝可采用“一次噴漿、二次攪拌”或“二次噴漿、三次攪拌”工藝，主要依據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定。水泥摻量較小，土質(zhì)較松時，可用前者，反之可用后者?！耙淮螄姖{、二次攪拌”的施工工藝流程如下圖所示。當(dāng)采用“二次噴漿、三次攪拌”工藝時可在圖示步驟e）作業(yè)時也進行注漿，以后再重復(fù)d）與e）的過程?！耙淮螄姖{、二次攪拌”施工流程

a)定位；b)預(yù)埋下沉；c)提升噴漿攪拌；d)重復(fù)下沉攪拌；e)重復(fù)提升攪拌；f)成樁結(jié)束水泥土攪拌樁施工中應(yīng)注意水泥漿配合比及攪拌制度、水泥漿噴射速率與提升速度的關(guān)系及每根樁的水泥漿噴注量，以保證注漿的均勻性與樁身強度。施工中還應(yīng)注意控制樁的垂直度以及樁的搭接等，以保證水泥土墻的整體性與抗?jié)B性。

相關(guān)知識

支護結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的破壞形式如下整體失穩(wěn)在松軟地層中，當(dāng)基坑平面尺寸較大，由于作為支護結(jié)構(gòu)的板樁墻插入深度不夠，或施工時幾何形狀和相互連接不符合要求，支撐位置不當(dāng)，支撐與圍檁系統(tǒng)結(jié)合不牢等原因，板樁墻產(chǎn)生位移過大的前傾或后仰，導(dǎo)致基坑外土體大滑坡，支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體失穩(wěn)破壞。(2)基坑隆起在軟弱的粘性土層中開挖基坑，當(dāng)基坑內(nèi)的土體不斷挖去，板樁墻內(nèi)外土面的高差等于墻外在基坑開挖水平面上作用一附加荷載。挖深增大，荷載亦增加。若墻體入土深度不足，則會使基坑內(nèi)土體大量隆起，基坑外土體過量沉陷，支撐系統(tǒng)應(yīng)力陡增，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞。(3)管涌及流砂(流土)含水砂層中的基坑支護結(jié)構(gòu)，在基坑開挖過程中，板樁墻內(nèi)外形成水頭差，當(dāng)動水壓力的滲流速度超過臨界流速或水力梯度超過臨界梯度時，就會引起管涌及流砂現(xiàn)象?；拥撞亢蛪w外面大量的砂隨地下水涌入基坑，導(dǎo)致地面坍陷，同時使墻體產(chǎn)生過大位移，引起整個支護系統(tǒng)崩坍。有時，開挖面下有薄不透水層，薄不透水層下是一層有承壓水頭的砂層，當(dāng)薄不透水層抵擋不住水頭壓力，在滲流作用下被切割成小塊脫離原位(流土)，也會造成支護結(jié)構(gòu)的崩坍破壞。(4)支撐強度不足或壓屈當(dāng)設(shè)置的支撐間距過大或數(shù)量太少，強度不足或剛度不夠時，在較大的側(cè)向土壓力作用下，發(fā)生支撐破壞或壓屈，引起板樁墻變形過大，導(dǎo)致支護結(jié)構(gòu)破壞。(5)墻體破壞墻體強度不夠或連接構(gòu)造不好，在土壓力、水壓力作用下，產(chǎn)生的最大彎矩超過墻體抗彎強度，產(chǎn)生強度破壞。(6)支護結(jié)構(gòu)平面變形超過限度由于支護結(jié)構(gòu)平面變形過大，或是降水造成周圍土體沉降，使基坑外圍的土體發(fā)生垂直或水平位移。有時，這種變形對支護結(jié)構(gòu)本身尚未帶來妨礙和危害，但對鄰近建筑物或地下管線造成有害影響，造成建筑物下沉、傾斜、開裂，造成上、下水管、煤氣管、供電和通訊電纜變形、張緊或斷裂。在城市中開挖較深的基坑，這個問題越來越突出，由此造成的事故不少，必須引起充分重視。板式支護結(jié)構(gòu)

板式支護結(jié)構(gòu)由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和支撐(或拉錨)系統(tǒng)(如圖)，懸臂式板樁支護結(jié)構(gòu)則不設(shè)支撐(或拉錨)。1—板樁墻；2—圍檁；3—鋼支撐；4—斜撐；5—拉錨；

6—土錨桿；7—先施工的基礎(chǔ)；8—豎撐擋墻系統(tǒng)常用的材料有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、灌注樁及地下連續(xù)墻等。鋼板樁有平板形和波浪形兩種(如圖)。鋼板樁之間通過鎖口互相連接，形成一道連續(xù)的擋墻。由于鎖口的連接，使鋼板樁連接牢固，形成整體，同時也具有較好的隔水能力。鋼板樁截面積小，易于打入。U形、Z形等波浪式鋼板樁截面抗彎能力較好。鋼板樁在基礎(chǔ)施工完畢后還可拔出重復(fù)使用。鋼板樁形式

a)平板式

b)波浪式鋼板樁施工

板樁施工要正確選擇打樁方法、打樁機械和流水段劃分，以便使打設(shè)后的板樁墻有足夠的剛度和良好的防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎(chǔ)施工的要求，對封閉式板樁墻還要求封閉合攏。鋼板樁打樁方法單獨打入法此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停頓。因此，樁機行走路線短，施工簡便，打設(shè)速度快。但是，由于單塊打入，易向一邊傾斜，累計誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。一般在鋼板樁長度不大(小于10m)、工程要求不高時可采用此法。另外還有圍檁插樁法

分段復(fù)打樁了解圍檁插樁法要用圍檁支架作板樁打設(shè)導(dǎo)向裝置(如圖)。圍檁支架由圍檁和圍檁樁組成，在平面上分單面圍檁和雙面圍檁，高度方向有單層和雙層之分。在打設(shè)板樁時起導(dǎo)向作用。雙面圍檁之間的距離，比兩塊板樁組合寬度大8～15mm。雙層圍檁插樁法是在地面上，離板樁墻軸線一定距離先筑起雙層圍檁支架，而后將鋼板樁依次在雙層圍檁中全部插好，成為一個高大的鋼板樁墻，待四角實現(xiàn)封閉合攏后，再按階梯型逐漸將板樁一塊塊打入設(shè)計標(biāo)高。此法優(yōu)點是可以保證平面尺寸準確和鋼板樁垂直度，但施工速度慢，不經(jīng)濟。分段復(fù)打樁此法又稱屏風(fēng)法，是將10～20塊鋼板樁組成的施工段沿單層圍檁插入土中一定深度形成較短的屏風(fēng)墻，先將其兩端的兩塊打入，嚴格控制其垂直度，打好后用電焊固定在圍檁上，然后將其他的板樁按順序以1/2或1/3板樁高度打入。此法可以防止板樁過大的傾斜和扭轉(zhuǎn)，防止誤差積累，有利實現(xiàn)封閉合攏，且分段打設(shè)，不會影響鄰近板樁施工。打樁錘根據(jù)板樁打入阻力確定，該阻力包括板樁端部阻力，側(cè)面摩阻力和鎖口阻力。樁錘不宜過重，以防因過大錘擊而產(chǎn)生板樁頂部縱向彎曲，一般情況下，樁錘重量約為鋼板樁重量的2倍。此外，選擇樁錘時還應(yīng)考慮錘體外形尺寸，其寬度不能大于組合打入板樁塊數(shù)的寬度之和。地下工程施工結(jié)束后，鋼板樁一般都要拔出，以便重復(fù)使用。鋼板樁的拔除要正確選擇拔除方法與拔除順序，由于板樁拔出時帶土，往往會引起土體變形，對周圍環(huán)境造成危害。必要時還應(yīng)采取注漿填充等方法。相關(guān)知識破壞形式

總結(jié)板樁的工程事故，其失敗的原因主要有五方面：①

板樁的入土深度不夠，在土壓力作用下，板樁的入土部分走動而出現(xiàn)坑壁滑坡(圖a)；②

支撐或拉錨的強度不夠(圖b、c)；③

拉錨長度不足，錨碇失去作用而使土體滑動(圖d)；④

板樁本身剛度不夠，在土壓力作用下失穩(wěn)彎曲(圖e)；⑤

板樁位移過大，造成周邊環(huán)境的破壞(圖f)。為此，板樁的入土深度、截面彎矩、支點反力、拉錨長度及板樁位移稱為板樁的設(shè)計五大要素。板樁的工程事故

a)

板樁下部走動；b)拉錨破壞；c)支撐破壞；d)拉錨長度不足；

e)板樁失穩(wěn)彎曲；f)板樁變形及樁背土體沉三、降低地下水位在基坑開挖過程中，當(dāng)基底低于地下水位時，由于土的含水層被切斷，地下水會不斷地滲入坑內(nèi)。雨期施工時，地面水也會不斷流入坑內(nèi)。如果不采取降水措施，把流入基坑內(nèi)的水及時排走或把地下水位降低，不僅會使施工條件惡化，而且地基土被水泡軟后，容易造成邊坡塌方并使地基的承載力下降。另外，當(dāng)基坑下遇有承壓含水層時，若不降水減壓，則基底可能被沖潰破壞。因此，為了保證工程質(zhì)量和施工安全，在基坑開挖前或開挖過程中，必須采取措施，控制地下水位，使地基土在開挖及基礎(chǔ)施工時保持干燥。降低地下水位的方法有集水井降水法和井點降水法。集水井降水法一般適用于降水深度較小且土層為粗粒土層或滲水量小的粘性土層。當(dāng)基坑開挖較深，又采用剛性土壁支護結(jié)構(gòu)擋土并形成止水帷幕時，基坑內(nèi)降水也多采用集水井降水法。如降水深度較大，或土層為細砂、粉砂或軟土地區(qū)時，宜采用井點降水法降水但仍有局部區(qū)域降水深度不足時，可輔以集水井降水。無論采用何種降水方法，均應(yīng)持續(xù)到基礎(chǔ)施工完畢，且土方回填后方可停止降水。（一）、集水井降水施工1、施工過程基坑或溝槽開挖時，在坑底設(shè)置集水井，并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，使水在重力作用下流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外。2、構(gòu)造四周的排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外、地下水流的上游，基坑面積較大時，可在基坑范圍內(nèi)設(shè)置盲溝排水。根據(jù)地下水量、基坑平面形狀及水泵能力，集水井每隔20~40m設(shè)置一個。3、設(shè)置集水坑的直徑或?qū)挾纫话銥?.6~0.8m，其深度隨著挖土的加深而加深，并保持低于挖土0.7~1.0m?？颖诳捎弥?、木材料等簡易加固。當(dāng)基坑挖至設(shè)計標(biāo)高后，集水坑底應(yīng)低于基坑底面1.0~2.0m，并鋪設(shè)碎石濾水層（0.3m厚）或下部礫（0.1m厚）上部粗砂（0.1m）的雙層濾水層，以免由于抽水時間過長而將泥砂抽出，并防止坑底土被擾動。相關(guān)知識

流砂現(xiàn)象基坑挖土至地下水位以下，土質(zhì)為細砂土或粉砂土的情況下，采用集水坑降低地下水時，坑下的土有時會形成流動狀態(tài)，隨著地下水流入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時，土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒流砂，至使施工條件惡化，基坑難以挖到設(shè)計深度。嚴重時會引起基坑邊坡塌方；臨近建筑因地基被掏空而出現(xiàn)開裂、下沉、傾斜甚至倒塌。流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，是水在土中滲流所產(chǎn)生的動水壓力對土體作用的結(jié)果。地下水的滲流對單位土體內(nèi)骨架產(chǎn)生的壓力稱為動水壓力，用GD表示，它與單位土體內(nèi)滲流水受到土骨架的阻力T大小相等，方向相反，引發(fā)流砂的因素根據(jù)常發(fā)生流砂地區(qū)的工程實踐及土工分析，可發(fā)現(xiàn)引起流砂的因素大致有：1)．主要外因取決于水力坡度的大小，即該地區(qū)地下水位越高，基坑挖深越大，水力壓力差越大，越容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；2)．土的顆粒組成中粘土含量小于10%，而粉砂含量大于75%；3)．土的不均勻系數(shù)D60/D10<5（式中D60為限定顆粒，即小于某粒徑的土粒重量計百分數(shù)為60%時；D10為有效粒徑，即小于某粒徑的土粒重量計百分數(shù)為10%時）。易發(fā)生流砂地區(qū)取得不均勻系數(shù)的值在1.6～3.2之間；4)．土的含水量大于30%；5)．土的空隙率大于43%；6)．在粘性土中有砂夾層的地質(zhì)構(gòu)造中，砂質(zhì)粉土或砂層的厚度大于250mm。流砂的防治由于在細顆粒、松散、飽和的非粘性土中發(fā)生流砂現(xiàn)象的主要條件是動水壓力的大小和方向。當(dāng)動水壓力方向向上且足夠大時，土轉(zhuǎn)化為流砂，而動水壓力方向向下時，又可將流砂轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定土。因此，在基坑開挖中，防治流砂的原則是“治流砂必先治水”。防治流砂的主要途徑有：減少或平衡動水壓力；設(shè)法使動水壓力方向向下；截斷地下水流。其具體措施有：（1）枯水期施工法?？菟诘叵滤惠^低，基坑內(nèi)外水位差小，動水壓力小，就不易產(chǎn)生流砂。（2）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(biāo)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。（3）設(shè)止水帷幕法。將連續(xù)的止水支護結(jié)構(gòu)（如連續(xù)板樁、深層攪拌樁、密排灌注樁等）打入基坑底面以下一定深度，形成封閉的止水帷幕，從而使地下水只能從支護結(jié)構(gòu)下端向基坑滲流，增加地下水從坑外流入基坑內(nèi)的滲流路徑，減小水力坡度，從而減小動水壓力，防止流砂產(chǎn)生。（4）人工降低地下水位法。即采用井點降水法（如輕型井點、管井井點、噴射井點等），使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的滲流向下，則動水壓力的方向也向下，從而水不能滲流入基坑內(nèi)，可有效地防止流砂的發(fā)生。因此，此法應(yīng)用廣泛且較可靠。

此外，采用地下連續(xù)墻、壓密注漿法、土壤凍結(jié)法等，阻止地下水流入基坑，以防止流砂發(fā)生。（二）、井點降水井點降水原理井點降水就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井）。在基坑開挖前和開挖過程中，利用真空原理，不斷抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。井點降水的作用1）防止地下水涌入坑內(nèi)（圖a）；2）防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方（圖b）；3）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（圖c）；4）降水后，使板樁減少了橫向荷載（圖d）；5）消除了地下水的滲流，也就防止了流砂現(xiàn)象（圖e）；6）降低地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土的承載能力。井點降水的作用

a)防止涌水

b)穩(wěn)定邊坡

c)防止管涌

d)減少橫向荷載

e)防止流砂

井點降水在基坑施工時的意義

基坑開挖施工與降水

基坑的開挖施工，無論是采用支護體系的垂直開挖還是放坡開挖，如果施工地區(qū)的地下水位較高，都將涉及到地下水對基坑施工的影響這一問題。當(dāng)開挖施工的開挖面低于地下水位時，土體的含水層被切斷，地下水便會從坑外或坑底不斷地滲入基坑內(nèi)，另外在基坑開挖期間由于下雨或其它原因，可能會在基坑內(nèi)造成滯留水，這樣會使坑底地基土強度降低，壓縮性增大。這樣一來，從基坑開挖施工的安全角度出發(fā)，對于采用支護體系的垂直開挖，坑內(nèi)被動區(qū)土體由于含水量增加導(dǎo)致強度、剛度降低，對控制支護體系的穩(wěn)定性、強度和變形都是十分不利的；對于放坡開挖來講，也增加了邊坡失穩(wěn)和產(chǎn)生流砂的可能性。從施工角度出發(fā)，在地下水位以下進行開挖，坑內(nèi)滯留水一方面增加了土方開挖施工的難度，另一方面也使地下主體結(jié)構(gòu)的施工難以順利進行。而且在水的浸泡下，地基土的強度大大降低，也影響了其承載力。因此，為保證深基坑工程開挖施工的順利進行，同時保證地下主體結(jié)構(gòu)施工的正常進行以及地基土的強度不遭受損失，一方面在地下水位較高的地區(qū)，當(dāng)開挖面低于地下水位時，需采取降低地下水位的措施；另一方面基坑開挖期間坑內(nèi)需采取排水措施以排出坑內(nèi)滯留水，使基坑處于干燥的狀態(tài)，以利于施工。井點降水的類型井點有兩大類：輕型井點和管井。一般根據(jù)土的滲透系數(shù)、降水深度、設(shè)備條件及經(jīng)濟比較等因素確定，可參照下表選擇。井點類別土的滲透性(m/d)降水深度(m)輕型井點一級輕型井點0.1~503~6多級輕型井點0.1~50視井點級數(shù)而定噴射井點0.1~508~20電滲井點<0.1視選用的井點而定管井類管井井點20~2003~5深井井點10~250>15輕型井點的設(shè)備1）組成

輕型井點設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成（圖）管路系統(tǒng)包括：濾管、井點管、彎聯(lián)管及總管。

濾管（圖）為進水設(shè)備，通常采用長1.0~1.5m、直徑38mm或51mm的無縫鋼管，管壁鉆有直徑為12~19mm的濾孔。骨架管外面包以兩層孔徑不同的生絲布或塑料布濾網(wǎng)。為使流水暢通，在骨架管與濾網(wǎng)之間用塑料管或梯形鉛絲隔開，塑料管沿骨架繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面在繞一層粗鐵絲保護網(wǎng)、濾管下端為一鑄鐵塞頭。濾管上端與井點管連接。井點管為直徑38mm和51mm、長5~7m的鋼管。井點管的上端用彎聯(lián)管與總管相連。

集水總管為直徑100~127mm的無縫鋼管，每段長4m，其上端有井點管聯(lián)結(jié)的短接頭，間距0.8m或1.2m。2）抽水設(shè)備抽水設(shè)備是由真空泵、離心泵和水氣分離器（又叫集水箱）等組成，其工作原理如圖所示。抽水時先開動真空泵10，將水氣分離器6內(nèi)部抽成一定程度的真空，使土中的水分和空氣受真空吸力作用而吸出，進入水氣分離器6。當(dāng)進入水氣分離器內(nèi)的水達一定高度，即可開動離心泵13。在水氣分離器內(nèi)水和空氣向兩個方向流去：水經(jīng)離心泵排出；空氣集中在上部由真空泵排出，少量從空氣中帶來的水從放水12，9放出。

一套抽水設(shè)備的負荷長度（即集水總管長度）為100~120m。常用的W5，W6型干式真空泵，其最大負荷長度分別為100m和

120m。輕型井點的平面布置根據(jù)基坑（槽）形狀，輕型井點可采用單排布置（圖a）、雙排布置（圖b）、環(huán)形布置（圖c），當(dāng)土方施工機械需進出基坑時，也可采用U形布置（圖d）。單排布置適用于基坑、槽寬度小于6m，且降水深度不超過5m的情況，井點管應(yīng)布置在地下水的上游一側(cè)，兩端的延伸長度不宜小于坑槽的寬度。雙排布置適用于基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良的情況。環(huán)形布置適用于大面積基坑，如采用U形布置，則井點管不封閉的一段應(yīng)在地下水的下游方向。輕型井點施工1）準備工作包括井點設(shè)備、動力、水源及必要材料的準備，開挖排水溝，觀測附近建筑物標(biāo)高以及實施防止附近建筑物沉降的措施等。2）埋設(shè)井點的程序排放總管→埋設(shè)井點管→用彎聯(lián)管將井點與總管接通→安裝抽水設(shè)備。沖孔

埋管

填砂

封口

3）連接與試抽

井點系統(tǒng)全部安裝完畢后，需進行試抽，以檢查有無漏氣現(xiàn)象。開始抽水后不要停抽。時抽時停，濾網(wǎng)易堵塞，也容易抽出土粒，使水混濁，并引起附近建筑物由于土粒流失而沉降開裂。正常的排水是細水長流，出水澄清。

抽水時需要經(jīng)常檢查井點系統(tǒng)工作是否正常，以及檢查觀測井中水位下降情況，如果有較多井點管發(fā)生堵塞，影響降水效果時，應(yīng)逐根用高壓水反向沖洗或拔出重埋。4）井點運轉(zhuǎn)與監(jiān)測包括：井點運轉(zhuǎn)管理

井點監(jiān)測5）井點拆除

地下室或地下結(jié)構(gòu)物竣工后并將基坑進行回填土后，方可拆除井點系統(tǒng)，拔出井點管多借助于倒鏈、起重機等。所留孔洞用砂或土塞，對地基有防滲要求時，地面下2m可用粘土填塞密實。另外，井點的拔除應(yīng)在基礎(chǔ)及已施工部分的自重大于浮力的情況下進行，且底板混凝土必須要有一定的強度，防止因水浮力引起地下結(jié)構(gòu)浮動或破壞底板。相關(guān)知識套管法井管埋設(shè)

為保證施工時井點周圍濾砂層的質(zhì)量設(shè)計要求，可采用套管法施工。施工時用吊車先將套管就位，然后開泵沖孔，當(dāng)套管下沉?xí)r，漸漸加大高壓水泵的壓力，必須控制下沉速度。在上游地區(qū)，當(dāng)工作水壓力為0.8MPa時，下沉速度控制在0.3～0.8m/min，遇見粘土層時，套管要緩慢起落沖沉，以加大沖擊面。有時，為加速下沉，應(yīng)將工作水壓力提高1.2～1.5MPa。當(dāng)沖孔深度達到設(shè)計標(biāo)高時，需繼續(xù)沖洗一段時間，根據(jù)土質(zhì)情況可以減小工作水壓力或維持原來的水壓力。在井點未放入套管以前，先倒入少量砂，其作用是使泥砂沉淀并防止井點插入粘土中，一般孔深比井點埋設(shè)標(biāo)高深1m左右，然后再將井點放入套管內(nèi)，砂分2～3次填完，最后拔出套管。如一次填到設(shè)計標(biāo)高，井點易被擠在套管內(nèi)，此時則可以應(yīng)用振動器助拔套管，否則在套管提升時會將井點一起帶出，井點就會高出設(shè)計標(biāo)高。為使井點處于中間位置，在濾管頂部可利用3根鋼筋制成的定位導(dǎo)向器，放入時向外伸張，井點拔出時可收緊。射水法井管沉設(shè)

利用射水法進行井點管的埋設(shè)就是在井點管下安裝射水或濾管，在地面挖小坑，將射水或井點管插入后，下有射水球閥，上接可旋動節(jié)管和高壓膠管、水泵等。利用高壓水在井管下端沖刷土體，使井點管下沉。下沉?xí)r，隨時轉(zhuǎn)動管子，以增加下沉速度，并保證垂直。射水壓力為0.4～0.6MPa，當(dāng)為大顆粒砂粒土?xí)r，應(yīng)為0.9～1.0MPa，沖至設(shè)計深度后，取下軟管，再與集水總管連接，抽水時球閥可以自由關(guān)閉。沖孔直徑一般為300mm，沖孔深度應(yīng)比濾管底深0.5m左右，以利沉泥。灌砂方法要求與水沖法相同。本法優(yōu)點為一次沖孔成，直接埋管。其構(gòu)造如圖。井點降水對周圍環(huán)境的不利影響及防治措施一、井點降水的不利影響

井點管埋設(shè)完成開始抽水時，井內(nèi)水位開始下降，周圍含水層的水不斷流向濾管，在無承壓水等環(huán)境條件下，經(jīng)過一段時間之后，在井點周圍形成漏斗狀的彎曲水面，即所謂“降水漏斗”，這個漏斗狀水面逐漸趨于穩(wěn)定，一般需要幾天到幾周的時間，降水漏斗范圍內(nèi)的地下水位下降以后，就必然會造成地面固結(jié)沉降，由于漏斗形的降水面不是平面，因而所產(chǎn)生的沉降也是不均勻的。在實際工程中，由于井點管濾管濾網(wǎng)和砂濾層結(jié)構(gòu)不良，把土層中的粘土顆粒、粉土顆粒甚至細砂同地下水一同抽出地面的情況是經(jīng)常發(fā)生的，這種現(xiàn)象會使地面產(chǎn)生的不均勻沉降加劇，造成附近建筑物及地下管線的不同程度的損壞。二、防范井點降水不利影響的措施

由于井點降水對引起周圍地層的不均勻沉降，但在高水位地區(qū)開挖深基坑又離不開降水措施，因此一方面要保證開挖施工的順利進行，另一方面又要防范對周圍環(huán)境的不利影響，即采取相應(yīng)的措施，減少井點降水對周圍建筑物及地下管線造成的影響。（一）、在降水前認真做好對周圍環(huán)境的調(diào)研工作（二）、合理使用井點降水，盡可能減少對周圍環(huán)境的影響

降水必然會形成降水漏斗，從而造成對周圍地面的沉降，但只要合理使用井點，可以把這類影響控制在周圍環(huán)境可以承受的范圍之內(nèi)。1、防范抽水帶走土層中的細顆粒。2、適當(dāng)放緩降水漏斗線的坡度。3、井點應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)，盡量避免間歇和反復(fù)抽水。4、防范基坑開挖時產(chǎn)生基底以下承壓水而造成流砂，致使坑周產(chǎn)生大量地面沉陷。5、如果降水現(xiàn)象周圍有湖、河、塘等貯水體時，應(yīng)考慮在井點和貯水體之間設(shè)置擋水帷幕，以防范井點與貯水體穿通，抽出大量地下水而水位不下降，反而帶出許多土顆粒，甚至產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，妨礙深基坑工程的開挖施工。6、在建筑物和地下管線密集等對地面沉降控制有嚴格要求的地區(qū)開挖深基坑，可采用坑內(nèi)降水的方法，即在圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置井點，疏干坑內(nèi)地下水，以利開挖施工，同時，需利用支護墻體本身或另設(shè)擋土帷幕切斷坑外地下水的涌入。要求擋水墻有足夠的入土深度，一般需較井點濾管下端深2m左右。這樣既不妨礙開挖施工，又可大大減輕對周圍環(huán)境的影響，收到良好效果。7、對不適宜采用井點降水的土層，不要盲目使用井點降水。（三）、降水場地外側(cè)設(shè)置擋土帷幕，減少降水影響范圍

即在降水場地外側(cè)有條件的情況下設(shè)置一圈擋水帷幕，切斷降水漏斗曲線的外側(cè)延伸部分，減小降水影響范圍，從而把降水對周圍的影響減小到最低程度，一般擋水帷幕底標(biāo)高應(yīng)低于降落后的水位2m以上，如圖所示。

常用的擋土帷幕有下列幾種：1、深層水泥攪拌樁2、砂漿防滲板樁3、樹根樁隔水帷幕4、直接利用可以擋水的擋土結(jié)構(gòu)作為擋土帷幕，如鋼板樁、地下連續(xù)墻。（四）、降水場地外緣設(shè)置回灌水系統(tǒng)

降水對周圍環(huán)境的不利影響主要是由于漏斗形降水曲線引起周圍建筑物和地下管線基礎(chǔ)的不均勻沉降造成的，因此，在降水場地外緣設(shè)置回灌水系統(tǒng)保持需保護部位的地下水位，可消除所產(chǎn)生的危害。

回灌水系統(tǒng)包括回灌井點和砂溝、砂井回灌兩種型式。四、土的回填與壓實土料的選用與處理填土的方法壓實方法影響填土壓實的因素（一）、土料的選用與處理填方土料應(yīng)符合設(shè)計要求，保證填方的強度與穩(wěn)定性，選擇的填料應(yīng)為強度高、壓縮性小、水穩(wěn)定性好、便于施工的土、石料。如設(shè)計無要求時，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）碎石類土、砂土和爆破石渣（粒徑不大于每層鋪厚的2/3）可用于表層下的填料。（2）含水量符合壓實要求的粘性土，可為填土。在道路工程中粘性土不是理想的路基填料，在使用其作為路基填料時必須充分壓實并設(shè)有良好的排水設(shè)施。（3）碎塊草皮和有機質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無壓實要求的填方。（4）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)過處理含水量符合壓實要求，可用于填方中的次要部位。填土應(yīng)嚴格控制含水量，施工前應(yīng)進行檢驗。當(dāng)土的含水量過大，應(yīng)采用翻松、晾曬、風(fēng)干等方法降低含水量，或采用換土回填、均勻摻入干土或其他吸水材料、打石灰樁等措施；如含水量偏低，則可預(yù)先灑水濕潤，否則難以壓實。（二）、填土的方法填土可采用人工填土和機械填土。人工填土一般用手推車運土，人工用鍬、耙、鋤等工具進行填筑，從最低部分開始由一端向另一端自下而上分層鋪填。機械填土可用推土機、鏟運機或自卸汽車進行。用自卸汽車填土，需用推土機推開推平，采用機械填土?xí)r，可利用行駛的機械進行部分壓實工作。填土必須分層進行，并逐層壓實。特別是機械填土，不得居高臨下，不分層次，一次傾倒填筑。自卸式土方運輸車（三）、壓實方法

填土的壓實方法有碾壓、夯實和振動壓實等幾種。碾壓適用于大面積填土工程。碾壓機械有平碾（壓路機）、羊足碾和汽胎碾。羊足碾需要較大的牽引力而且只能用于壓實粘性土，因在砂土中碾壓時，土的顆粒受到‘羊足’較大的單位壓力后會向四面移動，而使土的結(jié)構(gòu)破壞。汽胎碾在工作時是彈性體，給土的壓力較均勻，填土質(zhì)量較好。應(yīng)用最普遍的是剛性平碾。利用運土工具碾壓土壤也可取得較大的密實度，但必須很好地組織土方施工，利用運土過程進行碾壓。如果單獨使用運土工具進行土壤壓實工作，在經(jīng)濟上是不合理的，它的壓實費用要比用平碾壓實貴一倍左右。夯實主要用于小面積填土，可以夯實粘性土或非粘性土。夯實的優(yōu)點是可以壓實較厚的土層。夯實機械有夯錘、內(nèi)燃夯土機和蛙式打夯機等。夯錘借助起重機提起并落下，其重量大于1.5t，落距2.5~4.5m，夯土影響深度可超過1m，常用于夯實濕陷性黃土、雜填土以及含有石塊的填土。內(nèi)燃夯土機作用深度為0.4~0.7m，它和蛙式打夯機都是應(yīng)用較廣的夯實機械。人力夯土（木夯、石硪）方法則已很少使用。振動壓實主要用于壓實非粘性土，采用的機械主要是振動壓路機、平板振動器等。強夯地基加固機械振動式壓路機（四）、影響填土壓實的因素填土壓實質(zhì)量與許多因素有關(guān)，其中主要影響因素為：壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。1.壓實功的影響填土壓實后的重度與壓實機械在其上所施加的功有一定的關(guān)系。土的重度與所耗的功的關(guān)系見下圖。當(dāng)土的含水量一定，在開始壓實時，土的重度急劇增加，待到接近土的最大重度時，壓實功雖然增加許多，而土的重度則沒有變化。實際施工中，對不同的土應(yīng)根據(jù)選擇的壓實機械和密實度要求選擇合理的壓實遍數(shù)。此外，松土不宜用重型碾壓機械直接滾壓，否則土層有強烈起伏現(xiàn)象，效率不高。如果先用輕碾，再用重碾壓實就會取得較好效果。土的重度與壓實功的關(guān)系在同一壓實功條件下，填土的含水量對壓實質(zhì)量有直接影響。較為干燥的土，由于土顆粒之間的摩阻力較大而不易壓實。當(dāng)土具有適當(dāng)含水量時，水起了潤滑作用，土顆粒之間的摩阻力減小，從而易壓實。每種土壤都有其最佳含水量。土在這種含水量的條件下，使用同樣的壓實功進行壓實，所得到的重度最大（下圖）。各種土的最佳含水量ω０p和所能獲得的最大干重度，可由擊實試驗取得。施工中，土的含水量與最佳含水量之差可控制在－4%~+2%范圍內(nèi)。2.含水量的影響土的含水量對其壓實質(zhì)量的影響

3.鋪土厚度的影響土在壓實功的作用下，壓應(yīng)力隨深度增加而逐漸減?。ㄏ聢D），其影響深度與壓實機械、土的性質(zhì)和含水量等有關(guān)。鋪土厚度應(yīng)小于壓實機械壓土?xí)r的有效作用深度，而且還應(yīng)考慮最優(yōu)土層厚度。鋪得過厚，要壓很多遍才能達到規(guī)定的密實度；鋪得過薄，則要增加機械的總壓實遍數(shù)。最優(yōu)的鋪土厚度應(yīng)能使土方壓實而機械的功耗費最少。填土的鋪土厚度及壓實遍數(shù)可參考下表選擇。壓實作用沿深度的變化

填方每層的鋪土厚度和壓實遍數(shù)壓實機具每層鋪土厚度mm每層壓實遍數(shù)平碾羊足碾蛙式打夯機人工打夯200~300200~350200~250<2006~88~163~43~4（五）、填土壓實的質(zhì)量檢查見課本P84第三節(jié)、土石方爆破爆破技術(shù)常用于基坑(槽)、管溝開溝、地下和水下工程，堅硬土層或巖石的破除。土石方工程的場地平整、清除施工現(xiàn)場的障礙物、開掘凍土等施工中、也常采用爆破方法，這里介紹一些爆破施工的基本知識。一、基本知識爆破漏斗的基本概念爆破指炸藥經(jīng)引爆借助其化學(xué)分解釋放出的大量的氣體和巨大能量，使周圍介質(zhì)受到各種不同程度的破壞。爆破漏斗(下圖)是指當(dāng)埋置于地平面以下的藥包爆破后，藥包上面的土石被炸成碎塊，拋散在其周圍地面上形成一個漏斗形狀(倒置圓錐體)的爆破坑。

爆破漏斗的實際形狀，隨著土石的性質(zhì)、炸藥的品種與性能和藥包量的大小以及藥包埋的深度等而變化。爆破漏斗的大小，一般以爆破作用指數(shù)n表示，即n＞1時，即r＞W(wǎng)為加強拋擲爆破漏斗n＝1時，即r＝W為標(biāo)準拋擲爆破漏斗n＜1時，即r＜W為減弱拋擲爆破漏斗n≤75時，為松動爆破漏斗。下圖所示為四種類型拋擲爆破漏斗。爆破的作用圈炸藥在巖石的炮眼中爆炸，在裝藥內(nèi)部產(chǎn)生爆轟波，爆轟波以2000一7000m／s或4000一6000m／s的速度沿炮眼傳播。藥包中心受到的破壞最大，因此可按爆破影響的范圍分為不同的爆破作用圈，如下圖所示。(1)壓縮圈處于藥包四周的巖石直接承受巨大的沖擊波壓力作用而粉碎。如果是可塑性的泥土，便會遇到壓縮而形成孔穴。(2)拋擲圈當(dāng)壓縮被到臨空面(即自由面)時，由自由面反射變成拉伸波。被破碎的巖石朝自由面方向擴張，脫離巖體而產(chǎn)個拋擲現(xiàn)象．形成爆破漏斗。(3)破壞圈在這個范圍內(nèi)，不產(chǎn)生拋擲運動，巖石結(jié)構(gòu)將受到不同程度的