土石方工程課件

第一章土石方工程第一節(jié)

概述

土石方工程的特點(diǎn)：1）工程量大，勞動(dòng)繁重。採(cǎi)用機(jī)械化或半機(jī)械化施工2）施工條件複雜。詳細(xì)分析與核對(duì)技術(shù)資料，制定出經(jīng)濟(jì)可行的施工組織設(shè)計(jì)土石方工程分類：1）場(chǎng)地平整，完成“三通一平”2）建（構(gòu)）築物和其他地下工程的開挖和回填本節(jié)課程從下列兩方面對(duì)土的基本性質(zhì)進(jìn)行闡述：一、土的分類二、土的工程性質(zhì)一、土的分類1）按土的顆粒級(jí)配或者塑性指數(shù)：碎石土、砂類土和粘性土；2）按沉積年代：粘性土分為老、一般、新近沉積的粘性土；3）按土開挖的難易程度將土分為：鬆軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石等八類。*土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工；*堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預(yù)先松土，部分用爆破的方法施工；*次堅(jiān)石、堅(jiān)石和特堅(jiān)硬石一般要用爆破方法施工。[詳細(xì)見表1-1所示]表1-1

土的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法二、土的工程性質(zhì)

土的工程性質(zhì)對(duì)土方施工方法的選擇、勞動(dòng)量和機(jī)械臺(tái)班的消耗及工程費(fèi)用等都有較大影響。1.土的重力密度2.土的天然含水量3.土的密實(shí)度4.土的可松性5.土的滲透性1.土的重力密度土在天然狀態(tài)下的單位體積重量成為土的重力密度，也稱土的自然重力密度。γ：土的重力密度W：土的重度V：土的體積含義：土體不被擾動(dòng)，土中水分不被蒸發(fā)，保持天然的濕度時(shí)的密度。土的重力密度與它的密實(shí)程度、含水量等因素有關(guān)2.土的天然含水量

土的天然含水量：土中水的品質(zhì)與固體顆粒品質(zhì)之比的百分率式中：A——含水狀態(tài)土的品質(zhì),kg；

B——烘乾後土的品質(zhì),kg；

mw——土中水的品質(zhì),kg；

mS——固體顆粒的品質(zhì),kg.土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對(duì)土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實(shí)程度有直接的影響.回填土?xí)r應(yīng)使土處?kù)蹲罴押抗?fàn)圍Wy的變化範(fàn)圍之內(nèi)。

3.土的密實(shí)度

土的密實(shí)度係數(shù):施工時(shí)的填土幹容重與試驗(yàn)所得的最大幹容重之比值。

土的天然密度按下式計(jì)算：式中:

Dy——密實(shí)度（即壓實(shí)係數(shù)），為小於1的係數(shù)；

γd——施工填土幹容重(Kg/m3)；

γmax

—

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)最大幹容重(Kg/m3)。它的大小與土的容重和含水量有關(guān)

4、土的可松性係數(shù)土的可松性：天然土經(jīng)開挖後，其體積因鬆散而增加，雖經(jīng)振動(dòng)夯實(shí)，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱為土的可松性。

土的可松性用可松性係數(shù)表示，

最初可松性係數(shù)KS=V2/V1最後可松性係數(shù)KS’=V3/V1用途：開挖、運(yùn)輸、存放，挖土回填，留回填松土

式中

KS、KS′——土的最初、最終可松性係數(shù)；

V1——土在天然狀態(tài)下的體積,m3；

V2——土挖出後在鬆散狀態(tài)下的體積,m3；

V3——土經(jīng)壓(夯)實(shí)後的體積,m3.

土的最初可松性係數(shù)KS是計(jì)算車輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)；

土的最終可松性係數(shù)KS′是計(jì)算填方所需挖土工程量的主要參數(shù),

各類土的可松性係數(shù)見第一節(jié)[表1.1]所示.5、土的滲透性

土的滲透性：指土體被水透過的性質(zhì).土的滲透性用滲透?jìng)S數(shù)表示.

滲透?jìng)S數(shù)：表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力,以m/d表示；它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān),是人工降低地下水位及選擇各類井點(diǎn)的主要參數(shù)。

土的滲透?jìng)S數(shù)見[表1-2]所示表1-2

土的滲透?jìng)S數(shù)參考表

第二節(jié)

場(chǎng)地平整的土方量計(jì)算

重點(diǎn)：1.確定場(chǎng)地各點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高

2.計(jì)算各方格及邊坡的土方量根據(jù)不同情況，場(chǎng)地平整施工與基坑開挖的順序有以下三種做法1）先平整場(chǎng)地再開挖；使大型設(shè)備有充裕的工作平面。特特點(diǎn)：工期長(zhǎng)，適合挖方量較大的工程。2）先開挖再平整場(chǎng)地；適用於平坦的場(chǎng)地。特點(diǎn)：加快施工速度，減少挖方量。3）邊平整場(chǎng)地邊開挖；劃分施工區(qū)進(jìn)行二、場(chǎng)地平整土方計(jì)算在土方施工之前,必須計(jì)算土方的工程量.但各種土方工程的外形有時(shí)很複雜,而且不規(guī)則.一般情況下,將其劃分成為一定的幾何形狀,採(cǎi)用具有一定精度而又和實(shí)際情況近似的方法進(jìn)行計(jì)算場(chǎng)地挖填土方量計(jì)算一般採(cǎi)用方格網(wǎng)法.方格網(wǎng)法計(jì)算場(chǎng)地平整土方量步驟為：1.讀識(shí)方格網(wǎng)圖

2.確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高

3.計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度

4.計(jì)算“零點(diǎn)”位置，確定零線

5.計(jì)算方格土方工程量

6.邊坡土方量計(jì)算

7.土方量的匯總平衡8設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整1.讀識(shí)方格網(wǎng)圖

方格網(wǎng)圖由設(shè)計(jì)單位(一般在1：500的地形圖上)將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)a=10～40m的若干方格,與測(cè)量的縱橫座標(biāo)相對(duì)應(yīng),在各方格角點(diǎn)規(guī)定的位置上標(biāo)注角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高(H)和設(shè)計(jì)標(biāo)高(Hn),如圖1-3所示.圖1-3

方格網(wǎng)法計(jì)算土方工程量圖2.確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高1)考慮的因素（1）要與已有建築物標(biāo)高相適應(yīng)（2）滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊螅?）儘量利用地形減少挖方數(shù)量（4）場(chǎng)內(nèi)挖方填方相平衡（5）有一定坡度，滿足排水要求。2）確定方格角點(diǎn)地面標(biāo)高3)初步標(biāo)高(按挖填平衡)4)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整2)確定方格角點(diǎn)地面標(biāo)高2a)劃分網(wǎng)格：方格邊長(zhǎng)a=10~50m2b）求解。主要方法有：數(shù)值法圖解法3)初步標(biāo)高(按挖填平衡)場(chǎng)地初步標(biāo)高：H0=S(H11+H12+H21+H22)/4NH11、H12、H21、H22——一個(gè)方格各角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高；N——方格個(gè)數(shù).或：H0=(∑H1+2∑H2+3∑H3+4∑H4)/4NH1－－一個(gè)方格所僅有角點(diǎn)的標(biāo)高；H2、H3、H4－－分別為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)方格共用角點(diǎn)的標(biāo)高.4)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整按泄水坡度、土的可松性、就近借棄土等調(diào)整.按泄水坡度調(diào)整各角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高：

①單向排水時(shí)，各方格角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為:Hn=H0±

Li

②雙向排水時(shí)，各方格角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為：Hn=H0±Lxix±Lyiy3.計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度

施工高度為角點(diǎn)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度.各方格角點(diǎn)的施工高度按下式計(jì)算：

式中

hn------角點(diǎn)施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為挖)，m；

n------方格的角點(diǎn)編號(hào)(自然數(shù)列1，2，3，…，n).

Hn------角點(diǎn)設(shè)計(jì)高程，

H------角點(diǎn)原地面高程.4.計(jì)算“零點(diǎn)”位置，確定零線

方格邊線一端施工高程為“+”,若另一端為“-”,則沿其邊線必然有一不挖不填的點(diǎn)，即“零點(diǎn)”(如圖1-4所示).圖1-4

零點(diǎn)位置

零點(diǎn)位置按下式計(jì)算：

式中

x1、x2——角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離,m；

h1、h2——相鄰兩角點(diǎn)的施工高度(均用絕對(duì)值),m；

a—方格網(wǎng)的邊長(zhǎng)，m.

確定零點(diǎn)的辦法也可以用圖解法，如圖1-5所示.

方法是用尺在各角點(diǎn)上標(biāo)出挖填施工高度相應(yīng)比例，用尺相連，與方格相交點(diǎn)即為零點(diǎn)位置。將相鄰的零點(diǎn)連接起來，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。圖1-5

零點(diǎn)位置圖解法

5.計(jì)算方格土方工程量

按方格底面積圖形和表1-3所列計(jì)算公式，逐格計(jì)算每個(gè)方格內(nèi)的挖方量或填方量.表1-3常用方格網(wǎng)點(diǎn)計(jì)算公式

6.邊坡土方量計(jì)算

場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡,以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。

邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進(jìn)行計(jì)算：

一種為三角棱錐體(圖1-6中①～③、⑤～⑾)；

另一種為三角棱柱體(圖1-6中④).圖1-6

場(chǎng)地邊坡平面圖

A三角棱錐體邊坡體積

式中

l1——邊坡①的長(zhǎng)度；

A1——邊坡①的端面積；

h2——角點(diǎn)的挖土高度；

m——邊坡的坡度係數(shù)，m=寬/高.

B

三角棱柱體邊坡體積

兩端橫斷面面積相差很大的情況下，邊坡體積

式中

l4——邊坡④的長(zhǎng)度；

A1、A2、A0——邊坡④兩端及中部橫斷面面積.7.土方量的匯總平衡

將挖方區(qū)所有方格計(jì)算的土方量和邊坡土方量乘以土的最後可松性係數(shù)與填方量對(duì)比,若誤差不大，即計(jì)算完成，如誤差較大，則進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。8.設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整例題【例1.1】某建築場(chǎng)地方格網(wǎng)如圖1-7所示，方格邊長(zhǎng)為20m×20m,填方區(qū)邊坡坡度係數(shù)為1.0,挖方區(qū)邊坡坡度係數(shù)為0.5,試用公式法計(jì)算挖方和填方的總土方量.【解】(1)根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點(diǎn)的地面設(shè)計(jì)標(biāo)高和自然標(biāo)高，計(jì)算結(jié)果列於圖1-8中.由公式1.9得：h1=251.50-251.40=0.10m

h2=251.44-251.25=0.19m

h3=251.38-250.85=0.53m

h4=251.32-250.60=0.72m

h5=251.56-251.90=-0.34m

h6=251.50-251.60=-0.10m

h7=251.44-251.28=0.16m

h8=251.38-250.95=0.43m

h9=251.62-252.45=-0.83m

h10=251.56-252.00=-0.44m

h11=251.50-251.70=-0.20m

h12=251.46-251.40=0.06m圖1-7

某建築場(chǎng)地方格網(wǎng)佈置圖

圖1-8

施工高度及零線位置

(2)計(jì)算零點(diǎn)位置.從圖1-8中可知,1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五條方格邊兩端的施工高度符號(hào)不同,說明此方格邊上有零點(diǎn)存在.由公式1.10求得：1—5線

x1=4.55(m)

2—6線

x1=13.10(m)

6—7線

x1=7.69(m)

7—11線

x1=8.89(m)

11—12線

x1=15.38(m)將各零點(diǎn)標(biāo)於圖上,並將相鄰的零點(diǎn)連接起來,即得零線位置，如圖1-8.

(3)計(jì)算方格土方量.方格Ⅲ、Ⅳ底面為正方形,土方量為：

VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)

VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)

方格Ⅰ底面為兩個(gè)梯形,土方量為：

VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)

VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)

方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面為三邊形和五邊形,土方量為：

VⅡ(+)=65.73

(m3)

VⅡ(-)=0.88

(m3)

VⅤ(+)=2.92

(m3)

VⅤ(-)=51.10

(m3)

VⅥ(+)=40.89

(m3)

VⅥ(-)=5.70

(m3)

方格網(wǎng)總填方量：

∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34

(m3)

方格網(wǎng)總挖方量：

∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26

(m3)(4)邊坡土方量計(jì)算.如圖1.9,④、⑦按三角棱柱體計(jì)算外,其餘均按三角棱錐體計(jì)算,

可得：V①(+)=0.003

(m3)

V②(+)=V③(+)=0.0001

(m3)

V④(+)=5.22

(m3)

V⑤(+)=V⑥(+)=0.06

(m3)

V⑦(+)=7.93

(m3)V⑧(+)=V⑨(+)=0.01

(m3)

V⑩=0.01

(m3)

V11=2.03

(m3)

V12=V13=0.02

(m3)

V14=3.18

(m3)圖1-9

場(chǎng)地邊坡平面圖

邊坡總填方量：

∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)邊坡總挖方量：

∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25(m3)

三、土方調(diào)配土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計(jì)(土方規(guī)劃)中的一個(gè)重要內(nèi)容，在平整場(chǎng)地土方工程量計(jì)算完成後進(jìn)行.編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理?xiàng)l件，把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個(gè)調(diào)配區(qū)，計(jì)算各調(diào)配區(qū)的土方量，並計(jì)算每對(duì)挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離)，確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案，應(yīng)使土方總運(yùn)輸量最小或土方運(yùn)輸費(fèi)用最少，而且便於施工，從而可以縮短工期、降低成本.

土方調(diào)配的原則：力求達(dá)到挖方與填方平衡和運(yùn)距最短的原則；近期施工與後期利用的原則.進(jìn)行土方調(diào)配，必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方施工方法與運(yùn)輸方法，綜合上述原則，並經(jīng)計(jì)算比較，選擇經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案.

調(diào)配方案確定後，繪製土方調(diào)配圖如圖1.10

.在土方調(diào)配圖上要注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量和每對(duì)挖填之間的平均運(yùn)距.圖中的土方調(diào)配，僅考慮場(chǎng)內(nèi)挖方、填方平衡.A為挖方，B為填方.圖1-10

土方調(diào)配圖

第三節(jié)

基坑（槽）土方開挖

基坑開挖的中心問題：1）正確決定土方邊坡和工作面尺寸2)選擇土壁支護(hù)設(shè)施3）確定土方開挖方法和釺探驗(yàn)槽一、土方邊坡與土壁支撐(一)邊坡穩(wěn)定的條件(二)放坡與護(hù)面(一)邊坡穩(wěn)定條件與因素

1、邊坡穩(wěn)定的條件

土壁穩(wěn)定,主要是由土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡,一旦失去平衡,土壁就會(huì)塌方.

即T

＜C

T――土體下滑力。下滑土體的分力，受坡上荷載、雨水、靜水壓力影響。

C――土體抗剪力。由土質(zhì)決定，受氣候、含水量及動(dòng)水壓力影響。

土體的穩(wěn)定條件是：在土體的重力及外部荷載作用下所產(chǎn)生的剪應(yīng)力小於土體的抗剪強(qiáng)度。2、造成土壁塌方的主要原因有：

(1)邊坡過陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質(zhì)差、開挖深度大的坑槽中，常引起塌方。

(2)雨水、地下水滲入基坑，使土體重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。

(3)基坑(槽)邊緣附近大量堆土，或停放機(jī)具、材料，或由於動(dòng)荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強(qiáng)度.(二)放坡與護(hù)面1、直壁(不加支撐)的允許深度：密實(shí)、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；

硬塑、可塑的輕亞粘土及亞粘土：1.25m；

硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；

堅(jiān)硬的粘土：2m。2、放邊坡

邊坡坡度

I=tgα=H/B=1:(B/H)=1:m

m――坡度係數(shù)。m＝B/H

(2)邊坡形式：斜坡、折線坡、踏步(臺(tái)階)式(見圖1-11所示)圖1-11土方邊坡形式

(a)直線邊坡

(b)不同土層折線邊坡

(c)相同土層折線邊坡(3)臨時(shí)性挖方的邊坡值應(yīng)按[表1-4]規(guī)定採(cǎi)用：

注：土質(zhì)均勻、地下水位低、留置時(shí)間時(shí)間短、開挖深度在5m深以內(nèi)時(shí)，方可採(cǎi)用。

表1-4深度在5m內(nèi)的基坑、基槽、管溝邊坡的最陡坡度

3、邊坡護(hù)面措施：

覆蓋法，掛網(wǎng)法，掛網(wǎng)抹面法，土袋、砌磚壓坡法[見圖1-12]

二、土壁支撐如果地質(zhì)和周圍的條件允許，可防坡開挖，比較經(jīng)濟(jì)的。但如果在稠密地區(qū)施工，不允許防坡的寬度，或者有地下水滲入的情況下，並減少對(duì)相鄰建築物的不利影響時(shí)要做土壁的支撐。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件和周圍環(huán)境不允許放坡時(shí)使用如下特殊支護(hù)結(jié)構(gòu)：

1.橫撐式支撐

2.護(hù)坡樁擋牆

3.土釘牆支護(hù)

4.地下連續(xù)牆1．橫撐式支撐[見圖1-13所示]2．護(hù)坡樁擋牆(1)擋牆類型1)鋼板樁擋牆(見圖1-14所示)圖1-14

鋼板樁截面圖

2)H型鋼樁擋牆(見圖1-15所示)

圖1-15

H型鋼樁截面圖3)鑽孔灌注樁、人工挖孔樁擋牆(見圖1-16所示)

圖1-16樁基防護(hù)圖4)深層攪拌水泥土樁、旋噴樁擋牆(見圖1-17所示)

圖1-16

深層攪拌水泥土樁、旋噴樁防護(hù)圖

(2)錨固形式擋牆(見圖1-18所示)

圖1-18

錨固形式防護(hù)圖

3．土釘牆支護(hù)作用：土釘與土體形成複合體，提高邊坡穩(wěn)定性和超載能力，增強(qiáng)土體破壞延性；特點(diǎn)：土體穩(wěn)定性好，位移小，施工簡(jiǎn)便，費(fèi)用低，對(duì)鄰近建築物影響小。分層分段施工，階段不穩(wěn)定性。適用於：地下水位以上的雜填土、粘性土、非鬆散砂土。邊坡坡度70～90°。工藝過程：挖土→噴射混凝土→打孔→插筋、注漿→鋪放、壓固鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土→挖下層土。4．地下連續(xù)牆作用：防滲、擋土，地下室外牆的一部分；適用於：坑深大，土質(zhì)差，地下水位高；鄰近有建(構(gòu))築物，採(cǎi)用逆作法施工。工藝過程：作導(dǎo)槽→鑽槽孔→放鋼筋籠→水下灌注混凝土→基坑開挖與支撐三、基坑與基槽土方量計(jì)算

基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個(gè)平行的平面作底的一種多面體)體積公式計(jì)算

(如圖1-17所示).即：

V=(F下+4F中+F上)H/6式中H——基坑深度,m；

F上、F下——基坑上、下底的面積，m2；

F中—基坑中截面的面積，m2.圖1-17

基坑開挖土方量計(jì)算圖1-18

基槽開挖土方量計(jì)算

基槽土方量計(jì)算可沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算(如圖1-18所示)：沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算Vi,再V=∑Vi

斷面尺寸不變的槽段：Vi=Fi×Li

斷面尺寸變化的槽段：Vi=(Fi上+4Fi中+Fi下)Li/6四、基槽檢驗(yàn)驗(yàn)槽的目的：在於檢查低級(jí)是否和勘察設(shè)計(jì)資料相符合理由：設(shè)計(jì)依據(jù)的勘察資料不能反映鑽孔之間的土質(zhì)變化曲線。方法：靠施工經(jīng)驗(yàn)為主，輔以釺探、夯音配合共同完成。1）觀察驗(yàn)槽2）釺探降低水位的情況：開挖低於地下水位的基坑時(shí)，地下水會(huì)不斷深入；雨季施工時(shí)，地面水也會(huì)流入。後果：惡化施工條件，土質(zhì)水泡軟化，邊坡塌方，地基承載力下降。降水持續(xù)時(shí)間：基礎(chǔ)工程完畢，回填土完成第四節(jié)人工降低地下水位施工一、施工場(chǎng)地地面排水施工前先搞好施工區(qū)場(chǎng)地地面排水系統(tǒng)，在規(guī)劃時(shí)注意與自然排水和已有排水系統(tǒng)相適應(yīng)。場(chǎng)地排水方式：泄水坡、疏水溝、排水溝、截水溝要求：1）不得破壞附近建築物或構(gòu)築物的基礎(chǔ)和挖填方的邊坡。2）截水溝至填方坡腳有適當(dāng)距離。3）溝內(nèi)最高水位低於坡腳0.3m。二、降低地下水位

基坑工程中的降低地下水亦稱地下水控制，即在基坑工程施工過程中，地下水要滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)和挖土的施工要求，並且不因地下水位的變化，對(duì)基坑周圍的的環(huán)境和設(shè)施帶來危害。方法：集水坑降水、井點(diǎn)降水，或者兩者相結(jié)合。降水原則：降水較淺無流沙時(shí)採(cǎi)用集水坑法；降水深度較大或地層中有流沙，或在軟土地區(qū)，採(cǎi)用井點(diǎn)降水。(一)降水目的(二)集水坑降水(明排水法)(三)輕型井點(diǎn)降水(一)降水目的1、防止湧水、流砂，保證在較乾燥的狀態(tài)下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、減少坑壁支護(hù)結(jié)構(gòu)的水準(zhǔn)荷載。

流砂現(xiàn)象

當(dāng)開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂時(shí)，如果採(cǎi)用集水井法降水開挖，當(dāng)挖至地下水位以下時(shí)，坑底下麵的土?xí)纬闪鲃?dòng)狀態(tài)，隨地下水湧入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂A.動(dòng)水壓力――地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對(duì)土顆粒產(chǎn)生的一種壓力。其大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向。

GD＝Iγw=(Δh/L)γwB.流砂原因:

當(dāng)動(dòng)水壓力大於或等於土的浸水重度(GD≥γ’)時(shí)，土粒被水流帶到基坑內(nèi)。主要發(fā)生在細(xì)砂、粉砂、輕亞粘土、淤泥中C.流砂的防治

減小動(dòng)水壓力(板樁等增加L)；

平衡動(dòng)水壓力(拋石塊、水下開挖、泥漿護(hù)壁)；

改變動(dòng)水壓力的方向(井點(diǎn)降水)。D.如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象，應(yīng)採(cǎi)取減小動(dòng)水壓力的處理措施，使坑底土顆粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。其方法有：

(1)如條件許可，儘量安排枯水期施工，使最高地下水位不高於坑底0.5m；

(2)水中挖土?xí)r，不抽水或減少抽水，保持坑內(nèi)水壓與地下水壓基本平衡；

(3)採(cǎi)用井點(diǎn)降水法、打板樁法、地下連續(xù)牆法防止流砂產(chǎn)生。(二)、集水坑降水(明排水法)

1.用於土質(zhì)較好、水量不大、基坑可擴(kuò)大者2.挖至地下水位時(shí)，挖排水溝→設(shè)集水井→抽水→再挖土、溝、井3.要求：

(1)排水溝：沿基坑底四周設(shè)置，底寬≮300mm，溝底低於坑底500mm，坡度1％，與基坑距離約為300~500mm。

(2)集水坑：沿基坑底邊角設(shè)置，間距20～40m，斷面不小於0.8*0.8m，井底低於坑底1~2m。長(zhǎng)期用，有護(hù)壁和碎石壓底。

(3)水泵：離心泵、潛水泵、軟軸泵(三)

井點(diǎn)降水

在基坑開挖前，預(yù)先沿基坑坑底深處按等距離，沉入一定數(shù)量的濾水管或管井於地下儲(chǔ)水層中，以總管連接，利用抽水設(shè)備抽水，使地下水位降落到基坑底以下，保證挖土在無水狀態(tài)下進(jìn)行。井點(diǎn)降水方法：輕型井點(diǎn)；管井井點(diǎn)；電滲井點(diǎn)；噴射井點(diǎn)和深井泵井點(diǎn)1.井點(diǎn)類型用適用範(fàn)圍2.輕型井點(diǎn)設(shè)備3.輕型井點(diǎn)佈置4.管井井點(diǎn)5.電滲井點(diǎn)6.噴射井點(diǎn)7.深井泵井點(diǎn)1、井點(diǎn)類型及適用範(fàn)圍(見表)

2、輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水系統(tǒng)組成管路系統(tǒng)包括：濾管、井點(diǎn)管、彎連管及總管濾管：φ38、φ51，長(zhǎng)1～1.7m，開孔φ12,開孔率20～25％，包濾網(wǎng)；(圖示)井管：φ38、φ51，長(zhǎng)5～7m(常用6m)，無縫鋼管，絲扣連濾管；總管：內(nèi)φ100～127無縫鋼管，每節(jié)4m，每隔0.8、1或1.2m有一短介面；連接管：使用透明塑膠管、膠管或鋼管，宜有閥門；抽水設(shè)備：真空泵(教材)――真空度高，體形大、耗能多、構(gòu)造複雜

射流泵(常用)――簡(jiǎn)單、輕小、節(jié)能

隔膜泵(少用)3.輕型井點(diǎn)佈置(1)平面佈置單排：在溝槽上游一側(cè)佈置，每側(cè)超出溝槽≮B。用於溝槽寬度B≤6m，降水深度≤5m。(圖示)雙排：在溝槽兩側(cè)佈置，每側(cè)超出溝槽≮B。用於溝槽寬度B>6m，或土質(zhì)不良。環(huán)狀：在坑槽四周佈置。用於面積較大的基坑。(圖示)圖1-22輕型井點(diǎn)法降低地下水位全貌圖1－井管；2－濾管；3－總管；4－彎聯(lián)管；5－水泵房

6－原有地下水位線；7－降低後地下水位線圖1-26單排井點(diǎn)佈置簡(jiǎn)圖

(a)平面佈置；(b)高程佈置1一總管；2－點(diǎn)管；3一抽水設(shè)備圖1-27環(huán)形井點(diǎn)佈置簡(jiǎn)圖

(a)平面佈置；(b)高程佈置1一總管；2一井點(diǎn)管；3一抽水設(shè)備（2）高程佈置井管的埋置深度H，可按下式計(jì)算(圖1-27b)：H≥H1十h十iL(m)(1-22)式中H1——總管平臺(tái)面至基坑底面的距離(m)；

h——基坑中心線底面至降低後的地下水位線的距離，一般取0.5～1.0m；

i——水力坡度，根據(jù)實(shí)測(cè)：環(huán)形井點(diǎn)為1／10，單排線狀井點(diǎn)為1／4；根據(jù)上式計(jì)算H值如大於6~7m，則應(yīng)降低井點(diǎn)管和抽水設(shè)備埋置面。當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)達(dá)不到降水要求時(shí)，採(cǎi)用二級(jí)井點(diǎn)。

圖1－28二級(jí)輕型井點(diǎn)1－第一層井點(diǎn)管；2－第二層井點(diǎn)管（3）輕型井點(diǎn)的施工內(nèi)容：準(zhǔn)備材料、井點(diǎn)系統(tǒng)的埋設(shè)，使用及拆除。井點(diǎn)管的埋設(shè)與使用(1)埋設(shè)方法：

水沖法：水槍、井管自身(高壓水)

鑽孔法：正迴圈鑽、反迴圈鑽、衝擊鑽等。(2)使用要求：

開挖前2～5天開泵降水；

連續(xù)抽水不間斷(水量先大後小，先混後清)，注意防止堵塞。(3)注意問題：

1)真空度0.6~0.7大氣壓；

2)死管：檢查、變活；

3)設(shè)觀測(cè)井檢查水位下降情況。(4)拔除井管：

基坑回填後；用安裝捲揚(yáng)機(jī)和支架拔出。4、管井井點(diǎn)

管井井點(diǎn)就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井，每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來降低地下水位。在土的滲透?jìng)S數(shù)大(20～200m／d)的土層中，宜採(cǎi)用管井井點(diǎn)。管井井點(diǎn)的設(shè)備主要是由管井、吸水管及水泵組成。

圖1-36管井井點(diǎn)

(a)鋼管管井；(b)混凝土管管井1一沉砂管；2一鋼筋焊接骨架；3－濾網(wǎng)；4－管身；5－吸水管；6－離心泵；7—小礫石過濾層；8－粘土封口；9－混凝土實(shí)管；10－無砂混凝土管；11—潛水泵；12一出水管（a）（b）5、電滲井點(diǎn)電滲井點(diǎn)是在輕型或噴射井點(diǎn)中增設(shè)電極而形成，主要用於滲透?jìng)S數(shù)小於0.1m／d的土層。

圖1－37電滲井點(diǎn)

1一井點(diǎn)管；2一電極；3－直流電源

6、噴射井點(diǎn)當(dāng)基坑開挖較深，降水深度要求較大時(shí)，可採(cǎi)用噴射井點(diǎn)降水。其降水深度可達(dá)8～20m，可用於滲透?jìng)S數(shù)為0.1～50m／d的砂土、淤泥質(zhì)土層。

噴射井點(diǎn)施工順序是：安裝水泵設(shè)備及泵的進(jìn)出水管路；鋪設(shè)進(jìn)水總管和回水總管；沉設(shè)井點(diǎn)管(包括灌填砂濾料)，接通進(jìn)水總管後及時(shí)進(jìn)行單根試抽、檢驗(yàn)；全部井點(diǎn)管沉設(shè)完畢後，接通回水總管，全面試抽，檢查整個(gè)降水系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及降水效果。圖1-35噴射井點(diǎn)設(shè)備及平面佈置簡(jiǎn)圖

(a)噴射井點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)圖；(b)噴射揚(yáng)水器原理圖；(c)噴射井點(diǎn)平面佈置

1－噴射井管；2－濾管；3－進(jìn)水總管；4－排水總管；5一高壓水泵；6－集水池；7－水泵；8－內(nèi)管；9－外管；10－噴嘴；11混合室；12－擴(kuò)散管；13－壓力錶（c）（b）（a）7、深井井點(diǎn)

當(dāng)要求井內(nèi)降水深度超過15m時(shí)，可在管井中使用深井泵抽水。這種井點(diǎn)稱為深井井點(diǎn)（或深管井井點(diǎn)）。深井井點(diǎn)一般可降低水位30～40m，有的甚至可達(dá)百米以上。常用的深井泵有兩種類型。一種是深井潛水泵，另一種是電動(dòng)機(jī)安裝在地面上，通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)多級(jí)葉輪工作而排水。測(cè)試題：1.每一級(jí)輕型井點(diǎn)的降水深度，一般不超過（）m2.輕型井點(diǎn)管插入井孔後，需填灌粗砂或礫石濾水層，上部用黏土封口，其封口的作用是（）3.管井井點(diǎn)的設(shè)備主要有井管、吸水管及（）組成。4.按基坑（槽）的寬度及土質(zhì)不同，輕型井點(diǎn)的平面佈置形式有（）、（）、（）三種5.某輕型井點(diǎn)採(cǎi)用環(huán)形佈置，井管埋設(shè)面矩基坑底的垂直距離為4m，井點(diǎn)管至基坑中心線的水準(zhǔn)距離為10m，則井點(diǎn)管的埋設(shè)深度（不包括濾管長(zhǎng)）至少應(yīng)為（）6.某溝槽寬度為10m，擬採(cǎi)用輕型井點(diǎn)降水，其平面佈置宜採(cǎi)用（）形式一、常用土方施工機(jī)械1、推土機(jī)2、鏟運(yùn)機(jī)3、挖掘機(jī)

4、輾壓、夯實(shí)機(jī)械

土方機(jī)械由機(jī)械傳動(dòng)向液壓傳動(dòng)。第五節(jié)

土方工程機(jī)械化施工

液壓式單鬥挖土機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能無級(jí)調(diào)速且調(diào)速範(fàn)圍大；快速作業(yè)時(shí)，慣性小，並能高速反轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，可減少?gòu)?qiáng)烈的衝擊和振動(dòng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)身輕，尺寸??；附有不同的裝置，能一機(jī)多用；操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。(1)正鏟挖掘機(jī)(2)反鏟挖掘機(jī)(3)拉鏟挖掘機(jī)(4)抓鏟挖掘機(jī)1

推土機(jī)

推土機(jī)由拖拉機(jī)和推土鏟刀組成，按行走的方式分履帶式和輪胎式，按鏟刀的操作方式分為索式和液壓式，按鏟刀的安裝方式又分為固定式和回轉(zhuǎn)式。推土機(jī)是一種自行式的挖土、運(yùn)土工具。適於運(yùn)距在l00m以內(nèi)的平土或移挖作填，以30～60m為最佳。一般可挖運(yùn)一～三類土。按行走的方式，可分為履帶式推土機(jī)和輪胎式推土機(jī)。履帶式推土機(jī)附著力強(qiáng)，爬坡性能好，適應(yīng)性強(qiáng)。輪胎式推土機(jī)行駛速度快，靈活性好。目前，我國(guó)生產(chǎn)的履帶式推土機(jī)有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機(jī)有TL160等。2

鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)是一種能綜合完成鏟土、運(yùn)土、卸土、平土（或填築）和壓實(shí)的土方機(jī)械。(1)按行走方式分為牽引式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)；按鏟鬥操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機(jī)械操縱兩種。(2)為了提高鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)效率，可以採(cǎi)取下坡鏟土、推土機(jī)推土助鏟等方法，縮短裝土?xí)r間，使鏟鬥的土裝得較滿。(3)助鏟法：根據(jù)填、挖方區(qū)分布情況，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，合理選擇運(yùn)行路線，提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線和“8”字形路線兩種形式。（a）自形式鏟運(yùn)機(jī)圖1－55鏟運(yùn)機(jī)（b）拖式鏟運(yùn)機(jī)

1.鏟運(yùn)機(jī)的開行路線

（1)環(huán)形路線

（2)“8”字形路線圖1－56鏟運(yùn)機(jī)開行路線（a）、（b）環(huán)形路線；（c）大環(huán)形路線；（d）8字路線（c）（d）3挖掘機(jī)

挖掘機(jī)按工作裝置不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種。

挖掘機(jī)按其操縱機(jī)構(gòu)的不同，可分為機(jī)械式和液壓式兩類。一個(gè)臺(tái)班相當(dāng)於300~400工人一天的工作量。

(1)正鏟挖土機(jī)

正鏟挖土機(jī)的工作特點(diǎn)：“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”；挖土、裝車效率高，易與汽車配合。適用於：停機(jī)面以上的土方，含水量不大於30%的一至四類土。

*正鏟挖土機(jī)的開挖方式，根據(jù)開挖路線與運(yùn)輸車輛的相對(duì)位置的不同，挖土和卸土的方式有以下三種：a.正向挖土，側(cè)向卸土b.正向挖土，反向卸土C.分層開挖法(2)反鏟挖土機(jī)

工作特點(diǎn)：“後退向下，強(qiáng)制切土”；可與汽車配合。適用於：停機(jī)面以下，一至三類土的4m以內(nèi)的基坑、基槽、管溝開挖。也適用濕土、含水量較大的及地下水位以下的土壤開挖。

*反鏟挖土機(jī)的開行方式有溝端開挖和溝側(cè)開挖兩種(3)拉鏟挖土機(jī)

拉鏟挖土機(jī)工作時(shí)利用慣性，把鏟鬥甩出後靠收緊和放鬆鋼絲繩進(jìn)行挖土或卸土，鏟鬥由上而下，靠自重切土，可以開挖一、二類土壤的基坑、基槽和管溝等地面以下的挖土工程，特別適用於含水量大的水下鬆軟土和普通土的挖掘。拉鏟開挖方式與反鏟相似，可溝端開挖，也可溝側(cè)開挖。

工作特點(diǎn)：“後退向下，自重切土”；開挖深度大，寬度大，甩土方便。

適用於：停機(jī)面以下，一至二類土的較大基坑開挖、填築堤壩，河道清淤。(4)抓鏟挖土機(jī)

抓鏟挖土機(jī)主要用於開挖土質(zhì)比較鬆軟，施工面比較狹窄的基坑、溝槽、沉井等工程，特別適於水下挖土。土質(zhì)堅(jiān)硬時(shí)不能用抓鏟施工。工作特點(diǎn)：“直上直下，自重切土”；效率較低。

適用於：停機(jī)面以下，一至二類土的、面積較小而深度較大的坑、井二、土方機(jī)械的選擇土方機(jī)械化開挖應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)形式、工程規(guī)模、開挖深度、地質(zhì)、地下水情況、土方量、運(yùn)距、現(xiàn)場(chǎng)和機(jī)具設(shè)備條件、工期要求以及土方機(jī)械的特點(diǎn)等合理選擇挖土機(jī)械，以充分發(fā)揮機(jī)械效率，節(jié)省機(jī)械費(fèi)用，加速工程進(jìn)度。

(一)土方機(jī)械選擇的原則(二)土方開挖方式與機(jī)械選擇(三)自卸汽車與挖土機(jī)的配套(一)土方機(jī)械選擇的原則施工機(jī)械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；

土方施工機(jī)械的選擇與工程實(shí)際情況相結(jié)合；

主導(dǎo)施工機(jī)械確定後，要合理配備完成其他輔助施工過程的機(jī)械；

選擇土方施工機(jī)械要考慮其他施工方法，輔助土方機(jī)械化施工。(二)土方開挖方式與機(jī)械選擇(1)平整場(chǎng)地常由土方的開挖、運(yùn)輸、填築和壓實(shí)等工序完成。

地勢(shì)較平坦、含水量適中的大面積平整場(chǎng)地，選用鏟運(yùn)機(jī)較適宜。

地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場(chǎng)地，運(yùn)距在1000m以上時(shí)，可選擇正鏟挖土機(jī)配合自卸車進(jìn)行挖土、運(yùn)土，在填方區(qū)配備推土機(jī)平整及壓路機(jī)碾壓施工。

挖填方高度均不大，運(yùn)距在100m以內(nèi)時(shí)，採(cǎi)用推土機(jī)施工，靈活、經(jīng)濟(jì)。(2)地面上的坑式開挖

單個(gè)基坑和中小型基礎(chǔ)基坑開挖，在地面上作業(yè)時(shí)，多採(cǎi)用抓鏟挖土機(jī)和反鏟挖土機(jī)。抓鏟挖土機(jī)適用於一、二類土質(zhì)和較深的基坑；反鏟挖土機(jī)適於四類以下土質(zhì)，深度在4m以內(nèi)的基坑。(3)長(zhǎng)槽式開挖

指在地面上開挖具有一定截面、長(zhǎng)度的基槽或溝槽，適於挖大型廠房的柱列基礎(chǔ)和管溝，宜採(cǎi)用反鏟挖土機(jī)；

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(jī)挖土。

若土質(zhì)乾燥，槽底開挖不深，基槽長(zhǎng)30m以上，可採(cǎi)用推土機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)施工。地面上的坑式開挖。(4)整片開挖

對(duì)於大型淺基坑且基坑土乾燥，可採(cǎi)用正鏟挖土機(jī)開挖。若基坑內(nèi)土潮濕，則採(cǎi)用拉鏟或反鏟挖土機(jī)，可在坑上作業(yè)。

對(duì)於獨(dú)立柱基礎(chǔ)的基坑及小截面條形基礎(chǔ)基槽的開挖，則採(cǎi)用小型液壓輪胎式反鏟挖土機(jī)配以翻斗車來完成淺基坑(槽)的挖掘和運(yùn)土。(三)自卸汽車與挖土機(jī)的配套原則：保證挖土機(jī)連續(xù)工作：

汽車載重量：以裝3～5鬥土為宜；

汽車數(shù)量：N

＝汽車每一工作迴圈的延續(xù)時(shí)間T／每次裝車時(shí)間t；

或：N

＝(挖土機(jī)臺(tái)班產(chǎn)量／汽車臺(tái)班產(chǎn)量)+1第六節(jié)

土方回填與壓實(shí)

一、填土土料的選擇二、土的填築三、土的壓實(shí)方法四、填土壓實(shí)的影響因素五、填土質(zhì)量檢查一、填土土料的選擇回填土是一項(xiàng)很重要的工作，一些建築物沉降過大，室內(nèi)地坪和散水大面積開裂，主要原因之一就是由於回填壓實(shí)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)要求的緣故。分類：無限制使用、有限制使用和不得使用的土料（1）無限制使用的土料如碎石料、砂土、爆破石渣和含水量符合壓實(shí)要求的粘性土；一般碎石類土、砂土和爆破石渣可作表層以下填料，