土方工程施工技术教学内容详细

1、 1-1-1土方工程内容及要求 常见类型： 场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土、路基填筑、隧道 开通及基坑回填等。 施工过程： 包括土或石的挖掘、填筑和运输等以及排水、降水和土壁支撑等 准备和辅助过程。 施工的特点： 面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂； 施工易受地区气候条件影响； 施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。 施工总的要求： 制定合理施工方案，尽可能采用新技术和机械化施工 1-1-1-2 1-2 土的工程分类及性质土的工程分类及性质 土的分 类 土的 级别 土的名称开挖方法及工具 一类土 松软土 I 砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植 土、淤泥（泥炭） 用

2、锹、锄头挖掘， 少许用脚蹬 二类土 普通土 II 粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵 石的砂；种植土、填土 用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松 三类土 坚土 III 软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石 土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉 质粘土；压实的填土 主要用镐，少许 用锹、锄头挖掘， 部分用撬棍 四类土 砂砾坚 土 IV 坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石 的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石； 天然级配砂石；软泥灰岩 整个先用镐、撬 棍，后用锹挖掘， 部分用楔子及大 锤 五类土 软石 VVI硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土； 胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石 用镐或撬棍、大 锤挖掘，部分

3、使 用爆破方法 六类土 次坚石 VII IX 泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩， 密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正 长岩 用爆破方法开挖， 部分用风镐 七类土 坚石 X XIII 大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩； 坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石 灰岩；微风化安山岩；玄武岩 用爆破方法开挖 八类土 特坚石 XIV XVI 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细 粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪 岩 用爆破方法开挖 1、土的含水量（w） 土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分率表示： 式中， m1含水状态时土的质量（kg）； m2烘干后土的质量（kg）； mw土中水的质量（k

4、g）； ms固体颗粒的质量（kg）。 s w 2 21 m m m mm w 2、土的可松性： 自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积因松 散而增加以后虽经回填压实仍不能恢复其原来的体积，土的 这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示： 式中 Ks土的最初可松性系数； Ks 土的最终可松性系数； V 1土在自然状态下的体积； V 2土挖出后的松散状态下的体积； V 3土经回填压实后的体积。 1 3 1 2 ; V V K V V K ss 各种土的可松性参考数值 土的类别 可松性系数 KsKs 一类（种植土除外）1.081.171.011.03 一类（植物性土、泥炭）1.201

5、.301.031.04 二类1.141.281.021.05 三类1.241.301.041.07 四类（泥灰岩、蛋白石除外）1.261.321.061.09 四类（泥灰岩、蛋白石）1.331.371.111.15 五七类1.301.451.101.20 八类1.451.501.201.30 3、土的渗透性 土体被水透过的性质，常用渗透系数 K 表示。 渗透系数：在水力坡度为1的渗流作用下，水从土 中渗出的速度，它同土的颗粒级配，密实程度等有关。 砂土的渗透实验 kI L kh V 1-1-3 土方边坡 深度在深度在5m内的基坑、管沟边坡坡度内的基坑、管沟边坡坡度 (a)直线形边坡；(b)折线

6、边坡；(c)阶梯形边坡 1-1-4 土方量计算基本方法 （A）四方棱柱体法 按方格网底面积图形和下表所列体积计算公式计算每个方格内的 挖方或填方量，有关计算公式见下表。 (B)三角棱柱体法 三角形全部为挖方或填方时，土方量 三角形部分为挖方，部分为填方时，挖方部分的土方量 填方部分的土方量 全挖或全填部分挖方、部分填方 （2）平均段面法 平均段面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖 填深度较大又不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精 度较低。 根据地形图、竖向布置或现 场测绘，将要计算的场地划分 横截面AA、BB、CC。 对于任一断面，其三角形或梯形的面积 断面面积 所求的土方

7、体积 用累高法求断面面积 常 用 截 断 面 计 算 公 式 表 1-1-5 土方量计算 平整场地的一般要求如下：平整场地的一般要求如下： 1平整场地应做好地面排水。平整场地的表面坡度应符合设计要求，如设计 无要求时，一般应向排水沟方向作成不小于0.2的坡度。 2平整后的场地表面应逐点检查，检查点为每100400m2取1点，但不少于10 点；长度、宽度和边坡均为每20m取1点，每边不少于1点，其质量检验标准应 符合下表的要求。 3场地平整应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度是否符合设 计要求。平面控制桩和水准控制点应采取可靠措施加以保护，定期复测和检查； 土方不应堆在边坡边缘。 一、

8、 场地设计标高设计标高场地设计标高设计标高HoHo的确定的确定 场地平整土方量的计算思路是先确定一个场地设计标高， 以此标高为基准分别计算标高以下的填方量和标高以上的 挖方量。 （1）在具有等高线的地形图上将施工区域划分为边长 a=10m40m的若干方格； （2）确定各小方格的角点高程。可根据地形图上相邻 两等高线的高程，用插值法求得。在无地形图的情况下， 也可以在地面用木桩或钢钎打好方格网，然后用仪器直 接测出方格同角点标高。 场地设计标高计算简图 （a）地形图上划分方格；（b)设计标高示意图 1-等高线；2-自然地坪；3-设计标高平面； 4-自然地面与设计标高平面的交线（零线） （3）按填

9、挖方平衡原则确定设计标高 式中 N方格网数（个）； H11H22任一方格的四个角点的标高（m）； H1一个方格共有的角点标高（m）； H2二个方格共有的角点标高（m）； H3三个方格共有的角点标高（m）； H4四个方格共有的角点标高（m）。 二、场地设计标高的调整 按上述公式所计算的设计标高H0系一理论值，实际上还需要考虑以下因 素进行调整： （1）由于土的可松性，会使填土有剩余 H0 （2）考虑场地泄水坡度对角点设计标高的影响； （3）设计标高以上的各种填方工程（如场区上填筑路堤） H0 ；或者由于设 计标高以下的各种挖方工程（如挖河道、水池、基坑等） H0 ； （4）根据经济比较的结果，将

10、部分挖方就近弃于场外，或部分填方就近取于场 外而引起挖、填土方量的变化后，需增减设计标高。 上述四方面因素对H0的影响同时出现的机会较小，可根据现场情况适当考虑。 (A)土的可松性影响 设计标高调整后的总挖方体积VW 土的可松性影响设计标高调整简图 填方区的标高也应与挖方区一样，提高h 场地设计标高 (B)借土或弃土的影响 场地设计标高的调整一般可按下列近似公式确定 (C)考虑泄水坡度对设计标高的影响 场地内任意一点的设计标高 有泄水坡度的场地 三、场地土方量计算场地土方量计算 场地平整土方量的计算一般采用方格网法。 （1）计算场地各方格角点的施工高度 HHh nn 式中，hn为角点施工高度，

11、即挖填高度，以“”为填，“”为 挖； Hn为角点的设计标高； H为角点的自然地面标高。 （2）确定“零线” 平面网格中，相邻两个零点相连成的一条折线，就 是方格网中的挖填分界线零线。 设h1为填方角点的填方高度，h2为挖方角点的挖方高 度，O为零点位置。则O点与A点的距离为： 21 1 hh ah x 求零点的图解法 B A C O D x a h1 h2 3) 计算土方工程量 按方格网底面积图形和表中所列体积计算公式计算每个方格内的 挖方或填方量。 4）计算土方总量 将挖方区（或填方区）所有方格计算土方量汇总，即得该场地挖 方和填方的总土方量。 5) 边坡土方量计算 用于平整场地、修筑路基、

12、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用 图算法。 图算法系根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，将要计算的 边坡划分为两种近似的几何形体，一种为三角棱体（如体积 、）；另一种为三角棱柱体（如体积），然后应用表中几 何公式分别进行土方计算，最后将各块汇总即得场地总挖土（） 、填土（）的量。 场地边坡计算简图 W1 W2 W3 T1 T2 ？ ？ ？ ？ ？ ？ 1-1-6 1-1-6 土方调配土方调配 问题的实质问题的实质：已知各挖土区和填土区的位置和土方量及 各挖土区和填土区之间的运距，求各挖土区向各填土区调 配的土方量是多少时，总的运输费用最低。 (1)土方调配的原则 力求达到填、挖方平衡和总运输

13、量最小的原则。 应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。 当土方工程是分区进行施工时，每个分区范围内土方的欠额 或余额，必须结合全场土方调配，不能只考虑本区土方的填、 挖平衡和运输量最小而确定。 尽可能与大型地下建筑施工相吻合的原则。 合理布置、挖方区，选择合适的调配方向、运输路线，使综 合施工过程所需要的机械设备的功效得到充分的利用。 各调配区的土方量和运距示意图 (2)调配区的划分 (3)调配区之间的平均运距 各调配区土方的重心坐标 每对调配区的平均运距 (4)土方调配 总的施工费用 挖填土方运距表 1)初始方案的确定 2)方案检验 “位势法” 3)方案调整 初始调配方案 位势数、运距、检验

14、数表 X12的闭合路表 新的调整表 土方调配图 1-1-2 2 土方工程施工要点土方工程施工要点 主要内容：主要内容： 1.土壁稳定 2.施工排水 3.流砂防治 4.填土压实 1-2-1 土壁稳定 土壁稳定主要是由土体内摩擦阻力和粘结力保持平衡。 1 土壁塌方原因： （1）边坡过陡； （2）地下水的影响； （3）基坑上部边缘荷载过大； （4）开挖顺序。 2 塌方防治措施： （1）放足边坡：应根据土壤的性质、水文地质条件、施工方法、 开挖深度、工期长短等因素确定。 开挖基坑不放坡，采取直立开挖不加支护的挖方深度应符合 下表的规定。 项次土的种类容许深度（m） 1密实、中密的砂子和碎石类土（充填物

15、为 砂土） 1.00 2硬塑、可塑的粉质粘土及粉土1.25 3硬塑、可塑的粘土和碎石类土（充填物为 粘性土） 1.50 4坚硬的粘土2.00 超过上表规定的深度，应根据土质和施工具体情况进行放坡， 以保证不坍方。其临时性挖方的边坡值可按下表采用。 临时性挖方边坡值 土的类别边坡值（高：宽） 砂土（不包括细砂、粉砂）1：1.251：1.50 一般性粘土 硬1：0.751：1.00 硬塑1：11：1.25 软1：1.5或更缓 碎石类土 充填坚硬、硬塑粘性土1：0.51：1.0 充填砂土1：11：1.5 永久性土工构筑物挖方的边坡坡度 项次挖土性质边坡坡度 1 在天然湿度、层理均匀、不易膨胀的粘土、

16、粉质粘土和砂 土（不包括细砂、粉砂）内挖方深度不超过3m 1:1.001:1.25 2土质同上，深度为3 12m1:1.251:1.50 3 干燥地区内土质结构未经破坏的干燥黄土及类黄土，深度 不超过12m 1:0.101:1.25 4 在碎石土和泥灰岩土的地方，深度不超过12m，根据土的 性质、层理特性和挖方深度确定 1:0.501:1.50 5 在风化岩内的挖方，根据岩石性质、风化程度、层理特性 和挖方深度确定 1:0.201:1.50 6 在微风化岩石内的挖方，岩石无裂缝且无倾向挖方坡脚的 岩层 1:0.10 7在未风化的完整岩石内的挖方直立的 （2）设置支撑：通过支撑设置可以较少施工面

17、，减少土方量。 基坑槽和管沟的支撑方法见下表。 支撑方式 简图 支撑方法及适用条件 间断式 水平支撑 两侧挡土板水平放置，用工具式或木横撑借木楔 顶紧，挖一层土，支顶一层。 适于能保持立壁的干土或天然湿度的粘土类土， 地下水很少、深度在2m以内。 断续式 水平支撑 挡土板水平放置，中间留出间隔，并在两侧同时 对称立竖方木，再用工具式或木横撑上、下顶紧。 适于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土， 地下水很少、深度在3m以内。 连续式水平支撑 挡土板水平连续放置，不留间隙，然后 两侧同时对称立竖方木，上、下各顶一根撑 木，端头加木楔顶紧。 适于较松散的干土或天然湿度的粘土类 土，地下水很少、深

18、度为35m 。 连续或间断式 垂直支撑 挡土板垂直放置，可连续或留适当间隙， 然后每侧上、下各水平顶一根方木，再用横 撑顶紧。 适于土质较松散或湿度很高的土，地下 水较少、深度不限 。 水平垂直混合式 支撑 沟槽上部连续式水平支撑，下部设连续 式垂直支撑。 适于沟槽深度较大，下部有含水土层的 情况。 一般浅基坑的支撑方法 支撑方式 简图 支撑方法及适用条件 斜柱支撑 水平挡土板钉在柱桩内侧，柱桩外侧用斜撑支顶， 斜撑底端支在木桩上，在挡土板内侧回填土。适于开 挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土时。 锚拉支撑 水平挡土板支在柱桩的内侧，柱桩一端打入土中， 另一端用拉杆与锚桩拉紧，在挡土板内侧

19、回填土。适 于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不 能安设横撑时使用。 型钢桩横 挡板支撑 沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩， 间距1.01.5m，然后边挖方边将36cm厚的挡土板 塞进钢桩之间挡土，并在横向挡板与型钢桩之间打上 楔子使横板与土体紧密接触。适于地下水位较低、 深度不很大的一般粘性或砂土层中使用。 短桩横 隔板支撑 打入小短木桩，部分打入土中，部分露出地面， 钉上水平挡土板，在背面填土、夯实。适于开挖宽度 大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用。 临时挡 土墙支撑 沿坡脚用砖、石叠砌或用装水泥的聚丙烯扁丝编 织袋、草袋装土、砂堆砌，使坡脚保持稳定。适于开 挖宽度大

20、的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用。 挡土灌 注桩支护 在开挖基坑的周围，用钻机或洛阳铲成孔，桩径 400500mm，现场灌筑钢筋混凝土桩，桩间距为 1.01.5m，在桩间土方挖成外拱形使之起土拱作用。 适用于开挖较大、较浅（5m）基坑，邻近有建筑物， 不允许背面地基有下沉、位移时采用。 叠袋式 挡墙支护 采用编织袋或草袋装碎石（砂砾石或土） 堆砌成重力式挡墙作为基坑的支护，在墙下部 砌500mm厚块石基础，墙底宽由15002000mm， 顶宽由5001200mm，顶部适当放坡卸土1.0 1.5m，表面抹砂浆保护。 适用于一般粘性土、面积大、开挖深度应 在5m以内的浅基坑支护。 （3） 深基

21、坑和高边坡施工 一般规定 基坑开挖前，应根据工程形式、埋置深度、地质、水文、 气候条件、周围环境、施工方法、工期和地面荷载等有关资 料，确定基坑开挖方案和降水施工方案。基坑开挖方案的内 容主要包括：支护结构的龄期或放坡要求，机械选择，基坑 开挖时间，分层开挖深度及开挖顺序，坡道位置和车辆进出 场道路，施工进度和劳动组织，降、排水措施，监测要求， 质量和安全措施等。 板桩破坏情况 (a)入土深度不够；(b)刚度不足；(c)拉锚力不足 1板桩；2锚杆；3锚碇；4土堆；5破坏面 深基坑可采用短桩隔墙板支撑、锚拉支撑、斜柱支撑、临 时挡土墙支撑、钢板桩、挡土灌注桩、型钢构架横撑、土层锚 杆、挡土灌注桩

22、与土层锚杆相结合等多种支护形式支撑。这些 支护都属于板桩式结构，由挡墙系统和支撑（或拉锚）系统两 部分组成，其破坏形式如图。 （1）深层搅拌水泥土桩墙 深层搅拌水泥土桩墙围护墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥 浆强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙（如下图）。 （a）砂土及碎石土；（b）粘性土及粉土 水泥土墙施工工艺流程 (a)就位；(b)预搅下沉；(c)喷浆搅拌上升； (d)重复搅拌下沉；(e)重复搅拌上升；(f)完毕 （2）锁口钢板桩 锁口钢板桩（见下图）的形式有U型、L型、一字型、H型和组合型。建 筑工程中常用前两种，基坑深度较大时才用后两种。 （a）内撑方式；（b）锚拉方式

23、1-钢板桩；2-围檩；3-角撑； 4-立柱与支撑；5-支撑；6-锚拉杆 （3）型钢横挡板围护墙 （见右图） 型钢横挡板围护墙亦称桩板式支护结构 。这种围护墙由工字钢（或H型钢）桩和 横挡板（亦称衬板）组成，再加上围檩、 支撑等则一种支护体系。 1-工字钢（H型钢）；2-八字撑；3-腰 梁；4-横挡板；5-垂直联系杆件； 6-立柱；7-横撑；8-立柱上的支撑件； 9-水平联系杆 （4）钻孔灌筑桩（见下图） 钻孔灌筑桩施工无噪声、无振动、无挤土，刚度大，抗弯能力强，变形 较小，几乎在全国都有应用。多用于基坑坑深715m的基坑工程。 1-围檩；2-支撑；3-立柱；4-工程桩；5-钻孔灌筑桩围护墙；

24、6-水泥土搅拌桩挡水帷幕；7-坑底水泥土搅拌桩加固 （5）挖孔桩 挖孔桩围护墙也属桩排式围护墙。其成孔是人工挖土，多为大直径桩， 宜用于土质较好地区。 （6）地下连续墙 （7）加筋水泥土桩法（SMW工法） 即在水泥土搅拌桩内插入H型钢，使之成为同时具有受力和抗渗两种功 能的支护结构围护墙（见下图）。 1-插在水泥土桩中的H型钢；2-水泥土桩 （8）土钉墙 土钉墙（见右图）是一种边坡稳定式 的支护，其作用与被动起挡土作用的上 述围护墙不同，它是起主动嵌固作用， 增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面 保持稳定。 1-土钉；2-喷射细石混凝土面层；3-垫板 土方开挖和支撑施工注意事项土方开挖和支撑施工

25、注意事项 1.挖土及降低地下水位时，应经常观察附近已有建筑或构筑物、 道路、管线，有无下沉和变形。 2.支撑应挖一层支撑好一层，并严密顶紧，支撑牢固，严禁一 次将土挖好后再支撑。 3.施工中应经常检查支撑和观测邻近建筑物的情况。 4.支撑的拆除应按回填顺序依次进行等。 施工方法：开挖基坑或沟槽过程中，在基础范围以外地下水流 的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水在重力 作用下经排水沟流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。 排水沟截面为0.3m0.5m、坡度为3；集水井直径0.60.8m、 间距2040m；井底铺设碎石滤水层，以免抽水时将砂抽出。 集水井降水适用于适用于水流较大的粗粒土层的

26、降水，也可用于渗水 量较小的粘性土层降水，但不适宜于不适宜于细砂土和粉砂土层，因为 地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。 1-1-2-2 2-2 施工排水施工排水 （一）排水（一）排水 集水井降水 1排水沟；2集水井；3水泵 （二）（二）降水降水 降水的含义降水的含义 基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利 用抽水设备从中抽水，使地下水位降落在坑底以下，直至施工结束。 降水效果降水效果 优点： 工作面保持干燥，改善施工条件 改变动水压力方向，防止流砂形成 提高土的强度和密实度 缺点： 基坑附近土壤会沉降 降水方法降水方法：轻型井点、喷射井点、电渗井点、 管井井点、深井井点 各

27、种井点降水适用范围 (1) 轻型井点轻型井点 轻型井点(下下图图)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点 管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用 抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将 地下水位降至坑底以下。 轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中； 降低水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。 轻型井点降低地下水位示意图 1地面；2水泵房；3集水总管；4弯联管； 5井点管； 6滤管；7原有地下水位线；8降水后地下水位线；9基坑 轻型井点设备由管路系统和轻型井点设备由管路系统和 抽水设备组成。管路系统包抽水设备组成。管路系统包 括滤管

28、、井点管、弯联管及括滤管、井点管、弯联管及 总管等。总管等。 滤管滤管( (右图右图) )为进水为进水 设备，其构造是否合理对抽设备，其构造是否合理对抽 水设备影响很大，滤管必须水设备影响很大，滤管必须 埋设在含水层中。埋设在含水层中。 滤管构造图 1钢管；2管壁小孔；3缠绕的塑料管；4细网； 5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井点管；8铸铁头 轻型井点主机设备工作简图 1滤管;2井点管；3弯联管；4总管；5过滤箱；6过滤网；7水气分离器； 8浮筒；9挡水布；10阀门；11真空表；12水位计；13副水气分离器； 14真空泵；15离心泵；16压力泵；17出水箱；18冷却泵； 19冷却水管；20冷却水箱

29、；21压力表；22真空调节阀 轻型井点的布置轻型井点的布置 当基坑或沟槽宽度小于当基坑或沟槽宽度小于6 6m m，水位降低深度不超过水位降低深度不超过5 5m m时，时， 可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长 度一般不小于沟槽宽度度一般不小于沟槽宽度( (下图下图) )。 （a） 轻型井点的平面布置轻型井点的平面布置 单排： B6m 、S 5m 环形: 大面积（B15m） 单环形：L/B5、S 5m、B5 分段布置成多个环形 环形井点的布置简图 单排线状井点的布置简图 双排线状井点的布置简图 高程布置高程布置 在考虑到抽水设备

30、的水头损失以后，井点降水深度一般不超过在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6 6m m。 井点管的埋设深度井点管的埋设深度H(H(不包括滤管不包括滤管) )按下式计算按下式计算： 式中式中 H H1 1井点管埋设面至基坑底的距离井点管埋设面至基坑底的距离； h h基坑中心处坑底面基坑中心处坑底面( (单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘) ) 至降低后地下水位的距离，一般为至降低后地下水位的距离，一般为0.50.51.01.0m m； i i地下水降落坡度；环状井点为地下水降落坡度；环状井点为1/101/10，单排线状井点为，单排线状井点为1/

31、41/4； L L井点管至基坑中心的水平距离井点管至基坑中心的水平距离( (单排井点中为井点管至基坑另单排井点中为井点管至基坑另 一侧的水平距离一侧的水平距离) )。 1 H +h+iLH 当一级井点系统当一级井点系统 达不到降水深度达不到降水深度 时，可采用二级时，可采用二级 井点，即先挖去井点，即先挖去 第一级井点所疏第一级井点所疏 干的土，然后在干的土，然后在 基坑底部装设第基坑底部装设第 二级井点，使降二级井点，使降 水 深 度 增 加水 深 度 增 加 。 轻型井点计算轻型井点计算 井点系统涌水量计算（Q) 井点管数量计算(n) 井距计算(D) 井距和井点管数量的调整(D、n) 抽水

32、设备的选择 水井的分类 (a)无压完整井；(b)无压非完整井 (c)承压完整井；(d)承压非完整井 完整井水位降落曲线 (a)无压完整井；(b)承压完整井 1不透水层；2透水层；3水井；4原地下水位线； 5水位降落曲线；6距井轴x处的过水断面；7压力水位线 环形井点无压完整井涌水量计算公式： 0 lglg )2( 366. 1 xR SSH KQ 式中，Q井点系统涌水量(m3/d)； K土壤渗透系数(m/d)； H含水层厚度(m)； S降水深度(m)； R抽水影响半径(m) x0环状井点系统的假想半径(m) （1） 涌水量计算涌水量计算 当矩形基坑的长宽比不大于5时，可按下式计算： F环状井点

33、系统所包围的面积(m2)。 承压完整环状井点涌水量计算公式： 0 lglg 73. 2 xR MS KQ KHSR95. 1 F x 0 S水位降低值 M承压含水层的厚度 确定井点管数量需要先确定单根井点管的出水量q(m3/d)，这取决于 滤管的构造、尺寸及土的渗透系数K ，按下式计算： 式中，d滤管直径(内径）(m)； l滤管长度(m)； K为渗透系数（m/d） 由此得井点管数量n为： 式中，1.1备用系数。 井点管间距井点管间距(D)的计算的计算 式中，L总管长度(m)； n井点管数量。 3 65Kdlq q Q n1 . 1 n L D 井点管数量井点管数量(n)计算计算 （2） 井管数

34、量及井距计算井管数量及井距计算 井距和井点管数量的调整 井点管间距经计算后，在确定时还应注意以下几点： 井点管间距不能过小，否则彼此干扰大，出水量会显著减小， 一般取滤管周长的5倍10倍，即 5d10d。 在渗透系数小的土中，井距不应完全按计算取值，还要考虑 抽水时间，否则井距较大时水位降落时间很长，因此在此类 土中井距宜取得较小些。 在基坑（槽）周围拐角和靠近地下水流方向（河边）一边的 井点管应适当加密。 井距应与总管上的接头间距相配合（取接头间距的整数倍）。 当采用多级井点排水时，下一级井距应小于上一级井距。 根据综合考虑确定了实际井点管间距后，再确定所需的 井点管根数和总管长度。 抽水设

35、备一般都已固定型号，选择的主要设备 是真空泵（或射流器）和离心泵。 真空泵的选用真空泵的选用：常用干式真空泵，根据集水总管的 长度确定型号：总管长度小于100m时可选用W5型， 总管长度小于200m可选用W6型泵。 离心泵的选用：离心泵的选用：根据流量（1.2Q)、吸水扬程、总扬 程选型号。 抽水设备的选择抽水设备的选择 轻型井点的安装轻型井点的安装 v轻型井点的施工分为准备工作、井点系统埋设、使用和拆除。轻型井点的施工分为准备工作、井点系统埋设、使用和拆除。 v准备工作：包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排准备工作：包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排 水沟的开挖，附近建筑物的标

36、高监测以及防止附近建筑沉降水沟的开挖，附近建筑物的标高监测以及防止附近建筑沉降 的措施等。的措施等。 v埋设井点的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、埋设井点的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、 冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管 与总管、安装抽水设备、试抽。与总管、安装抽水设备、试抽。 v井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过 程程 。 轻型井点注意事项：轻型井点注意事项： v轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。轻型井点运行后，应保证连续不断地抽

37、水。 v井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管和井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管和 孔壁之间迅速填灌砂滤层，防止孔壁塌孔。砂滤层的填灌孔壁之间迅速填灌砂滤层，防止孔壁塌孔。砂滤层的填灌 质量是保证轻型井点顺利抽水的关键，一般选用干净粗砂。质量是保证轻型井点顺利抽水的关键，一般选用干净粗砂。 v井点填砂后，须用粘土封口，以防漏气。井点填砂后，须用粘土封口，以防漏气。 v地下基础工程地下基础工程( (或构筑物或构筑物) )竣工并进行回填土后，停机拆除竣工并进行回填土后，停机拆除 井点排水设备。井点排水设备。 （2 2）喷射井点）喷射井点 当基坑开挖较深，采用多级轻型井点不

38、经济时，宜采当基坑开挖较深，采用多级轻型井点不经济时，宜采 用喷射井点，其降水深度可达到用喷射井点，其降水深度可达到8-208-20m m。 喷射井管由内管和外管组成，在内管下端装有喷射扬喷射井管由内管和外管组成，在内管下端装有喷射扬 水器与滤管相连，当高压水经内外管之间的环形空间水器与滤管相连，当高压水经内外管之间的环形空间 由喷嘴喷出时，地下水即被吸入而压出地面。由喷嘴喷出时，地下水即被吸入而压出地面。 喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水、排水管喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水、排水管 路组成（下图）。路组成（下图）。 喷射井点示意图 （a）喷射井点设备简图；（b）喷射扬水器详图

39、；（c）喷射井点平面布置 1喷射井管；2滤管；3进水总管；4排水总管；5高压水泵；6集水池 7低压水泵；8内管；9外管；10喷嘴；11混合室；12扩散管；13压力表 （a） （c） （b） （3 3）电渗井点）电渗井点 电渗井点适用于土壤渗透系数小于电渗井点适用于土壤渗透系数小于0.10.1m/dm/d，用一般井用一般井 点不可能降低地下水位的含水层中，尤其宜用于淤泥点不可能降低地下水位的含水层中，尤其宜用于淤泥 排水。排水。 电渗井点排水的原理如下图，以井点管作负极，以打电渗井点排水的原理如下图，以井点管作负极，以打 入的钢筋或钢管作正极，当通以直流电以后，土颗粒入的钢筋或钢管作正极，当通以

40、直流电以后，土颗粒 即自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集即自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集 中排出。中排出。 土颗粒的移动称电泳现象，水的移动称电渗现象，故土颗粒的移动称电泳现象，水的移动称电渗现象，故 名为电渗井点。名为电渗井点。 电渗井点示意图 1井点管；2电极； 360V的直流电源 （4 4）管井井点）管井井点 管井井点（下图）就是沿基坑每隔管井井点（下图）就是沿基坑每隔20-5020-50m m距离设置一距离设置一 个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地 下水位。下水位。 此法适用于土壤渗透系数较大（此法适用于

41、土壤渗透系数较大（K=20-200m/dK=20-200m/d），），地下地下 水量大的土层中。水量大的土层中。 如要求降水深度较大，在管井井点内采用一般离心泵如要求降水深度较大，在管井井点内采用一般离心泵 或潜水泵不能满足要求时，可采用特制的深井泵，其或潜水泵不能满足要求时，可采用特制的深井泵，其 降水深度大于降水深度大于1515m m，故又称为深井泵法。故又称为深井泵法。 管井井点示意图 （a）钢管管井；（b）混凝土管井 1沉砂管；2钢筋焊接骨架；3滤网；4管身；5吸水管；6离心泵7小砾石过滤层； 8粘土封口；9混凝土实壁管；10混凝土过滤管；11潜水泵；12出水管 （a）（b） 1-2-

42、3 1-2-3 流砂的防治流砂的防治 A A、流砂现象及其危害流砂现象及其危害 粒径很小、无塑性的土壤，在动水压力的推动下，极粒径很小、无塑性的土壤，在动水压力的推动下，极 易失去稳定，而随地下水一起流动涌入坑内，这种现易失去稳定，而随地下水一起流动涌入坑内，这种现 象称流砂现象。象称流砂现象。 流沙的危害流沙的危害 因此，在施工前，必须对工程地质资料和水文资料进因此，在施工前，必须对工程地质资料和水文资料进 行详细的调查和研究，采取有效措施防治流砂现象。行详细的调查和研究，采取有效措施防治流砂现象。 B B、产生流砂的原因产生流砂的原因 产生流砂现象的原因有内因和外因。产生流砂现象的原因有内

43、因和外因。 v内因取决于土壤的性质，当土的孔隙率大、内因取决于土壤的性质，当土的孔隙率大、 含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系 数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。 因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和 亚砂土中；亚砂土中； v但是否会发生流砂现象，还要具备外因条但是否会发生流砂现象，还要具备外因条 件，即地下水及其产生动水压力的大小。件，即地下水及其产生动水压力的大小。 动水压力原理图 (a)水在土中渗流时的力学现象；(b)动水压力对地基土的影响 管涌冒砂 1不透水层；2透水层；

44、 3压力水线；4承压水的顶托力 C C、防治流砂的方法防治流砂的方法 v防治流砂总的原则是防治流砂总的原则是“治砂必治水治砂必治水”。其途径有三方面：一。其途径有三方面：一 是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水 压力的方向。具体措施有：压力的方向。具体措施有： a) 枯水期施工枯水期施工 v因地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预因地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预 防和减轻流砂现象。防和减轻流砂现象。 b)b) 打板桩打板桩 v将板桩沿基坑周围打入不透水层，便可起到截住水流的作用；将板桩沿基坑周围

45、打入不透水层，便可起到截住水流的作用； 或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引至坑底以下流入或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引至坑底以下流入 基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力的方向，基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力的方向， 从而达到减小动水压力的目的。从而达到减小动水压力的目的。 c) 水中挖土水中挖土 v即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。 如沉井施工，不排水下沉，进行水中挖土，水下浇筑混凝土如沉井施工，不排水下沉，进行水中挖土，水下浇筑混凝土 等。等。 d) 人工降低地下水位人工降低地下水位

46、 v即截住水流，不让地下水流入基坑，从而不仅可防治流砂和即截住水流，不让地下水流入基坑，从而不仅可防治流砂和 土壁塌方，还可改善施工条件。土壁塌方，还可改善施工条件。 e) 地下连续墙法地下连续墙法 此法是沿基坑周围先浇筑一道地下连续墙，从而起到承重、此法是沿基坑周围先浇筑一道地下连续墙，从而起到承重、 截水和防流砂的作用，它又是深基础施工的可靠支护结构。截水和防流砂的作用，它又是深基础施工的可靠支护结构。 f) 抛大石块，抢速度施工抛大石块，抢速度施工 v如在施工过程中发生局部的或轻微的流砂现象，如在施工过程中发生局部的或轻微的流砂现象， 可组织人力分段抢挖，挖至标高后，立即铺设芦可组织人力

47、分段抢挖，挖至标高后，立即铺设芦 席并抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力，席并抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力， 在未产生流砂现象前，将基础分段施工完毕。在未产生流砂现象前，将基础分段施工完毕。 v此外，在含有大量地下水土层中或沼泽地区施工此外，在含有大量地下水土层中或沼泽地区施工 时，还可采取土壤冻结法；对位于流砂地区的基时，还可采取土壤冻结法；对位于流砂地区的基 础工程，应尽可能用桩基础或沉井施工，以节约础工程，应尽可能用桩基础或沉井施工，以节约 防治流砂所增加的费用。防治流砂所增加的费用。 1-2-4 1-2-4 土方填筑与压实土方填筑与压实 为保证填方工程满足强度、变形和稳定

48、性方为保证填方工程满足强度、变形和稳定性方 面的要求，既要正确选择填土的土料，又要面的要求，既要正确选择填土的土料，又要 合理选择填筑和压实的方法。合理选择填筑和压实的方法。 （1 1）对土料的选择）对土料的选择 填方土料应符合设计要求，保证填方的强度与稳定性，选择的填填方土料应符合设计要求，保证填方的强度与稳定性，选择的填 料应为强度高、压缩性小、水稳定性好、便于施工的土、石料。料应为强度高、压缩性小、水稳定性好、便于施工的土、石料。 如无设计要求时，应符合下列规定：如无设计要求时，应符合下列规定： vA A、碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺土厚度的碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不

49、大于每层铺土厚度的 2/32/3）可用于表层下的填料。）可用于表层下的填料。 vB B、含水量符合压实要求的粘性土，可作为各层填料。在道路含水量符合压实要求的粘性土，可作为各层填料。在道路 工程中粘性土不是理想的路基填料，在使用其作为路基填料时工程中粘性土不是理想的路基填料，在使用其作为路基填料时 必须充分压实并设有良好的排水设施。必须充分压实并设有良好的排水设施。 vC C、碎块草皮和有机质含量大于碎块草皮和有机质含量大于8%8%的土，仅用于无的土，仅用于无 压实要求的填方。压实要求的填方。 vD D、淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料，但在软淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料，但在软 土或沼泽

50、地区，经过处理含水量符合压实要求后，土或沼泽地区，经过处理含水量符合压实要求后， 可用于填方中的次要部位。可用于填方中的次要部位。 填土应严格控制含水量，施工前应进行检验。当土的填土应严格控制含水量，施工前应进行检验。当土的 含水量过大，应采用翻松、晾晒、风干等方法降低含含水量过大，应采用翻松、晾晒、风干等方法降低含 水量，或采用换土回填、均匀掺入干土或其他吸水材水量，或采用换土回填、均匀掺入干土或其他吸水材 料、打石灰桩等措施，如含水量偏低，则可预先洒水料、打石灰桩等措施，如含水量偏低，则可预先洒水 湿润，否则难以压实。湿润，否则难以压实。 （2 2）填筑要求）填筑要求 v填方前，应根据工程

51、特点、填料种类、设填方前，应根据工程特点、填料种类、设 计压实系数、施工条件等合理选择压实机计压实系数、施工条件等合理选择压实机 具，并确定填料含水量控制范围、铺土厚具，并确定填料含水量控制范围、铺土厚 度和压实遍数等。度和压实遍数等。 填土施工应接近水平状态，并分层填土、压实和测定填土施工应接近水平状态，并分层填土、压实和测定 压实后的干密度，检验其压实系数和压实范围符合设压实后的干密度，检验其压实系数和压实范围符合设 计要求后，才能填筑上层。计要求后，才能填筑上层。 填土应尽量采用同类土填筑，如采用不同填料分层填填土应尽量采用同类土填筑，如采用不同填料分层填 筑时，上层宜填筑透水性较小的填

52、料，下层宜填筑透筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层宜填筑透 水性较大的填料，填方基土表面应作成适当的排水坡水性较大的填料，填方基土表面应作成适当的排水坡 度，边坡不得用透水性较小的填料封闭。因施工条件度，边坡不得用透水性较小的填料封闭。因施工条件 限制，上层必须填筑透水性较大的填料时，应将下层限制，上层必须填筑透水性较大的填料时，应将下层 透水性较小的土层表面做成适当的排水坡度或设置盲透水性较小的土层表面做成适当的排水坡度或设置盲 沟。沟。 分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形，接分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形，接 缝搭接缝搭接0.5-1.00.5-1.0m m，上下层错缝搭接不应小于上

53、下层错缝搭接不应小于 1 1m m。 （3 3）填土的压实方法）填土的压实方法 填土的压实方法有碾压、夯实和振动压实三填土的压实方法有碾压、夯实和振动压实三 种，如下图。种，如下图。 一般要求 (1)尽量采用同类土填筑，宜控制土的含水率在最优含水量范围内。 (2)填土应从最低处开始，由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。 (3)在地形起伏之处，应做好接搓，修筑1：2阶梯形边坡，每台阶高 可取50cm、宽100cm。接缝部位不得在基础、墙角、柱墩等重要部位。 (4)填土应预留一定的下沉高度，以备在干湿交替等自然因素作用下 ，土体逐渐沉落密实。 (5)基坑（槽）回填应在相对两侧或四周同时进行回填与夯

54、实。 (6)回填管沟时，应人工先在管子周围填土夯实，并从管道两边同时 进行直至管顶0.5m以上。在不损坏管道的情况下，方可采用机械填土回填 夯实。 （7）用压路机进行填方压实，应采用“薄填、慢驶、多次”的方法 ，填土厚度不应超过2530cm。 （8）土层表面太干时应洒水湿润后，继续回填，以保证上、下层接 合良好。 A A、碾压法碾压法 碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土 壤。一切拖动和自动的碾压机具，如平滚碾、羊足碾壤。一切拖动和自动的碾压机具，如平滚碾、羊足碾 和气胎碾等的工作都属于同一原理。和气胎碾等的工作都属于同一原理。 碾压法主

55、要用于大面积的填土，如场地平整、大型车碾压法主要用于大面积的填土，如场地平整、大型车 间的室内填土等工程。间的室内填土等工程。 平滚碾适用于碾压粘性和非粘性土；羊足碾只能用来平滚碾适用于碾压粘性和非粘性土；羊足碾只能用来 压实粘性土；气胎碾对土壤碾压较为均匀，故其填土压实粘性土；气胎碾对土壤碾压较为均匀，故其填土 质量较好。质量较好。 B B、夯实法夯实法 v夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤， 主要用于小面积的回填土。夯实机具类型较多，有主要用于小面积的回填土。夯实机具类型较多，有 木夯、石硪、蛙式打夯机、火力夯以及利用挖土机木夯、石硪、蛙

56、式打夯机、火力夯以及利用挖土机 或起重机装上夯板后的夯土机等。其中蛙式打夯机或起重机装上夯板后的夯土机等。其中蛙式打夯机 轻巧灵活，构造简单，在小型土方工程中应用最广。轻巧灵活，构造简单，在小型土方工程中应用最广。 v夯实法的优点是，可以夯实较厚的土层。采用重型夯实法的优点是，可以夯实较厚的土层。采用重型 夯土机（如夯土机（如1 1t t以上的重锤）时，其夯实厚度可达到以上的重锤）时，其夯实厚度可达到 1 1m-1.5mm-1.5m。但对木夯、石硪或蛙式打夯机等夯土机具，但对木夯、石硪或蛙式打夯机等夯土机具， 其夯实厚度则较小，一般均在其夯实厚度则较小，一般均在200200mmmm以内。以内。

57、 C C、振动法振动法 v振动法是将重锤放在土层的表面或内部，借助于振动设备使重振动法是将重锤放在土层的表面或内部，借助于振动设备使重 锤振动，土壤颗粒即发生相对位移，达到紧密状态。此法用于锤振动，土壤颗粒即发生相对位移，达到紧密状态。此法用于 振实非粘性土效果较好。振实非粘性土效果较好。 v近年来，又将碾压和振动结合而设计和制造了振动平碾、振动近年来，又将碾压和振动结合而设计和制造了振动平碾、振动 凸块碾等新型压实机械，振动平碾适用于填料为爆破碎石渣、凸块碾等新型压实机械，振动平碾适用于填料为爆破碎石渣、 碎石类土、杂填土或粉土的大型填方；振动凸块碾则适用于粉碎石类土、杂填土或粉土的大型填方

58、；振动凸块碾则适用于粉 质粘土或粘土的大型填方。当压实爆破石渣或碎石类土时，可质粘土或粘土的大型填方。当压实爆破石渣或碎石类土时，可 选用选用8 8t-15tt-15t重的振动平碾，铺土厚度为重的振动平碾，铺土厚度为0.60.6m-1.5mm-1.5m，先静压、先静压、 后振压，碾压遍数应由现场试验确定，一般为后振压，碾压遍数应由现场试验确定，一般为6-86-8遍。遍。 （a）（c）（b） 填土压实方法 （a）碾压；（b）夯实；（c）振动 （4 4）影响填土压实质量的因素）影响填土压实质量的因素 填土压实质量与许多因素有关，其中主要的填土压实质量与许多因素有关，其中主要的 影响因素为：影响因素

59、为： v压实功压实功 v土的含水量土的含水量 v每层铺土厚度每层铺土厚度 A A、压实功的影响压实功的影响 填土压实后的重度与压实机械在其上所施加的功有一填土压实后的重度与压实机械在其上所施加的功有一 定的关系。土的重度与所耗的功的关系见下图。当定的关系。土的重度与所耗的功的关系见下图。当 土的含水量一定，在开始压实时，土的重度急剧增加，土的含水量一定，在开始压实时，土的重度急剧增加， 待到接近土的最大重度时，压实功虽然增加许多，而待到接近土的最大重度时，压实功虽然增加许多，而 土的重度则变化甚小。实际施工中，对于砂土只需碾土的重度则变化甚小。实际施工中，对于砂土只需碾 压或夯击压或夯击2-3

60、2-3遍，对亚砂土只需遍，对亚砂土只需3-43-4遍，对亚粘土或粘遍，对亚粘土或粘 土只需土只需5-65-6遍。遍。 B B、含水量的影响含水量的影响 v在同一压实功的作用下，填土的含水量对压实质量有直接影响。在同一压实功的作用下，填土的含水量对压实质量有直接影响。 较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。 当土具有适当的含水量时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩当土具有适当的含水量时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩 阻力减小，从而易于压实。土在最佳含水量的条件下，使用同阻力减小，从而易于压实。土在最佳含水量的条件下，使用同