fAAA第一章土方工程

1、2021-10-221第1章 土方工程第2章 深基础工程施工第3章 砌体工程第4章 混凝土结构工程第5章 预应力混凝土工程第7章 结构安装工程第10章 防水工程第12章 流水工程施工第13章 网络计划技术第14章 单位工程施工组织设计2021-10-2221.土木工程施工，杨和礼主编，武汉大学出版社，2010年8月；2.土木工程施工，刘宗仁主编，高等教育出版社，2003年2月；3.土木工程施工，刘津明、韩明主编，天津大学出版社，2002年11月；4.建筑工程施工， 重庆大学、哈尔滨建筑大学、同济大学编，中国建筑工业出版社，1985年；2021-10-223 是各类土木工程项目开始施工的第一个工

2、序，土方工程具有工程量大、劳动强度大，施工条件复杂等特点，在土木工程施工中占有重要地位。 施工包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水和土壁支承等过程。，2021-10-224碎石类土漂石土、块石土、卵石土、 碎 石、 圆砾土、角砾土砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉砂粘土、亚粘土、轻亚粘土 土的颗粒级配或塑性指数根据土的沉积年代老粘性土、一般粘性土、 新近沉积粘性土、土的工程特性软土、人工填土、黄土、 膨胀土、红粘土、盐渍土、冻土等 2021-10-225土方施工时土(石)的开挖难易程度 松软土普通土坚土砂砾坚土软石次坚石坚石特坚石 土的工程分类2021-10-226土的分类土的分类土土 的

3、的 名名 称称土的密度土的密度开挖方法开挖方法一类土一类土(松软土松软土)砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥(泥炭泥炭)0.51.5用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土二类土(普通土普通土)粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵卵(碎碎)石；种植土、填土石；种植土、填土0.116用锹、锄头挖掘，少许用镐翻用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松松三类土三类土(坚土坚土)软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的

4、黄土、粉质粘土；压实的填土有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土1.751.9主要用镐，少许用锹、锄头挖主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍掘，部分用撬棍四类土四类土(砂砾坚土砂砾坚土)坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石、卵石的中等密实的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；软泥灰岩粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1.9先用镐、撬棍，后用锹挖掘，先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤部分用楔子及大锤五类土五类土(软石软石)硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝

5、壳石灰石砾岩；软石灰及贝壳石灰石1.12.7用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法使用爆破方法六类土六类土(次坚石次坚石)泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩2.22.9用爆破方法开挖，部分用风镐用爆破方法开挖，部分用风镐用爆破方法开挖用爆破方法开挖七类土七类土(坚石坚石)大理石；辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云大理石；辉绿岩；玢岩；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；岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化

6、安山岩；玄武岩玄武岩2.53.1用爆破方法开挖用爆破方法开挖八类土八类土（特坚石）（特坚石）安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩、角闪岩长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩、角闪岩2.73.3用爆破方法开挖用爆破方法开挖2021-10-227 （一）土的可松性 自然状态下的土经开挖后组织被破坏，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，也不能恢复为原来状态时的体积。土的可松性程度，一般用最初可松性系数和最后可松性系数来表示 ：12vvks（1.1.1）2021-10-228式中 v1土在天然状态下的体积；

7、v2土经开挖后的松散体积； v3土经回填压实后的体积。 土的可松性与土的土质有关，根据土的工程分类，其相应可松性系数见表1.1.1。13vvks （1.1.2）2021-10-229例1：挖基坑体积1000m3，ks1.24，ks1.04，求 松方体积、填方体积和弃土体积？解：（1）松方体积：（2）填方体积：（3）留土方：（4）弃土方 松方）(124024. 1100032mv实方）(5 .96104. 1100033mv松方）留(1192.31.24961.53mv松方）(3 .119204. 124. 110003m松方）弃(47.71192.312403mv37 .47)04. 111

8、(24. 11000m2021-10-2210 一般土的干湿程度用含水量表示，土的含水量()是土中水的质量(mw)与土的固体颗粒质量(ms)之比，以百分比表示。%100swmm（1.1.3）含水量小于5%的称为干土；在5%30%间的称为潮湿土；大于30%的称为湿土。2021-10-2211 土的透水性是指水流通过土中孔隙的难易程度。 土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动，当基坑土方开挖到地下水位以下，地下水的平衡被破坏后，地下水会不断流入基坑。 地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的透水性有关。2021-10-2212 地下水在土中渗流速度一般可按达西定律计算(见图1.1.1)，其公式为

9、：1.1.1 水力坡度示意图)(21lhhkikv式中： v水在土中的渗流速度(md)； k土的渗透系数（m/d）； 水力坡度，表示两点水头差（h1-h2） 与其水平距离l之比。i2021-10-2213地下管线、工程水文地质、气象等；建筑物、构筑物、管道、坟墓、沟坑、垃圾、树根等；3施工区域设置排水设施，如排水沟、截水沟、挡水土坝主要道路结合永久性道路一次修筑，临时道路整平铺上碎石面层即可；防洪、边坡稳定、冻土开挖、填方等。2021-10-2214 场地平整前，应首先确定场地的设计标高（一般设计文件上有规定），然后计算挖填方土方量进行土方调配，选择土方施工机械，拟定施工方案。平整前和平整后土

10、方量相等，挖填方平衡大型厂矿建筑、设计单位进行场平设计，施工单位进行施工2021-10-2215 当小型场地无特殊要求时，一般可根据平整前和平整后土方量相等的原则确定设计标高，但这仅意味着将场地推平，并不能保证总土方量最小。场地不同设计标高的影响见图1.2.1。 图1.2.1 场地不同标高的影响设计标高为h1，填方大于挖方；设计标高为h2，挖方大于填方2021-10-2216计算前，将场地划分为方格网（1010m4040m），利用地形图求出各方格角点的设计标高，一般来说理想的设计标高应使场地内土方在平整前和平整后相等。见图1.2.2。图1.2.2场地设计标高简图（a） 地形图上划分方格； （b

11、）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）2021-10-2217即：)4(122211211220nhhhhanahnnhhhhh12221121104)(（1.2.1）式中： h0所计算场地的设计标高(m)； a 方格边长(m)； n 方格数。 h11、h12、h21、h22某一方格的4个角点标高(m)。2021-10-2218 ： h11一个方格的单独角点标高； h12、h212个方格共有的角点标高； h224个方格共有的角点标高。 因此，如果将所有方格的4个角点标高相加，则类似h11这样的角点加1次，类似h12、h21的角点加2次，类似

12、h22的角点标高加4次。因此，式(1.2.1)可改写为： 2021-10-2219式中： h11方格所独有的角点标高(m)； h22个方格共有的角点标高(m)； h33个方格共有的角点标高(m)； h44个方格共有的角点标高(m)。nhhhhh443243210（1.2.2）2021-10-2220 按式（1.2.2）计算出的设计标高为一理论值，而在实际施工过程中还要考虑下列因素的影响对设计标高进行调整。 由于土具有可松性，回填压实恢复不了原来状态，要相应提高设计标高。如图1.2.3所示。 设 为土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高增加值 为：hwv2021-10-2221式中 设计标高

13、调整后的总挖方体积； 设计标高调整前的总挖方体积； 设计标高调整前的挖方区总面积。 wvwvwf设计标高调整后，总填方体积变为：hfvvwww（1.2.3）图1.2.3 设计标高调整示意图（a）理论设计标高；(b)调整设计标高2021-10-2222 式中 设计标高调整后的总填方体积； 土的最后可松性系数。 此时，填方区的标高也应与挖方区一样，提高 ，即：式中： 设计标高调整前的总填方体积； 设计标高调整前总填方区总面积。)(swwswtkhfvkvvtvskhttswwtttfvkhfvfvvh)(tvtf（1.2.4）2021-10-2223 经移项整理简化得(当vtvw)：) 1(swt

14、swkffkvh故考虑土的可松性后，场地设计标高的计算公式应调整为： hhh00 （1.2.5）（1.2.6）2021-10-2224 按上述计算出设计标高进行场地平整时，是假设整个场地为一个水平面，实际上由于排水的要求，场地表面要有一定的泄水坡度。 按设计要求确定；无设计要求，一般要求泄水坡度不小于0.2。单向泄水场地较小，降水量较小；双向泄水场地较大或降水量较大时。2021-10-2225 按单向泄水或双向泄水要求，计算出场地各方格角点实际施工时采用的设计标高。将场地h0作为场地的中心线（或角点）标高，场地任一点设计标高为：yyxxnililhh0 式中：lx、ly计算点沿x、y方向距中心

15、点的距离； ix、iy场地沿x、y方向的泄水坡度。当ix(或iy)为零时，为单向泄水； 计算点比中心点高时，取“+”；计算点比中心点低时，则取“-”。（1.2.7）2021-10-2226（a）单向泄水；（b）双向泄水图1.2.4 考虑泄水坡度对设计标高的影响例如，在图1.2.4中，角点h52、h42的设计标高为：1）对于h52点，属单向泄水， aihlihh5 . 100522021-10-22272) 对于h42点，属双向泄水， yxyyxxaiaihililhh5 . 05 . 10042土方量计算四角棱柱体法近似计算，有时误差达33；三角棱柱体法计算较为精确，一般采用计算机计算。 小型

16、场地计算一般采用四角棱柱体法，四角棱柱体法将所需计算的场地划分为方格法，然后按方格网和确定的零线具体计算各方格的土方量。具体计算步骤如下：2021-10-2228hhhnn (1.2.8)式中 hn 角点的施工高度(m)，“+”号表示填方，“”表示挖方； hn 角点的设计标高(m)； h 角点的自然地面标高(m) 。 即确定相邻一挖一填两角点间方格边线上的零点，此点即不挖也不填，方格中各相邻边线的零点间的连线即为零线（挖、填方分界线）。2021-10-2229零点位置可通过下式确定 (见图1.2.5)：图1.2.5 零点位置计算示意图211hhahx式中： x零点至a点距离； h1、h2施工高

17、度；a 方格边长（m）。 2021-10-2230零线确定后，便可进行土方量计算。 计算土方量时，先求出各方格挖、填土方量和场地周围边坡挖、填土方量，把挖、填土方量分别加起来，就得到场地总土方量。)(443212hhhhav 式中 v填方或挖方体积(m3)； h1、h2、h3、h4方格四个角点的施工高度(m)； a 方格边长(m)。（1.2.10）2021-10-2231)hc)(h(bahacbv31842填 （1.2.11） 图1.2.7 两挖和两填的方格2021-10-2232 )he)(h(dahaedv42842挖 式中： h填方或挖方施工高程总和，用绝对值代入； b、c零点到一角点

18、的边长。（1.2.12）2021-10-2233图1.2.8 三挖一填的方格 63bchv填（1.2.13）2021-10-22345hhh)2bc-(a5h)2bc-a42122（挖v（1.2.14）2021-10-2235hhv4a22挖（填）挖（填）挖（填）v挖（填）hha挖方（或填方）的体积；方格角点中挖方（或填方）施工高度总和（均用绝对值相加）；方格四个角点施工高度总和（均用绝对值相加）；方格边长。2021-10-2236 为了保持边坡的稳定和施工安全，挖方或填方的边沿都应做成一定的边坡，边坡表示方法：mhbbh1/1土方边坡坡度坡度系数hbma、直线边坡b、折线边坡c、踏步式边坡2

19、021-10-2237 边坡的画法可根据， 假定填方坡度1：1.5，挖方坡度1：1.25，四个角点挖、填方施工高度已知，计算角点挖、填方边坡坡度（方格用1：1000，边坡用1：100）边坡计算示意图l10.390.930.380.970.930.380.390.970.930.93挖方区填方区1234567891011121314151234567891011121413l42021-10-2238边坡土方量近似划分为二种近似几何图形计算：三角棱锥体（1）：例如11131lfv 25121mhf 三角棱柱体边坡体积（4）：4532lffv 例如式中：f1边坡断面积；l1边坡1的长度； h5 角

20、点施工高度；m边坡坡度系数。mh5h5f12021-10-2239角点5边坡宽度 0.931.251.16m 角点15边坡宽度 0.381.250.48m角点1边坡坡度 0.391.50.59m 角点11边坡宽度 0.971.51.46m 2021-10-2240 基坑土方量可按立体几何中的拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积公式计算，即：)(6)4(61111201babbaaabhfffhv（1.2.13）式中： f1、f2基坑顶、底面积； f 0基坑中截面积； h基坑深度（m） a、b基坑上口宽度和长度（m）； a1、b1基坑底面宽度和长度。2021-10-2241有时为了计算

21、方便，也可采用平均断面法计算土方量，即：)(2)(21121baabhffhv 基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段用同样方法计算：)4(620111ffflvv1第一段土方量（m3）；v总土方量（m3）l1第一段长度（m）； f1、f2、f0两端和中截面面积。2021-10-2242 试计算如图所示独立基础的挖方量，回填土量和弃土量（边坡1：0.3，ks1.3，ks1.05）。解：上口：2500150220000.324000mm4m 下口：250015022800mm2.8m 中口： （40002800）23400mm3.4m 例题1：nvvvvv 3212021-10-224325001

22、501505005002000500500500单位：mm2021-10-2244（实方）实方）(5 . 415 . 05 . 05 . 15 . 05 . 23222mvj336.2326)8 . 28 . 244 . 34 . 344(mvw335.2305. 130. 1)5 . 436.23()mkkvvvssjw（留（松方）)4(6201fffhv2021-10-2245例题2：302. 735.233 . 136.23mvkvvsw留弃 某建筑场地地形图方格网（a20m）布置如图，地面泄水坡度ix3，iy2，试计算场地设计标高，并计算挖填方土方量。2021-10-224642.5x

23、i43.043.544.044.545.01-11-21-31-42-12-22-32-4yi20202020图某建筑场地地形图和方格网布置(单位：m）2021-10-2247 按地形图所标等高线，用插入法求出各方格角点地面标高，采用插入法时假定两根等高线之间地面坡度直线变化。 如角点4的地面标高，根据相似三角形原理。lxhx:5 . 0:xlhx5 . 0图2 插入法计算简图h444.0hxxl0.544.5基面42021-10-2248xhh00.444 在图上只要量出x和l的长度，便可算出h4的数值，算出各点地面高度标在方格网上。12345678910111214151343.2443.

24、6743.9444.3444.8042.9443.3543.7644.1744.6742.5842.9043.2343.6744.1743.6343.6943.7543.8143.8743.5943.6543.7143.7743.8443.5543.6143.6743.7343.790.390.020.19-0.53-0.930.650.30-0.050.40-0.840.970.710.440.66-0.381-11-21-31-42-12-22-32-4yixi12345678910111214151343.2443.6743.9444.3444.8042.9443.3543.7644.1

25、744.6742.5842.9043.2343.6744.1743.6343.6943.7543.8143.8743.5943.6543.7143.7743.8443.5543.6143.6743.7343.790.390.020.19-0.53-0.930.650.30-0.050.40-0.840.970.710.440.66-0.381-11-21-31-42-12-22-32-4yixi施工高度角点编号地面标高设计标高322021-10-224979.17458.4217.4480.4424.431hmh72.698)67.4323.4390.4267.4494.4234.4494.4

26、367.43(222mh12.525)17.4476.4335.43(444按公式（1.2.2）mnhhhh71.438412.52572.69879.17444242102021-10-2250按设计要求的泄水坡度计算方格各角点的设计标高，以场地中心线角点8为h0，其余角点设计标高为：挖）(53. 034.4481.434hmhh63.4304. 012. 071.4322034001填）(39. 024.4363.431hmhh43.610.04-0.06-43.712203200122021-10-2251 零点：2-3，7-8，8-13，9-14，14-15零点距角2的距离m90. 1

27、19. 002. 002. 020零点距角7的距离m14.1705. 030. 030. 0202021-10-22523210.2850.560.05761000.050.300.190.020.050.194400mv挖方格1-2挖、填土方量3218.2850.560.10241000.050.300.190.020.300.024400mv）（）（填hhv4a22挖（填）挖（填）2021-10-2253方格2-2土方量320.160.440.710.050.300.054400mv挖22140.160.440.710.050.300.440.710.304400mv填边坡土方量挖4232

28、22413121vvvvvvv边坡土方量填423222122111vvvvvvv2021-10-2254 土方调配，就是对挖土的利用、堆弃和填土三者之间的关系进行综合协调处理。土方调配的目的，挖、填方平衡，土方施工的费用最少。 .调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，并满足主导土方施工机械的要求； 当土方运距较大，可根据地形就近弃土或借土，每一个借土区或弃土区可作为一个独立的调配区； 调配区的范围和方格网相协调，若干个方格组成一个调配区。2021-10-2255 计算平均运距即挖土区土方重心至填方区土方重心的距离。因此，确定平均运距需先求出各个调配区土方重心，其方法如下： 取场地方格网中的

29、纵横两边为坐标轴，分别求出各区土方重心的位置。iiivxvx （1.3.1）iiivyvy（ 1.3.2）2021-10-2256式中：调配区的重心坐标(m)； 每个方格的土方工程量(m3)； 每个方格的重心坐标(m)。 重心求出后，标在相应的调配区图上，用比例尺量出每对调配区平均运距，或用公式进行计算： 每对调配区的平均运距l0为：220)()(twtwyyxxl2021-10-2257：计算平均运距，假定各方格土方量已算出（以到为例）区方格 x10；y30方格 x26.66； y26.66yx136.00+25.90-17.90-117.00-270.00xxyy2020方格2020020

30、21-10-2258区方格 x33.3 y33.3方格 x50 y30方格 x70 y30区66.129 .2513666.269 .2510136x47.299 .2513666.269 .2530136y6 .622701179 .1770270501173 .339 .17x区3027011717.9302703011733.317.9yml49.9429.473012.6662.6222021-10-2259w1w2wiwm填方量t1x11x21xi1xm1b1cm1c11c21ci1t2x12x22xi2xm2b2cm2c12c22ci2tjx1jx2jxijxmjbjcmjc1jc

31、2jcijtnx1nx2nxinxmnbncmnc1nc2ncin挖方量a1a2aiamnjjmiiba11挖方区填方区2021-10-2260整个场地划分为：w1，w2，wm 挖方量：a1 , a2 , am ： t1，t2，tn 填方量： b1 ， b2 ， bn假定挖填方平衡：njjmiiba11从w1到t1的平均运距为c11，调配的土方量为x11；从wi到tj的平均运距为cij，调配土方量为xij。2021-10-2261 土方调配问题求一组xij的值，使目标函数minjijijxcz11为最小值，并满足下列条件：injijax 1；，mi 2 1jmiijbx 1；，nj 2 1 0

32、ijx2021-10-2262 从这个目标函数可以看出这是线性规划中的运输问题，可以用表上作业法和单纯形法求解，运输问题用表上作业法较方便。所示是一矩形场地，现已知各调配区的土方量和各填、挖区相互之间的平均运距，试求最优土方调配方案。 用表上作业法是以线性理论为基础的，其方法和步骤如下：1.3.2。2021-10-2263图1.3.1 各调配区的土方量和平均运距2021-10-2264w1w2w3w4填方量(m3)t1x11x21x31x4180050706080t2x12x22x32x426007040110100t3x13x23x33x43500401009070挖方量(m3)500500

33、5004001900挖方区填方区2021-10-2265 用最小元素法，所谓最小元素法，即对运距最小的一对挖填方区，优先地，最大限度地供应土方量 首先在 表1.3.2中找一运距最小值(本例中，可在c22 、c43任取其中一个，如c43)。首先确定x43的值，使其尽可能的大，即x43min(400，500)400（再大也不可能大于w4挖方区所能够提供的土方量）。 由于w4挖方区的土方全部调到t3填方区，所以x41x420，将400填入表1.3.3中的x43格内，同时在x41，x42格内画上一个“”号。2021-10-2266w1w2w3w4填方量t150030080050706080t25001

34、006007040110100t3100400500100907040挖方量5005005004001900填方量挖方量2021-10-2267 然后在其余的没有调配土方量和“”号的方格内，再选一个运距最小的方格，即c22=40，让x22值尽可能的大，即x22=min(500，600)500。同时使x21x230。 同样将500填入表1.3.3中x22格内，并且在x21、x23格内画上“”。闭回路法位势法求检验数ij所有0ij为最优方案 位势法较闭回路法简便,只介绍用位势法求检验数2021-10-2268 检验时首先将有调配数字的平均运距列出来,然后根据这些数字方格,按下式求出两组位势数:(1

35、.3.8)(1.3.9) 位势求出后,可根据式(1.3.9)求出检验数ijjivu ，) 2 1( ) 2 1(njvmiuji，；， jiijvucijc平均运距; 位势数。jiijijvuc所有检验数为正数，说明该方案为最优方案，否则需调整。2021-10-2269 w1w2w3w4位势 u1=0u2=-60u3=10u4=-20t1v1=500800507080t2v2=100-30002070100t3v3=6040900010090填方区挖方区uivj注：白的数字为有调配数字方格的平均运距。注：白的数字为有调配数字方格的平均运距。2021-10-2270 位势求出后，按公式（1.3.

36、9）求检验数（求各空格检验数）3010007012（出现负检验数，不是最优方案）80)60(507021 在所有负检验数中选一个(一般即选最小的一个)，本例中便是12，把它对应的变量x12作为调整的对象。 2021-10-2271 2）找出x12的闭回路。从x12格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有数字的方格作90转弯(或不转弯)，然后继续前进。如果路线恰当经有限步就回到出发点，形成一条以有数字的方格为转角点、用水平和竖直线联起来的闭回路（表1.3.5）。 再从空格x12出发，沿着闭回路的一个方向一直前进，在各奇数次转角点的数字中挑一个最小的(本例中便是在“100，500”中选出“100”)，

37、将它由x32，调到方格x12中。2021-10-2272 w1w2w3w4t1500300t2x12500100t3100400填方区挖方区2021-10-2273 将“100”填入方格x12中，被挑出数字的x32为0(该格变为空格)；同时将闭回路上其他的奇数次转角上的数字都减去“100”，偶数次转角上的数字都增加“100”，使得填挖的土方量仍然保持平衡。这样调整后，便可得到新调配方案如表1.3.6。2021-10-2274 w1w2w3w4填方量位势u1=0u2=-30u3=10u4=-20t1v1=5040040080050706080t2v2=701005006007040110t3v3

38、=601004005007040挖方量5005005004001900vjui填方区挖方区2021-10-2275 对新调配方案，仍用位势法检验，判断是否为最优方案，经检验该方案所有检验数为正值。其目标函数为：)(940004040070100604004050070100504003mmz土方调配图为：图1.3.2 土方调配图2021-10-2276 开挖基坑或沟槽时，土壤中的含水层常被切断，地下水将会不断的涌入坑内，如不及时进行排除，不仅影响正常施工，还会造成地基承载力降低或边坡坍塌事故。 施工排水排除地面水降低地下水地下水的排除设置排水沟截水沟修筑土堤等2021-10-2277 排水沟的

39、设置利用地形，以便将水直接排除场外，或流至低洼处再用水泵抽走。横断面不小于0.50.5m2纵向坡度应根据地形确定一般不小于3平坦地区不小于2沼泽地区可减至1 在山坡地区施工，在较高一面山坡处设置截水沟，阻止山坡处水流入施工现场。 在场地平坦处，除设置排水沟外，还要修筑土堤，以防止场外水流入施工现场。2021-10-2278降低地下水位的方法主要有：集水井降水法、井点降水法等。 集水井降水也称基坑排水，是指在基坑开挖过程中，在基坑底设置集水井，并在基坑底四周或中央开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵抽走的一种施工方法。(图1.4.1)。 特点为设备简单，管理维护方便，主要适应于土质情况较好，

40、地下水不很旺的情况。2021-10-2279图1.4.1 集水井降水1-排水沟；2-集水井；3-反滤层；4-进水口；5-撑杠；6-竖撑板；7-撑板1（集水井降水）.swf2021-10-22801-水泵；2-排水沟；3-集水井；4-排水管；5-降落曲线；6-水流曲线2021-10-2281 集水井应设置在基础范围以外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔2040m设置一个。直径和宽度0.60.8m；深度低于挖土面0.71m；集水井底低于基坑底12m；井底铺碎石滤水层，坑壁加固以免泥砂流失。2021-10-2282 静水中有静水压力，动水中有动水压力。在地下水流

41、同样也有压力，它在地下水动力学中称为“渗透压力”。 当坑底和地下水面存在水头差，水在渗流过程中受到土粒的阻力（t），而水则对土粒产生一种反力（gd），这种反力叫做动水压力。动水压力gd的大小与水力坡度成正比，如图1.4.2所示。2021-10-2283 图 1.4.2 动水压力原理图（a）水在土中渗流的力学现象；（b）动水压力对地基土的影响1、2土颗粒 ww021fhrtlffhrwwt单位土体阻力 ，gdtdwglhhrt212021-10-2284wwdrlhrig式中 gd 动水压力(kn/m3)； w 水的重力密度； i 水力坡度(等于水位差除以渗流路线长度)。 由上式可以看出，动水压

42、力gd与水力坡度 i 成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。2021-10-2285 产生流砂现象主要是由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向（与水流方向一致）与土的重力方向相反。因此，土不仅受到水的浮力，而且受到动水压力的作用，有向上举的趋势，如上图所示。 ：wdrg 流砂宜发生在中。在粗大砂砾中，因孔隙大，水在其间流过时阻力小，动水压力也小，不易出现流砂。（1.4.2）2021-10-2286 此外当基坑坑底位于不透水层内，而其下面为承压水的透水层，基坑不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时，基坑底部便可能发生管涌现象(图1.4.3)，即：

43、rhrhw式中 h 压力水头(m)； h 坑底不透水层厚度(m)； rw 水的重力密度(1000kg/m3)； r 土的重力密度(kg/m3)。（1.4.3）2021-10-2287图1.4.3 管涌冒砂1不透水层；2透水层；3压力水位线；4承压水的顶托力 发生流砂现象的重要条件是。防止流砂的途径减小或平衡动水压力；设法使动水压力的方向向下；增加渗流路线和截断地下水流。2021-10-2288在枯水期施工 ，减少动水压力；抛大石块， 以平衡动水压力；打板桩，增加水流途径，减少动水压力；水下挖土 ，平衡或减少动水压力； 井点降低地下水位，使动水压力向下； 搅拌桩或地下连续墙，截水，支承土水压力。

44、 （2021-10-2289 井点降水法是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从开挖前和开挖过程中不断地抽水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工完毕。 各类井点适应土层的渗透系数，降低水位深度参照表1.4.1选用。井点降水的方法有：喷射井点电渗井点深井井点等选用土层的渗透系数降低水位的深度设备条件经济性比较2021-10-2290井的类别土层渗透系数k(m/d)降低水位深度（m）单层轻型井点0.15036多层轻型井点0.150612喷射井点（基坑较深）0.12820电渗井点（淤泥排水）152021-10-2291 轻型井点是沿基坑四周每隔一定距离埋入井点

45、管(下端为滤管)至地下蓄水层内，井点管上端通过弯联管与总管连接，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有地下水位降至坑底以下(如图1.4.4所示)。2021-10-2292图1.4.4 轻型井点全貌图1井点管；2滤管；3集水总管；4弯联管；5水泵房；6原地下水线；7降低后的地下水位线轻型井点降水.exe点2021-10-2293 轻型井点设备主要是由井点管、滤管、集水总管及抽水机组等组成。井点管 井点管直径为3850mm、长为57m（一般为6m）；下端配有外径3851mm，长1.01.2m滤管；滤管上的滤孔面积占表面积2025；下端为铸铁头。其构造如图1.4.4b所示。集水总管集水总管为

46、内径127mm的无缝钢管；每段长4m，上面装有与井点管连接的短接头；接头间距0.8m、1.2m、1.6m、2.0m。2021-10-2294图1.4.4 井点管的构造a)井点管；b)滤管构造；c)井点管壁眼孔布置1井点滤管；2滤孔；3塑料绳骨架；4纤维网眼布；5筛绢2021-10-2295基坑宽度小于6m，降水深度不大于5m，单排井点布置在地下水流上游；基坑宽度大于6m或土质不良，双排线状井点，布置在地下水流上游；基础面积较大，环形井点，并在四角加密；井点管距井壁边缘保持在0.71m，间距一般为0.81.6m。 单排井点和环形井点的布置方式见图1.4.5和图021-10-2296

47、图1.4.5 单排井点1集水总管；2井点管；3抽水设备图1.4.6 环形井点1集水总管；2井点管；3抽水设备h22021-10-2297 轻型井点的降水深度，在井点管底部(不包括滤管)处，一般不超过6m。对井点系统进行高程布置时，应考虑井点管的标准长度，井点管露出地面的长度(约0.20.3m)，以及滤管必须在透水层内。 井点管的埋设深度h1，可按下式计算(图1.4.6)：1121ilhhh式中 井点管埋置面至基坑底面的距离(m)； 基坑底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.51m； 水力坡度，单排井点取14，环形井点取110； 井点管至基坑中心的水平距离(m)。2h1hi1l2021-10

48、-2298 单层轻型井点系统所能降低的水位，一般为36m。当用一层轻型井点达不到降水深度要求时，可采用二层轻型井点(图1.4.7)，即先挖去第一层井点降水后所排干的土，然后再在其底部装设第二层井点。1第一层井点管；2第二层井点管；3原地下水位线；4降低后的地下水位线图1.4.7 二层轻型井点2021-10-2299 井点计算由于受水文地质条件和井点设备等许多不易确定的因素影响，目前计算出的数值只是近似值。 井点系统的涌水量按水井理论进行计算。轻型井点的计算内容涌水量计算；井点管数量与间距确定；抽水设备选择等。2021-10-22100 水井根据其井底是否到达不透水层，分为完整井与非完整井。井底

49、到达不透水层的称为完整井；否则为非完整井。无压完整井井底到达不透水层，且地下水无压力（图1.4.8a）； 无压非完整井井底未到达不透水层，且地下水无压力（图1.4.8b）； 2021-10-22101承压完整井井底到达不透水层，两不透水层间为有压地下水（图1.4.8c）； 承压非完整井井底未到达不透水层，两不透水层间为有压地下水（图1.4.8d）2021-10-22102图1.4.8 水井类型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2021-10-22103 目前计算轻型井点所用公式都有一定的使用条件。 一般适应于基坑的长宽比小于或等于长宽比小于或等于5；宽度小于或等

50、于2倍抽水影响半径（b2r）。 若矩形基坑长宽比大于5，或基坑宽度大于2倍抽水影响半径时；应将基坑分成几小块，使其符合计算公式使用条件，分别计算涌水量再相加。 2021-10-22104 井点系统理论计算，是以法国水力学家裘布依的水井理论为基础。 根据该理论，当均匀在井内抽水时，井内水位开始下降，而周围含水层中的潜水流向水位降低处。 经过一段时间，井周围的水面由水平变成弯曲水面，最后趋于稳定，成为向井倾斜的水位降落漏斗。2021-10-22105 根据达西直线渗透公式，无压完整井单井的涌水量q为：rrhhkqlglg366. 122（1.4.5）式中： q单井涌水量（m3/d）； h 含水层厚

51、度(m)； r抽水影响半径(m)； r 水井半径(m)； h 井内水深(m)； k渗透系数(md)。2021-10-22106 设水井水位降低值sh-h，得h hs；代入式(1.4.5)后则得无压完整井单井涌水量计算公式：rrsshkqlglg)2(366. 1（1.4.6） 井点系统是由许多井点同时抽水，各个单井水位降落漏斗相互影响，每个井的涌水量比单独抽水时小，所以总涌水量并不等于各个单井涌水量之和。2021-10-22107 当基坑的长宽比小于或等于长宽比小于或等于5；宽度小于或等于2倍抽水影响半径（b2r），可将矩形井点系统换算成一个假想半径为圆形井点系统计算， 其涌水量计算公式为：0

52、lglg)2(366. 1xrsshkq（1.4.7） 式中 q井点系统总涌水量(m3d)； k土的渗透系数(md)，可由实验室或现场抽水试验确定； h含水层厚度(m)， s水位降低值(m)； r环状井点系统的抽水影响半径(m)；可近似按下述经验公式计算：2021-10-22108)(95. 1mkhsr（1.4.8）x0环形井点系统的假想半径(m)，可按下式计算：)(0mfx （1.4.9）上式中，f为环状井点系统所包围的面积(m)。2021-10-22109 在实际工程中往往会遇到无压非完整井的井点系统，如图1.4.8b所示。这时地下水不仅从井的侧面流入，还从井底渗入。因此涌水量要比完整井

53、大。 精确计算比较复杂，为了简化计算仍可采用公式(1.4.6)。此时式中含水层厚度h换成有效深度h0，h0值系经验数值，可查表1.4.2。 但是要注意，如果算得的h0值大于实际含水层厚度h时，则仍取h值。无压非完整井环状井点系统涌水量计算公式为：2021-10-2211000lglg)2(366. 1xrsshkq（1.4.10）式中 h0含水层有效深度(m) k、s、r、x0同上。表1.4.2 有效深度h0值s/(s+l)0.8h01.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.85(s+l)注：s井管处水位降低值；l 滤管长度2021-10-22111 井点管的数量n

54、，根据井点系统涌水量q和单根井点管最大出水量q，按下式计算：qqn1 . 1 （1.4.1）式中：365kldq 滤管直径（m）； 滤管长度(m)。dl2021-10-22112 井点管间距d，按下式计算：)(mnld 式中 l总管长度(m) 轻型井点系统的施工，主要包括施工准备、井点系统安装与使用。 井点系统的安装顺序是：挖井点沟槽、铺设集水总管冲孔、沉设井点管、灌填砂滤料用弯联管将井点管与集水总管连接安装抽水设备试抽。2021-10-22113 井点管的沉设方法，常用的有下列两种： a)用冲水管冲孔后，沉设井点管； b) 直接利用井点管水冲下沉。图1.4.9 冲水管冲孔法沉设井点管(a)冲

55、孔；（b）埋管1冲管；2冲嘴；3胶皮管；4高压水泵；5压力表；6起重机吊钩7井点管；8滤管；9填砂；10粘土封口冲管直径5070mm；长度比井点管长1.5m；水压0.61.2mpa；孔径不小于300mm；冲孔深度比滤管底部低0.5m。h:3(轻型井点）.swf2021-10-22114 井孔冲成后，应立即拔出冲水管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间，填灌干净粗砂做砂滤层，砂滤层厚度一般为60100mm，填灌高度至少达到滤管顶以上11.5m，以保证水流畅通。上端地面处0.51间用粘土填实封口。 井点管使用时应连续抽水，否则井管易堵塞或使边坡塌方。 2021-10-22115 例例1.4.1 某工

56、程基坑开挖(图1.4.10)，坑底平面尺寸为2015m2，天然地面标高为0.00，基坑底标高为-4.2m，基坑边坡坡度为1：0.5。土质为：地面至-1.5m为杂填土，-1.5m至-6.8m为细砂层，细砂层以下为不透水层。地下水位标高为-0.70m，经扬水试验，细砂层渗透系数k=18md，采用轻型井点降低地下水位。2021-10-22116图1.4.10 轻型井点系统布置图 试求：1) 轻型井点系统的布置； 2) 轻型井点的计算及抽水设备选用。 2021-10-22117 总管的直径选用127mm，布置在0.00标高上，基坑底平面尺寸为2015m2，上口平面尺寸为： 井点管布置距离基坑壁为1.0

57、m，采用环形井点布置，则总管长度： m24.225 . 02 . 420长m19.220.5)4.2(15宽ml8 .942 .212 .2622021-10-22118 井点管长度选用6m，直径为50mm，滤管长为1.0m，井点管露出地面为0.2m，基坑中心要求降水深度：ms45 . 07 . 02 . 4 采用单层轻型井点，井点管所需埋设深度：milhhh678. 56 .101 . 05 . 02 . 41121符合埋深要求。2021-10-22119 井点管加滤管总长为7m，井管外露地面0.2m，则滤管底部埋深在-6.8m标高处，正好埋设至不透水层上。基坑长宽比小于5，因此。可按无压完整井环形井点系统计算。 轻型井点系统布置见图1.4.10。按无压完整井环形井点系统涌水量计算公式： 2021-10-221200lglg)2(366. 1xrsshkq其中： 含水层厚度: h=6.8-0.7=6.1m 基坑