工程施工第一章 土方工程

1、 【教学要求教学要求】1 1、排水和地下水处理、排水和地下水处理2 2、基坑边坡与支护、基坑边坡与支护3 3、土方开挖与填筑、土方开挖与填筑 【教学重点教学重点】；轻轻型井点降水；基坑边坡稳定及基坑支护的主要方法；型井点降水；基坑边坡稳定及基坑支护的主要方法；土方的开挖方式以及填筑与压实的方法与要求。土方的开挖方式以及填筑与压实的方法与要求。 【教学难点教学难点】 土的分类繁多，其分类法也很多，如按土的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。 在土木工程施工中按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。二、土的工程分类二、土的工程分类 土

2、的分类土的分类土的名称土的名称密度密度（kg/m3）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；淤砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥泥6001500用锹、锄头挖掘用锹、锄头挖掘二类土二类土（普通土）（普通土）粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵粉土混卵( (碎碎) )石；种植土；填土石；种植土；填土11001600用锹、锄头挖掘，用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松少许用镐翻松三类土三类土（坚土）（坚土）软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎黄土

3、；含碎( (卵卵) )石的黄土；粉质粘土；压实的石的黄土；粉质粘土；压实的填土填土17501900主要用镐，少许用主要用镐，少许用锹、锄头，部分用锹、锄头，部分用撬棍撬棍四类土四类土（砂砾坚土）（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎( (卵卵) )石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用镐或撬棍，部分用锲子及大锤用锲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；软石灰岩及贝壳石岩结不紧

4、的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩11002700用镐或撬棍、大锤，用镐或撬棍、大锤，部分用爆破部分用爆破六类土六类土（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、片麻岩实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩22002900用爆破方法，部分用爆破方法，部分用风镐用风镐七类土七类土（坚石）（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩25003100用爆破方法用爆破方法八类土八类土（特坚石）（特坚石）安山岩；玄武岩；花

5、岗片麻岩；坚实的细粒花安山岩；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、辉绿岩岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩27003300用爆破方法用爆破方法土的工程分类土的工程分类1.1.土的含水量土的含水量土的含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。三、土的工程性质三、土的工程性质 （一）土的组成（一）土的组成-100%100%wsmmmWmm干湿干式中：m湿含水状态土的质量，kg； m干烘干后土的质量，kg； mW 土中水的质量，kg； mS固体颗粒的质量，kg。 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化。 （二）土的工程性质（二）土的工程性质 快速含

6、水量测定仪快速含水量测定仪E 含水量影响土方施工方法的选择、边坡含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量。的稳定和回填土的质量。E 土的含水量超过土的含水量超过2530%，则机械化施，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车。工就困难，容易打滑、陷车。E 回填土则需有最佳含水量方能夯压密回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。实，获得最大干密度。 土的天然密度土的天然密度: : 在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。 它影响它影响土的承载力、土压力土的承载力、土压力及及边坡的稳定性边坡的稳定性。土的天然密度按下式计算： 2. 2. 土的天然密度和干密

7、度土的天然密度和干密度 mV式中土的天然密度，kg/m3； m 土的总质量，kg； V 土的体积，m3。 干密度干密度: : 土的固体颗粒质量与总体积的比值，它是用以它是用以检验土压实质量的控制指标。检验土压实质量的控制指标。用下式表示： sdmV式中d土的干密度，kg/m3； mS 固体颗粒质量，kg； V 土的体积，m3。 在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制。不同类的土，其最大干密度是不不同类的土，其最大干密度是不同的；同类的土在不同的状态下同的；同类的土在不同的状态下( (含水量、压实程度

8、含水量、压实程度) )其密实度也其密实度也是不同的。是不同的。 取土环刀取土环刀 标准击实仪标准击实仪3. 3. 土的可松性系数土的可松性系数 土的可松性：土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数可松性系数表示，即 21sVKV31sVKV式中 KS、KS土的最初、最终可松性系数； V1土在天然状态下的体积，m3； V2土挖出后在松散状态下的体积，m3； V3土经压(夯)实后的体积，m3。土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数

9、，各类土的可松性系数见表见表1.1所示所示。 土的可松性参考值土的可松性参考值土的类别土的类别体积增加百分数体积增加百分数可松性系数可松性系数最最 初初最最 后后最初最初 Ks最后最后 K，s一类土一类土（种植土除外）（种植土除外）81712.51.081.171.011.03二类土二类土（植物土、泥炭）（植物土、泥炭）2030341.201.301.031.04二类土二类土14282.551.141.281.021.05三类土三类土2430471.241.301.041.07四类土（除外）四类土（除外）2632691.261.321.061.09四类土四类土（泥灰岩、蛋白）（泥灰岩、蛋白）3

10、33711151.331.371.111.15五七类土五七类土304510201.301.451.101.20八类土八类土455020301.451.501.201.304. 4. 土的渗透性土的渗透性土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表示。渗透系数：渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度，与与地下水在土地下水在土中的中的渗流速度渗流速度 V 和和水头梯度水头梯度 I 等等有关。有关。渗透系渗透系数数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性的准确性。地下水在土中的渗流速度可按

11、达西公。地下水在土中的渗流速度可按达西公式计算式计算。土的渗透系数见表见表1. .2所示所示。 V（m/d）=KI 此为达西定律，K渗透系数5.5.土的休止角土的休止角土的休止角土的休止角: : 指天然状态下的土体可以稳定的坡度土壤渗透试验仪土壤渗透试验仪表1.2 土的渗透系数参考表 土的名称 渗透系数(m/d) 土的名称渗透系数(m/d) 粘土 0.005 中砂 5.0020.00 亚 粘 土 0.0050.10 均质中砂 3550 轻亚粘土 0.100.50 粗砂 2050 黄土 0.250.50 圆 砾 石 50100 粉砂 0.501.00 卵石 100500 细砂 1.005.00

12、第二节 基坑降水与排水 基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境和设施带来危害。 目的：为了保证施工正常进行，防止边坡和地基承载力目的：为了保证施工正常进行，防止边坡和地基承载力的下降，使坑底保持干燥。的下降，使坑底保持干燥。 控制方法：降、排、堵控制方法：降、排、堵 降水方法：降水方法：重力降水（如集水井降水）；重力降水（如集水井降水）；强制降水（如井点降水）。强制降水（如井点降水）。 E选择原则：选择原则： 基槽坑开挖的降水深度较小且地层中无流基槽坑开挖的降水深度较小且地层中无流沙时，采用

13、集水井降水，否则用井点降水沙时，采用集水井降水，否则用井点降水。一、地面排水一、地面排水 排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用。二、地下水处理二、地下水处理处理方法处理方法（P-5）止水法:深层搅拌水泥土桩、水泥旋喷桩、压密注浆与地下连续墙等降水法：集水坑降水、井点降水（一）集水井降水法（一）集水井降水法（又名明沟排水法，明排水法又名明沟排水法，明排水法） 集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井，将水汇入集水井内，用水泵抽走。这

14、种方法可用于基坑排水，也可用于降水。1.1.集水井设置集水井设置1 1）施工过程）施工过程 基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。2 2）构造）构造 四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基坑范围内设置盲沟排水。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔2040m设置一个。排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m3 3）设置）设置 集水坑的直径或宽度一般为0.60.8m，其深度随着挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.71.0m

15、。坑壁可用木材及砖等材料简易加固。当基坑挖至设计标高后，集水坑底应低于基坑1.02.0m，并铺设碎石滤水层（0.3m厚）或下部砾石（ 0.1m厚）上部粗砂（0.1m）的双层滤水层，以免由于抽水时间过长而将泥砂抽出，并防止坑底土被扰动。特点：设备简单排水方便（其由集水井、排水沟和水泵成由集水井、排水沟和水泵成），施工成本低，应尽可能采用。优点：方法简单、经济，对周围影响小，应用较广方法简单、经济，对周围影响小，应用较广（适用于降降水深度较小的粗粒土层，或渗水量小的粘性土层水深度较小的粗粒土层，或渗水量小的粘性土层）。缺点：当涌水量较大、水位差较大或土质为细砂或粉砂，有产当涌水量较大、水位差较大或

16、土质为细砂或粉砂，有产生流砂、边坡塌方及管涌等可能。生流砂、边坡塌方及管涌等可能。集水井降水法 1排水沟；2集水井；3离心式水泵；4基础边线；5原地下水位线；6降低后地下水位线潜水泵潜水泵 潜水泵是由立式水泵 与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。 水泵装在电动机上端式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。 潜水泵工作简图1叶轮；2轴；3电动机；4进水口；5出水胶管；6电缆2.2.流砂及其防治流砂及其防治 基坑挖土至地下水位以下，土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象流砂现象。出现流砂现象时，土完全丧失承载力，土体边

17、挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方；临近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。（1 1）流砂发生的原因）流砂发生的原因 动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过教材所示的试验说明（P-6)。当水流在水位差的作用下对土颗粒产生向上压力时，动水压当水流在水位差的作用下对土颗粒产生向上压力时，动水压力不但使土粒受到了水的浮力，而且还受到向上动水压力的作用。力不但使土粒受到了水的浮力，而且还受到向上动水压力的作用。 如果压力等于或大于土的浮重度则土粒失去自重，处于悬浮如果压力等于或大于土的浮重度则土粒失去

18、自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土粒能随着渗流的水一起流动，带状态，土的抗剪强度等于零，土粒能随着渗流的水一起流动，带入基坑，便发生入基坑，便发生“流砂现象流砂现象” 广佛地铁桂城站基坑出现广佛地铁桂城站基坑出现流砂，地面下沉约流砂，地面下沉约1.5m图为砂包封堵抢险现场图为砂包封堵抢险现场 动水压力：当基抗开挖时，土体破坏而形成水位差，动水压力：当基抗开挖时，土体破坏而形成水位差，引起地下水在土体中渗流，渗流的地下水会受到土颗粒的阻引起地下水在土体中渗流，渗流的地下水会受到土颗粒的阻力，而对土颗粒产生一种反力，这种反力就称为动水压力。力，而对土颗粒产生一种反力，这种反力就称为动水压力

19、。 公式：公式：GD=-I.w (I=（HA-HB ）/L) I-称为水力坡度。称为水力坡度。 HA-HB为水位差。为水位差。 L为水流的长度。为水流的长度。 （2 2）流砂的防治）流砂的防治产生条件产生条件: 细颗粒、均匀颗粒、松散及饱和的土容易产生流砂现象，因此流砂现象经常在细砂、粉砂及粉土中出现. 但是否出现流砂的重要条件是动水压力的大小，防治流砂途径：应着眼于减小或消除动水压力以及改变动水压力方向。减小动水压力(板桩等增加L)； 平衡动水压力(抛石块、水下开挖、泥浆护壁)； 改变动水压力的方向(井点降水)。流砂防治措施流砂防治措施 1）枯水期施工法； 2）抢挖并抛大石块法； 3）打板桩

20、（设止水帷幕法）； 4）水下挖土 ； 5）人工降低地下水位法。 此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流入基坑，以防止流砂发生。其中井点降水法是根除流砂的有效方法之一其中井点降水法是根除流砂的有效方法之一。（二）井点降水法（二）井点降水法A.概念及特点概念及特点 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(保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止)。降水效果 优点：优点： 工作面保持干燥，改善施工条件；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；改变动水压力方向，防止流砂形成；

21、提高土的强度和密实度提高土的强度和密实度 。减少挖方量。减少挖方量适用于降水深度较大，土层为细砂、粉砂或软土的地区适用于降水深度较大，土层为细砂、粉砂或软土的地区 缺点：缺点： 基坑附近土壤会沉降。基坑附近土壤会沉降。B.井点降水法的种类及适用范围井点降水法的种类及适用范围 井点的降水方法有：井点的降水方法有：轻型井点轻型井点、喷射井点、电渗井点、喷射井点、电渗井点、管管井井及深井井点等。一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条及深井井点等。一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定。各种井点的适用范围如下表：件及经济比较等因素确定。各种井点的适用范围如下表： 实际工程中，一般

22、轻型井点应用最为广泛。实际工程中，一般轻型井点应用最为广泛。1、轻型井点、轻型井点 井点系统布置应根据水文地质资料、井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。工程要求和设备条件等确定。E轻型井点布置轻型井点布置 包括包括: 高程布置高程布置: 确定井点管的埋设深度。确定井点管的埋设深度。 平面布置平面布置: 确定井点布置形式、总管长度、确定井点布置形式、总管长度、井点管数量、水泵数量及位置等井点管数量、水泵数量及位置等.轻型井点轻型井点（1 1）轻型井点设备）轻型井点设备 轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。 井

23、管：38或51，长57m(常用6m)，无缝钢管，丝扣连滤 管； 滤管：38或51，长11.5m,开孔率2025，包滤网； 总管：100127mm 无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短口； 连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门； 抽水设备： 真空泵(教材)真空度高，体形大、耗能多、构造复杂 射流泵(常用)简单、轻小、节能 隔膜泵(少用) 降水机械真空泵抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器（集水箱）真空泵抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器（集水箱）组成，抽水原理为真空原理组成，抽水原理为真空原理射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图；(b)射流器构造 1一水泵；2一射流器

24、；3一进水管；4一总管；5一井点管；6一循环水箱；7隔板；8一泄水口；9一真空表；10一压力表；11一喷嘴：12一喷管；13一接水管（a）（b）（2 2）轻型井点布置）轻型井点布置 1）平面布置：当坑槽宽度小于6米，水位降低不大于5米时，可单排线状布置。（上游、两端延长上游、两端延长）。当坑槽宽度大于6米或土质不良时，宜采用双排线状布置。对面积较大的基坑，可采用环形井点布置（考虑施工考虑施工机械进出基坑时宜采用机械进出基坑时宜采用U U 型布置型布置） 。单排井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2点管；3一抽水设备环形井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一

25、井点管；3一抽水设备 采用双排、环型或采用双排、环型或U型布置时，位于地型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。点的间距可大些。 如采用如采用U形布置，则井点管不封闭的一形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。段应在地下水的下游方向。2 2）高程布置）高程布置轻型井点降水深度一般不大于轻型井点降水深度一般不大于6m。井点管埋置深。井点管埋置深度度H( (不包括滤管不包括滤管) )，可按下式计算，可按下式计算 (图1-8，1-9)： HH1十h十iL (m)式中 H1总管平台面至基坑底面的距离(m)； h基坑中心线底面至降

26、低后的地下水位线的距 离，一般取0.51.0m； i水力坡度，根据实测：环形井点为110，单排线状井点为14； L井管至基坑中心的水平距离（双排或环状布置），井管至基坑对边的水平距离（单排布置）。 如如H 值小于降水深度值小于降水深度6m时，时，则可用一级井点；则可用一级井点； 当当H 值稍大于值稍大于6m时，如降低时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；要求时，仍可用一级井点降水； 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层内。，滤管必须埋在透水层内。 当

27、一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（见右图）。点（见右图）。地下室三级井点降水地下室三级井点降水共共60页页 第第53页页（3 3）轻型井点计算）轻型井点计算 （涌水量计算、井管数量与间距确定、涌水量计算、井管数量与间距确定、抽水设备选择等抽水设备选择等）1 1）水井类型）水井类型 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E 根据地下水有无压力，水井分为根据地下水有无压力，水井分为无压井无压井和和承压承压井井。当水井布置在具有。当水井布置在具有潜水自由面的含水层潜水自由面的含水层中时，中时，称为称

28、为无压井无压井；当水井布置在；当水井布置在承压含水层承压含水层中时，称为中时，称为承压井承压井。根据水井底部是否达到。根据水井底部是否达到不透水层不透水层，水井分，水井分为为完整井完整井和和非完整井非完整井。当水井底部。当水井底部达到不透水层达到不透水层时时称为称为完整井完整井，否则称为非完整井。因此，水井分为，否则称为非完整井。因此，水井分为无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井完整井四大类。四大类。E各类井的涌水量计算方法都不同，实际工程中降各类井的涌水量计算方法都不同，实际工程中降水应分清水井类型，采用相应的计算方法。水应分清水井类

29、型，采用相应的计算方法。 井形示意图井形示意图 2 2）涌水量计算）涌水量计算 无压完整单井涌水量计算无压完整单井涌水量计算E 根据基坑是否邻近水源，分为四种情况计算：基坑根据基坑是否邻近水源，分为四种情况计算：基坑远离地面水源；基坑近河岸；基坑位于两地表水远离地面水源；基坑近河岸；基坑位于两地表水体之间；基坑靠近隔水边界。如下图所示。大多数体之间；基坑靠近隔水边界。如下图所示。大多数基坑远离地面水源，其他情况计算详见基坑远离地面水源，其他情况计算详见建筑基坑支建筑基坑支护技术规程护技术规程(JGJ 120-1999) 。当基坑远离地面水源时，无压完整井基坑涌水量当基坑远离地面水源时，无压完整

30、井基坑涌水量按下式计算：按下式计算：无压完整环状井涌水量无压完整环状井涌水量 Q涌水量（ m3 /d)H含水层厚度（ m) R 抽水影响半径(m)S降水深度(m)X环状井点系统的假想圆半径(m)K渗透系数 m3 /d HKS95. 1R Fx0 F基坑周围井点管所包围的面积(m2)。 （矩形基坑长宽比不大于矩形基坑长宽比不大于5时时） 无压非完整井环状井点系统涌水量无压非完整井环状井点系统涌水量 有效深度有效深度H0值值 S(S l)0.20.30.50.8H01.3(S l)1.5(S l)1.7(S l)1.85(S l)注：表中S为井管内水位降低深度；l为滤管长度。承压完整井涌水量承压完

31、整井涌水量 承压完整井环形井点涌水量计算公式为 式中 M承压含水层厚度(m)； K、R、x0、S与上公式相同。 (m3d) 0lgxlgRMSK73.2Q3 3）确定井点管数量与井距）确定井点管数量与井距 单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定： 式中 d滤管直径(m)； l滤管长度(m)； K渗透系数(md)。qQn1.13Kld65qnLDE确定井点管间距时，还应注意以下几点：确定井点管间距时，还应注意以下几点： (a)(a)井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于必须大于1515倍管径。倍管径。 (

32、b)(b)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。间过长。 (c)(c)靠近河流处，井点宜适当加密。靠近河流处，井点宜适当加密。 (d)(d)井距应能与总管上的接头间距相配合。井距应能与总管上的接头间距相配合。 4 4）抽水设备选择）抽水设备选择 轻型井点抽水设备一般为干式真空泵。一套抽水设备的轻型井点抽水设备一般为干式真空泵。一套抽水设备的负荷长度负荷长度(即集水总管长度即集水总管长度)为为100 m左右。常用的左右。常用的W5、W6型型干式真空泵，其最大负荷长度分别为干式真空泵，其最大负荷长度分别为80 m和和100 m，有效负荷，有

33、效负荷长度为长度为60m和和80m。真空泵在抽水过程中所需的最低真空度真空泵在抽水过程中所需的最低真空度hk，根据降水深，根据降水深度所需要的可吸真空度及各项水头损失，可按下式计算：度所需要的可吸真空度及各项水头损失，可按下式计算： 式中 H1据降水深度要求的可吸真空度，近似取井管的降 水深度(m)； H井点系统中各项水头损失，取11.5(m)； E选择抽水设备时，还应注意以下几点：选择抽水设备时，还应注意以下几点： (a)(a)使用真空泵抽水时，应经常检查真空度，使真空度使用真空泵抽水时，应经常检查真空度，使真空度在在55KPa55KPa以上。以上。 (b)(b)水泵的流量应比井点系统的涌水

34、量增大水泵的流量应比井点系统的涌水量增大10%20%10%20%。 (c)(c)水泵的吸水扬程要大于降水深度加各项水头损失。水泵的吸水扬程要大于降水深度加各项水头损失。 (d)(d)水泵的总扬程应满足吸水扬程与出水扬程之和。水泵的总扬程应满足吸水扬程与出水扬程之和。 (4) (4) 轻型井点的施工轻型井点的施工 轻型井点的施工，大致包括轻型井点的施工，大致包括准备工作准备工作、井点系统的埋设、井点系统的埋设、使用及拆除使用及拆除几个过程。几个过程。 准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高观测以及防止附近

35、建筑物排水沟的开挖，附近建筑物的标高观测以及防止附近建筑物沉降措施的实施。沉降措施的实施。 埋设井点的程序是：埋设井点的程序是： 先排放总管先排放总管再埋设井点管再埋设井点管用弯联管将井点与总管接通用弯联管将井点与总管接通然后安装抽水设备然后安装抽水设备 试抽水试抽水。 a、埋设：、埋设：井点管埋设一般用水冲法（井点管埋设一般用水冲法（即冲水管冲孔法和直接利用井点管水即冲水管冲孔法和直接利用井点管水冲下沉冲下沉），有时也采用钻孔法。），有时也采用钻孔法。 用水冲法时（冲孔与埋管）用水冲法时（冲孔与埋管）:l 先在井点位置挖一小坑，用于集水和埋管时灌砂，并用排水沟先在井点位置挖一小坑，用于集水和

36、埋管时灌砂，并用排水沟 相连；相连；l 其次用起重机设备将冲管（其次用起重机设备将冲管（50-70)吊起并插在井点位置，然吊起并插在井点位置，然 后开动高压水泵，将土冲松，边冲边沉；后开动高压水泵，将土冲松，边冲边沉；l 井孔（一般井孔（一般300）冲成后立即拔出冲管，插入井点管，并在）冲成后立即拔出冲管，插入井点管，并在 井点管与孔壁之间灌砂（滤层）。井点管与孔壁之间灌砂（滤层）。E 砂滤层的质量是保证轻型井点能顺利抽水的关键，故应注意：砂滤层的质量是保证轻型井点能顺利抽水的关键，故应注意： 砂滤层宜用干净的中粗砂；厚度应达到砂滤层宜用干净的中粗砂；厚度应达到60-100mm，并填至滤，并填

37、至滤管顶管顶1-1.5m，井点填砂后要用黏土封口密实，深度，井点填砂后要用黏土封口密实，深度1m，以防，以防漏气。漏气。E 使用：使用： 检验单井渗水性能检验单井渗水性能试抽（先大后小、先浑后清）试抽（先大后小、先浑后清）正式抽正式抽水（细水长流、出水澄清、连续不断）水（细水长流、出水澄清、连续不断）“死井死井”处理（反冲或重处理（反冲或重埋）埋）沉降观测沉降观测冲孔冲孔 埋管埋管 填砂填砂 封口封口 2.2.管井井点管井井点 管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在地下水丰富、土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。 管井

38、井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。 一般采用轻型井点不能解决问题时，宜采用管井井点。一般采用轻型井点不能解决问题时，宜采用管井井点。它一般是采用大口径管，而且每管各设一台水泵抽水。它一般是采用大口径管，而且每管各设一台水泵抽水。 成都地区常用成都地区常用。 另：深井泵管井。另：深井泵管井。 图1-36 管井井点 (a)钢管管井；(b)混凝土管管井1一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；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混凝土实管；10无砂混凝土管；11潜水泵；12一出水管（a）（b）E 如需降水深度较大，管井井点如需降水深度较大，管井井点所用水泵不能满足要求时，可

39、采用所用水泵不能满足要求时，可采用深井井点，适用于降水深度深井井点，适用于降水深度15m、渗透系数为渗透系数为10250m/d的基坑。的基坑。故称为故称为“深井泵法深井泵法”。管井井点降水管井井点降水3.3.深井井点深井井点 当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深 井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点） 深井井点一般可降低水位3040m，有的甚至可达百 米以上。 常用的深井泵有两种类型。 一种是深井潜水泵， 另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。 深井潜水泵深井潜水泵电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水电动机安装在地面上，通过传动轴带动

40、多级叶轮工作而排水E当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系，可用于渗透系数为数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。的砂土、淤泥质土层。E电渗井点降水适用于渗透系数很小的饱和粘性土、淤电渗井点降水适用于渗透系数很小的饱和粘性土、淤泥或淤泥质土中的施工降水。常与轻型井点或喷射井泥或淤泥质土中的施工降水。常与轻型井点或喷射井点结合使用点结合使用 3. 3. 井点降水对邻近环境的影响及预防措施井点降水对邻近环境的影响及预防措施 井点降水必然会形成井点降水必然会形成降水漏斗降水

41、漏斗，从而，从而导致周围导致周围土壤固结并引起地面沉陷土壤固结并引起地面沉陷，为减，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可考虑在井点设置线外影响，可考虑在井点设置线外45m处设处设置置回灌井点回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。压力注入回灌井中，形成一道水墙。序号序号项项 目目 名名 称称计算基础计算基础费率费率(%)说说 明明1.4冬雨季施工冬雨季施工分部分项清分部分项清单定额单定额人工费人工费2 1.5大型机械设备进出场及安拆大型机械设备进出场及安拆 按措施项目定额计算按措施项目定额计算1

42、.6施工排水施工排水 按措施项目定额计算按措施项目定额计算1.7施工降水施工降水 按措施项目定额计算按措施项目定额计算1.8地上、地下设施，建筑物的临时保护地上、地下设施，建筑物的临时保护设施设施 根据工程特点计算或按投标根据工程特点计算或按投标施工方案报价施工方案报价1.9已完工程及设备保护已完工程及设备保护 按措施项目定额计算按措施项目定额计算第二节第二节 基坑边坡与支护基坑边坡与支护 一、基坑边坡一、基坑边坡（1）边坡坡度土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度) h与底宽b之比表示(下下图图示示)，即土方边坡坡=h/b=1/(b/h)=1m式中m=b/h称为边坡系数。 永久性挖方边坡坡度应

43、按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表表1. .3的规定。 表1.3 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 1.001 1.25 软 1 1.50或更缓 碎石类土 充填坚硬、硬塑粘性土 1 0.501 1.00 充填砂土 1 1.001 1.50 边坡大小应考虑之因素边坡大小应考虑之因素: :A.土质条件：土质较好，坡陡土质条件：土质较好，坡陡；B.开挖深度：越深（高），坡越大（缓）开挖深度：越深（高），坡越大（缓）C.施工方法：机械时坡小，人工时坡大；施工方法：机械时坡小，人工

44、时坡大；D.排水情况：排水良好，坡小；排水情况：排水良好，坡小；E.地下水位与留置时间的长短；地下水位与留置时间的长短；F.坡顶有无荷载以及相邻建筑物情况等坡顶有无荷载以及相邻建筑物情况等。 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定： 挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。 密实、中密的砂土和碎石类土密实、中密的砂土和碎石类土1.00m1.00m硬塑、可塑的粉土及粉质粘土硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25m1.25m硬塑、可塑的粘土和碎石类土硬塑、可塑的粘土和碎石类土1.50m1.50m坚硬的粘性土坚

45、硬的粘性土2.00m2.00m（2）边坡稳定l边坡失稳、滑动的原因：主要是由于土体内的抗剪强度降低或剪应力增加，使土体中的剪应力超过其抗剪强度。 防治塌方措施： 1）放足边坡 2）设置支撑 土壁失稳（塌方）原因：土壁失稳（塌方）原因：（1 1）内因：）内因：土壁太陡，使土体稳定性不够，抗滑力土壁太陡，使土体稳定性不够，抗滑力 滑移力滑移力。（2 2）外因：）外因： A.A.降低了土体的抗剪强度降低了土体的抗剪强度： a.a.气候原因使土松软；气候原因使土松软； b.b.粘土杂层因侵水产生润滑作用；粘土杂层因侵水产生润滑作用； c.c.饱和的液沙，粉沙因施工时外饱和的液沙，粉沙因施工时外荷荷作用

46、而产生液化，作用而产生液化，降低了抗剪强度。降低了抗剪强度。 B B土体剪应力增大土体剪应力增大；a.a.边坡过陡；边坡过陡；b.b.边坡荷载增加（基坑边缘附近堆放土体、施边坡荷载增加（基坑边缘附近堆放土体、施工材料、停放机械等）；工材料、停放机械等）；c.c.下雨使土体含水量增加，土体自重增大，动下雨使土体含水量增加，土体自重增大，动水压力增加；水压力增加；d.d.土体裂缝中的水产生静水压力，使剪应力增土体裂缝中的水产生静水压力，使剪应力增加，大于抗剪能力。加，大于抗剪能力。 （3）边坡防护v 当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖

47、法，坡面拉网法或挂网。 基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。 1哈尔滨一建筑工地塌方哈尔滨一建筑工地塌方6 6人被埋人被埋二、基坑支护二、基坑支护基坑支护结构主要承受基坑土方开挖卸荷时所产生的土压力、水压力和附和荷载产生的侧压力，起挡水和止水作用，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构施工临时挡墙结构。 （一）支护结构的类型一）支护结构的类型按受力状况划分为：按受力状况划分为：重力式重力式非重力式：非重力式：悬壁式支护结构和有撑锚体系的支护结构悬壁式支护结构和有撑锚体系的支护结构常用的支护结构体系常用的支护结构体系排桩式排桩式土钉墙土

48、钉墙喷锚支护喷锚支护钢管桩钢管桩挖孔灌注桩挖孔灌注桩钢板桩钢板桩板墙式板墙式板桩式板桩式组合式组合式粉体喷射注浆桩墙粉体喷射注浆桩墙钻孔灌注桩钻孔灌注桩高压喷射注浆桩墙高压喷射注浆桩墙深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙逆作拱墙式逆作拱墙式边坡稳定式边坡稳定式排桩与板墙式排桩与板墙式水泥挡土墙式水泥挡土墙式现浇地下连续墙现浇地下连续墙灌注桩与灌注桩与水泥土桩结合水泥土桩结合加筋水泥土围护墙加筋水泥土围护墙型钢横挡板型钢横挡板钢板桩钢板桩 当基坑较深、地下水位较高当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还支护结构，既可挡土、防水，

49、还可防止流砂的发生。可防止流砂的发生。板桩支撑可板桩支撑可分为分为无锚板桩无锚板桩( (悬臂式板桩悬臂式板桩) )和和有有锚板桩锚板桩两大类。两大类。钢板桩水平支撑钢板桩水平支撑U型钢板桩型钢板桩 插打插打 入土入土 U型板桩相互型板桩相互连接连接n 板桩的划分：A A.板桩由材料分：木板桩，钢筋混泥土板桩，钢筋混泥土护坡桩，钢板桩，钢木混合板桩。 其中，钢板桩可多次重复使用，铝板桩是一次性使用。 钢板桩 ： a.平板桩：防水及承受轴向应力性能好，易施工，长轴向受弯差。 b.波浪形桩：防水抗弯性能均较好。 打入板桩的质量要求：v板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度；v封

50、闭式板桩墙要求封闭合拢；v埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性能。 n板桩的施工要点及工艺： 板桩的施工要正确选择打桩方法，打桩机械和流水段，使打桩后的板桩墙有足够的刚度、防水作用和稳定性。也有采用现浇的方法。 a.施工程序 放线安装打桩机械插桩打桩及 辅助工作（插板、支撑、拆板、拔桩、砂填等）。b.打桩方法 单独打入法；逐块打入。 围檩插桩法；10-20块为一组，用单层围檩打入，又叫屏风法。 要用围檩作板桩的导向，分单层和双层围檩。混凝土灌注桩混凝土灌注桩 开挖前在基坑周围设置开挖前在基坑周围设置砼灌注桩砼灌注桩，桩的排列有，桩的排列有间隔式、间隔式、双排式双排式和和连续式连续式，

51、桩顶设置，桩顶设置砼连系梁砼连系梁或或锚桩、拉杆锚桩、拉杆。施工方。施工方便、安全度好、费用低。便、安全度好、费用低。深基坑的间隔式排桩支护深基坑的间隔式排桩支护混凝土灌注桩混凝土灌注桩 挡土灌注桩与土层锚杆结合支护挡土灌注桩与土层锚杆结合支护适于大型较适于大型较深基坑深基坑, ,施工施工期较长期较长, ,邻近邻近有建筑物有建筑物, ,不不允许支护允许支护, ,、邻近地基邻近地基不不允许允许有下沉有下沉位移时使用位移时使用 桩顶不设锚桩、拉杆，而是挖至一定深度，每隔一定距桩顶不设锚桩、拉杆，而是挖至一定深度，每隔一定距离向离向桩背面斜向打入锚杆桩背面斜向打入锚杆，达到强度后，达到强度后，安上横

52、撑，拉紧固安上横撑，拉紧固定定，在桩中间挖土，直至设计深度。，在桩中间挖土，直至设计深度。深基坑的间隔式排桩支护深基坑的间隔式排桩支护桩顶连系梁桩顶连系梁悬臂支护桩悬臂支护桩锚杆及横锚杆及横撑撑 水泥土重力式围护结构如图所示，利用柱状水泥土搅拌桩，彼此搭接（宽度200mm）形成重力式挡墙。它没有支撑或拉锚结构，费用较低。 该支护结构适用于深度h0=46m的基坑，其面积置换率（加固土面积/总面积）约为0.60.8，墙体宽度B=（0.6 0.8）h0，墙体插入深度D=(0.8 1.2)h0。 水泥土重力式围护结构设计应计算整体稳定性、抗渗性、抗倾性、抗滑移和墙体抗剪强度等。深层搅拌水泥土桩墙挡深层

53、搅拌水泥土桩墙挡水泥土重力式围护结构图水泥土重力式围护结构图1 1水泥土搅拌桩；水泥土搅拌桩；2 2插筋；插筋；3 3混凝土面层混凝土面层 水泥土搅拌桩的施工 图 搅拌水泥土墙施工流程（a）定位；（b）预埋下沉；（c）提升喷浆搅拌；（d）重复下沉搅拌 （e）重复提升搅拌；（f）成桩结束 1 1南京某机关南京某机关3333层住宅楼，地下一层，挖深层住宅楼，地下一层，挖深6m6m，采用水泥土搅拌桩支护技术，采用水泥土搅拌桩支护技术 地下连续墙支护地下连续墙支护地下连续墙成槽施工地下连续墙成槽施工 先建造钢筋砼地下连续墙，达到强度后在先建造钢筋砼地下连续墙，达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大

54、、强度高，墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高，可挡土、承重、截水、抗渗，可在狭窄场地施可挡土、承重、截水、抗渗，可在狭窄场地施工，适于工，适于大面积、有地下水的深基坑大面积、有地下水的深基坑施工。施工。SH350连续墙抓斗连续墙抓斗成槽机成槽机三一重工三一重工槽段的连接槽段的连接导墙施工导墙施工 导墙施工完导墙施工完 泥浆系统泥浆系统-泥浆池泥浆池成槽施工成槽施工 钢筋笼吊装钢筋笼吊装 锁口管起拔锁口管起拔 砼浇筑砼浇筑内撑式支护内撑式支护 由支护桩或墙和内支撑组由支护桩或墙和内支撑组成，适用于各种地基土层，缺点成，适用于各种地基土层，缺点是内支撑会是内支撑会占用一定的施工空间占用一定的施

55、工空间。北京地铁熊猫环北京地铁熊猫环岛岛车站基坑钢管支车站基坑钢管支护护土层锚杆支护土层锚杆支护 在立壁土层上钻（掏）孔至要求深度，孔内在立壁土层上钻（掏）孔至要求深度，孔内放入钢筋放入钢筋，灌入灌入水泥砂浆水泥砂浆或或化学浆液化学浆液，使之与土层结合成，使之与土层结合成抗拉锚杆抗拉锚杆，将，将立壁土体侧压力传至稳定土层立壁土体侧压力传至稳定土层。基坑锚杆支护施工中基坑锚杆支护施工中 1锚杆支护体系的构造锚杆支护体系的构造 锚杆支护体系由支护挡墙、腰梁（围檩）及托架、锚杆支护体系由支护挡墙、腰梁（围檩）及托架、锚杆三部分组成（图锚杆三部分组成（图124）。腰梁的目的是将作用于支）。腰梁的目的是

56、将作用于支护挡墙上的水、压力传递给锚杆，并使各杆的应力通过腰护挡墙上的水、压力传递给锚杆，并使各杆的应力通过腰梁得到均匀分配。锚杆由锚头、拉杆（拉索）和锚固体三梁得到均匀分配。锚杆由锚头、拉杆（拉索）和锚固体三部分组成。部分组成。 2土层锚杆施工土层锚杆施工 上层锚杆施工包括钻孔、拉杆制作与安装、灌浆、张拉锁定等上层锚杆施工包括钻孔、拉杆制作与安装、灌浆、张拉锁定等工作。施工前应作必要的准备工作。工作。施工前应作必要的准备工作。 （l）准备工作。）准备工作。 了解施工区土层分布及各层物理力学性能，以便实施锚杆的了解施工区土层分布及各层物理力学性能，以便实施锚杆的布置、选择钻孔方法；了解地下水状

57、况及其化学成分，以确定排水布置、选择钻孔方法；了解地下水状况及其化学成分，以确定排水、截水措施以及拉杆的防腐措施；、截水措施以及拉杆的防腐措施； 查明施工区范围内地下埋设物的位置，预测锚杆施工对其影查明施工区范围内地下埋设物的位置，预测锚杆施工对其影响的可能性与后果；响的可能性与后果； 若锚杆长度超建筑红线，应征得有关部门和单位的批准、若锚杆长度超建筑红线，应征得有关部门和单位的批准、 对设计单位进行技术咨询，以全面了解设计意图、编制施工对设计单位进行技术咨询，以全面了解设计意图、编制施工组织设计。组织设计。 （2）钻孔。）钻孔。 （3）拉杆制作及安装）拉杆制作及安装 （4）注浆。锚孔注浆是土

58、层锚杆施工的重要工序之一。注浆）注浆。锚孔注浆是土层锚杆施工的重要工序之一。注浆的目的是形成锚固段，并防止钢拉杆腐蚀。此外，压力注浆还能改的目的是形成锚固段，并防止钢拉杆腐蚀。此外，压力注浆还能改善锚杆周围主体的力学性能，使钱杆具有更大的承载力。善锚杆周围主体的力学性能，使钱杆具有更大的承载力。 注浆方法有一次注浆法和两次注浆法两种。注浆方法有一次注浆法和两次注浆法两种。 一次注浆法：用泥浆泵通过一根注浆管自孔底起开始注浆，待一次注浆法：用泥浆泵通过一根注浆管自孔底起开始注浆，待浆液流出孔口时将孔口封堵，继续以浆液流出孔口时将孔口封堵，继续以0.4一一0.6 MPa压力注浆，稳压压力注浆，稳压

59、数分钟后注浆结束。数分钟后注浆结束。 两次注浆法：锚孔内同时装入两根注浆管，分别用于一次注浆两次注浆法：锚孔内同时装入两根注浆管，分别用于一次注浆和两次注浆。和两次注浆。 （5）张拉和锁定。土层锚杆灌浆后，预应力锚秆还需张拉锁定。）张拉和锁定。土层锚杆灌浆后，预应力锚秆还需张拉锁定。张拉锁定作业在锚固体及台座的混凝土强度达张拉锁定作业在锚固体及台座的混凝土强度达 15 MPa以上时进行。以上时进行。在正式张拉前，应取设计拉力值的在正式张拉前，应取设计拉力值的0.10.2倍预拉一次，使其各部倍预拉一次，使其各部位接触紧密、杆体完全平直。位接触紧密、杆体完全平直。 锚杆工程完成后必须进行验收试验，

60、以确定核实施工铺杆是否锚杆工程完成后必须进行验收试验，以确定核实施工铺杆是否已达到设计预定的极限承载力。已达到设计预定的极限承载力。 天然土体通过天然土体通过钻孔、插筋、注钻孔、插筋、注浆浆来设置来设置土钉土钉( (亦称砂浆锚杆亦称砂浆锚杆) )并与并与喷射砼面板喷射砼面板相结合，形成类似重力相结合，形成类似重力挡墙的挡墙的土钉墙土钉墙，以抵抗墙后的土压，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为力，保持开挖面的稳定。也称为喷喷锚网加固边坡锚网加固边坡或或喷锚网挡墙喷锚网挡墙。土钉墙支护土钉墙支护钻钻 孔孔 插筋、注浆插筋、注浆 铺设钢筋网铺设钢筋网 喷射砼护喷射砼护面面土钉墙支护土钉墙支护