第一章土方工程

1、第一章第一章 土方工程土方工程 第一节 土方规划 第二节 土方计算与调配土方计算与调配第三节 土方工程施工要点 第四节 土方工程机械化施工第五节 土方填筑与压实 第一节 土方规划 一、土方工程的内容与施工要求 1.土方工程施工内容 （1）场地平整。 （2）开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝。 （3）土方回填与压实基土未处理好，散水下沉 2.组织土方工程施工的要求 （1）在条件允许的情况下应尽可能采用机械化施工； （2）要合理安排施工计划，尽量避开冬、雨期施工； （3）为了降低土石方工程施工费用，减少运输量和占用农田，要对土方进行合理调配、统筹安排。 （4）在施工前要做好调查研究， 拟定

2、合理的施工方案和技术措施，以保证工程质量和安全，加快施工进度。 二、土的工程分类及性质 (一)土的工程分类（表1-1） 土的类别土的类别土的名称土的名称开挖方式开挖方式一类土（一类土（松软土松软土） 砂砂 亚砂土亚砂土 冲积砂土层冲积砂土层 泥炭等泥炭等锹、锄头锹、锄头 二类土（二类土（普通土普通土）亚粘土亚粘土 潮湿的黄土潮湿的黄土 填筑土等填筑土等锹、锄头，少许用镐锹、锄头，少许用镐三类土（三类土（坚土坚土） 软及中等密实粘土软及中等密实粘土 重亚粘土重亚粘土 干黄土干黄土等等主要用镐，部分用撬棍主要用镐，部分用撬棍四类土（四类土（砂砾坚土砂砾坚土）重粘土及含碎石、卵石的粘土、粗卵重粘土及

3、含碎石、卵石的粘土、粗卵石、密实的黄土石、密实的黄土先用镐、撬棍，然后用锹，先用镐、撬棍，然后用锹，部分用楔子大锤部分用楔子大锤 五类土（五类土（软石软石）硬石炭纪粘土硬石炭纪粘土 中等密实页岩中等密实页岩镐撬棍大锤，部分爆破镐撬棍大锤，部分爆破六类土（六类土（次坚石次坚石） 泥灰岩泥灰岩 砂岩砂岩 砾岩砾岩 坚实的页岩等坚实的页岩等用爆破方法，部分风镐用爆破方法，部分风镐七类土（七类土（坚石坚石）大理岩大理岩 辉绿岩辉绿岩 玢岩玢岩 粗粗 中粒花岗岩中粒花岗岩 坚坚实的白云岩等实的白云岩等爆破方法爆破方法八类土（八类土（特坚石特坚石）安山岩安山岩 玄武岩玄武岩 花岗片麻岩花岗片麻岩 细粒花岗

4、细粒花岗岩岩 闪长岩闪长岩 石英岩等石英岩等爆破方法爆破方法（二）土的工程性质（二）土的工程性质 1土的质量密度土的质量密度 分天然密度和干密度。分天然密度和干密度。 土的天然密度土的天然密度，是指土在天然状态下单位体积的，是指土在天然状态下单位体积的质量，用质量，用表示；它影响土的承载力、土压力及表示；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。边坡的稳定性。 土的干密度土的干密度，是指单位体积土中固体颗粒的质量，是指单位体积土中固体颗粒的质量，用用d表示；它是检验填土压实质量的控制指标。表示；它是检验填土压实质量的控制指标。 2 2土的含水量土的含水量 土的含水量土的含水量W W是土中所含的水

5、与土的固是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示：体颗粒间的质量比，以百分数表示： （1 11 1） 式中式中 C C湿湿含水状态时土的质量；含水状态时土的质量； G G干干烘干后土的质量。烘干后土的质量。 3.3.土的渗透性土的渗透性 土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数一般以渗透系数K表示。表示。 达西地下水流动速度公式达西地下水流动速度公式v =KI， %100 干干干干湿湿GGGw达西定律原理示意图达西定律原理示意图 K的意义的意义：水力坡度（：水力坡度（i=H/L）为）为1时，单位时间内时，单位时间内水穿透土体的速度（水穿

6、透土体的速度（V=Ki）。）。K的单位：的单位：m / d 。H1LH2ALHKQ常见土壤渗透性系数常见土壤渗透性系数土体高水头低水头图图1-1 1-1 达西定律原理示意图达西定律原理示意图表12 常见土壤渗透性系数表名称名称渗透系数渗透系数（m/d)m/d)名称名称渗透系数渗透系数（m/dm/d）粘土粘土0.0050.005中砂中砂5.05.025.025.0 粉质粘土粉质粘土0.0050.0050.10.1均质中砂均质中砂35355050粉土粉土0.10.10.50.5粗砂粗砂20205050黄土黄土0.250.250.50.5圆砾圆砾5050100100粉砂粉砂0.50.55.05.0卵

7、石卵石100100500500细砂细砂1.01.010.010.0无充填物卵石无充填物卵石50050010001000 4土的可松性 土具有可松性，即自然状态下的土，经过开挖后，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。 12sVVK土在天然状态下的体积土经开挖后的松散体积最初可松性系数13sVVK土在天然状态下的体积土经回填压实后的体积最后可松性系数表13 土的可松性系数表土的类别土的类别KSKS一类土一类土1.081.171.01 1.03二类土二类土1.141.281.021.05三类土三类土1.241.301.041.07四类土四类土1.261.321.061.09

8、五类土五类土1.301.451.101.20六类土六类土1.301.451.101.20七类土七类土1.301.451.101.20 八类土八类土1.451.501.201.30 三、土方边坡坡度三、土方边坡坡度 土方边坡坡度 m:1B/H1BH 四、土方施工的准备工作四、土方施工的准备工作 (1)制定施工方案 (2)场地清理 (3)排除地面水 (4)修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。 (5)做好材料、机具、物资及人员的准备工作。 (6)设置测量控制网，打设方格网控制桩，进行建筑物、构筑物的定位放线等。 (7)根据土方施工设计做好边坡稳定、基坑(槽)支护、降低地下水等土方工程的辅助工作。第

9、二节第二节 土方计算与调配土方计算与调配( (难点难点) )一一. 基坑、基槽土方量计算基坑、基槽土方量计算 V=1/6H(F1+F2+4F0) H：基坑深度；：基坑深度；F1、F2、F0：基坑上下底面和：基坑上下底面和中截面面积。中截面面积。 V=1/6L(F1+F2+4F0) L：基槽长度；：基槽长度；F1、F2、F0：基槽左右端面和：基槽左右端面和中截面面积。中截面面积。LF1F0F2HF1F0F2 二、场地平整标高与土方量二、场地平整标高与土方量 （一）确定场地设计标高 1初步设计标高 场地设计标高即为各个方格平均标高的平均值。可按下式计算： 式中：H。所计算的场地设计标高(m)； N

10、方格数； H1l，H22任一方格的四个角点的标高(m)。4N)HHH(HH222112110 图14 场地设计标高H0计算示意图 (a)方格网划分；(b)场地设计标高示意图 1一等高线；2-自然地面，3一场地设计标高平面 (a) (b)等高线等高线自然地面自然地面设计平面设计平面 如令H11个方格仅有的角点标高； H22个方格共有的角点标高； H33个方格共有的角点标高； H44个方格共有的角点标高。 则场地设计标高H0可改写成下列形式4NH4H3H2HH43210 2场地设计标高的调整 (1)土的可松性影响 H0H0+h 式中：Vw按理论标高计算出的总挖方体积； FW，FT按理论设计标高计算

11、出的挖方区、填方区总面积； Ks土的最后可松性系数。sWTsWKFF1)(KVh(a)(b) 图图1-51-5考虑土壤可松性的设计标高调整示意图考虑土壤可松性的设计标高调整示意图 (2)场内挖方和填土的影响 (3）场地泄水坡度的影响 1）单向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0li (a)(b) 图16 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水；(b)双向泄水 2）双向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0lxixlyiy (a)(b) 图16 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水；(b)双向泄水 （二）场地土方量计算 1.计算场地各方格角点的施工高度 (即挖、填方高度)hn hnHn-Hn 式中 hn

12、该角点的挖、填高度，以“”为填方高度，以“”为挖方高度(m)； Hn该角点的设计标高(m)； Hn该角点的自然地面标高(m)。1 +0.2843.24 43.52角点编号施工高度地面标高设计标高图例 2.绘出“零线” 方格线上的零点位置见图19， 可按下式计算： 式中：h1，h2相邻两角点挖、填方施工高度(以绝对值代入)；a方格边长；x零点距角点A的距离。 211hhahxah2h1x零点图图1-9 1-9 零点确定示意图零点确定示意图1 1挖挖方方区区填填方方区区零线零线图图1-7 1-7 零线确定示意图零线确定示意图2 2挖挖方方区区 3.场地土方量计算 （1）四方棱柱体法 1）全挖全填格

13、 式中： V挖方或填方的土方量（m）； h1,h2,h3,h4方格四个角点的挖填高度，以绝对值代入（m）。 )hhh(h4aV43212h1h2h3h4aaa) a) 全挖、全填示意图全挖、全填示意图 2）部分挖部分填格h)h(4aV22挖挖h)h(4aV22填填h1h4h2aab) b) 两挖或两填示意图两挖或两填示意图h4h1h3aah2c) c) 一挖或一填示意图一挖或一填示意图 （2）三角棱柱体法 1）全挖全填 式中 a方格边长(m)； hl，h2，h3三角形各角点的施工高度(m)，用绝对值代人。 )hh(h6aV3212图113 按地形将方格划分成三角形h1h2h3a) a) 全挖、

14、全填示意图全挖、全填示意图aa 2)有挖有填 其中锥体部分的体积为: 楔体部分的体积为:)h)(hh(hh6aV3221332锥2133231332hhh)h)(hh(hh6aV楔h1h2h3b) b) 部分挖、填示意图部分挖、填示意图aa【例例】某建筑场地方格网如图某建筑场地方格网如图1.71.7所示，方格边长为所示，方格边长为20m20m20m20m，填方区边坡坡度系数为，填方区边坡坡度系数为1.01.0，挖方区边坡坡，挖方区边坡坡度系数为度系数为0.50.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。 【解解】 (1)(1) 根据所给方格网各角点的地面设计

15、标高和自然根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于标高，计算结果列于图图1.81.8中。中。 由由hnHn-Hn得：得： h h1 1=251.50-251.40=0.10=251.50-251.40=0.10 h h2 2=251.44-251.25=0.19=251.44-251.25=0.19 h h3 3=251.38-250.85=0.53=251.38-250.85=0.53 h h4 4=251.32-250.60=0.72=251.32-250.60=0.72 h h5 5=251.56-251.90=-0.34=251.56-251.90=-0.34h h6

16、 6=251.50-251.60=-0.10=251.50-251.60=-0.10 h h7 7=251.44-251.28=0.16=251.44-251.28=0.16 h h8 8=251.38-250.95=0.43=251.38-250.95=0.43 h h9 9=251.62-252.45=-0.83 h=251.62-252.45=-0.83 h1010=251.56-252.00=-0.44=251.56-252.00=-0.44 h h1111=251.50-251.70 =-0.20 h=251.50-251.70 =-0.20 h1212=251.46-251.40=

17、0.06=251.46-251.40=0.06(2)(2) 计算零点位置。从计算零点位置。从图图1.81.8中可知，中可知，1 15 5、2 26 6、6 67 7、7 71111、11111212五条方格边两端的施工高度符号不五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在。同，说明此方格边上有零点存在。 由公式由公式1.231.23求得：求得： 1 15 5线线 x x1 1=4.55(m)=4.55(m) 2 26 6线线 x x1 1=13.10(m)=13.10(m) 6 67 7线线 x x1 1=7.69(m)=7.69(m) 7 71111线线 x x1 1=8.89

18、(m)=8.89(m) 11 111212线线 x x1 1=15.38(m) =15.38(m) 将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如得零线位置，如图图1. .8。 (3)(3) 计算方格土方量。方格计算方格土方量。方格、底面为正方形，土方底面为正方形，土方量为：量为： V V(+)(+)=20=202 2/4/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3 3) ) V V(-)(-)=20=202 2/4/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171

19、(m(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3 3) ) 方格方格底面为两个梯形，土方量为：底面为两个梯形，土方量为： V V(+)(+)=20/8=20/8(4.55+13.10)(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m(0.10+0.19)=12.80(m3 3) ) V V(-)(-)=20/8=20/8(15.45+6.90)(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m(0.34+0.10)=24.59(m3 3) ) 方格方格、底面为三边形和五边形，土方量为：底面为三边形和五边形，土方量为： V V(+)(+)=65.73 (m=

20、65.73 (m3 3) ) V V(-)(-)=0.88 (m=0.88 (m3 3) ) V V(+)(+)=2.92 (m=2.92 (m3 3) ) V V(-)(-)=51.10 (m=51.10 (m3 3) ) V V(+)(+)=40.89 (m=40.89 (m3 3) V V(-)(-)=5.70 (m=5.70 (m3 3) ) 方格网总填方量：方格网总填方量： V V(+)(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3 3) ) 方格网总挖方量：方格网总挖方量：

21、 V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m(m3 3) ) 三、土方调配与优化三、土方调配与优化 (一) 划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价 1调配区的划分 2平均运距的确定 3土方施工单价的确定 （二）最优调配方案的确定（1 1）找出零线，画出）找出零线，画出挖方区、填方区；挖方区、填方区；土方调配土方调配步骤步骤T1W1W2W3W4T2T30000（2 2）划分调配区）划分调配区注意：注意： 1 1）位置与建、构筑物协调，且考虑开挖施）位置与建、构筑物协调，且考虑开挖施工顺序；工顺序； 2 2）大小满足主导施工机械的技术要求；）大小满足主导施

22、工机械的技术要求； 3 3）与方格网协调，便于确定土方量；）与方格网协调，便于确定土方量； 4 4）借、弃土区作为独立调配区。）借、弃土区作为独立调配区。（3 3）找各挖、填方区间）找各挖、填方区间的平均运距的平均运距（即土方重心间的距离）可近似以几何形心代替土方体积重心 T1W1W2W3W4T2T30000500500500500600600500500500500400400800800501007070409060110704010080土方调配土方调配步骤步骤（4 4）列土方平衡与施工运距表，并）列土方平衡与施工运距表，并用用“表上作业法表上作业法”进行土方调配进行土方调配土方调配土方

23、调配步骤步骤编制初始调配方案：采用编制初始调配方案：采用“最小元素最小元素法法”，即对应于最小运距，即对应于最小运距c cij ij ，其土方量，其土方量x xijij取最大值；取最大值；最优方案判别最优方案判别: :采用采用“位势法位势法”求检验求检验数，判别是否为最优方案；数，判别是否为最优方案；调整方案；调整方案；重复重复、，找出最优方案。，找出最优方案。x xijijc cijijc cijij 1.编制初始调配方案编制初始调配方案T1T2T3挖方量挖方量m m3 3x1150W1W2W3W4填方量填方量m m3 3填方区填方区挖方区挖方区50050050050050050040040

24、080080060060050050019001900 x1270 x13100 x2170 x2240 x2390 x3160 x32110 x3370 x4180 x42100 x43404040400005000050000300100100总运输量：总运输量：50050+50040+30060100110100704004097000m3-m 2.最优方案判别 利用“最小元素法”编制初始调配方案，其总运输量是较小的。但不一定是总运输量最小，因此还需判别它是否为最优方案。判别的方法有“闭回路法”和“位势法”，其实质相同，都是用检验数ij来判别。只要所有的检验数ij0，则该方案即为最优方案

25、；否则，不是最优方案，尚需进行调整。 下面介绍用“位势法”求检验数： （1）求位势）求位势Ui和和Vj 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）价）Cij同时减去的数，目的是使有调配数字的同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数格检验数 ij为零，而对调配方案的选取没有影为零，而对调配方案的选取没有影响。响。 计算方法：将初始方案中有调配数方格的计算方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数列出，然后按下式求出两组位势数Ui(i1，2，m)和和Vj(j1，2，n)。 CijUiVj (120) 式中式中 Cij平均运距平均

26、运距(或单位土方运价或施工或单位土方运价或施工费用费用)； Ui，Vj位势数。位势数。 例如，本例两组位势数计算： 设 U10， 则 V1 C11U150050； U3 C31V1605010； V211010100； ，见下表所示。挖挖 填填 B1B2B3 Ui VjV1=50V2=100V3=60A1U1=070100A2U2=-6070 90 A3U3=10A4U4=-2080100 位势数位势数5060110404070 （2）求检验数ij ijCijUiVj 1270010030 13100060402170(60)5080 2390(60)6090挖挖 填填 B1B2B3 Ui V

27、jV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070 090 A3U3=10000A4U4=-2080100 0位势数位势数5060110404070求检验数表+80-30+40+90+50+20 3.方案的调整 （1）在所有负检验数中选取最小的一个（本例中为C12)，把它所对应的变量X12作为调整的对象。 （2）找出X12的闭回路：从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到调配土方数字的格可以做90转弯，然后依次继续前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路(表111)。 （3）从空格X12出发，沿着闭回路方向，在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的土方量(本表即为50

28、0、100中选100)，将它调到空格中 (即由X32调到X12中)。 （4）同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去该调动值（100m3），偶次转角上数字都增加该调动值，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便得到了新的调配方案。见表112中括号内数字。填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500500300100100(400) (0)(100)X12(400)再求位势及空格的检验数再求位势及空格的检验数 若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。 （4）绘出调配图）

29、绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。（包括调运的流向、数量、运距）。 （5） 求出最优方案的总运输量：求出最优方案的总运输量： 40050100705004040060100704004094000m3-m 。+40+50+60+50+50U1= 0V1=50V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20位势数位势数挖挖 填填 B1B2B3Ui VjA1A2 A3A4 506011040407080100707010090+30 0 0 0 0 0 0 4.绘制土方调配图图117 土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）有借、弃土时的土方调配图有借、弃土时的土方调

30、配图第三节第三节 土方工程施工要点土方工程施工要点 一、土方边坡一、土方边坡 (一) 边坡稳定条件及其影响因素 引起土壁塌方的原因是什么？QTC滑坡面土质、边坡过陡、开挖方土质、边坡过陡、开挖方法、留置时间、排水情况、法、留置时间、排水情况、坡上荷载（动、静、无）、坡上荷载（动、静、无）、相邻建筑的情况相邻建筑的情况 1、直立开挖、直立开挖 条件：当开挖敞露时间不长，地下水位低条件：当开挖敞露时间不长，地下水位低于基坑坑底，且开挖深度满足以下要求时，于基坑坑底，且开挖深度满足以下要求时，可以直立开挖。可以直立开挖。 直立开挖允许深度直立开挖允许深度： 2、放坡开挖、放坡开挖 坡度要求：当开挖深

31、度在坡度要求：当开挖深度在5m以内，且敞露以内，且敞露时间不长，地下水位低于基坑坑底时，可时间不长，地下水位低于基坑坑底时，可以采取放坡开挖，坡度大小可以根据规范以采取放坡开挖，坡度大小可以根据规范要求或施工经验来定。要求或施工经验来定。 放坡开挖允许坡度：放坡开挖允许坡度：表14 常规土壤允许直立开挖深度土土 壤壤 种种 类类深度（深度（m m）密实或中密的砂性土和碎石类土（充填物砂土）密实或中密的砂性土和碎石类土（充填物砂土）1.001.00硬塑、可塑的粉质粘土及粉土硬塑、可塑的粉质粘土及粉土1.251.25硬塑或可塑的粘土和碎石类土（充填物粘土）硬塑或可塑的粘土和碎石类土（充填物粘土）1

32、.501.50坚硬的粘土坚硬的粘土2.002.00表表1-5 深度在深度在5m内基坑（槽）、管内基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）沟边坡的最陡坡度（不加支撑） 土的类别土的类别 边坡坡度（高：宽）边坡坡度（高：宽）坡顶无荷载坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有静载坡顶有动载坡顶有动载 中密的砂土中密的砂土1:1.001:1.251:1.5 中密的碎石类土中密的碎石类土（充填物为砂土）（充填物为砂土）1:0.751:1.001:1.25 硬塑的粉土硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00 中密的碎石类土中密的碎石类土 （充填物为粘土）（充填物为粘土）1:0.501:0.671:0.75 硬塑

33、的粉质粘土、粘硬塑的粉质粘土、粘土土1:0.331:0.501:0.67 老老 黄黄 土土1:0.101:0.251:0.33软土（经井点降水后）软土（经井点降水后）1:1.00-基坑直立开挖现场照片基坑直立开挖现场照片 （二）边坡坡度的确定 （a）（b）（c）（d）土方边坡（a）直线边坡；（b）不同土层折线边坡；（c）不同深度折线边坡；（d）阶梯边坡 土方边坡临时加固土方边坡临时加固土壁支撑 二、土壁支护二、土壁支护 (一)基槽支护结构 开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。 图 横撑式支撑（a）间断式水平挡土板支撑 ；（b）垂直挡土板支撑 1水平挡土板，2立柱，3工具式横撑； 4垂直挡土板，

34、5横楞木；6调节螺栓（a）（b） 横撑式支撑实物照片横撑式支撑实物照片 (二)基坑支护结构 1水泥土挡墙施工。水泥土挡墙施工。图 水泥土墙的一般构造（a）水泥土墙剖面；（b）连续式劲性水泥土墙平面；（c）格栅式平面布置1搅拌桩；2插筋；3面板；4H型钢；41（a）（c） 水泥土搅拌桩的施工 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）成桩结束搅拌桩施工演示搅拌桩施工演示 2土钉墙与喷锚支护土钉墙与喷锚支护 (1)土钉墙支护 图 土钉墙支护1土钉；2喷射混凝土面层；3垫板 3）土钉墙支护的施工 土钉墙的施工顺序为：按设计要求自

35、上而下分段、分层开挖工作面，修整坡面埋设喷射混凝土厚度控制标志，喷射第一层混凝土钻孔，安设土钉钢筋注浆，安设连接件绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。若土质较好亦可采取如下顺序：开挖工作面、修坡绑扎钢筋网成孔安设土钉注浆、安设连接件喷射混凝土面层。 （录象） （2）喷锚网支护 图 喷锚支护 (a)喷锚支护结构；(b)土钉墙与喷锚网复合支护；(c)锚杆头与钢筋网和加强筋的连接 1喷射混凝土面层；2钢筋网层；3锚杆头；4锚杆(土钉)；5加强筋；6锁定筋二根与锚杆双面焊接 3、排桩式挡墙 图146 挡土灌注桩支护形式（a）间隔式；（b）双排式；（c）连续式1挡土灌注桩；2连系

36、梁（圈梁）；3前排桩；4后排桩 4板桩挡墙 （1）型钢横挡板挡墙 图147 型钢桩横档板支护1一型钢桩； 2一横向挡土板；3木楔 （2）钢板桩挡墙图1-48 常用钢板桩截面形式(a)一字形钢板桩 ； (b)U形板桩(“拉森”板桩)（a） 5.板墙式挡墙 该类支护结构是指现浇或预制的地下连续墙。（动画）（动画） 原理：原理： 在地面上用专门的挖槽设备，沿开挖工程周边已铺在地面上用专门的挖槽设备，沿开挖工程周边已铺筑的导墙，在泥浆护壁的条件下，开挖一条窄长的筑的导墙，在泥浆护壁的条件下，开挖一条窄长的深槽，在槽内放置钢筋笼，浇筑混凝土，筑成一道深槽，在槽内放置钢筋笼，浇筑混凝土，筑成一道连续的地下

37、墙体。连续的地下墙体。 特点：特点： 墙体刚度大，能承受较大的土压力，开挖基坑时无墙体刚度大，能承受较大的土压力，开挖基坑时无须放坡和降水；施工时噪声低，振动小，对邻近工须放坡和降水；施工时噪声低，振动小，对邻近工程结构和地下设施影响较小。程结构和地下设施影响较小。 尤其适用于城市中密集建筑群或已建车间内地下工尤其适用于城市中密集建筑群或已建车间内地下工程深基坑开挖。程深基坑开挖。 施工技术比较复杂。施工技术比较复杂。 6.挡墙的支撑结构 （1）悬臂支撑形式的挡墙 （2）斜撑式支撑 （3）拉锚式支撑 （4）土层锚杆 （5）坑内支撑 （录象）图 土层锚杆构造图 1挡墙；2承托支架；3横梁；4台座

38、；5承压垫板；6锚具；7钢拉杆；8水泥浆或砂浆锚固体；9非锚固段；10滑动面；D锚固体直径：d拉杆直径 H5m(0.330.5)HH12mH30mH20m45o+/245o/2悬臂式悬臂式斜撑式斜撑式锚拉式锚拉式锚杆式锚杆式水平支撑式水平支撑式水泥土重力式支护结构的设计主要包括整体稳定、水泥土重力式支护结构的设计主要包括整体稳定、抗倾覆稳定、抗滑移稳定、位移等。抗倾覆稳定、抗滑移稳定、位移等。重力式支护结构设计重力式支护结构设计三、施工排水与降水目的：目的： 1 1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工；态下施工；2 2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；、防止滑

39、坡、塌方、坑底隆起；3 3、减少坑壁支护结构的水平荷载。、减少坑壁支护结构的水平荷载。4 4、避免影响施工，防止地基承载力下降、避免影响施工，防止地基承载力下降 施工中采用较多的降水方法为集水井降水和轻施工中采用较多的降水方法为集水井降水和轻型井点降水型井点降水（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）、集水井排水或降水（二）、集水井排水或降水 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

40、汇入集水井内，用水泵抽走(图118)。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。 地下含水构造的种类地下含水构造的种类滞水层滞水层不透水层不透水层潜水层潜水层不透水层不透水层承压水层承压水层不透水层不透水层 （动画） 集水井降水法示意图集水井降水法示意图排水沟地下水位线离心式水泵集水井 1排水沟的设置 排水沟底宽应不少于0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡， 在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5m 2.集水井的设置 集水井应设置在基础范围以外的边角处。间距应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为2040m。 3水泵性能与选用 (1)离心泵 泵体是由泵壳、泵轴及叶轮

41、等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等 图 离心泵工作简图1泵壳；2泵轴；3叶轮；4滤网与底阀；5吸水管；6出水管 (2)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，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。 图 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 （三）、流砂及其防治（三）、流砂及其防治 1流砂发生的原因 产生流沙现象的原因有内因和外因 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，其性质通过下图所示的试验说明。 图121 动水压力原理图 (a) 水在土中渗流的力

42、学现象；(b) 动水压力对地基土的影响 l、2土颗粒（a）（b）1TLF图图 流砂现象产生原理流砂现象产生原理GDw 土粒受力分析 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，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。 2流砂的防治 流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向或截住地下水流。具体措施为： （1）枯水期施工 （2）加设支护结构 （3）水中挖土 （4）井点降水法 （5 ）抛大石块，抢速度施工 （四）

43、、井点降水法（四）、井点降水法 井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。 1 轻型井点轻型井点 （1）.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。 图 轻型井点法降低地下水位全貌图1井管；2滤管；3总管；4弯联管；5水泵房 6原有地下水位线；7降低后地下水位线 图 滤管构造 1钢管；2管壁上的小孔；3缠绕的塑料管；4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井管；8铸铁头 图 真空泵轻型井点设备工作

44、原理简图(动画) l滤管；2井管；3弯管；4阀门；5集水总管；6闸门：7滤网，8过滤室，9淘砂孔；10水气分离器；11浮筒；12阀门：13真空计；14进水管；15真空计；16副水气分离器；17挡水板；18放水口；19真空泵；20电动机；2l冷却水管；22冷却水箱；23循环水泵；24离心水泵轻型井点降水施工现场照片轻型井点降水施工现场照片水泵集水总管井点管弯联管 （2）.轻型井点布置 1)平面布置 2)高程布置 图 单排井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2井点管；3一抽水设备图 环形井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备 井管的埋置深度

45、H，可按下式计算： HH1十h十iL (m) (1-22) 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 井点管至基坑中心的水平距离。 注：降水深度不大于5m 图 二级轻型井点1第一层井点管；2第二层井点管 （3）轻型井点计算 1) 井型判定 a) a) 无压完整井无压完整井b) b) 无压非完整井无压非完整井c) c) 承压完整井承压完整井d) d) 承压非完整井承压非完整井 2）涌水量计算）涌水量计算 无压完整井涌水量无压完整井涌水量 式中 K渗透系数(md

46、)，应由实验测定，表112仅供参考； H含水层厚度(m)； S水位降低值(m)； R抽水影响半径(m)，取： x0环形井点的假想半径(m)： F基坑周围井点管所包围的面积(m2) 无压完整井0lgxlgRS)S(2HK366.1QHKS95. 1R Fx0 无压非完整井涌水量00lgxlgRS)S(2HK366. 1Q 有效深度有效深度H0值值 表表112S(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

47、、R、x0、S与前面相同。 ： (m3d) 0lgxlgRMSK73.2Q 3) 确定井点管数量与井距 单井最大出水量 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)。 (m3d) 3Kld65q 最少井数最少井数 井点管的最少根数井点管的最少根数nmin，按下式计算：，按下式计算： 式中式中 1.1备用系数，考虑井点管堵塞等因备用系数，考虑井点管堵塞等因素。其它符号同前。素。其它符号同前。 最大井距最大井距 式中式中 L总管长度总管长度(m)； (根) qQ1.1nmin (m) minmaxnLD

48、 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)井距过小时，彼此干扰大，影响出井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于水量，因此井距必须大于15倍管径。倍管径。 (b)在渗透系数小的土中井距宜小些，在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。否则水位降落时间过长。 (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)井距应能与总管上的接头间距相配井距应能与总管上的接头间距相配合。合。 根据实际采用的井点管间距，最后确根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。定所需的井点管根数。 （4）轻型井点的施工 埋设井点的程

49、序是：放线定位打井孔埋设井点管安装总管用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备。 (录象） 图 井点管的埋设(a) 冲孔；（b）埋管1一冲管，2一冲嘴；3一胶皮管；4一高压水泵，5一压力表；6一起重吊钩；7一井点管，8一滤管；9一填砂；10一粘土封口 （a） （b） 2 喷射井点喷射井点 当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，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。其降水深度可达可采用喷射井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系数为，可用于渗透系数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。的砂土、淤泥质土层。 喷射井点施工顺序是：安装水泵设备及泵的进出水管路；铺设进水总管和回水

50、总管；沉设井点管(包括灌填砂滤料)，接通进水总管后及时进行单根试抽、检验；全部井点管沉设完毕后，接通回水总管，全面试抽，检查整个降水系统的运转状况及降水效果。图 喷射井点设备及平面布置简图 (a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器原理图；(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；5一高压水泵；6集水池；7水泵；8内管；9外管；10喷嘴；11混合室；12扩散管；13压力表（c）（b）（a） 3 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。在土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。 管井井点

51、的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。 图 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） 4 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。 5 电渗井点电渗井点 电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形

52、成，主要用于渗透系数小于0.1md的土层。 图 电渗井点 1一井点管；2一电极；3直流电源各类井点的适用范围各类井点的适用范围 项次项次井点类别井点类别K(m/d)K(m/d)降低水位深度（降低水位深度（m m）1 1单层轻型井点单层轻型井点0.10.150503 36 62 2多层轻型井点多层轻型井点0.10.150506 61212（由层数确定）（由层数确定）3 3电渗井点电渗井点0.10.1根据选用的井点确定根据选用的井点确定4 4喷射井点喷射井点0.10.12 28 820205 5管井井点管井井点20202002003 35 5（井间），（井间），6 61010（井中）（井中）6 6

53、深井井点深井井点10102502501515 （五）、降水对周围地面的影响及（五）、降水对周围地面的影响及 预防措施预防措施 降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周周地面沉降。由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，地面沉降多为不均匀沉降，可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。因此，井点降水时，必须采取相应措施，以防造成危害。 1减缓降水速度法 2设置止水帷幕法 3回灌井点法（a）（b）图 回灌井点布置示意图（a）降水与回灌井点；（b ）加阻水支护结构的回灌井点1原有建筑物；2开挖基坑；3降水井点；4回灌井点；5原有地下水位线；6降灌井点间水位线；7降水后的水位线

54、；8不回灌时的水位线；9基坑底第五节第五节 土方工程的机械化施工土方工程的机械化施工 一、场地平整施工一、场地平整施工 （一）推土机施工 推土机由拖拉机和推土铲刀组成，按行走的方式分履带式和轮胎式，按铲刀的操作方式分为索式和液压式，按铲刀的安装方式又分为固定式和回转式。 推土机是一种自行式的挖土、运土工具。适于运距在lOOm以内的平土或移挖作填，以4060m为最佳。一般可挖运一三类土。 （录象） 使用推土机推土的几种施工方法使用推土机推土的几种施工方法（1）下坡推土法）下坡推土法（2）分批集中，）分批集中，一次推送法一次推送法（3）并列推土法）并列推土法（4）沟槽推）沟槽推土法土法推土机顺地面

55、坡势推土机顺地面坡势进行下坡推土，可进行下坡推土，可以借机械本身的重以借机械本身的重力作用，增加铲刀力作用，增加铲刀的切土力量，因而的切土力量，因而可增大推土机铲土可增大推土机铲土深度和运土数量，深度和运土数量，提高生产效率。提高生产效率。在较硬的土中，在较硬的土中，推土机的切土推土机的切土深度较小，一深度较小，一次铲土不多，次铲土不多，可分批集中，可分批集中，再整批地推送再整批地推送到卸土区。到卸土区。在较大面积的平整场在较大面积的平整场地施工中，采用两台地施工中，采用两台或三台推土机并列推或三台推土机并列推土。并列推土时，铲土。并列推土时，铲刀间距刀间距1530cm。并。并列台数不宜超过四

56、台，列台数不宜超过四台，否则互相影响。否则互相影响。就是沿第一就是沿第一次推过的原次推过的原槽推土，前槽推土，前次推土所形次推土所形成的土埂能成的土埂能阻止土的散阻止土的散失，从而增失，从而增加推运量。加推运量。 (二)铲运机施工 （a）自形式铲运机图 铲运机（b）拖式铲运机 1.铲运机的开行路线 （1)环形路线 （2)“8”字形路线 图 铲运机开行路线（a）、（b）环形路线；（c）大环形路线；（d）8字路线 2.铲运机铲土的施工方法 1)下坡铲土 2)跨铲法 3)助铲法 3挖土机施工 图 助铲法示意图1铲运机；2推土机 二、基坑开挖二、基坑开挖 (一)单斗挖土机施工 图 单斗挖土机工作简图（

57、a）正铲挖土机；（b）反铲挖土机（c）拉铲挖土机；（d）抓铲挖土机 1.正铲挖土机开挖方式 特点：“前进向上，强制切土前进向上，强制切土” 图 正铲挖土机开挖方式(a)正向挖土侧向卸土；(b)正向挖土后方卸土 l一正铲挖土机；2一自卸汽车正铲挖土机正铲挖土机 图 正铲挖土机开挖基坑 2反铲挖土机施工 反铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，强制切土后退向下，强制切土”。其挖掘力比正铲小，适于开挖停机面以下的一三类土的基坑、基槽或管沟，每层经济合理的开挖深度为1.53.0m，对地下水位较 高处也适用。 （1）沟端开挖：挖土机 停在沟端，向后倒退挖土， 汽车停在两旁装土 （2）沟侧开挖：挖土机沿 沟一

58、侧直线移动挖土 （录象）反铲挖土机反铲挖土机图 反铲挖土机开挖方式（a）沟端开挖；（b）沟侧开挖1反铲挖土机；2自卸汽车；3弃土堆 3 3拉铲挖土机施工 拉铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，自重后退向下，自重切土切土”。其挖土半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的一二类土。 拉铲挖土机的开挖方式，与反铲挖土机相似，也分为沟端开挖和沟侧开挖。 图162 拉铲挖土机的工作尺寸拉铲挖土机拉铲挖土机 4抓铲挖土机施工 抓铲挖土机的挖土特点是：“直上直下，直上直下，自重切土自重切土”。能开挖一二类土，适于施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。

59、图 抓铲挖土机工作示意(a)抓铲开挖柱基基坑；(b)抓铲斗工作示意 （a）（b）抓铲挖土机抓铲挖土机 (二)挖土机械配套计算 1挖土机数量确定(台) 式中 Q土方量(m3)； P挖土机生产率(m3台班) ，可查定额手册或按公式计算； T工期(工作日)； C每天工作班数； K时间利用系数(0.80.9)。KCT1PQN (m3台班) t挖土机每次作业循环延续时间(s)， W1100正铲挖土机为2540s， W1100拉铲挖土机为4560s； q挖土机斗容量(m3)； Kc土的充盈系数，可取0.81.1； Ks土的最初可松性系数； KB工作时间利用系数，一般为0.70.9。BSCKKKqt3600

60、8P 2自卸汽车配套计算 式中 Ts自卸汽车每一工作循环的延续时间(min)； t1自卸汽车每次装车时间(min)，t1nt； n自卸汽车每车装土次数： Ql自卸汽车的载重量(m3)； 实土表观密度，一般取1.7tm3； L运土距离(m)； VC重车与空车的平均速度(mmin)；一般取2030kmh； t2卸车时间，一般为lmin； t3操纵时间(包括停放待装、等车、让车等)，取23min。1StTN32C1SttvL2tTSC1KKqQn (三) 开挖施工要点 1应根据地下水位、机械条件、进度要求等合理选用施工机械 。 2土方开挖应绘制土方开挖图 。 3基底标高不一时，可采取先整片挖至一平均