土方工程河海大学概要学习教案

1、土方工程土方工程(t fn n chn)河海大学河海大学概要概要第一页，共87页。本章主要学习内容本章主要学习内容土的工程性质土的工程性质场地平整的基本原则和设计标高的确定场地平整的基本原则和设计标高的确定土方调配的基本原则和土方量的计算土方调配的基本原则和土方量的计算流沙现象产生的条件和原因及治理流沙现象产生的条件和原因及治理(zhl)(zhl)措施措施轻型井点的平面和高程布置及计算轻型井点的平面和高程布置及计算边坡的稳定性和支护方法边坡的稳定性和支护方法土方机械的功能和选择土方机械的功能和选择填土的土质要求，影响压实的主要影响因素等。填土的土质要求，影响压实的主要影响因素等。第1页/共87

2、页第二页，共87页。 2.1 2.1 概述概述(i sh)(i sh) 2.1.1 2.1.1 特点特点（1 1）面广量大、劳动繁重。一个大型建设项目的施）面广量大、劳动繁重。一个大型建设项目的施工，其场地平整及基础、道路。管线等的土方施工工，其场地平整及基础、道路。管线等的土方施工面积面积(min j)(min j)可达几至几十平方公里，土方量可达可达几至几十平方公里，土方量可达数万至数百万立方米。数万至数百万立方米。（2 2）施工条件复杂。土方工程多为露天作业，施工）施工条件复杂。土方工程多为露天作业，施工受当地的气候条件影响大，且土的种类繁多、成分受当地的气候条件影响大，且土的种类繁多、

3、成分复杂，工程地质及水文地质变化多，也对施工影响复杂，工程地质及水文地质变化多，也对施工影响较大。较大。（3 3）工期长。）工期长。第2页/共87页第三页，共87页。 2.1 2.1 概述概述 2.1.2 2.1.2 土的工程分类土的工程分类根据根据(gnj)(gnj)开挖的难易程度开挖的难易程度 松软土、普通土、坚土、砂砾松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。石。根据根据(gnj)(gnj)颗粒级配与塑性指数颗粒级配与塑性指数 岩石、碎石土、砂土、粉土、粘岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。性土、人工填土。第3页/共87页第四页，共

4、87页。第4页/共87页第五页，共87页。第5页/共87页第六页，共87页。（4 4）土的重度：）土的重度：gg （式中：（式中：gg重力重力(zhngl)(zhngl)加速度。）加速度。）（5 5）土的干重度：）土的干重度：dd（Ms/VMs/V）g g第6页/共87页第七页，共87页。（6）土的可松性：）土的可松性： V2V3V1土的最初可松性系数：土的最初可松性系数：土的最后可松性系数：土的最后可松性系数：注：注：KsKs1.0（式中：（式中：V1自然状态下土的体积；自然状态下土的体积；V2开挖后的松散体积；开挖后的松散体积；V3回填压实后的体积。）回填压实后的体积。）问问 *分类分类(

5、fn li)级别越小的土则可松性就越小？级别越小的土则可松性就越小？ *可松性越小的土就越好挖？可松性越小的土就越好挖？ 13VVKS12VVKS掌握掌握(zhngw)概念概念第7页/共87页第八页，共87页。（7 7）土的含水量）土的含水量 =Ww/W =Ww/W100%100%WwWw土中水的质量（土中水的质量（g g），为含水状态），为含水状态(zhungti)(zhungti)时时土的重量与烘干后的土质量之差。土的重量与烘干后的土质量之差。WW土中固体颗粒的重量（土中固体颗粒的重量（g g），为烘干后的土重。），为烘干后的土重。第8页/共87页第九页，共87页。（8）土的渗透性）土的渗

6、透性 土体孔隙中的土体孔隙中的自由自由(zyu)水在重水在重力作用下会透过土力作用下会透过土体运动，这种被水体运动，这种被水透过的性质称为土透过的性质称为土的渗透性。的渗透性。掌握掌握(zhngw)概念概念单位单位(dnwi)时间时间渗水量：渗水量：渗流速度：渗流速度：( (H-H-水头差水头差; ;L-L-渗流路径长度渗流路径长度; ;A-A-土体横截面积土体横截面积) )第9页/共87页第十页，共87页。土渗透性比较：土渗透性比较：粘土粘土(zhn t)粉土砂土砾石粉土砂土砾石第10页/共87页第十一页，共87页。2.2 2.2 场地平整土方场地平整土方(tfng)(tfng)量计算与调配

7、量计算与调配场地(chngd)平整第11页/共87页第十二页，共87页。主要包含三个步骤：主要包含三个步骤：场地设计标高的确定场地设计标高的确定(qudng)(qudng)场地初步设计标高的计算场地初步设计标高的计算场地设计标高的调整场地设计标高的调整土方量计算土方量计算确定确定(qudng)(qudng)零线零线挖填方的分界线挖填方的分界线计算各区格土方量计算各区格土方量计算挖方和填方总工程量计算挖方和填方总工程量土方调配的规划土方调配的规划第12页/共87页第十三页，共87页。2.2.1 2.2.1 场地设计标高的确定场地设计标高的确定 （1 1）场地设计标高的确定原则：）场地设计标高的确

8、定原则：主要考虑因素主要考虑因素: :满足工艺和运输的要求满足工艺和运输的要求尽量利用地形，减少挖填方量尽量利用地形，减少挖填方量场地内挖、填方平衡，土方场地内挖、填方平衡，土方(tfng)(tfng)运输总费用最少运输总费用最少有一定的泄水坡度（有一定的泄水坡度（0.0020.002），满足排水要求，并考虑最大洪水水位的影响。），满足排水要求，并考虑最大洪水水位的影响。挖、填土方挖、填土方(tfng)量平衡量平衡关键关键(gunjin)第13页/共87页第十四页，共87页。 （2 2）初步计算）初步计算(j sun)(j sun)场地设计标高场地设计标高4321043241HHHHNH2 2

9、1 13 34 4NHHHHHNiiiii4)(143210方格方格(fn )网网满足满足(mnz)挖挖填方平衡的平均填方平衡的平均高度高度第14页/共87页第十五页，共87页。 （3 3）场地）场地(chngd)(chngd)设计标高的调整设计标高的调整 1 1）土可松性的影响）土可松性的影响问：问：* *土的可松性导致场地土的可松性导致场地(chngd)(chngd)设计标高的提高？设计标高的提高？ * *调整场地调整场地(chngd)(chngd)设计标高应采用最后可松性系数？设计标高应采用最后可松性系数？第15页/共87页第十六页，共87页。 2）场内和场外挖、填土的影响）场内和场外挖

10、、填土的影响问：以下四个因素，哪些导致场地设计标高提高？问：以下四个因素，哪些导致场地设计标高提高？设计标高以上的填方设计标高以上的填方(tin fn)工程工程设计标高以下的挖方工程设计标高以下的挖方工程就近从场外挖土就近从场外挖土就近弃土于场外就近弃土于场外小结：填土量大，场地小结：填土量大，场地(chngd)设计标设计标高提高；高提高； 挖土量大，场地挖土量大，场地(chngd)设计标设计标高降低。高降低。第16页/共87页第十七页，共87页。 3）泄水坡度对场地）泄水坡度对场地(chngd)设计标高的影响设计标高的影响注：设计无要求时，泄水注：设计无要求时，泄水(xi shu)坡度坡度0

11、.002。第17页/共87页第十八页，共87页。第18页/共87页第十九页，共87页。 2.2.2 2.2.2 土方量计算土方量计算 1 1）计算各角点的施工高度）计算各角点的施工高度 施工高度：施工高度：“+”“+”填；填；“-”“-”挖挖 2 2）确定）确定(qudng)“(qudng)“零线零线” “ “零点零点”方格边界上施工高方格边界上施工高 度为度为0 0的点。的点。 “ “零线零线”“”“零点零点”所连成的线。所连成的线。 问：问：* * “ “零线零线”是否是挖填区的分界线？是否是挖填区的分界线？ * * “ “零线零线”是否是一条连续的线？是否是一条连续的线？ * * 假设场

12、地无限大，假设场地无限大，“零线零线”是否封闭？是否封闭？ * * 在一个场地上是否会有多条在一个场地上是否会有多条“零线零线” ” ？nnnHHh自然标高设计标高第19页/共87页第二十页，共87页。 3 3）计算方格网内的土方）计算方格网内的土方(tfng)(tfng)量量全挖全填全挖全填两个角点为挖，另两个角点为填：两个角点为挖，另两个角点为填： A. A. B. B.一个角点为挖，另三个角点为填一个角点为挖，另三个角点为填 A. A. B. B.)443212hhhhaV（)(43222412122 . 1hhhhhhaV)(44124322324 . 3hhhhhhaV)(64341

13、3424hhhhhaV4432123 . 2 . 1)22(6VhhhhaV注：注：hihi均均为正值为正值(zhn (zhn zh)zh)。第20页/共87页第二十一页，共87页。4 4）计算）计算(j sun)(j sun)场地边坡的土方量场地边坡的土方量坡度坡度(pd)系数：系数：m=b/h第21页/共87页第二十二页，共87页。 2.2.3 2.2.3 土方调配土方调配 土方调配的原则土方调配的原则挖方和填方基本平衡，总运输量最小，即挖方量与运距的乘积之和尽可能最小。挖方和填方基本平衡，总运输量最小，即挖方量与运距的乘积之和尽可能最小。近期施工和远期利用近期施工和远期利用(lyng)(

14、lyng)相结合。相结合。分区调配和全场调配的协调，好土用于回填质量要求高的填方区。分区调配和全场调配的协调，好土用于回填质量要求高的填方区。尽可能与大型地下室结构的施工相结合，避免土方的重复挖、填尽可能与大型地下室结构的施工相结合，避免土方的重复挖、填和运输。和运输。案案例例(n l)第22页/共87页第二十三页，共87页。场地平整土方场地平整土方(tfng)量计算与调配步骤回顾量计算与调配步骤回顾计算计算(j sun)场地设计标高场地设计标高调整(tiozhng)场地设计标高确定零线计算各方格挖填土方量挖填方平衡划分网格根据土的可松性调整根据泄水坡度调整，等计算各角点施工高度后定零线土方调

15、配第23页/共87页第二十四页，共87页。 2.3 2.3 排水和降低地下水排水和降低地下水 主要内容主要内容(nirng)(nirng)：排除地面水和降低地下水：排除地面水和降低地下水2.3.1 2.3.1 排除地面水排除地面水 一般采用一般采用“疏疏”，“堵堵”，“挡挡”的办法。的办法。 “ “疏疏”设置排水沟；设置排水沟； “ “堵堵”截水沟；截水沟； “ “挡挡”修筑土堤。修筑土堤。第24页/共87页第二十五页，共87页。 2.3.2 2.3.2 降低地下水降低地下水 主要方法：集水坑主要方法：集水坑(shu kn(shu kn) )降水法和降水法和井点降水法。井点降水法。 2.3.2

16、.1 集水坑集水坑(shu kn(shu kn) )降水法（即明排降水法（即明排水法）水法）第25页/共87页第二十六页，共87页。u集水坑的设置要求集水坑的设置要求u设置在基础范围以外设置在基础范围以外(ywi)(ywi)，地下水走向的上游，以防，地下水走向的上游，以防止坑底的土颗粒流失。止坑底的土颗粒流失。u直径或宽度：直径或宽度：0.6-0.8m0.6-0.8m；u间距：间距：20-40m20-40m。u深度：随挖土加深而加深，深度：随挖土加深而加深，u低于挖土面低于挖土面0.7-1m0.7-1m，基坑底，基坑底u面下面下1-2m1-2m。u构造：底部设构造：底部设3003

17、00厚碎石滤厚碎石滤u水层或水层或100100厚砾石上部厚砾石上部100100厚厚u粗砂。粗砂。u主要抽水设备主要抽水设备u离心泵和潜水泵离心泵和潜水泵集水坑集水坑(shu kn)降水降水第26页/共87页第二十七页，共87页。 流沙流沙(lish)(lish)及其防治及其防治 （1 1）流沙）流沙(lish)(lish)产生的条件产生的条件 当土质为细沙或粉沙，又采用集水坑降水时，基坑一当土质为细沙或粉沙，又采用集水坑降水时，基坑一旦开挖到地下水位以下（约旦开挖到地下水位以下（约0.50.5米），坑底下的土有时会形米），坑底下的土有时会形成流动状态，随地下水一

18、起涌入坑内，就形成流沙成流动状态，随地下水一起涌入坑内，就形成流沙(lish)(lish)。 重要(zhngyo)概念后果：后果：施工条件施工条件(tiojin)恶化恶化地基完全丧失承地基完全丧失承载能力载能力附近建筑物沉降，附近建筑物沉降，倾斜。倾斜。流沙流沙第27页/共87页第二十八页，共87页。 （2 2）流沙形成原因）流沙形成原因内因内因土质土质(t zh)(t zh)问题问题均匀：颗粒级配中，土的不均匀系数小于均匀：颗粒级配中，土的不均匀系数小于5 5。粘性差：土的颗粒组成中，粘粒含量粘性差：土的颗粒组成中，粘粒含量1010，粉粒含量，粉粒含量75%75%土松：天然空隙比土松：天然空

19、隙比0.750.75水多：含水量水多：含水量30%30% 因此，流砂易在粉土、细砂、粉砂和淤泥土中发生。因此，流砂易在粉土、细砂、粉砂和淤泥土中发生。第28页/共87页第二十九页，共87页。 外因外因与土重作用相反的动水压力与土重作用相反的动水压力动水压力的性质：动水压力的性质：作用方向作用方向(fngxing)(fngxing)与水流方向与水流方向(fngxing)(fngxing)相同；相同；与水力坡度和水头差成正比；与水力坡度和水头差成正比；与渗透路径成反比。与渗透路径成反比。实际上就是渗流力，水施于单位土体内实际上就是渗流力，水施于单位土体内 土颗粒上的拖曳力土颗粒上的拖曳力土的浸水土

20、的浸水(jn (jn shu)shu)容重容重 浮重度浮重度动水压力动水压力(yl)(yl)021vDflhhGjij第29页/共87页第三十页，共87页。 （3 3）管涌）管涌(un yn)(un yn)冒砂冒砂 定义定义基坑底位于不透水层，其下为基坑底位于不透水层，其下为承压蓄水层，当覆盖土的重力小于承压水的承压蓄水层，当覆盖土的重力小于承压水的托力时，发生管涌托力时，发生管涌(un yn)(un yn)冒砂现象。冒砂现象。rhHw第30页/共87页第三十一页，共87页。（4 4）流沙的防治）流沙的防治 原则：治砂必先治水原则：治砂必先治水减小或平衡动水压力减小或平衡动水压力强挖并抛大石块

21、强挖并抛大石块水下挖土法水下挖土法减小水位差，使动水压力作用方向向下减小水位差，使动水压力作用方向向下人工降低地下水位人工降低地下水位截断地下水流。截断地下水流。设止水帷幕设止水帷幕加长渗透加长渗透(shntu)(shntu)路径路径打钢板桩打钢板桩第31页/共87页第三十二页，共87页。第32页/共87页第三十三页，共87页。第33页/共87页第三十四页，共87页。 井点降水井点降水 （1 1）井点降水的类型和适用范围）井点降水的类型和适用范围 在基坑开挖前，预先在基坑周围或在基坑内设置一定数量的滤水管（井），利用在基坑开挖前，预先在基坑周围或在基坑内设置一定

22、数量的滤水管（井），利用(lyng)(lyng)抽水设备从中抽水，使地下水位降至基坑以下并稳定后才开挖基坑。抽水设备从中抽水，使地下水位降至基坑以下并稳定后才开挖基坑。第34页/共87页第三十五页，共87页。 （2 2）轻型井点设备）轻型井点设备 包括：管路系统和抽水设备组成。包括：管路系统和抽水设备组成。管路系统管路系统包括：井点管、滤管、弯联管和总管等：包括：井点管、滤管、弯联管和总管等： 滤管滤管38385050， L=120mm L=120mm钢管，上开直径为钢管，上开直径为12121919的透水孔。的透水孔。井点管井点管直径为直径为38385050，L=5L=57m 7m 的无缝钢管

23、，一般长的无缝钢管，一般长度为度为6m6m。总管总管直径为直径为100100127127，L=4m L=4m 的无缝钢管，每隔的无缝钢管，每隔0.80.8或或1.2m1.2m有一个连接有一个连接(linji)(linji)孔。孔。弯连管弯连管一般用钢管，塑一般用钢管，塑料管，常用塑料管。料管，常用塑料管。 第35页/共87页第三十六页，共87页。井点管井点管总管总管(zn un)弯连管轻型轻型(qn xn)井点降井点降水系统水系统第36页/共87页第三十七页，共87页。（2 2）轻型井点设备）轻型井点设备抽水抽水(chu shu)(chu shu)系统系统抽水原理抽水原理 地下水（气）在真地下

24、水（气）在真空度的作用下，进入空度的作用下，进入(jnr)(jnr)水气分离器，水气分离器，然后水由抽水机抽出，然后水由抽水机抽出，气由真空泵抽出，不断气由真空泵抽出，不断循环，从而降低地下水循环，从而降低地下水位。位。设备设备 真空泵、抽水机、真空泵、抽水机、水气分离器等。水气分离器等。第37页/共87页第三十八页，共87页。 （3 3） 轻型井点布置轻型井点布置(bzh)(bzh) 一般按照：单排、双排、环形布置一般按照：单排、双排、环形布置(bzh)(bzh)。 1 1）单排井点布置）单排井点布置(bzh)(bzh)中部中部(zhn b)地下水上游地下水上游(shngyu)大于基坑宽大于

25、基坑宽透水层透水层HHhi L 16m降水降水6m降水降水5m第39页/共87页第四十页，共87页。3）二级轻型）二级轻型(qn xn)井点井点第40页/共87页第四十一页，共87页。第一级第二级第41页/共87页第四十二页，共87页。u2 2）涌水量的计算）涌水量的计算u单井涌水量的计算单井涌水量的计算达西线性渗透达西线性渗透(shntu)(shntu)定律定律u 涌水量涌水量= =渗透渗透(shntu)(shntu)系数过水断面积水力坡度系数过水断面积水力坡度u即：即：Q=KAIQ=KAIu u 对于无压完整井：对于无压完整井：u式中：式中：HH含水层厚度（含水层厚度（m m）；）；hh井

26、内水深（井内水深（m m）u R R抽水影响半径（抽水影响半径（m m）；）；rr水井半径（水井半径（m m）；）；u S S水井内水位降低值，水井内水位降低值，S SH-hH-h。dmrRSSHKQ/lglg2366. 13A A圆柱圆柱(yunzh)(yunzh)表面积表面积第42页/共87页第四十三页，共87页。 (4) (4)轻型井点计算轻型井点计算 主要主要(zhyo)(zhyo)计算内容：基坑涌水量（计算内容：基坑涌水量（Q Q）、井点管数）、井点管数量量(n)(n)、 井距（井距（D D）等。）等。1)1)井的形式井的形式 地下水表地下水表面面(biomin)具有一具有一定水压定

27、水压第43页/共87页第四十四页，共87页。群井群井x x0 0R Rrx0单井单井R RAX 0群井涌水量的计算群井涌水量的计算(j sun)l对于对于(duy)无压完整群井：无压完整群井：0lnln)2366. 1XRSSHKQ（HKSR95. 1环状轻型井点环状轻型井点假想假想(jixing)半半径径第44页/共87页第四十五页，共87页。0lnln)2366. 1XRSSHKQ（0 0有效有效(yuxio)影响深度影响深度l无压非完整无压非完整(wnzhng)(wnzhng)群井涌水量群井涌水量l l 完整完整(wnzhng)(wnzhng)井的公式井的公式 非完整非完整(wnzhng

28、)(wnzhng)井的公式井的公式00lnln)2366. 1XRSSHKQ（注：注：H H0 0HH第45页/共87页第四十六页，共87页。u3 3）井点管数量）井点管数量(shling)(shling)（n n）和间距）和间距（D D）的确定）的确定 nQq 11 .DLn式中：式中：qq单根井点管最大出水量；单根井点管最大出水量； d d滤管直径滤管直径(zhjng)(zhjng)。避免相邻避免相邻(xin ln)井点管相互干井点管相互干扰扰问：问：渗透系数小，则井点管间距小？渗透系数小，则井点管间距小？ 井点管间距越小，则降水效果越好？井点管间距越小，则降水效果越好？ 若计算结果若计算

29、结果D15d（应增大（应增大q q，减小，减小n n，增大，增大D D，以满足，以满足D15dD15d）第46页/共87页第四十七页，共87页。（5 5）轻型）轻型(qn xn)(qn xn)井点抽水设备的选择井点抽水设备的选择真空抽水设备：真空抽水设备：W5W5、W6W6W5W5型：总管长度不大于型：总管长度不大于100m100mW6W6型：总管长度不大于型：总管长度不大于120m120m真空泵抽水过程中的最低真空度真空泵抽水过程中的最低真空度式中：式中：hh降水深度（降水深度（m m）；）； hh水头损失，近似取水头损失，近似取1-1.5m1-1.5m射流泵设备射流泵设备QJD-60QJD

30、-60、QJD-90QJD-90、JS-45JS-45其排水量分别为：其排水量分别为：60m3/h,90m3/h,45m3/h,60m3/h,90m3/h,45m3/h,总管长度不大于总管长度不大于50m50m。第47页/共87页第四十八页，共87页。u水泵水泵u 一般选用单级离心泵，其型号根据流量、吸一般选用单级离心泵，其型号根据流量、吸水扬程、与总扬程确定。水扬程、与总扬程确定。u水泵的流量应比基坑涌水量大水泵的流量应比基坑涌水量大10%-20%10%-20%，水泵，水泵的吸水扬程，要大于降水深度和各项水头损失的吸水扬程，要大于降水深度和各项水头损失之和，总扬程应大于吸水扬程与出水扬程之和

31、。之和，总扬程应大于吸水扬程与出水扬程之和。u多层井点系统中，下层井点的水泵应比上层多层井点系统中，下层井点的水泵应比上层井点的总扬程要大，以免中途井点的总扬程要大，以免中途(zhngt)(zhngt)接力。接力。u一般一台真空泵配一台水泵作业，当土的渗一般一台真空泵配一台水泵作业，当土的渗透系数和涌水量较大时，也可采用两台水泵。透系数和涌水量较大时，也可采用两台水泵。第48页/共87页第四十九页，共87页。设置水位观测孔。设置水位观测孔。井点埋设井点埋设挖井点沟槽挖井点沟槽排放总管排放总管埋设井点管埋设井点管用弯连管与总管相连，安排用弯连管与总管相连，安排抽水设备，试抽水。抽水设备，试抽水。

32、第49页/共87页第五十页，共87页。u井点管埋设的方法井点管埋设的方法冲水管冲孔冲水管冲孔u钻孔钻孔u直接利用直接利用(lyng)井点管水冲下沉；井点管水冲下沉；u以带套管的水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点以带套管的水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管。管。u每根井点管沉没后应检验其渗水性能：井点管与每根井点管沉没后应检验其渗水性能：井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗。管内灌水时，能很快下渗。u第一组井点系统安装完毕后应进行抽水试验，检第一组井点系统安装完毕后应进行抽水试验，检查管路接头质量、井点出水状况、抽水

33、设备运转情查管路接头质量、井点出水状况、抽水设备运转情况等。况等。u降水过程中应对建筑物进行沉降观测，必要时采降水过程中应对建筑物进行沉降观测，必要时采取防护措施取防护措施第50页/共87页第五十一页，共87页。 2.4 2.4 土方边坡和支护土方边坡和支护 土壁稳定土壁稳定(wndng)(wndng)主要依靠土体的抗剪强度来维主要依靠土体的抗剪强度来维持平衡持平衡 土体抗剪强度来源于土体的内摩擦力和粘结力（内土体抗剪强度来源于土体的内摩擦力和粘结力（内聚力）聚力） 土体塌方的本质土体塌方的本质剪应力剪应力抗剪强度抗剪强度 其主要原因其主要原因开挖过深、土质较差、放坡太小，水开挖过深、土质较差

34、、放坡太小，水的侵入以及支护较弱等综合原因。的侵入以及支护较弱等综合原因。 防止土体塌方的主要措施防止土体塌方的主要措施放坡及支撑等。放坡及支撑等。2.4.1 2.4.1 土方边坡坡度和边坡稳定土方边坡坡度和边坡稳定(wndng)(wndng) 1 1）土方边坡）土方边坡 即放坡宽度即放坡宽度b=b=坡度系数坡度系数m m开挖深度开挖深度h h 确定坡度的大小应考虑：土质情况、包括地下水、确定坡度的大小应考虑：土质情况、包括地下水、开挖深度、使用情况（堆载）、使用时间等。开挖深度、使用情况（堆载）、使用时间等。bh坡度hmhbmb ,坡度系数：第51页/共87页第五十二页，共87页。u2 2）

35、边坡稳定）边坡稳定u边坡稳定边坡稳定抗剪强度抗剪强度剪应力剪应力u土体塌方土体塌方剪应力剪应力抗剪强度抗剪强度u剪应力的增加剪应力的增加外力外力u边缘堆土或机械边缘堆土或机械(jxi)(jxi)；u水侵入边坡，使土的含水量增加；水侵入边坡，使土的含水量增加；u地下水产生的动水压力；地下水产生的动水压力；u土体内水的静压力等。土体内水的静压力等。u抗剪强度降低抗剪强度降低外因转换为内因外因转换为内因u由于受风化作用使土质变松；由于受风化作用使土质变松；u土受地下水的侵蚀而产生润滑作用；土受地下水的侵蚀而产生润滑作用；u饱和细，粉沙受振动而液化。饱和细，粉沙受振动而液化。第52页/共87页第五十三

36、页，共87页。 2.4.2 2.4.2 基坑无支护开挖基坑无支护开挖(ki w)(ki w) 常用于深度不大且土质较好的基坑，应是施工条件允许时首选常用于深度不大且土质较好的基坑，应是施工条件允许时首选的开挖的开挖(ki w)(ki w)方式。方式。无支护开挖无支护开挖(ki w)(ki w) 直立壁开挖直立壁开挖(ki w)(ki w) 放坡开挖放坡开挖(ki w)(ki w)天然天然(tinrn)自立自立边坡开挖边坡开挖人工加固边坡开挖人工加固边坡开挖深度深度5m5m无支撑边坡无支撑边坡第53页/共87页第五十四页，共87页。2.4.3 2.4.3 人工加固人工加固(ji )(ji )边坡

37、边坡为保护土质边坡的稳定、坚固，常对开挖坡为保护土质边坡的稳定、坚固，常对开挖坡面采取一定的加固面采取一定的加固(ji )(ji )措施进行护坡。措施进行护坡。常用的边坡加固常用的边坡加固(ji )(ji )方法方法 水泥砂浆抹面、浆砌片石护坡、堆置水泥砂浆抹面、浆砌片石护坡、堆置砂砂( (土土) )包护坡、塑料膜覆盖，喷浆或挂网包护坡、塑料膜覆盖，喷浆或挂网喷射混凝土等。喷射混凝土等。 经以上边坡加固经以上边坡加固(ji )(ji )方法处理过方法处理过的边坡即称为人工加固的边坡即称为人工加固(ji )(ji )边坡。边坡。第54页/共87页第五十五页，共87页。 水泥砂浆抹面水泥砂浆抹面常

38、用于保护常用于保护(boh)(boh)易风化的软质岩石、易风化的软质岩石、老粘性土及破碎岩石边坡坡面的稳定，一般作老粘性土及破碎岩石边坡坡面的稳定，一般作303050mm50mm厚水泥厚水泥砂浆抹面。如用于一般土质边坡，常沿坡面打入双向间距砂浆抹面。如用于一般土质边坡，常沿坡面打入双向间距1.0m1.0m左右长左右长1 11.5m1.5m的的级螺纹钢筋级螺纹钢筋( (直径直径101016mm)16mm)以加强砂浆面以加强砂浆面层与坡面土体的连结。层与坡面土体的连结。 浆砌片石护坡浆砌片石护坡对各种土质或岩石边坡，为防止风化剥落对各种土质或岩石边坡，为防止风化剥落或滑坍，可采用浆砌片石护坡，坡度

39、应小于或滑坍，可采用浆砌片石护坡，坡度应小于 10.5 10.5，竖直边，竖直边坡也可采用红砖砌筑。也可在坡脚处砌筑一定高度的浆砌片石坡也可采用红砖砌筑。也可在坡脚处砌筑一定高度的浆砌片石或红砖墙，用于反压及挡土。或红砖墙，用于反压及挡土。 叠置砂叠置砂( (土土) )袋护坡袋护坡对已发生或将要发生滑坍失稳或变形对已发生或将要发生滑坍失稳或变形较大的边坡，常用叠置砂袋或土袋较大的边坡，常用叠置砂袋或土袋( (草袋或土工织物袋草袋或土工织物袋) )，置于，置于坡脚或坡面，具有排水反压，抗滑稳定的作用。坡脚或坡面，具有排水反压，抗滑稳定的作用。 塑料薄膜覆盖护坡塑料薄膜覆盖护坡在坡面铺设抗拉或防水

40、的塑料薄膜在坡面铺设抗拉或防水的塑料薄膜( (土土工布工布) )，其上覆盖素土、砂土、砂浆抹面等，对坡面进行防水、，其上覆盖素土、砂土、砂浆抹面等，对坡面进行防水、防风化、防坡面土流失的加固处理。防风化、防坡面土流失的加固处理。第55页/共87页第五十六页，共87页。2.4.4 2.4.4 土壁支护土壁支护 工程特点、开挖深度工程特点、开挖深度(shnd)(shnd)采用土壁支护应根据采用土壁支护应根据 地质条件、地下水位地质条件、地下水位 临近建筑物的情况临近建筑物的情况 施工方法施工方法要求：牢固可靠；经济合理；确保安全要求：牢固可靠；经济合理；确保安全 钢（木）支撑钢（木）支撑 板桩板桩

41、常用方法：常用方法： 灌注桩灌注桩 深层搅拌桩深层搅拌桩 地下连续墙地下连续墙第56页/共87页第五十七页，共87页。u （1 1）板桩支护）板桩支护u u 作用作用连续板桩既可挡土，又可挡水。当开挖连续板桩既可挡土，又可挡水。当开挖的基坑较深，地下水位较高且有可能发生流砂时，的基坑较深，地下水位较高且有可能发生流砂时，如果未采用井点降水方法，则宜采用连续板桩支护如果未采用井点降水方法，则宜采用连续板桩支护结构结构u 类型：木板桩；钢筋混凝土板桩；钢板桩等。类型：木板桩；钢筋混凝土板桩；钢板桩等。u1 1）钢木混合式板桩）钢木混合式板桩u u 适用适用(shyng)(shyng)埋深较浅的黏土

42、，沙土层，埋深较浅的黏土，沙土层，地下水位较浅；地下水位较浅；u 注意注意-软土地基要慎用。软土地基要慎用。第57页/共87页第五十八页，共87页。NoImage 传力机理传力机理(j l)(j l)：土的侧压力土的侧压力衬板衬板工工字钢桩字钢桩导导梁（或顶撑梁（或顶撑或拉锚）。或拉锚）。第58页/共87页第五十九页，共87页。3 3）钢板桩支护）钢板桩支护 由带锁口或钳口的热轧型钢制成，既能挡土又能挡水。由带锁口或钳口的热轧型钢制成，既能挡土又能挡水。适用于较弱地基适用于较弱地基(dj)(dj)土及地下水位较高，水量较多的深基土及地下水位较高，水量较多的深基坑工程，在砂砾及密实砂土中施工困难

43、。坑工程，在砂砾及密实砂土中施工困难。挖深挖深15m15m。问：哪个问：哪个截面截面(jimin)刚度最大，刚度最大，哪个最小？哪个最小？最小最小最最大大第59页/共87页第六十页，共87页。4 4）钢板桩支护）钢板桩支护特点特点打设方便，重复使用，承载力大，既可挡土，又可打设方便，重复使用，承载力大，既可挡土，又可挡水等；挡水等；分类分类(fn li)(fn li)无锚板桩无锚板桩( (悬臂式板桩悬臂式板桩)悬臂长度一般不超过悬臂长度一般不超过5m5m；有锚板桩有锚板桩-板桩上部用拉锚或顶撑加以固定板桩上部用拉锚或顶撑加以固定, ,又分为单锚又分为单锚和多锚，常用单锚板桩。和多锚，常用单锚板

44、桩。单锚板桩设计要素：入土深度、截面弯距、锚杆拉力。单锚板桩设计要素：入土深度、截面弯距、锚杆拉力。主要破坏形式：主要破坏形式：入土入土(r t)(r t)深度深度不够不够本身强度、刚度本身强度、刚度(n d)(n d)不够不够拉锚承载力或长度不够拉锚承载力或长度不够第60页/共87页第六十一页，共87页。第61页/共87页第六十二页，共87页。第62页/共87页第六十三页，共87页。3 3）连续排桩）连续排桩 灌注桩连续排列。排列方式有多种，图中黑色桩为素灌注桩连续排列。排列方式有多种，图中黑色桩为素混凝土桩，或砂桩注入砂浆、化学混凝土桩，或砂桩注入砂浆、化学(huxu)(huxu)浆液等形

45、成无浆液等形成无筋桩。筋桩。问：能否既可挡土，又可挡水？问：能否既可挡土，又可挡水？挡水挡水挡土挡土第63页/共87页第六十四页，共87页。4 4）双排式）双排式( (或框架式或框架式) )灌注桩支护灌注桩支护(zh h)(zh h)仅挡土仅挡土 灌注桩双排布置，用盖板连接形成门式刚架结构。灌注桩双排布置，用盖板连接形成门式刚架结构。第64页/共87页第六十五页，共87页。5 5）连拱式支护结构）连拱式支护结构仅可挡土仅可挡土新型的大直径与小直径桩的组合结构，拱的矢高新型的大直径与小直径桩的组合结构，拱的矢高f=(1/4f=(1/41/2)L1/2)L。桩顶用钢筋混凝土圈梁桩顶用钢筋混凝土圈梁

46、( (即盖板即盖板) )相连接，基坑相连接，基坑(j (j kn)kn)较深时可加较深时可加1 12 2道横肋梁以增强拱截面的整体性，道横肋梁以增强拱截面的整体性，可省去内支撑或土层锚杆。可省去内支撑或土层锚杆。第65页/共87页第六十六页，共87页。6 6）挡土与阻水组合）挡土与阻水组合(zh)(zh)排桩支护结构排桩支护结构第66页/共87页第六十七页，共87页。u（3 3）重力）重力(zhngl)(zhngl)式水式水泥土挡墙泥土挡墙第67页/共87页第六十八页，共87页。格栅式水泥土挡墙构造要求格栅式水泥土挡墙构造要求 墙体纵向相邻拉结格构墙沿纵向的总厚度不应小于墙体纵向相邻拉结格构墙

47、沿纵向的总厚度不应小于纵向长度的纵向长度的1/4； 挡墙的转角处宜采用圆弧形实墙挡墙的转角处宜采用圆弧形实墙(实体式实体式)。 纵向墙体与拉结格构墙搭接均应不小于纵向墙体与拉结格构墙搭接均应不小于150mm，作，作为止水结构的纵向搭接应不小于为止水结构的纵向搭接应不小于200mm。 挡墙宽度一般取开挖深度的挡墙宽度一般取开挖深度的0.60.8倍，墙体在基倍，墙体在基坑底面下的嵌固深度取开挖深度的坑底面下的嵌固深度取开挖深度的0.81倍。倍。 根据基坑条件可做成变阶宽度和深度，也可成拱。根据基坑条件可做成变阶宽度和深度，也可成拱。 为加强整体性，挡墙可插入毛竹为加强整体性，挡墙可插入毛竹(大头直

48、径不小于大头直径不小于100mm，长度，长度4m左右左右(zuyu)，墙顶应设置钢筋混，墙顶应设置钢筋混凝土压顶凝土压顶(地圈梁地圈梁)，厚度取，厚度取200mm，配，配12200双层双层双向。双向。 在可能的情况下，宜将压顶与基坑周围的混凝土路在可能的情况下，宜将压顶与基坑周围的混凝土路面或地面连成一体。面或地面连成一体。第68页/共87页第六十九页，共87页。u（4 4）深层搅拌）深层搅拌(jiobn)(jiobn)桩桩第69页/共87页第七十页，共87页。深层搅拌桩施工深层搅拌桩施工(sh gng)(sh gng)质量要求质量要求桩位准确、桩体垂直桩位准确、桩体垂直放线误差放线误差20m

49、m20mm就位误差就位误差50mm50mm成桩误差成桩误差100mm100mm水泥浆不得离析水泥浆不得离析水灰比水灰比0.4-0.60.4-0.6，水泥浆停置时间不超过，水泥浆停置时间不超过2h2h，不得离析，不得离析确保水泥搅拌桩的强度与均匀性确保水泥搅拌桩的强度与均匀性搅拌下沉速度不超过搅拌下沉速度不超过0.7m/min0.7m/min喷浆提升速度不超过喷浆提升速度不超过0.5m/min0.5m/min确保加固体的连续性确保加固体的连续性相邻桩间施工相邻桩间施工(sh gng)(sh gng)间隔不超过间隔不超过24h24h第70页/共87页第七十一页，共87页。u （5 5）土层锚杆）土

50、层锚杆u1 1）土层锚杆构造）土层锚杆构造u锚头锚头u 一般由锚具、台座和腰梁等组成。一般由锚具、台座和腰梁等组成。u自由段自由段u 位于位于(wiy)(wiy)土体主动滑裂面内的部分。土体主动滑裂面内的部分。u 由锚筋、隔离套、定位板由锚筋、隔离套、定位板( (器器) )及水泥及水泥u砂浆等构成。定位板砂浆等构成。定位板( (器器) )一般用硬塑料或铁板一般用硬塑料或铁板u、钢筋等制成。、钢筋等制成。u锚固段锚固段u 位于位于(wiy)(wiy)土体主动滑裂面以外，由锚筋、定土体主动滑裂面以外，由锚筋、定位器、锚固体构成。锚固段是用水泥砂浆或水泥浆将位器、锚固体构成。锚固段是用水泥砂浆或水泥浆将锚筋与土体粘结在一起的锚固体。锚筋与土体粘结在一起的锚固体。锚头锚头自由自由(zyu)段段锚固锚固段段第71页/共87页第七十二页，共87页。2)2)土层土层(t cn)(t cn)锚杆的分类锚杆的分类类型类型普通锚杆；高压灌浆锚杆；预应力锚杆。普通锚杆；高压灌浆锚杆；预应力锚杆。锚固段锚固段圆柱型、端部扩大头型和连续球体型。圆柱型、端部扩大