第2章-土方工程

1、第二章第二章 土方工程土方工程内容：1 挖掘2 支护3 填筑4 地下水控制2 本章节主要相关规范 建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022010） 中华人民共和国国家标准 建筑基坑支护技术规程（JGJ120 1999） 中华人民共和国行业标准 基坑土钉支护规程（CECS：1997） 中国工程建设标准化协会 土工试验方法标准（GB/T 50123-1999） 岩土工程勘察规范（GB50021-2001）土方施工特点：1 施工量大2 施工条件复杂本章的主要内容：1 土方量的计算2 场地平整3 基坑支护4 地下水控制2.1 概述概述一、土方工程的分类1、场地平整：2、基坑（槽），管沟施工3

2、、地下大型挖土工程4、回填过程二、土的工程分类 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。根据土方开挖的难易程度，将土分为八类土，一四类为土，五八类为石，这也是确定土木工程劳动定额的依据（详见下表）。类别 土的名称 开挖方法 可松性系数 Ks Ks 第一类 （松软土） 砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤泥） 用锹、锄头挖掘 1.081.17 1.011.04 第二类 （普通土） 粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土和粉土 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 1.141.28 1.021.05 第三类 （坚土） 软及中等密实粘土，重粉质粘

3、土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土、压实的填筑土 主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍 1.241.30 1.041.07 第四类 （砾砂坚土） 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石 先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤 1.261.37 1.061.09 第五类 （软石） 硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩 用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方法 1.301.45 1.101.20 第六类 （次坚石） 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 用爆破方法，部分用风镐

4、1.301.45 1.101.20 第七类 （坚石） 大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 用爆破方法 1.301.45 1.101.20 第八类 （特坚石） 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 用爆破方法 1.451.50 1.201.30 土的工程分类土的工程分类 三、土的工程性质 土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的可松性、渗透性、密实度、含水量、抗剪强度、土压力等。1、土的密度（1）天然密度：土在天然状态下

5、单位体积的质量（2）干密度d：单位体积土中固体课粒的质量8气气水水土粒土粒GsGwGVsVwVVa质量质量G体积体积V%100VG%100VGsd测定：环刀法 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。 干密度干密度是用以是用以检验土压实质量检验土压实质量的控制指标。的控制指标。不同类的土，其最大不同类的土，其最大干密度是不同的；同干密度是不同的；同类的土在不同的状态类的土在不同的状态下下( (含水量、压实程度含水量、压实程度) )其密实度也是不同的其密实度也是不同的9 2、土的天然含水量 土的天然含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表

6、示。221GGGGGs快速含水量测定仪快速含水量测定仪土的含水量测定方法：烘干法土的含水量测定方法：烘干法 把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100105C），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量ms，利用公式 可计算出土的天然含水量。10 土的含水量表示土的干湿程度。 土的含水量： 5%以内，干土； 530%以内，潮湿土； 大于30%，湿土。 各类土的最佳含水量如下： 砂土为8%12%； 粉土为16%22%； 粉质粘土为12%15%； 粘土为19%23%。含水量影响含水量影响土方土方施工方法的选择施工方法的选择、边坡的稳定、边坡的稳定和和回填土的

7、质量回填土的质量土的含水量超过土的含水量超过2530%，则机械化施工就困难，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车容易打滑、陷车回填土则需有回填土则需有最佳含水量最佳含水量方能方能夯压密实，获得最大干密度夯压密实，获得最大干密度3、土的可松性：自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能回复成原来的体积，土的这种性质称为可松性土的可松性可用可松性系数表示：21sVKV21sVKV，最初可松性系数最终可松性系数天然密实土松散土压实土sKsK，1V2V3V12 例题2-1 某场地的挖方体积为1000m3，填方体积为1500m3，ks=1.08，ks=1.03，问该场地是借土还

8、是弃土？若用运土量为5m3/车汽车运土，问应运多少车次？ 解:根据公式 Q=（1000-1500/1.03 )1.08 = - 492.8m3 结果为负，故该场地应借土 运土的车次为 n=492.8/5=99(车次) 土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要参数，最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积等的重要参数。3、土的渗透性：土孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动，土体被水透过的性质称为渗透性：土的渗透性是土的水力学主要性质之一达西定律（法国）15 表征土渗透性指标为渗透系数K。渗透性表示单位时间内水穿透土层距离的能力，以m/昼夜表示。

9、iAhhAQ21KlKiAQKV渗流速度渗流速度渗透流量渗透流量渗透系数渗透系数K 值将直接值将直接影响降水方案的选择影响降水方案的选择4、土方边坡和土方量的计算坡脚坡底坡宽坡肩坡顶坡面坡高1:BmHmHmB令 =边坡系数边坡坡度土方量的计算1、基坑（）例题例题2-2 2-2 建筑物外墙为条形毛石基础，基础建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为平均截面面积为3.0m3.0m2 2, ,基坑深基坑深2.0m2.0m，底宽为，底宽为1.5m1.5m，地基为亚粘土，计算，地基为亚粘土，计算100100米长的基槽米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（边坡坡度土方挖方量、填土量和弃土量。（边坡坡

10、度1:m=1:0.51:m=1:0.5；Ks=1.30Ks=1.30，K K/ /s=1.05s=1.05）BH19313333131321.5(1.5 1 1)2 100500()23.0 100300=500-300=200200190()1.05=500 190=310()310 1.3403()m Vmm Vm Vm Vm V 挖方量状态下基础体积填方体积（状态下）填方量（回填所需的自然状态下的土方量）状态下运走的自然状态下的土方量状态下运走的松散体积状态下解：解：m叫边坡坡度系数边坡坡度系数，m=B/H B=mH= 0.52=1.0m 挖土体积=截面面积长图1-3BH习题开挖一段长为

11、50m的排水管，施工要求管沟底宽1.0m，边坡坡度1:m=1:0.33，管沟最小深度为2.0m，管沟纵向坡度为0.8%，求管沟的开挖土方量1.0m2.0m一、基坑、基槽、路堤土一、基坑、基槽、路堤土方量计算方量计算1 1、基坑土方量：、基坑土方量：按拟柱体法按拟柱体法V V=(=(F F下下+4+4F F中中+ +F F上上) )H H/6/6F下F上上F中中2 2、基槽（路堤）土方量、基槽（路堤）土方量：沿长度方向分段计算Vi，再 V V = = V Vi i断面尺寸不变的槽段：V Vi i = =F Fi iL Li i断面尺寸变化的槽段：V Vi i =( =(F Fi i1 1+4+4

12、F Fi i0 0+ +F Fi i2 2) )L Li i/6/6 槽段长L Li：外墙槽底中中，内墙槽底净长L2IIFiIIL52.2 2.2 场地平整场地平整 场地平整是将需进行建筑范围内的自然地场地平整是将需进行建筑范围内的自然地面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。在工程总承包施工中，三通一平工作常常是由在工程总承包施工中，三通一平工作常常是由施工单位来实施，因此场地平整也成为工程开施工单位来实施，因此场地平整也成为工程开工前的一项重要内容工前的一项重要内容。 场

13、地平整要考虑满足总体规划、生产施场地平整要考虑满足总体规划、生产施工工艺、交通运输和场地排水等要求，并尽量工工艺、交通运输和场地排水等要求，并尽量使土方的挖填平衡，减少运土量和重复挖运。使土方的挖填平衡，减少运土量和重复挖运。场地平整为施工中的一个重要项目，它的一场地平整为施工中的一个重要项目，它的一般施工工艺程序安排是：般施工工艺程序安排是： 现场勘察现场勘察清除地面障碍物清除地面障碍物标定整平范围标定整平范围设置水准基点设置水准基点设置方格网，测量标高设置方格网，测量标高计计算土方挖填工程量算土方挖填工程量平整土方平整土方场地碾压场地碾压验验收。收。二、场地平整土方量计算二、场地平整土方量

14、计算 方格网法、方格网法、累高法平均断面法累高法平均断面法（一）确定场地设计标高（一）确定场地设计标高考虑的因素：考虑的因素： (1) 满足生产工艺和运输的要求； (2) 尽量利用地形，减少挖填方数量； (3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费; (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。 方格网法计算土方工程量方格网法计算土方工程量 在场地平整土方工程施工之前，通常要计算土方的工程量。但土方外形往往复杂，不规则要得到精确的计算结果很困难一般情况下，可以按方格网将其划为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。其计算步骤如下： 划分方格网 测量各角点的地面标高 计算各角点的设

15、计标高 计算各角点的施工高度 计算零点、绘出零线 计算各方格内的挖填方体积 统计挖、填方量1、计算设计标高、计算设计标高（按（按挖填挖填平衡）平衡） 方法方法：将场地划分为每格边长1040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法） 。aaaaaaH11H12H21H22则场地初步标高：场地初步标高： H0=（H11+H12+H21+H22）/4nH11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点的自然地面标高；M 方格个数。或：或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4nH1一个方格所仅有角点的标高；H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。(2）

16、考虑设计标高的调整值上式计算的H0，为一理论数值，实际尚需考虑：1)土的可松性；2)设计标高以下各种填方工程用土量，或设计标高以上的各种挖方工程量；3)边坡填挖土方量不等；4)部分挖方就近弃土于场外，或部分填方就近从场外取土等因素。考虑这些因素所引起的挖填土方量的变化后，适当提高或降低设计标高。 2、场地设计标高的调整、场地设计标高的调整 按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。 按泄水坡度调整各角点设计标高按泄水坡度调整各角点设计标高 ：(1)单向排水时，各方格角点设计标高为: Hn = H0 L i (2)双向排水时，各方格角点设计标高为： Hn = H0 Lx ix L yi yH0H

17、0LH11iH12H21LyLxixiyH0Hn3、土方量计算几点说明：（1）设计标高的确定（2）设计标高调整（3）土方量计算（4）土方调配【例】【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高、施工高度及总土方量解：（1）确定设计标高（场地平均标高）H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n=（684+1368+684）(44)=171式中H1=170+171+172+171=684m 2H2=2（170.5+171.5+171.5+170.5）=1368m 4H4=4171=684m170.50170.00

18、171.00171.50172.00171.50171.00170.50171.001234567891H1=171-0.3%20-0.3%20=170.88mH2=171-0.3%20=170.94mH3=171+0.3%20-0.3%20=171m（2）角点的施工高度h1=170.88-170=+0.88（填）h2=170.94-170.5=+0.44（填）h3=171-171=0（零点）（3）确定零线（4）土方量计算填方V1-1=a24 （h1+h2+h3+h4）=+176m3填方V2-2=1 6h4=29.3m3170.50170.00171.00171.50172.00171.501

19、71.00170.50171.00123456789170.88170.000.44yx0.880100170.94得总土方：总填方=176+2*29.3=243.6m3总挖方=176+2*29.3=-243.6m32.3 土方边坡与支护一个悲伤的故事土方工程施工事故案例分析杭州地铁湘湖站基坑土体坍塌事故工程简介及事故概况： 杭州地铁一期工程建设规模为68.79公里，由地铁1号线、地铁2号线和地铁4号线部分线路组成。线路呈双Y形。地铁一期工程中地铁1号线长度为47.97公里、地铁2号线长度为16.6公里，地铁4号线钱江新城地下空间连接工程4.22公里，总投资349.36亿元。第一阶段将先期开工

20、建设地铁1号线，一期工程将于2011年底建成通车。2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤(截止2009年9月已先后出院)，直接经济损失4961万元。 事件发生后，国家安全监管总局、住房和城乡建设部有关领导先后到事故现场指导抢险救援工作，相关专家组成事故原因技术分析小组，对北2基坑施工建设过程中勘探、设计、施工程序、设备材料、土性等要件进行技术分析。事故原因分析天灾人祸附近道路整修，车流量猛增，超标10倍，且有大量超重车通行造成地铁工程承受严重过多的的荷载附近污水管道一直漏水，加之杭州前段时间连续10多天降雨杭州地

21、区，因土层软，水量丰富，且地质条件复杂，又加上投资方要求的工期紧，导致勘测设计阶段不能很好的了解基坑情况设计方案不合理施工中的安全隐患未能及时的予以处理典型的地方政绩工程“边规划、边建设、边修改、边拆迁”从施工技术上看：1、主要是地下连续墙设置深度不足，插入深度不到1倍，据西南交大地质专家曹教授分析，在杭州地区，因土层软，水量丰富，至少要达1.5倍，甚至2倍；2、基坑的开挖必须分层、分段，且开挖时间不宜过长，每次分层开挖控制在3米，分段开挖保证在1520米,严禁超挖；3、基坑必须先支撑后开挖，并把握好支撑的细节，基坑的变形要求在受控的状态；4、注意在雨天环境下基坑的及时排水。1、直臂当土质均匀

22、且地下水位低于坑底或槽底标高，其挖方深度不超过下表时，其边坡可以做成直立臂不加支撑2、放坡 永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表中表中的规定。 表1.5 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 边坡稳定性分析ACBDROGeL利用简单条分法，又称瑞典条分法或费兰纽斯法L R=G ersMKM抗滑力矩滑动力矩土的抗剪强度土的

23、抗剪强度是指土体抵抗由于荷载作用产生的土颗粒间的相互滑动而导致土体破坏的极限能力-=c+ tgc摩尔 库伦理论：土的粘聚力剪切滑动面上的法向应力土的内摩擦角问：1.为什么粘土边坡稳定性好？2.为什么雨水之后边坡容易塌方？影响边坡稳定性的因素：内在因素：1.抗剪强度：摩阻力和内聚力； 2.剪力： 自重和外荷载外在因素：1.地下水、雨水、施工水等渗入边坡 2.边坡上部荷载过大 3.土质条件，边坡留置时间（3）保证边坡稳定的措施 放足边坡、土壁支护、改善土体性质（排水降水）；土方开挖顺序、遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。边坡土方开挖应注意：(1)基坑开挖应防止对基础持力层的扰动

24、。基坑挖好后不能立即进入下道工序时，应预留15(人工)30cm(机械)一层土不挖，待下道工序开始前再挖至设计标高，以防止持力层土壤被阳光曝晒或雨水浸泡；（2）在地下水位以下挖土，应在基坑内设置排水沟、集水井或其它施工降水措施，降水工作应持续到基础施工完成；（3） 雨季施工时基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层；（4） 弃土应及时运出，在基坑槽边缘上侧临时堆土、材料或移动施工机械时，应与基坑上边缘保持1m以上的距离，以保证坑壁或边坡的稳定；（5）基坑挖完后，应组织有四方参与的基坑验槽，并报质监站验证。符合要求后方可进入下一道工序。3、基坑支护为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及

25、周边环境采用的支挡、加固与保护措施。（1）基坑支护的作用挡土和截水，保护基坑侧壁的稳定（2）基坑支护结构的选型支护结构水泥挡土墙式排桩与板墙式边坡稳定式逆作拱墙式深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙板桩式板墙式排桩式钢板桩混合土板桩型钢横挡板钢管桩，预制混凝土桩钻孔灌注桩挖孔灌注桩现浇地下连续墙预制装配式地下连续墙土钉墙喷灌支护深层搅拌水泥土桩墙 基坑开挖深度在基坑开挖深度在6m左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，插入的插入的H型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的H型钢周边涂减摩型钢周边涂减摩剂，可抽拔出重复使用

26、。剂，可抽拔出重复使用。 插入水泥土的插入水泥土的H型钢型钢 钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的刚钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的刚度小。适用于软弱地基，地下水位较高、水量较多的深支度小。适用于软弱地基，地下水位较高、水量较多的深支护结构，但在砂砾和密实砂土中施工困难。钢板桩拔桩时，护结构，但在砂砾和密实砂土中施工困难。钢板桩拔桩时，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。易带土造成邻近房屋不均匀沉降。 钢板桩支护钢板桩支护围檩围檩钢管支撑牛角钢板桩破坏方式：（1）板桩底端向外移动（2）板桩弯曲破坏（3）支撑系统破坏设计三要素：（1）板桩入土深度hd（2）板桩本身的结构强度（3）支

27、撑系统的强度混凝土排桩支护（1）平面布置一字相间排列一字相接排列一字搭接排列交错相接排列（2）竖向布置冠梁腰梁hhd（3）构造要求：悬臂式排桩结构桩径不宜小于600mm，桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定（冠梁宽度B不小于1m，高度不小于40cm）（4）施工要求平面位置误差50mm垂直度0.5% 地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩钢管内撑支护方案。灌注桩钢管内撑支护方案。 钢筋混凝土钢筋混凝土压顶梁压顶梁 第一道钢管第一道钢管内撑内撑 钻孔灌注桩排钻孔灌注桩排桩桩 粉沙土粉沙土 型钢腰梁型钢腰梁 发电厂车间内开挖设备基础的大型深基坑，采

28、取发电厂车间内开挖设备基础的大型深基坑，采取有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。 钢管内撑钢管内撑 高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩混凝土梁内撑支护方案。用钻孔灌注桩混凝土梁内撑支护方案。 钻孔灌注桩支护钻孔灌注桩支护 基坑第一道钢筋混基坑第一道钢筋混凝土梁内撑凝土梁内撑 第二道钢内撑第二道钢内撑土钉墙支护采用土钉加固的基坑侧壁土体与湖面等组成的支护结构特点：安全可靠，可缩短基坑施工工期，施工机具简单，易于推广，经济效益较好 南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护采南京玄武湖隧道工程施工

29、梁洲段的土壁支护采用了土钉支护结构。用了土钉支护结构。 钻孔，插入钢筋或螺旋管，钻孔，插入钢筋或螺旋管，灌浆，形成土钉灌浆，形成土钉基坑类别围护结构墙顶位移监控值围护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值一级基坑353二级基坑686三级基坑81010注：1.1. 符合下列情况之一，为一级基坑：1) 重要工程或支护结构做主体结构的一部分；2) 开挖深度大于10m; 3) 与临近建筑物，重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；4) 基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。2.2. 三级基坑为开挖深度小于，且周围环境无特别要求时的基坑。3.3. 除一级和三级外的基坑属二级基坑。

30、4.4. 当周围已有设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。基坑基坑(槽槽)、管沟土方工程验收必须确保支护结构安全和周围、管沟土方工程验收必须确保支护结构安全和周围环境安全为前提。当设计有指标时，以设计要求为依据，如环境安全为前提。当设计有指标时，以设计要求为依据，如无设计指标时应按表无设计指标时应按表7.1.7的规定执行。的规定执行。表表7.1.7 基坑变形的监控值基坑变形的监控值(cm)第一节第一节 排水和地下水处理排水和地下水处理1 1、 清理施工场地、拆迁障碍物、旧有房屋、构清理施工场地、拆迁障碍物、旧有房屋、构筑物、筑物、 道路、沟渠、道路、沟渠、管道管道、电线、电杆、坟墓、树、电线、电

31、杆、坟墓、树木等；木等；2 2 、设置排水防洪设施、设置排水防洪设施 地表水：积水、雨水地表水：积水、雨水 措施：排水沟措施：排水沟合理布置，截面按需要，合理布置，截面按需要，一般不小于一般不小于0.50.50.5m0.5m，坡度，坡度0.20.2； 截水沟截水沟山坡地段，截断地表雨水流山坡地段，截断地表雨水流入工地；（排洪沟）入工地；（排洪沟） 挡水堤坝挡水堤坝低洼地施工，场地周围设置，防低洼地施工，场地周围设置，防治雨水流入。治雨水流入。一、一、 土方工程施工前的准备工作土方工程施工前的准备工作4 4 、修建临时设施、安装临时水电、修建临时设施、安装临时水电 搭设临时工棚，修建现场供水、供

32、电等管线。搭设临时工棚，修建现场供水、供电等管线。5 5 、材料、机具的准备，设备试运转、材料、机具的准备，设备试运转 机械设备的维修、检查，运往施工现场。机械设备的维修、检查，运往施工现场。6 6 、测量、放线、测量、放线7 7 、土方工程的辅助工作，、土方工程的辅助工作，边坡稳定、基坑支护、降边坡稳定、基坑支护、降水措施水措施3 3 、修筑土方运输临时道路、修筑土方运输临时道路 场地内施工机械运行的道路，主要干线宜与永场地内施工机械运行的道路，主要干线宜与永久性道路结合修建，一般双车道，宽度不小于久性道路结合修建，一般双车道，宽度不小于7 7 米米。20cm 20cm 厚碎石或砾石路基，两

33、侧结合设置排水沟。厚碎石或砾石路基，两侧结合设置排水沟。二、地下水处理二、地下水处理地下水分为潜水和层间水两种。地下水分为潜水和层间水两种。潜水是埋藏在地表以下第一层不透水潜水是埋藏在地表以下第一层不透水层以上含水层中所含的水，无压力，层以上含水层中所含的水，无压力，属重力水，能作水平方向流动。属重力水，能作水平方向流动。层间水是两个不透水层之间含水层所层间水是两个不透水层之间含水层所含的地下水。如果层间水未充满含水含的地下水。如果层间水未充满含水层，水没有压力，称为无压层间水；层，水没有压力，称为无压层间水；如果水充满此含水层，水则具有压力如果水充满此含水层，水则具有压力，称为承压层间水，如

34、右图，称为承压层间水，如右图。（一）集水坑降水一）集水坑降水 也称明沟排水，是现场最普遍应用的一种人工降也称明沟排水，是现场最普遍应用的一种人工降低地下水位的方法。施工方便，设备简单，低地下水位的方法。施工方便，设备简单，可应用于可应用于除细砂土以外各种土质的施工场合除细砂土以外各种土质的施工场合。 其基本方法是在场地范围内合理布置排水明沟，其基本方法是在场地范围内合理布置排水明沟，沿沟每隔一段距离设一个集水井，让地面水、雨水及沿沟每隔一段距离设一个集水井，让地面水、雨水及地下水汇入排水沟流入集水井，然后用水泵排出基坑地下水汇入排水沟流入集水井，然后用水泵排出基坑。随着基坑挖土的加深，随时加深

35、排水沟和集水井，。随着基坑挖土的加深，随时加深排水沟和集水井，保持水流的畅通。保持水流的畅通。 1 1、明沟排水的施工要点：、明沟排水的施工要点： 排水沟深度一般排水沟深度一般0.40.40.6m0.6m，宽度，宽度0.4m0.4m，水沟，水沟边坡边坡1 1：1 11 1：0.50.5，纵向坡度最小，纵向坡度最小0.20.20.5%0.5%。较大。较大基坑的排水沟尺寸可以达到基坑的排水沟尺寸可以达到1.51.51.5m1.5m。 集水井沿排水沟每集水井沿排水沟每202040m 40m 设置一个，长宽或直设置一个，长宽或直径一般应达到径一般应达到0.60.60.8m0.8m，井应低于排水边沟，井

36、应低于排水边沟1m 1m 左右左右，可作简易加固。，可作简易加固。 排水沟一般设置在开挖基坑的周围一侧或两侧排水沟一般设置在开挖基坑的周围一侧或两侧，有时在基坑的中间。排水沟的设置及尺寸应考虑到，有时在基坑的中间。排水沟的设置及尺寸应考虑到基坑排水量和对周围邻近建筑物的影响。基坑排水量和对周围邻近建筑物的影响。 对基坑深度较大，地下水位较高，多层土中上部对基坑深度较大，地下水位较高，多层土中上部有透水性较强的土层或上部地下水较旺盛的情况，可有透水性较强的土层或上部地下水较旺盛的情况，可在基坑边坡上设置在基坑边坡上设置2 23 3 层排水沟，避免上层地下水层排水沟，避免上层地下水冲刷边坡造成塌方

37、，同时可减少边坡高度和水泵的扬冲刷边坡造成塌方，同时可减少边坡高度和水泵的扬程。程。2 2、明沟排水实例：、明沟排水实例： 2 2、流砂防治、流砂防治流砂现象的产生原因流砂现象的产生原因 动水压力：水在土中渗流时对单位土体的压力动水压力：水在土中渗流时对单位土体的压力 流砂防治流砂防治 总的原则是总的原则是“治砂必治水治砂必治水”。主要有三个途径主要有三个途径，即，即减小或减小或平衡动水压力平衡动水压力、截住地下水流截住地下水流、改变动水压力的方向改变动水压力的方向。1 1）枯水期）枯水期 施工减少动水压力施工减少动水压力2 2）打）打 板板 桩减少动水压力（设止水帷幕）桩减少动水压力（设止水

38、帷幕）3 3）人）人 工工 降降 水改变动水压力方向（向下）水改变动水压力方向（向下）4 4）水水 下下 作作 业平衡动水压力业平衡动水压力5 5）抛）抛 物物 重重 压平衡动水压力压平衡动水压力6 6）冻）冻 结结 法法截住地下水流截住地下水流在地下水位以下开挖基坑时，由于水头高度在地下水位以下开挖基坑时，由于水头高度的不同，常产生渗流。的不同，常产生渗流。水在渗流过程中受到水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，对土颗粒骨架产生压力，即土颗粒的阻力，对土颗粒骨架产生压力，即动水压力。如果动水压力超过了土的浸水密动水压力。如果动水压力超过了土的浸水密度，就会产生流砂现象度，就会产生流砂现象管涌：处于

39、不透水层内的基坑底覆盖土层厚度的管涌：处于不透水层内的基坑底覆盖土层厚度的重量小于承压水的托举力时，基坑底被冲溃而发生的冒砂现重量小于承压水的托举力时，基坑底被冲溃而发生的冒砂现象。象。（二）井点降水二）井点降水 适用情况：适用情况： 在基坑开挖深度较大，地下水位较高，土质不好，在基坑开挖深度较大，地下水位较高，土质不好，不宜用明沟排水系统进行排降水时，采用井点降不宜用明沟排水系统进行排降水时，采用井点降水法可以使问题得到解决。水法可以使问题得到解决。 优势特点：优势特点： 井点降水可使基坑施工深度范围内的土层条件改善，为施井点降水可使基坑施工深度范围内的土层条件改善，为施工过程创造条件，有效

40、避免基坑涌水、塌方、管涌、基坑隆起工过程创造条件，有效避免基坑涌水、塌方、管涌、基坑隆起、流沙等现象。、流沙等现象。 简单描述：简单描述： 井点降水，就是在就开挖前，在基坑周围埋设一定数量的井点降水，就是在就开挖前，在基坑周围埋设一定数量的降水井，在井中不断抽出地下水，使基坑范围的地下水位下降降水井，在井中不断抽出地下水，使基坑范围的地下水位下降到基坑底以下，从而消除上述不利工程现象，同时，还能使地到基坑底以下，从而消除上述不利工程现象，同时，还能使地基土层因土颗粒自重压缩而更加密实，增加地基土的承载能力基土层因土颗粒自重压缩而更加密实，增加地基土的承载能力。 井点降水一般要到基础工程完成以后

41、才能结束。井点降水一般要到基础工程完成以后才能结束。 不良影响：不良影响： 井点降水使地下水位降低范围较大，可能产生因降水使邻近井点降水使地下水位降低范围较大，可能产生因降水使邻近建筑物产生过多沉降，特别是不均匀沉降，造成建筑物因地基建筑物产生过多沉降，特别是不均匀沉降，造成建筑物因地基变形而开裂、倒塌等损害。变形而开裂、倒塌等损害。各种井点的适用范围各种井点的适用范围井点降水的分类：轻型井点、喷射井井点降水的分类：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等点、电渗井点、管井井点、深井井点等轻型井点类轻型井点类喷射井点喷射井点一般轻型井点一般轻型井点电渗井点电渗井点管井井点类管井井点类

42、管井井点管井井点深井泵井点深井泵井点井点类型井点类型土层渗透系数（土层渗透系数（ m / d m / d ）降低水位深度（降低水位深度（ m m ）一级轻型井点一级轻型井点0.10.180803 36 6二级轻型井点二级轻型井点0.10.180806 69 9电电 渗渗 井井 点点 0.1 15 15各种井点的适用范围各种井点的适用范围1 1、轻型井点（亦称真空井点）、轻型井点（亦称真空井点）（1） 一般轻型井点的设备一般轻型井点的设备 由管路系统和抽水设备组成。由管路系统和抽水设备组成。 管路系统管路系统 ：滤管、井点管、弯联管和排水总管：滤管、井点管、弯联管和排水总管 滤滤 管管 滤管是进

43、水设备滤管是进水设备( (见下页图见下页图) )，滤管用，滤管用3838或或51mm51mm钢管制成，长度一般为钢管制成，长度一般为1.01.01.5m1.5m。滤管壁上钻有。滤管壁上钻有直径直径121218mm18mm的呈梅花型布置的滤孔，滤孔面积占滤的呈梅花型布置的滤孔，滤孔面积占滤管表面积的管表面积的20203030。管壁外包有粗细两层滤网，为。管壁外包有粗细两层滤网，为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管螺旋状隔开，并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管上端与井点管相连，下端有铸铁

44、头，便于沉入土中。上端与井点管相连，下端有铸铁头，便于沉入土中。 滤管构造 1 1钢管；钢管；2 2管壁小孔；管壁小孔；3 3缠绕的塑料管；缠绕的塑料管；4 4细网；细网；5 5粗滤网；粗滤网；6 6粗铁丝保护网；粗铁丝保护网；7 7井点管；井点管；8 8铸铁头铸铁头 弯连管弯连管胶皮管、塑料透明管或钢管制成，直径胶皮管、塑料透明管或钢管制成，直径383851mm51mm。为便于检修井点，每个弯连管均应装设阀门。为便于检修井点，每个弯连管均应装设阀门。 总总 管管 集水总管一般用集水总管一般用100100127mm 127mm 的钢管连接而的钢管连接而成，作为成套设备，每节长度成，作为成套设备

45、，每节长度4m4m，每隔，每隔0.80.81.2m 1.2m 有一个接有一个接头可连接到井点管。头可连接到井点管。 抽水设备抽水设备：主要有真空泵：主要有真空泵 ，射流泵等。因此分为真空，射流泵等。因此分为真空泵轻型井点和射流泵轻型井点。可根据不同的土壤渗透系数泵轻型井点和射流泵轻型井点。可根据不同的土壤渗透系数的大小来进行选择。的大小来进行选择。 一套抽水设备的负荷长度约一套抽水设备的负荷长度约100100120m120m。 井点管井点管与滤管钢管直径相同的钢管，长度与滤管钢管直径相同的钢管，长度5 57m7m，上端用弯连管与总管连接。上端用弯连管与总管连接。 轻型井点降水系统构成轻型井点降

46、水系统构成 弯连管弯连管 总管总管 井点管井点管 真空泵真空泵（2 2）轻型井点的布置）轻型井点的布置井点系统的布置，应根据基坑大小、深度、土质、地下水位井点系统的布置，应根据基坑大小、深度、土质、地下水位与流向、降水深度要求等综合决定。与流向、降水深度要求等综合决定。I. I. 平面布置平面布置基坑宽度小于基坑宽度小于6m6m时，可单排线状布置，在地下水流时，可单排线状布置，在地下水流向的上游；向的上游；宽度大于宽度大于6m 6m 或土质不良，可用双排线状布置；或土质不良，可用双排线状布置； 面积较大的基坑，宜环状布置，或面积较大的基坑，宜环状布置，或U U 状布置，以利状布置，以利挖土时的

47、运输车辆进出；挖土时的运输车辆进出；井点管距基井点管距基 坑壁坑壁0.70.71.0m1.0m，以防局部发生漏气。，以防局部发生漏气。井点管间距应大于井点管间距应大于15 15 倍井点管直径，并符合总管接头的倍井点管直径，并符合总管接头的间距（间距（0.8m0.8m、1.2m1.2m、1.6m 1.6m 等）等）II. II. 高程布置高程布置轻型井点的降水深度在管壁处一般可达轻型井点的降水深度在管壁处一般可达67m，井点管，井点管需要的埋设深度需要的埋设深度 h不应超过不应超过67m，否则应降低系统埋置深度。甚至考，否则应降低系统埋置深度。甚至考虑采用二级井点。虑采用二级井点。1hhhiL

48、lhh La)iLhh 20017001000hlLssb)a)单排井点；b)双排、U形或环形布置图1-35 高程布置计算井点的类型井点的类型：有无压力有无压力承压井（有压）承压井（有压） 无压井（无压）无压井（无压）是否达到是否达到不透水层不透水层完整井（达到）完整井（达到）非完整井（不到）非完整井（不到）承压完整井承压完整井无压非完整井无压非完整井承压非完整井承压非完整井无压完整井无压完整井（3）轻型井点的计算）轻型井点的计算计算内容：涌水量、井点管数量、井点管间距计算内容：涌水量、井点管数量、井点管间距轻型井点降水计算轻型井点降水计算 无压完整井涌水量计算无压完

49、整井涌水量计算 单井单井 或或 （m3/d） （1- 461- 46） 式中式中 K土的渗透系数（土的渗透系数（m/d）；）； H含水层厚度（含水层厚度（m）；）； S水井处水位降落高度（水井处水位降落高度（m）；）； r 水井（单井）的半径（水井（单井）的半径（m）；）； R 水井的降水影响半径（水井的降水影响半径（m）。）。 (2)lnlnHS SQKRr (2)1.364lgHS SQKlgRr 在井点系统中，各井点管是布置在基坑周在井点系统中，各井点管是布置在基坑周围，许多井点同时抽水，即群井共同工作。围，许多井点同时抽水，即群井共同工作。 群井的计算，可把由各井点管组成的群井群井的计

50、算，可把由各井点管组成的群井系统，视为一口大的单井，得到群井的涌水量系统，视为一口大的单井，得到群井的涌水量计算公式。计算公式。R0 x Hlss群井的涌水量计算公式（群井的涌水量计算公式（1-48）或或 （m3/d） （1-481-48） 式中式中 S 井点管处水位降落高度（井点管处水位降落高度（m）；）； x0 井点管围成的水井的半径（井点管围成的水井的半径（m）；）； 其他符号意义同前。其他符号意义同前。 00(2)ln)lnHS SQKRxx （00(2)1.364lg()lgHS SQKRxx 无压非完整井涌水量计算无压非完整井涌水量计算在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统，在

51、实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统， 这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入。因此这时地下水不仅从井的面流入，还从井底渗入。因此 涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式 （1-48）。此时式中）。此时式中 H 换成有效含水深度换成有效含水深度H0，即，即 或或 （m3/d）000(2)ln)lnHS SQKRxx （000(2)1.364lg()lgHS SQKRxx 有效含水深度H0的意义是，抽水是在H0范围内受到抽水影响，而假定在H0以下的水不受抽水影响，因而也可将H0视为抽水影响深度。H0H H0 抽水影响深度。假想半径假想半

52、径x0的确定的确定 由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到 x0。当。当矩形基坑长宽比不大于矩形基坑长宽比不大于 5 时，环形布置的井点可近似作为时，环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将近似圆的半径作为矩形水井的假想半径：半径作为矩形水井的假想半径： 0Fx 式中 x0 环形井点系统的假想半径（m）； F 环形井点所包围的面积（m2）。 （1-49） x0、R、K的确定： 抽水影响半径抽水影响半径R的确定的确定 R 与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时与土的渗透系数、

53、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关可近似地按式（间等因素有关可近似地按式（1-50）计算：）计算： （m） 式中式中 S，H 的单位为的单位为m；K 的单位为的单位为m/d。 渗透系数渗透系数 K 值对计算结果影响较大。值对计算结果影响较大。渗透系数渗透系数K 值的确定值的确定 可用现场抽水试验或实验室测定。可用现场抽水试验或实验室测定。 对重大工程，宜采用现场抽水试验确定。对重大工程，宜采用现场抽水试验确定。 1.95RSHK （1-50） 井点管数量计算井点管数量计算 井点管最少数量由下式确定：井点管最少数量由下式确定： Qnq （根） 式中 q 为单根井管的最大出水量，由下式确定

54、： 365qd lK (m3/d) （1-52） d 为滤管直径（m）； l 为滤管长度（m）； 其它符号同前。井点管最大间距井点管最大间距D：LDn （1-53） 式中 L总管长度（m）； n井点管最少根数。 实际采用的井点管间距 D 应当与总管上接头尺寸相适应。即尽可能采用0.8、1.2、1.6或2.0m 且 D n ，一般 n应当超过 1.1n ，以防井点管堵塞等影响抽水效果。（m） 具体工程中参考具体工程中参考建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程 JGJ120JGJ1209999（4 4）轻型井点的施工）轻型井点的施工安装程序是：安装程序是： 挖井点沟槽，敷设集水总管，埋设井点管，

55、挖井点沟槽，敷设集水总管，埋设井点管，用弯联管将井点管与总管连接，安装抽水设备。用弯联管将井点管与总管连接，安装抽水设备。 井管的埋设一般采用井管的埋设一般采用水冲法水冲法，并根据现场条件以及，并根据现场条件以及土层情况选择冲水管冲孔后沉入井点管、直接利用井点土层情况选择冲水管冲孔后沉入井点管、直接利用井点管水冲下沉、套管式冲枪水冲法或振动水冲法成孔后沉管水冲下沉、套管式冲枪水冲法或振动水冲法成孔后沉入井点管等方法。冲孔过程中孔洞必须保持入井点管等方法。冲孔过程中孔洞必须保持垂直垂直，孔径，孔径不应小于不应小于300mm300mm，并应上下一致。冲孔深度应比滤管底，并应上下一致。冲孔深度应比滤

56、管底深深0.5m0.5m以上。井孔成型后，应立即拔出冲管，插入井点以上。井孔成型后，应立即拔出冲管，插入井点管，并填满砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量管，并填满砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利工作的关键，一般要选择干净的粗是保证轻型井点顺利工作的关键，一般要选择干净的粗砂，以免堵塞滤管网眼，填灌要均匀，并填塞至滤管顶砂，以免堵塞滤管网眼，填灌要均匀，并填塞至滤管顶上上1.01.01.5m1.5m。 井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水井点管与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，能很快下渗方为合格冒出，或向管内灌水时，能很快下渗方为合格。砂

57、滤。砂滤层填灌好后，距地面下的层填灌好后，距地面下的0.50.51.0m1.0m深度内，应用粘土深度内，应用粘土封口封口，以防漏气影响抽水效果。，以防漏气影响抽水效果。 井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查井点系统全部安装完毕后，需进行试抽，以检查有无漏气现象。一般应连续抽水有无漏气现象。一般应连续抽水( (特别是开始阶段特别是开始阶段) )，出水规律是出水规律是“先大后小、先浑后清先大后小、先浑后清”。动画演示动画演示现场录像现场录像1 12.2.管井井点管井井点 （1）管井井点管井井点 用钢管或其它材料制成直径用钢管或其它材料制成直径200mm 以上的滤水井管，下以上的滤水井管，下端

58、连端连23m 长的过滤部分。将其沉入直径长的过滤部分。将其沉入直径400500 的井孔中的井孔中，外面充填，外面充填315mm 的砾石，井管外地面处。的砾石，井管外地面处。0.5M 内用粘土内用粘土填充夯实。填充夯实。用直径用直径50100mm 的胶皮管或钢管作为吸水管伸入滤水井管的胶皮管或钢管作为吸水管伸入滤水井管中，采用离心式水泵将井管中的地下水抽出地面。一般一个井中，采用离心式水泵将井管中的地下水抽出地面。一般一个井管装置一台水泵，当水泵排水量大于当井管涌水量数倍时，也管装置一台水泵，当水泵排水量大于当井管涌水量数倍时，也可另设集水总管，共用一台水泵。可另设集水总管，共用一台水泵。 井管

59、井点一般适用于渗透系数大、涌水量大的土层降水。井管井点一般适用于渗透系数大、涌水量大的土层降水。井管井点间距一般井管井点间距一般2050M，深度，深度815M，井内水位可降低，井内水位可降低610M。也有采用小型的井管降低，最大埋深。也有采用小型的井管降低，最大埋深510M，井内水，井内水位可降低位可降低35M。 管井井点的滤管管井井点的滤管 管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求大，土质的渗透系数在大，土质的渗透系数在20200m/d。 （2） 深井泵井点深井泵井点当降水深度较大，管井内一般水泵不能满足要求时，可改用当降水深度

60、较大，管井内一般水泵不能满足要求时，可改用深井泵。一般管井直径深井泵。一般管井直径300mm，内径应大于水泵外径，内径应大于水泵外径50mm。水泵采用潜水泵或深井泵。水泵采用潜水泵或深井泵。深井较大适用于渗透性大、涌水量大、较深的砂类土类，降深井较大适用于渗透性大、涌水量大、较深的砂类土类，降水深度可达水深度可达1550m。（三）、井点降水对邻近环境的影响及预防措施（三）、井点降水对邻近环境的影响及预防措施1、回灌技术、回灌技术 为了减少井点降水对周围建筑物的影响，减少地下为了减少井点降水对周围建筑物的影响，减少地下水的流失，可以采用补充地下水的方法来保持建筑物水的流失，可以采用补充地下水的方