土方工程施工技术培训讲义（111页）

1、第02章 土方工程建筑施工1、土的工程性质及其对施工的影响；2、土壁支护与边坡；3、填土压实。内容提要主要内容：学习重点：1、土的分类及工程性质；2、基坑边坡及支护；3、土方机械化施工及土方工程质量验收。2-1 概 述一、土方工程的施工特点1、特点工程量大 ；劳动强度大、工期长 ；施工受场地及气候限制，施工条件复杂。采用机械化施工 做好施工组织设计 合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工2、对策二、土的分类与鉴别松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石按土开挖的难易程度将土分为八类：1、松土和普通土 可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；2、坚土、砂砾坚土和软石

2、用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；3、次坚石、坚石和特坚硬石 一般要用爆破方法施工。土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs一类土(松软土) 砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥) 1.081.17 1.011.03 能用锹、锄头挖掘 二类土(普通土) 亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 1.141.28 1.021.05 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 三类土(坚土) 软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 1.241.30 1.041.07 要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬

3、棍 四类土(砂砾坚土) 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 1.261.32 1.061.09 整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 五类土(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，软的石炭岩 1.301.45 1.101.20 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土(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 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖,部分用风镐 七类土 (坚石) 大理岩，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

4、灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖 八类土(特坚硬石) ) 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 1.451.50 1.201.30 用爆破方法开挖 三、土的工程性质1、土的工程性质的意义土方施工方法的选择；劳动量和机械台班的消耗及工程费用。2、土的工程性质土的组成；土的含水量；土的天然密度和干密度；土的可松性系数；土的渗透性；土的压实性。1）土的组成土的三相示意图土由土颗粒水空气三部分组成。 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。土中水的质量与

5、固体颗粒质量之比的百分率。2.土的含水量工程意义：3.土的天然密度和干密度土的天然密度 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。干密度 土的固体颗粒质量与总体积的比值。 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。4.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。 指标：可松性系数计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数计算填方所需挖土工程量的主要参数5.土的渗透性 土体被水透过的性质。 指标：渗透系数（见下页表） 单位时间内水穿透土

6、层的能力，以m/d表示土的名称 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 土的渗透系数参考表6.土的压实性 表示土的紧密程度。 指标：压实系数 意义： 在考虑土方边坡稳定、进行填土压实等情况时，要考虑到土的密实度，进而考虑到天然密度、干密度及含水量。 cd/ max d土的实际干密度 max土的最大干密度2-2 基坑排水、降水 当基坑挖

7、至接近地下水位时，在坑底设置集水坑，并在坑底四周开挖具有一定坡度的排水沟，使地下水流入集水坑，然后用水泵抽出坑外。集水井降水法1排水沟 2集水井 3水泵一、集水井（坑）降水（明排水）集水坑的设置要求：数量：每隔2040m一个 直径（宽度）：0.60.8m深度：保持低于挖土面0.71.0m简单、经济，应用较广；易产生流砂、管涌、边坡塌方等问题。集水坑降水法的优缺点：流砂： 当基坑挖至地下水位以下，且采用集水坑降水时，如果坑底、坑壁的土颗粒形成流动状态随地下水的渗流不断涌入基坑的现象。a）水在土中渗流时的力学现象 b）动水压力对对地基土的影响动水压力原理图关键因素： 动水压力的大小和方向 在基坑开

8、挖前，先在基坑四周埋设一定数量的井点管和滤水管，挖方前和挖方过程中利用抽水设备，通过井点管抽出地下水，使地下水位降至坑底以下，避免产生坑内涌水、塌方和坑底隆起现象，保证土方开挖正常进行。二、井点降水类型：管井井点、喷射井点、电渗井点、轻型井点适用：项次井点类别土的渗透系数（m/d）降低水位深度（m）1单级轻型井点0.150362多级轻型井点0.1506123电渗井点15组成轻型井点1）当基槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时可采用单排点，布置在地下水流的上游一侧；2）沟槽宽6m,土质不良时采用双排井点；3）当基坑面积较大时则应采用环形井点；4）当土方施工机械需要进出基坑时，可采用U形井点。管

9、路系统：滤管、井点管、弯管、总管抽水设备：真空泵、离心泵平面布置（见下页图）轻型井点的平面布置U形井点双排井点单排井点环状井点 轻型井点的降水深度，从理论上讲可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际的降水深度一般不宜超过6m（否则要用二级井点，如右图所示）。式中： H1井点管埋设面至坑底面的距离；h降低后的地下水位到基坑中心底面的距离，一般为0.51m；I地下水降落坡度，环形井点为110，单排井点为15（下页图）； L井点管至基坑中心的水平距离。二级轻型井点 1第一级井点管 2第二级井点管高程布置：HH1hIL环形井点的布置图单排线状井点的布置图1）轻型井点使用时，一般应连续抽水（特别

10、是开始阶段）。2）正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。3）在抽水过程中，还应检查有无堵塞“死井”（工作正常的井管，用手触摸时，应有冬暖夏凉的感觉，或从弯联管上的透明阀门）观察。轻型井点的施工：1）安装程序：总管井点管弯联管把井点总管联接抽水设备。2）井水管的埋设方法：冲水管冲孔、钻孔、水冲法及振动水冲法。降水施工要点：降水的影响：1）产生较大的地面沉降2）使周围建筑基础下沉或房屋开裂防止的措施：1）设置止水帷幕2）回灌井点补充地下水3）减缓降水速度法 水井种类 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 环形井点涌水量计算简图 a）无压完整井 b）无压非完整井 管井

11、井点 a）钢管管井 b）混凝土管管井1沉砂管 2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混凝土过滤管 11潜水泵 12出水管 电渗井点布置示意 1阳极 2阴极 3用扁钢、螺栓或电线将阴极连通 4用钢筋或电线将阳极连通 5阳极与发电机连接电线 6阴极与发电机连接电线 7直流发电机（或直流电焊机）8水泵 9基坑 10原有水位线 11降水后的水位线 轻型井点降低地下水位全貌图 1井点管 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 滤管构造 1钢管 2管壁上小孔 3缠绕的铁丝 4细滤网 5粗滤网 6粗铁丝保护网 7井

12、点管 8铸铁头 喷射井点设备及平面布置简图 1喷射井管 2滤管 3进水总管 4排水总管 5高压水泵 6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 2-3 土方机械化施工一、 推土机1、类型：索式 借助本身自重切土（深度较小）油压式 强制切土（深度较大） 1）下坡推土 借助机械本身自重作用，提高效率30%2）并列推土 增大推土量、减少土的散失3）多铲集运 多次铲土、分批集中、一次推送4）槽形推土 增加推土量10%30%运输距离宜在100m内，以40-60m效率最高2、推土机的施工方法：3、适用情况： 多用于地形起伏不大的场地平整，开挖深度在1.5m以内的基坑、回填

13、基坑与沟槽，推筑高度在1.5m以内的路基、堤坝。1、类型：拖式 自行式 行走方式油压式 索式 操作机构2、作用： 铲土、运土、卸土、填筑、整平二、 铲运机3、适用： 适用于含水量不大的一至三类土地直接挖运。不适于在砾石层、冻土地带和沼泽区施工。4、经济运距： 自行式 8001500m拖式 200350m1）环形路线2）“8”字形路线环形路线“8”字形路线减少拐弯次数与空车行驶距离5、运行路线：1、种类：1）按行走装置：履带式、轮胎式2）按工作装置：正铲、反铲、拉铲、抓铲3）按操作机构：机械式、液压式三、 单斗挖掘机（a）正铲（b）反铲（c）拉铲（d）抓铲单斗挖土机工作装置的类型1）正铲特点：向

14、前向上、强制切土作业方式（见下页图）正向挖土、侧向卸土正向挖土、后方卸土适用：开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟2、特点及适用情况： a)正向挖土、侧向卸土 b)正向挖土、后方卸土 1正铲挖土机 2自卸汽车 正铲挖土机作业方式2）反铲特点：后退向下、强制切土作业方式（见下页图）沟端开挖沟侧开挖适用：开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟，最大开挖深度可达4-6.8m。 a）沟端开挖 b）沟侧开挖 1反铲挖土机 2自卸汽车 3弃土堆反铲挖土机作业方式3）拉铲特点：后退向下、自重切土作业方式：（见下页图）沟端开挖沟侧开挖适用：开挖大型基坑及水下挖土，填筑路基，修筑堤坝。 a）沟侧开行 b）沟端开行拉铲

15、挖土机作业方式4）抓铲特点：直上直下、自重切土适用：开挖大型基坑及水下沉井。 抓铲挖土机 2-4 土方边坡与支护 一、土方边坡放坡开挖1、放坡 土方挖成上口大、下口小、留出一定的坡度，靠土的自稳保证土壁稳定的措施。放坡大小 与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间长短、排水情况及附近堆土等有关。基坑（槽）放坡开挖往往比较经济，但在场地狭小地段施工不允许放坡时，一般可采用支撑护坡。 以挖方深度(或填方深度) h与底宽b之比表示， 即土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1m 式中：m=b/h称为边坡系数。2、土方边坡的坡度 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

16、边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：土的类别挖方深度/m密实、中密的砂土和碎石类土1.0m硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土1.25m硬塑、可塑的粘土忽然碎石类土1.5m坚硬的粘土2.0m直立壁不加支撑挖方深度 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，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度。土的类别 边坡坡度(高宽) 坡顶无荷载 坡顶有静载 坡顶有动载 中密的砂土 11.00 1：1.251：1.50中密的碎石类土(充填物为砂土) 1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土 1：0.671：0.751：1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土) 1：0

17、.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土 1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.33软土(经井点降水后) 1：1.00-二、土壁支护1）边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。 2）雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。3）基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。1、土壁稳定土体内摩阻力和粘结力保持平衡。土壁塌方的主要原因231354(a)(b)（a）断续式水平挡土板支撑；（b）垂直挡土板支撑横撑式支撑1水平挡

18、土板；2垂直支撑；3工具式支撑；4垂直挡土板；5水平支撑2、基槽支护结构3、基坑支护结构作用：在基坑施工期间挡土、挡水，以保证基坑开挖和基础施工的安全和顺利。类型：按受力：重力式支护结构非重力式支护结构边坡稳定式支护结构按材料：钢板桩、钢筋混凝土灌注桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土桩、旋喷桩、土钉墙。固化剂：水泥或石灰特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆； 坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性；1）重力式支护结构深层搅拌水泥土桩挡墙 利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。 适用于加固淤泥质土、粘土；国外最大深度60m ，国内1218m；支挡高

19、度国内最深9m。 钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩。高压旋喷桩挡墙适用于：地下水位较低,深度不很大的一般粘性或砂土层中。2）非重力式支护结构H型钢支柱挡板支护挡墙 沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩,间距11.5m,然后边挖方,边将36cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土,并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子,使横板与土体紧密接触。形式：平板桩和波浪式板桩。（见下页图）钢板桩 挖土之前在基坑的周围打入钢板桩或钢筋混凝土板桩，板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定，如基坑深度较大，可加水平支撑。适用于：一般地下水位较高的粘性或砂土层

20、。钢板桩单独打入法：适用于桩长小于10m，且工程要求不高的钢板桩支撑施工。双层围檩插桩法：在桩的轴线两侧先安装双层围檩(一定高度的钢制栅栏)支架后，将钢板桩依次锁口咬合全部插入双层围檩间。 钢板桩的施工：钢板桩打入法：单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。分段复打法：在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架，将1020块钢板桩拼装组成施工段插入土中一定深度，形成一段钢板桩墙，即屏风墙。 在开挖的基坑周围，现场灌注钢筋混凝土桩，达到强度后，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑，在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。在桩间土方挖成外拱形，使之起土拱作用。如基坑深度小于6m，

21、或邻近有建筑物，亦可不设锚拉杆，采取加密桩距或加大桩径处理。钢筋混凝土灌注桩排桩挡墙适用于：开挖较大、较深（6m）基坑，临近有建筑物、不允许支护，背面地基有下沉、位移时采用。 SMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构。SMW挡土墙适用：SMW适宜的基坑深度为610m，国外开挖深度已达20m。特点：止水好，刚度大，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌深度，型钢可回收重复使用，成本较低。（a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”优点：结构整体性好，刚度大，可作防渗墙，形状灵活。地下

22、连续墙 地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结构之一。对地下结构层数多的深基坑的施工非常有利。地下连续墙施工1、修筑导墙2、成槽机成槽3、吊放钢筋笼4、浇筑混凝土5、拔出接头管构造： 基坑坡面可以竖直90，也可是80左右； 土钉长度为开挖深度的0.51.2倍，间距12m； 土钉钢筋：直径1632mm； 面层混凝土：C20,厚度80mm.边坡稳定及支护结构土钉墙 在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成孔，孔内放钢筋并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射厚80200mm的C20混凝土，使土体、钢筋与喷射混凝土面板结合，成为深基坑土钉支护。土钉墙构造适用情况： 地下水位以上或经降水措施后的杂填土、普通粘土或非松

23、散性的砂土，基坑深度一般在6m以下。复合土钉可做到10m深甚至以上。土钉墙施工：钻孔安放钢筋或钻花钢管灌浆绑扎钢筋网喷射混凝土已施工完毕土钉墙坑内支撑、坑外拉锚支撑系统坑内支撑基坑外拉锚2-5 土方开挖 1、学习和审查图纸、图纸会审2、基坑开挖方案的确定 施工流向、施工程序、主要分部工程施工方法和机械3、场地平整与清理障碍物 4、定位与放线5、修筑临时道路和安装临时供水、供电设施；一、基坑开挖准备工作 一般情况下基坑（槽）应采用先平整场地，以有利于定位与放线工作。对于人防工程或地下建筑物多采用先挖后平之顺序。 场地平整与清理 场地清理是指基础土石方工程施工区域内影响施工的建筑物、构筑物应拆除；

24、拆迁或改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。场地平整与基坑（槽）开挖的顺序有三种：1.先平后挖 2.先挖后平 3.边挖边平1、 房屋定位 定位、放线2、 放线 二、土方开挖要点1、放坡开挖（无支护结构）地下水位以上的粘性土层，可垂直开挖或放坡；较深的基坑应分层开挖；采用机械开挖时，需保持坑底土体的原状结构，应在坑底及坑壁留15-30cm厚的土层，由人工挖掘修整；在基坑外侧地面应设置排水系统，严禁地表水流入或渗入坑周土体；开挖时，应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高、边坡坡度复测检查；基坑开挖好后，应尽量减少暴露时间，及时清边验底。2、有支护结构的基坑开挖原则：

25、 由上而下，先撑后挖、分层开挖支撑与挖土密切配合，严禁超挖，每次挖深不得超过支撑位置以下50cm；基坑深度较大时，应分层开挖基坑开挖验槽后，应立即进行垫层与基础施工，防止暴晒与雨水浸刷。2-6 土方填筑与压实 1、准备工作：1）地表土层处理 清除基底的积水、淤泥和杂物2）地下设施验收 地下结构物、沟渠、管道、电缆管线2、填方土料一般要求：1）碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3）可用于表层下的填料；2）含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；3）碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方；一、 土方填筑4）淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理使含水量符合压实要求后，可用于填方中的次要部位；5）有水溶性硫酸盐大于5%的土，不能用作回填土，在地下水作用下，硫酸盐会逐