土方工程第三节施工准备和相关辅助工作

1、第三节 施工准备和相关辅助工作土方工程本节主要内容： 一、土方工程施工准备工作 二、边坡工程 （一）放坡 （二）支护 三、排、降水工程 （一）流砂 （二）排水 （三）降水建筑施工技术 土木工程系 万衍一、施工准备施工准备工作是为保证工程施工顺利进行而事先做好的工作;不仅在拟建工程开工之前要做好施工准备工作，而且随着工程施工的进展，在各施工阶段开工之前也要做好施工准备工作。土方开挖前需做好下列主要准备工作：1.清理场地2.排除地面水3.修筑临时设施建筑施工技术 土木工程系 万衍二、土方边坡与土壁支撑 为了防止塌方，保证施工安全，在基坑（槽）开挖深度超过一定限度时，土壁应做成有斜率的边坡，或者加以

2、临时支撑以保持土壁的稳定。 （一）放坡 式中，m=B/H为边坡系数。BH边坡坡度图坡度表示：如图，设i为边坡坡度，则：直壁开挖 根据土方工程相关规范的规定：对于土质均匀且地下水位低于基坑（槽）底或管沟底面标高，开挖土层湿度适宜且敞露时间不长时，其挖方边坡可作成直壁，不加支撑，但挖方深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石土（充填物为砂土）（m）硬塑、可塑的粉质粘土及粉土 （m）硬塑、可塑的粘土和碎石类土（充填物为粘性土） （m）坚硬的粘土 （m）建筑施工技术 土木工程系 万衍 按规定坡度开挖 深度超过以上数值的基坑边坡，开挖时可按相应规范选取，对于5m以内基坑可按表选取。 通过计算确定坡度

3、 对地下水、开挖深度、荷载、土质复杂等开挖条件超过规范的规定时，可采用土力学原理计算边坡坡度。 深度在5m以内的基坑（槽）、管沟边坡最陡坡度土方边坡失稳的原因：总体来讲分为两个方面原因：土的抗剪强度降低或土体内的剪应力增加。具体来讲：引起土的抗剪强度降低的原因： 气候、风化使土体变软 水使土体产生润滑作用 粉土等受振动产生液化引起土体内的剪应力增加 地面水渗入使土的自重增加 水渗透时产生动水压力 基坑（槽）顶有荷载特别是动载思考：土方施工时什么时候应特别注意检查边坡？边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙建筑施工技术 土木工程系 万衍建筑施工技术 土木工

4、程系 万衍基坑边坡护面方法示意图（d）土袋或砌石压坡护面（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面（a）薄膜或砂浆覆盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面（二）土壁支撑横撑式支撑 开挖较窄的基坑或沟槽时多采用横撑式支撑，如图所示。水平挡土板适用于湿度小、开挖深度H3m的条件；垂直挡土板适用于松散、湿度大的土质条件，而且开挖深度不限。 沟槽横撑式支撑图a) 水平挡土板b) 垂直挡土板1-水平挡土板;2-垂直支撑;3-工具式支撑；4-垂直挡土板；5-水平支撑；6-连接件 三、土方工程施工排水与降低地下水位一）排、降水目的 1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结

5、构的水平荷载。建筑施工技术 土木工程系 万衍地下含水构造的种类滞水层不透水层潜水层不透水层承压水层不透水层二）流砂现象1动水压力地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。 GDIw =(h/L) w2流砂原因3流砂的防治治砂必治水：途径：（1）设法减小动水压力的大小（2）设法改变动水压力的方向 Q F GD当 动水压力大于或等于土的浸水重度（GD）时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、粉土中。工程实际中具体的措施有：减小动水压力（打板桩法、地下连续墙等增加L）；平衡动水压力（抢挖法、水下开挖、泥浆护壁）；改变动水

6、压力的方向（井点降水）。建筑施工技术 土木工程系 万衍（三）降排水方法1集水井法（明排水法） 用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者 挖至地下水位时，挖排水沟设集水井抽水再挖土、沟、井建筑施工技术 土木工程系 万衍25排水沟集水井水泵要求：（ 1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。（ 2）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。（ 3）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵建筑施工技术 土木工程系 万衍离心泵工作简图井点类型渗透系数降水深度最大井距主要原理单级轻型井点0.120 m/d36 m1.62 m地上真空

7、泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点620喷射井点0.12082023m地下喷射嘴真空吸水电渗井点 0.156极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20200352050单井真空泵、离心泵深管井井点1025025303050单井潜水泵排水水平辐射井点大面积降水平管引水至大口井排出引渗井点不透水层下有渗存水层打穿不透水层，引至下一存水层2井点降水法（1）特点 效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工； 可能引起周围地面和建筑物沉降。（2）井点类型及适用范围管井井点构造钢管深管井井点井孔粘土封口50出水管电缆砾石滤水层375钢井管潜水电泵滤水管滤网导向段开孔底板中粗砂75总管钢板井盖50出水管无砂混

8、凝土管深管井井点井孔潜水电泵砾石滤水层沉砂管无砂混凝土滤水管沉砂管粘土封口（3）轻型井点降水1降水原理2井点设备井管：38、51，长57m（常用6m），无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：38、51，长，开孔12,开孔率2025，包滤网；总管：内75100无缝钢管，每节4m，每隔、1或有一短接口；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）轻型井点降水全貌图二级轻型井点降水滤管构造建筑施工技术 土木工程系 万衍（4）降水对周围建筑的影响及防止措施1.影响：在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时，地下水

9、流失会造成房屋的不均匀沉降，使周围建筑物基础下沉或房屋开裂。建筑施工技术 土木工程系 万衍建筑施工技术 土木工程系 万衍离井点距离（m)3510203141沉降量(mm)104.52.5210实例上海康乐路十二层大楼工程 基础：箱基，开挖，面积7014m2 降水方案：钢板桩加井点降水 抽水6天后沉降观测点的沉降量：危害：降水期间，距基坑610m处旧民房略有裂缝。拔起钢板桩后，挟带泥土很多，使民房成危房建筑施工技术 土木工程系 万衍2.减少降水影响的措施 减缓降水速度，勿使土粒带出 a. 利用降水曲线使其平缓，使邻近建筑物均匀沉降 办法：将井点加长，减缓降水速度 b. 根据土粒，改换滤网 c.

10、提高施工质量，确保砂滤层厚度，滤网外填砂其直径不小于200mm d. 井点上部深度用粘土封口。 建筑施工技术 土木工程系 万衍 在建筑物沿基坑一边，采用回灌井，使建筑物保持原有地下水位（地下水位降低，土层压缩下降） a. 采用回灌沟 条件：建筑物离基坑稍远，无隔水层或弱透水层 无隔水层回灌 有隔水层回灌建筑施工技术 土木工程系 万衍 b. 采用回灌井 条件：土层中有粘质粉土夹层 建筑施工技术 土木工程系 万衍c. 回灌的做法及技术要求 回灌井为较长的穿孔井管，同滤管，外填滤料，粘土封口，回灌井的计算同一般井点计算。水位如何用观测井观测。有时加压回灌，压力为10m水柱。 回灌井的回灌水位曲线是倒

11、漏斗形； 防止降水和回灌两井相通，应保持距离6m以上； 回灌井点，深度控制在长期降水曲线下1m为宜； 回灌应用清水。建筑施工技术 土木工程系 万衍 回灌实例上海友谊商店主楼，楼长82m，宽34m，高33m，6层升板建筑。片筏基础，基础挖深地面下，东面离上海电台大楼10m处挖深达。电台大楼为30m高的六层框架结构，建于三十年代。原地下水位于地面下。 降水井点范围44m85m，井点长度，其中滤管长1m。 回灌井点与降水井点相距7m，局部因场地限制缩小到3m。沿电台大楼布置，共长38m，间距3m。回灌井点长8m，埋至灰粉土层底部。5m高水箱。 效果：沉降观测表明，回灌区一般沉降量12mm，非回灌区沉降可达912mm。在降水区域和原有建筑物之间的土层中设置一道固体的抗渗屏幕。a.打钢板桩b.高压喷射注浆法成幕质量好，适用土层广，但成本高；c.深层搅拌法成本低，只适用软粘土地基；d.压力灌浆法适用土层较广，施工方便，但注浆可控性差，形成完整帷幕较难。建筑施工技术 土木工程系 万衍建筑施工技术 土木工程系 万衍 高压喷射注浆法 堵水防渗按双排或三排布孔，孔距倍旋喷桩直径。喷射水泥浆，可掺2%4%的水玻璃，提高抗渗。有抗渗要求，不宜掺矿渣水泥 。 先喷浆后旋转和