建筑施工土方工程培训讲义(土方开挖、支护、填筑、地下水控制)

建筑施工土方工程培训讲义(土方开挖、支护、填筑、地下水控制)第一页，共185页。主要内容：土方开挖、支护、填筑、地下水控制；学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。第二页，共185页。1.1土的分类及工程性质土方工程的分类及施工特点：

1、分类：

场地平整、基坑(槽)与管沟开挖、地下大型挖土工程（常采用“逆筑法”）、回填工程等。

2、特点：1、工程量大——机械化施工2、施工条件复杂——制定施工方案第三页，共185页。土的分类及现场鉴别方法在工程上，土根据开挖难易程度分为八类（16个级别）：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石。其中一~四类土为土，五~八类土为岩石。其开挖难易直接影响其施工方案、劳动量消耗和工程费用。第四页，共185页。表1.1土的工程分类与现场鉴别方法土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03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1.14～1.241.02～1.05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1.24～1.301.04～1.07要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土(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1.26～1.321.06～1.09整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤第五页，共185页。土的分类土的名称可松性系数现场鉴别方法KSK’s五类土(软石)硬质粘土，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1.30～1.451.10～1.20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1.30～1.451.10～1.20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、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩1.30～1.451.10～1.20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1.45～1.501.20～1.30用爆破方法开挖第六页，共185页。1.1.3土的工程性质1.土的可松性：自然状态下的土，经开挖，其体积因松散而增加，虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。——最终可松性系数——最初可松性系数V1V2V3说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1（2）土方运输：用松土的体积V2，考虑Ks（3）土方回填：用压实土的体积V3,考虑Ks’第七页，共185页。解：V余=（V挖-V回/Ks’）*Ks=（8-8/1.03）*1.2=0.28m3例：从甲地挖出土（长2m，宽2m，深2m），去回填相同体积乙基坑，问挖出土是否有多余，多余多少？Ks=1.2Ks‘=1.03练习：1、已知基坑体积2000m3，基础体积1200m3，Ks=1.14，Ks’=1.05，问应外运多少松土？2、某基坑开挖体积为500m3，基础体积为250m3，用土去填满，填满后将剩余的土填入底面积为10*10m2的坑内，问坑多高？Ks=1.2，Ks’=1.1，第八页，共185页。2．土的密度：⑴天然密度：指土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。⑵土的干密度：指单位体积土中固体颗粒的质量，即土体孔隙中无水时的单位土重（kg/m3）

。指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。3．土的含水量：第九页，共185页。4．土的渗透性：土体被水透过的性质LΔh5．原状土经机械压实后的沉降量：根据不同土质，其沉降量一般在：3~30cm之间。式中：P——机械压实的有效作用力（MPa）

C——原状土的抗陷系数（MPa）当水力坡度

时，地下水在土中渗流的速度，称渗透系数K。P4表1-3第十页，共185页。1.2基坑（槽）的土方开挖1、边坡形式：土方边坡（a）直线形

（b）折线形

（c）阶梯形说明：①i、m可以根据土质查规范确定，也可由施工经验确定；②在保证质量、安全的前提下，i尽可能大、m尽可能小。p52、坡度第十一页，共185页。一般要求:

直壁不加支撑挖方深度土的类型 挖方深度密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂石) 1.00硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土 1.25硬塑、可塑的粘土及碎石类土(充填物为粘性土) 1.50坚硬的粘土 2.00第十二页，共185页。发生边坡塌方的部位

南京古南都饭店基础施工中，由于山坡土质为杂填土，基坑开挖中出现了山坡边坡塌方，危及了山坡上的房屋安全。第十三页，共185页。3、影响边坡稳定因素内在因素：（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）土质；（2）施工期间边坡上荷载；（大量堆土、堆料、停放机具）（3）土的含水率及含水情况；（增大土自重，粘结力减小）（4）边坡的留置时间。4、思考题：为什么粘土的土方边坡稳定性好？为什么雨后边坡容易塌方？第十四页，共185页。1.2.2土方量计算

基坑土方量的计算：

V=H（A1+4A0+A2）/6基槽土方量的计算（沿长度分段）

V1=L1（A1+4A0+A2）/6V=ΣV1+V2+…+Vn第十五页，共185页。例：建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均断面为3m2，基坑深2m，底宽1.5m，地基为粉质粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量？回填所需的自然状态下土方量和需运走的松散体积？（m=0.5，Ks=1.3，Ks’=1.05）解：挖方量=[1.5+（1.5+2*2*0.5）]*2*100÷2=500m3（V1状态）填方体积=500-3*100=200m3（V3状态）回填所需的自然状态下土方量=200÷1.05=190m3（V1状态）运走松散的体积=（500-190）×1.3=403m3（V2状态）第十六页，共185页。场地平整施工方案确定（挖高填低，平整压实,将自然地面改造成人们所要求的地面）1、先平整整个场地，后开挖基坑槽；适用于场地挖填土方量较大工程。2、先开挖基坑，后平整场地；适用于平坦场地3、边平整场地，边开挖基坑；适用于划分施工段工程第十七页，共185页。1.2.4场地平整步骤确定场地的设计标高计算挖、填土方工程量确定土方平整调配方案选择土方机械，拟定施工方案一、场地设计标高的确定考虑因素：（1）生产工艺与运输；（2）地形；（3）挖填方平衡；（4）泄水坡度。（如无设计要求，一般应向排水沟方向作不小于2‰的坡度）第十八页，共185页。

1．初步确定场地设计标高H0：⑴将场地划分为边长为a的方格（一般a=20）（3）按挖填方平衡原则确定H0。（2）计算或测量各方格角点的自然标高或根据相邻等高线，用插入法求出各方格角点的地面标高；aaaaaaH22H12H11H21原则：场地内挖填平衡，并尽量减少土方工程量。方法：方格网法（在地形图上划分方格网，边长a为10m,20m，40m）第十九页，共185页。假设设计平面为水平面，根据挖、填方平衡的原则：式中：H1——1个方格仅有的角点标高；H2——2个方格共有的角点标高；H3——3个方格共有的角点标高；H4——4个方格共有的角点标高；第二十页，共185页。2．场地设计标高的调整：挖方区有：填方区有：

（1）考虑土的可松性而提高设计标高第二十一页，共185页。（2）考虑泄水坡度：·当设计对泄水坡度有规定时，按设计要求进行；·当设计无要求时，取泄水坡度i≥2‰；·排水方向取顺自然地面方向。第二十二页，共185页。(a)单向泄水(b)双向泄水第二十三页，共185页。二、场地平整土方量计算1．计算场地各方格角点的施工高度：“＋”为填方；“－”为挖方。2．确定零线：编号施工高度地面标高设计标高A0Bh2h1xa零点位置计算第二十四页，共185页。3、土方量计算⑴方格四个角点全部为挖（填）方时：第二十五页，共185页。⑵两个角点为挖、两个角点为填时：挖方：填方：⑶三个角点为挖、另一个角点为填时：填方：挖方：第二十六页，共185页。小结：⑷零线通过方格的对角线时（三角棱锥体）：第二十七页，共185页。例题：某建筑场地方格网如图所示,方格边长20m,双向泄水ix=iy=3‰,土层为亚粘土.不考虑土的可松性影响,试根椐挖填方平衡的原则,计算场地设计标高,角点施工高度及总土方量.123456789170.00170.50171.00170.50171.00171.50171.00171.50172.00第二十八页，共185页。解：（1）计算设计标高：式中：∑H1=170+171+171+172=684（m)2∑H2=2×(170.5+170.5+171.5+171.5)=1368(m)4∑H4=4×171=684（m)得：H0=（684+1368+684）÷4×4=171(m)H1=171-3‰×20-3‰×20=170.88（m)H2=171-3‰×20=170.94（m)H3=171-3‰×20+3‰×20=171.00（m)第二十九页，共185页。H4=171-3‰×20=170.94（m)H5=171（m)H6=171+3‰×20=171.06（m)H7=171-3‰×20+3‰×20=171.00（m)H8=171+3‰×20=171.06（m)H9=171+3‰×20+3‰×20=171.12（m)（2）角点施工高度h1=+0.88h2=+0.44h3=0h4=+0.44h5=0h6=-0.44h7=0h8=-0.44h9=-0.88第三十页，共185页。（3）确定零线：123456789170.00170.50171.00170.50171.00171.50171.00171.50172.00170.88170.94171.00170.94171.00171.06171.00171.06171.12+0.88+0.440+0.440-0.440-0.44-0.88ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ第三十一页，共185页。（4）土方量计算：填方：V1=20×20×(0.88+0.44+0.44+0)÷4=+176m3V2=a2h/6=20×20×0.44÷6=+29.33m3V4=+29.33m3挖方：V3=-29.33m3V5=-29.33m3V6=-176m3(5)总填方量：+243.66m3总挖方量：-243.66m3第三十二页，共185页。练习：某建筑场地方格网如图所示：方格边长20m，试计算角点施工高度及总土方量。252.45251.62252.0251.56251.7251.5251.4251.44251.9251.56251.6251.5251.28251.44250.95251.38251.40251.5251.25251.44250.85251.38250.6251.32123456789101112第三十三页，共185页。三、土方调配土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本。第三十四页，共185页。土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的原则。进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案。调配方案确定后，绘制土方调配图(如图)。在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡。W为挖方，T为填方。第三十五页，共185页。第三十六页，共185页。几点说明：1、设计标高的确定；2、设计标高的调整；3、场地土方量计算；4、土方调配。第三十七页，共185页。1.3施工准备与辅助工作1.3.1施工准备(1)在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点，或已有建筑物、构筑物的位置、标高，测设平场范围线和标高。(2)对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案，并征得主管部门意见和同意，拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和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。第三十八页，共185页。(3)尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥,便于土方工程施工。(4)对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值,以便施工。(5)修好临时道路、电力、通讯及供水设施，以及生活和生产用临时房屋。第三十九页，共185页。土壁支护

土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。★开挖基坑（槽）时：

放坡开挖：较经济，但在建筑稠密地区，或有地下水渗入基坑槽时往往不能实现。

基坑（槽）支护：利用支护结构挡土、止水。

横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大沟槽开挖的土壁支撑。第四十页，共185页。横撑式土壁支撑有两种形式：1、水平挡土板式（1）断续式：适用于湿度较小的粘土，挖土深度小于3m。（2）连续式：适用于较潮湿或散粒的土，挖土深可达5m。2、垂直挡土板：适用于松散和湿度很大的土，挖土深不限。第四十一页，共185页。挖一层土,支撑一层，适用于能保持立壁的干土或天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度在2m以内适用于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度在3m以内。第四十二页，共185页。适用于较松散的干土或天然湿度的粘土类土,地下水很少,深度为3～5m

适于沟槽深度较大,下部有含水土层情况，深度不限第四十三页，共185页。基坑支护结构：

建筑基坑——为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工所开挖的地面以下的空间。基坑支护——为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境所采用的支挡、加固与保护措施。第四十四页，共185页。一、基坑支护的作用：挡土和截水，保证基坑侧壁的稳定。二、基坑支护的分类按受力不同分为：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所用材料不同分为：钢板桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土桩、旋喷桩。第四十五页，共185页。1、重力式支护墙类型：（1）深层搅拌水泥土桩原理：利用水泥浆固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地与土和固化剂强制拌合，使凝结成具有整体性、水稳定性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。施工工序：定位预拌下沉喷浆搅拌上升重复搅拌、下沉、上升完成移机工艺：一次喷浆，二次搅拌；两次喷浆，三次搅拌。依据水泥掺入比及土质情况而定。第四十六页，共185页。第四十七页，共185页。特点：（1）在施工过程中无振动，无噪音，对环境无污染，对土体无侧向挤压，对邻近建筑物影响小。（2）可按建筑物要求做成柱状、块状等加固形状。（3）可有效提高地基强度（水泥掺量通常12%~15%），加固体强度可达0.8~1.2MPa,软土地基仅0.006MPa。（4）施工期较短，造价低廉。（5）深度大时，插入加筋杆件。范围：适用于4~6m深基坑，适用于软土地区、淤泥质土、粉质粘土等地基承载力不大于120MPa的粘性土地基。目的：防止坑壁及边坡滑塌、坑底隆起等，并可作防渗墙工程。第四十八页，共185页。（2）旋喷桩挡墙原理：钻孔后将钻杆从地基土深处上提，同时利用钻杆端部旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩，桩体相连。施工工艺：整平原地面钻机就位钻杆下沉钻进上提喷浆强制搅拌复拌提杆出钻钻机移位第四十九页，共185页。（3）施工费用高.（4）对于地下水流速过大地层，由于喷射浆液无法在注浆管周围凝固，不易采用该法。特点：（1）设备结构紧凑，体积小，不会对周围建筑物带来振动影响。（2）施工有大量泥浆排出，容易引起污染。第五十页，共185页。2、非重力式支护挡墙（1）H型钢支柱挡板支护挡墙H型钢桩按1～1.5m间距打入土中,然后边挖方,边将3～6cm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。

适于地下水位较低的一般粘性或砂土层中应用。支护和挡板较经济，可回收利用。第五十一页，共185页。（2）钢板桩槽钢钢板桩：由槽钢并排或成正反扣搭接组成，顶部易设支撑或拉锚。槽钢长6~8m，多用于深度不超过4m的基坑。热轧锁扣钢板桩：U型（深5~10m，上海等地区广泛使用）、Z型、一字型（建筑中不用，水工结构用）、H型、组合型（基坑深度很大时用）。特点：一次性投资大，多以租赁方式，柔性大，支撑量大，施工困难，拔除带土，引起土层移动。用于基坑深度不大，对周围环境要求不太严格时使用。第五十二页，共185页。第五十三页，共185页。第五十四页，共185页。（3）钢筋混凝土桩排桩挡墙钢筋混凝土钻孔灌注桩沉管灌注桩整体性较差，无防水能力（与水泥土复合结构），适用于粘性土，开挖面积较大，面积较大较深基坑。第五十五页，共185页。第五十六页，共185页。第五十七页，共185页。钢筋混凝土压顶梁钻孔灌注桩排桩型钢腰梁粉沙土第一道钢管内撑第五十八页，共185页。（4）地下连续墙用特制挖槽机械开挖一定长度沟槽，挖至设计深度，放入钢筋骨架，浇筑混凝土，达到强度后，墙体中间用机械或人工开挖至要求深度。一般与逆筑法结合使用，作为地下室墙体一部分，单纯做支护结构费用较高。优点：结构整体性好，刚度大，可作防渗墙。缺点:需用专用机械，成本较高适用于：开挖深度较大、较深有地下水，周围有建筑物基坑。第五十九页，共185页。分段施工，接头严密第六十页，共185页。（5）土层锚杆支护结构原理：锚杆一端插入土层中，另一端与挡土结构拉结，借助锚杆与土层的摩擦力产生的水平抗力抵抗土侧压力来维护挡土结构的稳定。组成：支护挡墙（钢板桩、灌注桩、连续墙）托架（把由挡墙传来的荷载传给锚杆）

锚杆（锚头、拉杆、锚固体组成）第六十一页，共185页。第六十二页，共185页。第六十三页，共185页。3、边坡稳定式支护结构土钉墙支护结构原理：在开挖边坡表面铺钢筋网喷射细石混凝土，每隔一定距离埋设土钉，使与边坡土体形成复合体，从而提高边坡稳定性，对土坡进行加固。适用：开挖深5~12m，粘性土、粉土等。第六十四页，共185页。第六十五页，共185页。钻孔，插入钢筋或螺旋管，灌浆，形成土钉南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护采用了土钉支护结构。第六十六页，共185页。第六十七页，共185页。第六十八页，共185页。1.3.4深基坑工程土方开挖一、土方开挖方案1、无支护结构的基坑开挖常采用放坡开挖第六十九页，共185页。大型基坑放坡开挖，坡面喷混凝土保护基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。第七十页，共185页。2、有支护结构的基坑开挖分类（1）根据支撑方案的不同分：无内撑支护开挖和有内撑支护开挖。（2）根据其开挖顺序分：盆式开挖、岛式开挖、条状开挖和区域开挖等。★盆式开挖：先挖中间，后挖四周特点：挡墙的无支撑暴露时间短，开挖速度慢，适用于较密支撑下的开挖。★岛式开挖：先挖四周，后挖中心特点：施工速度快，挡墙受荷时间长，适用于无支撑或边桁架大空间的支护。第七十一页，共185页。钢管内撑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。第七十二页，共185页。钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。第七十三页，共185页。水泥土内插型钢支护结构钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制基坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除不便（凿除或爆破）。第七十四页，共185页。二、土方开挖注意事项1、基坑开挖的时空效应；2、先撑后挖，严禁超挖；3、防止坑底隆起变大；4、防止边坡失稳；5、防止桩位移和倾斜；6、对邻近建筑物及地下设施的保护。第七十五页，共185页。1.4土方填筑与压实1.4.1土料的选择和填筑方法1．土料的选择：（首先应采用原土回填）⑴碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料（粒径不超过铺填厚度的2/3，当用振动碾时不超3/4）；⑵含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。第七十六页，共185页。不能选用的几种土：▲含水量大的土；▲淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量＞8%的土；▲硫酸盐含量＞5%的土、冻土。▲在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。2．填筑方法（分层填土、分层压实）▲宜采用同类土填筑，不同类时上层透水性小，下层透水性大，坡脚透水性大以免形成水囊

。▲填方土层应接近水平的分层填土、分层压实；▲采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。第七十七页，共185页。1.4.2填土压实的方法：1、碾压法适用于大面积场地压实。原理：利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度。常用:（1）平碾（压路机）按碾轮重量，分轻型（3-5t）、中型（6-9t）、重型（10-14t）。适宜于压实砂土和粘性土。（2）羊足碾：用拖拉机牵引。适宜于压实粘性土。注意：碾压法机械开行速度不宜过快第七十八页，共185页。第七十九页，共185页。压路机压实第八十页，共185页。2、夯实法：适用于小面积场地压实。原理：利用夯锤自由下落冲击力夯实土壤。常用：蛙式打夯机、振动打夯机用于夯实砂土、杂填土以及含有石块填土第八十一页，共185页。蛙式打夯机1-夯头;2-夯架;3-三角带;4-底盘第八十二页，共185页。蛙式打夯机压实第八十三页，共185页。振动打夯机第八十四页，共185页。3、振动压实法原理：将振动压实机放在土层表面，借助振动设备使压实机振动，使填土压实。适用振动压实砂土常用振动平碾第八十五页，共185页。1.4.3影响填土压实质量的因素土的含水量、铺土厚度、压实功。1．土的含水量：最优含水量：使填土压实获得最大密实度时的含水量。小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最优含水量粘性土含水量检验：手握成团，落地开花。P32土过干：适当润湿土过湿：翻松晾晒第八十六页，共185页。2．压实功（压实遍数）第八十七页，共185页。3．铺土厚度：填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。压实机械每层铺土厚度（mm）压实遍数平碾250~3006~8振动压实机250~3503~4柴油打夯机200~2503~4人工打夯＜2003~4过厚：压实遍数多过薄：增加总压实遍数第八十八页，共185页。1.4.4填土压实的质量检查1．质量要求：压实系数（λc）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。一般场地平整0.9，填土作地基0.93~0.96第八十九页，共185页。2．检查方法：实际干密度ρ0≥控制干密度ρd,则压实合格;实际干密度ρ0<控制干密度ρd,则压实不合格。第九十页，共185页。土的最优含水量和最大干密度参考表项次土的种类变动范围最优含水量（%）（质量比）最大干密度（103kg/m3）1砂土8~121.80~1.882粘土19~231.58~1.703粉质粘土12~151.85~1.954粉土16~221.61~1.80第九十一页，共185页。1.5土方工程机械化施工1.5.1推土机：（4）提高效率的方法：下坡推土法；并列推土；槽形推土；多铲集运；铲刀上附加侧板。（2）适用范围：场地清理、场地平整、开挖深度不大的基坑、回填土等。（1）特点：独立进行挖土、运土、卸土工作，操作灵活，所需工作面小，行驶快。（3）经济运距30~60m，最大运距100m第九十二页，共185页。第九十三页，共185页。

下坡推土第九十四页，共185页。并列推土第九十五页，共185页。1.5.2铲运机特点：（1）能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑和压实的施工机械。（2）对行驶道路要求低。（3）操作灵活、运转方便、生产率高第九十六页，共185页。1-驾驶室;2-前轮;3-中央枢架;4-转向油缸;5-辕架;6-提斗油缸;7-斗门;8-铲斗;9-斗门油缸;10-后轮;11-尾架C4-7型自行式铲运机第九十七页，共185页。铲运机第九十八页，共185页。铲运机作业示意图(a)铲土;(b)卸土第九十九页，共185页。正铲、反铲、抓铲、拉铲。1．正铲挖土机：工作特点：前进向上，强制切土适用范围：基坑内作业、3m以上无地下水的干燥基坑。停机面以上、含水量30％以下、一～四类土的大型基坑开挖。作业方式：

正向挖土、侧向卸土；正向挖土、后方卸土。单斗挖土机第一百页，共185页。2．反铲挖土机：

适用范围：开挖停机面以下、一至三类的砂土或粘土，最大挖土深度4~6m。基坑、基槽、管沟等。作业方式：沟端开挖；沟侧开挖。工作特点：后退向下、强制切土。第一百零一页，共185页。第一百零二页，共185页。特点：挖掘方便，挖掘宽度深度较大第一百零三页，共185页。特点：挖土机工作稳定性差，挖掘深度小，一般在无法采用沟端开挖或施工现场土不需运走时采用。第一百零四页，共185页。3．拉铲挖土机：工作特点：后退向下、自重切土。适用范围：停机面以下、一二类土，较大基坑、沟渠，挖取水下泥土。填筑路基、堤坝、河道清淤。作业方式：沟端开挖；沟侧开挖。第一百零五页，共185页。第一百零六页，共185页。4．抓铲挖土机：工作特点：直上直下、自重切土。适用范围：停机面以下、开挖较松软的土（一～二类土），窄而深的基坑、沉井，特别是水下挖土。作业方式：立于作业面一侧。第一百零七页，共185页。第一百零八页，共185页。1.5.4施工机械的选择确定施工方案（1）工程类型与规模（2）施工现场的工程及水文地质情况（3）现有机械设备条件（4）工期要求第一百零九页，共185页。1.6地下水控制

地下水控制——为保证支护结构施工、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施。1.集水坑降水法2、降水——真空井点、喷射井点、管井井点3、截水4、回灌(防止基坑周边地基下陷）方法第一百一十页，共185页。1.6.1集水坑降水法是在基坑开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖有一定坡度的排水沟，在坑底每隔一定距离设一个集水坑，地下水通过排水沟流入集水坑中，然后用水泵抽走。适用范围：面积较小、土质较好、粗颗粒土层或粘性土层、降水深度不大的基坑（槽）开挖工程。第一百一十一页，共185页。1、集水坑的设置：第一百一十二页，共185页。2、抽水设备：离心泵、潜水泵、软轴水泵。离心泵潜水泵潜水泵工作简图1-叶轮;2-轴;3-电动机;4-进水口;5-出水胶管;6-电缆第一百一十三页，共185页。3、流砂及其防治：ρh2Fρh1Fh1Lh2TLF

流砂现象：当基坑开挖到地下水位以下时，有时坑底土会进入流动状态，随地下水一起涌入基坑。

Q

F

GD第一百一十四页，共185页。①产生的原因：②防治途径：◆改变动水压力方向；◆减小或平衡动水压力；动水压力大于土压力动水压力：流动中的地下水对土颗粒产生的压力◆截断地下水流第一百一十五页，共185页。③防治方法：

（1）抢挖法；（2）打钢板桩法；（3）水下挖土法；（4）在枯水季节开挖基坑（5）地下连续墙法；（6）用井点法降低地下水位；(7)抛大石块法。第一百一十六页，共185页。1.6.2降水★作用：消除流砂现象、稳定土方边坡、加速土的固结。★方法：轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点等★原理：在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量滤水管,利用抽水设备从中抽水，使地下水位降到坑底以下。选用：根据渗透系数、降低水位深度、工程特点选用。第一百一十七页，共185页。井点类型K(m/d)H(m)轻型井点0.1~503~6（6~12）喷射井点0.1~28~20电渗井点＜0.1根据选用的井点确定管井井点20~2003~5深井井点10~250＞15

各种井点的适用范围第一百一十八页，共185页。1．轻型井点：第一百一十九页，共185页。第一百二十页，共185页。在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.1～1m/d时，常采用轻型井点降水。第一百二十一页，共185页。⑴轻型井点设备：管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。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-井点管;8-铸铁头井点管：直径50mm，长5m、6m或7m的钢管滤管：直径同井点管，长1m、1.2m、1.5m总管：直径100～127mm，每段4m，接头间距0.8m弯联管：硬塑料透明管第一百二十二页，共185页。

弯连管

井点管

总管第一百二十三页，共185页。抽水设备：真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱射流泵设备：射流器、离心泵、循环水箱⑵轻型井点布置：①平面布置：单排：基坑上口宽度B﹤6m，降水深度≦5m要求：布置在地下水上游一侧，两端伸出基坑≧B环状：面积较大井点管距离基坑壁≧1m第一百二十四页，共185页。

真空泵第一百二十五页，共185页。第一百二十六页，共185页。第一百二十七页，共185页。②高程布置：L第一百二十八页，共185页。②高程布置：式中：HA——井点管的埋设深度（m）；

H1——井点管埋设面至基坑底面的距离；

h1——基坑底面至降低后的地下水位的距离；取0.5~1m。

I——水力坡度；单排：1/4；环状：1/10。

L——环状井点：井点管至基坑中心的水平距离（短边）。单排井点，井点管至对边坡脚的水平距离井点管露出地面200~300mm,滤管宜埋在透水层内最小降水深度S：基坑中心的降水深度第一百二十九页，共185页。第一百三十页，共185页。井点管长度=HA+0.2m当井点管得长度不能满足降水要求时，可采用：降低井点管的埋设面；采用多级井点（最多采用两级）第一百三十一页，共185页。例：基坑底宽1.8m，深3m，地下水位距地面1.2m，土方边坡1：0.5，采用轻型井点降水。试确定：⑴平面布置类型；⑵井点管最小埋深及要求的降水深度；⑶当采用6m长井点管时，其实际埋深及降水深度。【解】⑴计算基槽上口宽度：∴采用单排布置。第一百三十二页，共185页。⑵最小埋深HA及降水深度S：⑶若采用6m井点管，确定实际埋深HA和降水深度S：第一百三十三页，共185页。练习：基坑底部平面尺寸为8×3m，边坡系数m=0.25，地面标高为+0.5m，基坑底部标高为-3.5m，地下水位为-1.5m。采用轻型井点降低地下水位。试确定井点平面布置形式，计算井点管长度和实际降水深度。第一百三十四页，共185页。【解】⑴计算基坑上口宽度：∴采用单排布置。第一百三十五页，共185页。⑵最小埋深HA及降水深度S：⑶采用6m井点管，实际埋深HA和降水深度S：第一百三十六页，共185页。⑶轻型井点系统涌水量计算：涌水量：单位时间内通过某过水断面的水流量。采用“水井”理论第一百三十七页，共185页。1承压完整井2承压非完整井3无压完整井4无压非完整井①轻型井点系统的类型：第一百三十八页，共185页。式中：Q——涌水量（m3/d）；

K——渗透系数（m/d）；

H——含水层厚度（m）；

S——水位降低值（m）；

R——抽水影响半径（m）；

x0——环状井点的假想半径（m）；F——井点管包围的面积（m2）。适用条件：①矩形基坑的长宽比≤5；②基坑宽度≤2R。无压完整井涌水量计算：②涌水量计算：第一百三十九页，共185页。无压非完整井涌水量计算：H0——抽水影响深度（m）。H0的取值：S’为井点管内水位降低值；l为滤管长度H00.80.50.30.2当计算出的H0﹥H（实际含水层）厚度，取H0=H第一百四十页，共185页。承压完整井涌水量：M——承压含水层厚度。承压水位不透水层含水层不透水层hsHMR第一百四十一页，共185页。承压非完整井涌水量：r:井点管的半径，mL：井点管进入含水层的深度，m第一百四十二页，共185页。②间距：⑷井点管的数量及间距：①数量：

式中：q——单根井点管的最大出水量（m3/d）；

d——滤管直径（m）；

l——滤管长度（m）；1.1备用系数第一百四十三页，共185页。在确定井点管间距时，还应注意以下几点：a.井距不能过小，否则彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于5πd。b.在总管拐弯处及靠近河流处，井点管宜适当加密。c.在渗透系数小的土中，考虑到抽水使水位降落的时间比较长，宜使井距缩小。d.间距应与总管上的接头间距相配合。第一百四十四页，共185页。第一百四十五页，共185页。例：设备基础施工，基坑底宽8米，长12米，深4米，土方边坡1：0.5，不透水层距地面9米，地下水位距地面1.5米，K=5，井点管长6米，直径50毫米，滤管长1米。试进行轻型井点设计。【解】⑴井点管布置：根据基坑尺寸，采用环状井点。第一百四十六页，共185页。而⑵判断井点管类型：∴属无压非完整井。第一百四十七页，共185页。⑶计算涌水量：而含水层深度：又：第一百四十八页，共185页。⑷井点管布置：数量：井距：第一百四十九页，共185页。(5)轻型井点的施工：施工过程：包括井点系统的埋设、安装、运行及拆除等。●准备工作：井点设备、动力、水源及必要材料的准备，排水沟开挖，附近建筑物的标高观测及防止沉降措施●井点系统的埋设：埋设井点的程序：先排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点与总管接通，然后安装抽水设备。第一百五十页，共185页。井点管的埋设方法射水法：直接利用井点管水冲下沉。水冲法用冲水管冲孔后，沉设井点管要求：孔径不小于300mm，深度大于等于滤管底+0.5m钻孔法①注意事项：①冲孔深度宜比滤管底深0.5ｍ左右。②保证井点管与孔壁间填筑沙滤层的质量。③井点填砂后，须用粘土封口，以防漏气。第一百五十一页，共185页。直接用井点管水冲下沉法(a)水冲下射时(b)抽水时球阀开放球阀关闭(a)(b)冲水管冲孔法1-冲管;2-冲嘴;3-胶皮管;4-高压水泵;5-压力表;6-起重吊钩;7-井点管;8-滤管;9-填砂;10-粘土封口第一百五十二页，共185页。●拔除：砂土填实（抗渗时按要求处理）●使用：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。正常的排水是细水长流，出水澄清。抽水时需要经常检查井点系统工作是否正常，以及检查观测井中水位下降情况。第一百五十三页，共185页。(6)井点回灌：目的：消除周围土壤因固结而引起的地面沉陷第一百五十四页，共185页。2、喷射井点(喷射器先抽水后喷水)组成：喷射井管、高压水泵、管路系统工作原理：高压水经内外管环形通道进入喷嘴，喷嘴截面变小流速增加，压力下降，形成局部真空，抽吸地下水，形成混合室。适用范围：当降水深度超过6m，土层渗透系数为（）m/d的弱透水层时，采用喷射井点降水比较合适，其降水深度可达20m。第一百五十五页，共185页。3、深井井点（潜水泵抽水）适用范围：适用于抽水量大、较深的砂类土层，降水深可达50m以内。4、电渗井点适用范围：在饱和黏性土中，特别是在淤泥和淤泥质黏土中，由于土的渗透系数很小（小于0.1m/d），此时宜采用电渗井点排水。第一百五十六页，共185页。5、管井井点适用范围：适于渗透系数较大、地下水丰富的土层、砂层或用集水井排水法易造成土粒大量流失，引起边坡塌方及用轻型井点难以满足要求的情况下使用。但管井属于重力排水范畴，吸程高度受到一定限制，要求渗透系数K较大（20-200m/d），降水深度仅为3-5m。第一百五十七页，共185页。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大，土质的渗透系数在20～200m/d。第一百五十八页，共185页。井的四周填入砂滤料管井的井点管管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。第一百五十九页，共185页。补充材料1地基局部处理地基局部处理：指在浅基础开挖基槽(坑)的施工中或验槽(坑)时，发现基槽(坑)范围内有洞穴、软弱土层或岩基、墙基等局部异常地基的处理。处理的方法和原则：将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。

第一百六十页，共185页。1、软松土坑(填土、墓穴、淤泥)的处理将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。常用回填材料有砂、砂砾石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如下图所示。软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成1∶2踏步与两端相接，如下图所示。第一百六十一页，共185页。第一百六十二页，共185页。对于范围和深度较大的软土坑，由于回填材料与天然地基密实度相差较大，会造成基础不均匀下沉，所以还要考虑加强上部结构的强度，以抵抗地基不均匀沉降而引起的内力。在防潮层下设钢筋混凝土或钢筋砖圈梁(图1.37)第一百六十三页，共185页。2、砖井、枯井、土井的处理方法

当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用2∶8或3∶7灰土分层回填夯实至槽底(图1.38)。第一百六十四页，共185页。3、局部范围内(硬物)的处理

当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。硬土、硬物挖除后，若深度小于1.5m时，可用砂、砂卵石或灰土回填；若长度大于5m时，则将槽底做1∶2踏步灰土垫层与两端紧密连接，然后做基础。

第一百六十五页，共185页。4、橡皮土的处理当地基为粘性土，含水量大且趋于饱和时，如果直接夯打或反复碾压，就容易形成有颤动弹性感的“橡皮土”。对于含水量高的粘性土，施工中避免直接夯拍，拟采用晾槽或掺石灰粉的办法降低含水量后压实。若施工中已出现橡皮土，则应将橡皮土层挖除，然后在槽底适当加深的情况下铺垫一层承载力高、适应设计要求的垫层地基，如砂土或级配砂石垫层等。第一百六十六页，共185页。补充材料2质量标准及安全技术1、土方工程质量验收内容

(1)场地平整挖填方工程的验收内容平整区域的坐标、高程和平整度；挖填方区的中心位置、断面尺寸和标高；边坡坡度要求及边坡的稳定；泄水坡度，水沟的位置、断面尺寸和标高；填方压实情况和填土的密实度；隐蔽工程记录。第一百六十七页，共185页。(2)基槽的验收内容基槽(坑)的轴线位置、宽度；基槽(坑)底面的标高；基槽(坑)和管沟底的土质情况及处理；槽(坑)壁的边坡坡度；槽(坑)、管沟的回填情况和密实度。

第一百六十八页，共185页。2、质量标准

表1.10土方开挖工程的质量检验标准

第一百六十九页，共185页。项序项目允许偏差或允许值(mm)

检查方法桩基基坑基槽挖方场地平整管沟地(路)面基层人工机械主控项目1标高-503050-50-50水准仪2长度、宽度(由设计中心线向两边量)+200-50+300-100+500-150+100_经纬仪，用钢尺量3边坡设计要求观察或用坡度尺检查一般项目1表面平整度2020502020用2m靠尺和楔形塞尺检查2基底土性设计要求观察或土样分析第一百七十页，共185页。3、安全技术

施工前进行场地清理，拆除施工区域内的房屋、古墓，拆除或改建通讯和电力设备、上下管道、地下电缆等；迁移树木，清除树墩及含有大量有机物的草皮、耕植土和河塘淤泥等。基槽(坑)开挖时，人工操作间距应不小于2.5m；采用机械作业时，挖土机的间距应大于10m。挖土应由上而下逐层进行。基槽(坑)的开挖严格按要求放坡。第一百七十一页，共185页。尽量避免在坑槽边缘堆置大量土方、材料和机械设备。运输道路应平整坚实，坡度和转弯半径应符合有关安全规定。深基坑上下应先挖好阶梯或设置靠梯，禁止踩踏支撑上下；坑的四周应设安全栏杆或悬挂危险标志。基槽(坑)设置的支撑应经常检查有无松动、变形等不安全迹象，特别是雨雪后要加强巡视检查。第一百七十二页，共185页。土方工程场地平整基坑工程填筑压实机械化施工H0△hHnhnVm支护降水填压方法影响因素质量检查工作特点总结第一百七十三页，共185页。1.名词解释：⑴流砂现象：⑵压实系数⑶土的最佳含水量⑷土的可松性：练习⑸建筑基坑⑹基坑支护⑺地下水控制第一百七十四页，共185页。2．单项选择：⑴某基坑开挖土方量为V1，基础在坑内占体积为V2，土的最初可松性系数和最终可松性系数分别为Ks和K’s。则该基