土方准备与辅助

1.3土方工程量的计算与调配

1.掌握场地平整计算土方量的方法；

2.

掌握确定基坑（槽）土方量的方法：拟柱体法3.掌握土方调配的方法“表上作业法”编制初始调配方案最优方案判别四方棱柱体法三角棱柱体法1.4土方工程的准备与辅助工作预备知识:1.土压力理论；

2.边坡稳定条分法计算教学要求：

1.掌握影响土方边坡稳定的因素

2.熟悉基坑支护的结构方式及土压力分布；

3.熟悉水泥土搅拌桩的施工工艺。4.掌握板桩(单锚板桩)支护系统设计要点及相当梁法计算方法；1.4.1土方工程施工前的准备工作1.场地清理2.排除地面水3.修筑好临时道路及供水、供电等临时设施4.材料、机具及施工机械的进场工作5.土方工程测量、放线工作6.辅助工作如边坡稳定、基坑(槽)支护、降低地下水等“三通一平”土方边坡的形式直壁放坡

斜坡、折线坡、踏步(台阶)式土方边坡坡度=HB1B/H==1：mHB1：m1.4.2土方边坡及其稳定

当地下水水位低于基底，在湿度正常土层中开挖基坑或管沟，如敞露时间不长，在一定限度内可挖成直壁不加支撑。直壁(不加支撑)的允许深度：密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；

硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m；

硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；

坚硬的粘土：2m。

土方放坡坡度应考虑土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载及气候条件因素。深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度1：m下滑力（增大）土体抗剪强度（降低）引起下滑力增加的因素主要有：坡顶上堆物、行车等荷载；雨水或地面水渗入土中而使土的自重增加；地下水渗流产生一定的动水压力；引起土体抗剪强度降低的因素主要是：气候的影响使土质松软；土体内含水量增加而产生润滑作用；饱和的细砂、粉砂受振动而液化等。

边坡稳定条件与因素土坡的滑动：土方边坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性造成土壁塌方的主要原因有：

(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.边坡护面措施：

覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法[见图]

2.放坡开挖的适用条件场地允许（邻近无重要建筑物和管线）土质为一般粘性土或粉土以及碎石土、风化岩石等良好土质地下水位降至坑底1：m1.4.3土壁支护当地质条件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构：基槽：横撑式支撑基坑

：土钉墙、重力式水泥土墙、板式支护结构等1.4.3.1基槽支护水平式支撑：间断或连续的挡土板水平放置。间断式：适于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土，深度在3m以内。连续式：适于较潮湿的或散粒的土，深度在5m以内。垂直式支撑：间断或连续的挡土板垂直放置。适于土质较松散或湿度很高土，地下水较少，深度不限。1.4.3.2.基坑支护1.重力式支护结构水泥土墙（水泥土搅拌桩）通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩）主动土压力是指挡土墙在土作用下发生负位移，或绕墙踵逆时针转动。郎肯土压力理论

无粘性土:主动土压力σ=γzKa取决于土的重度和深度，呈三角形分布。Ea=γKah212粘性土：由于土的粘聚力的因素,起到降低土压力的作用（故为负值），呈矩形分布。2c√Ka

主动土压力为：γ

H

KaHHγ

H

Ka

√Ka2Cγ2c√Ka

=γz0KaZ0=Ep1Ep2常将滑动土体分成若干竖直土条，求各土条对滑动圆心的抗滑力矩和滑动力矩，各取其总和，计算安全系数，这即为条分法的基本原理。深层搅拌桩机的组成由深层搅拌机（主机）、机架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成。深层搅拌桩机机组

1—主机；2—机架；3—灰浆拌制机；4—集料斗；5—灰浆泵；6—贮水池；

7—冷却水泵；8—道轨；9—导向管；10—电缆；11—输浆管；12—水管施工工艺

搅拌桩成桩工艺主要依据水泥掺入比及土质情况而定“一次喷浆、二次搅拌”：水泥掺量较小，土质较松时“二次喷浆、三次搅拌”a)

定位；b)预埋下沉；c)提升喷浆搅拌；d)重复下沉搅拌；e)重复提升搅拌；f)成桩结束图1-32“一次喷浆、二次搅拌”施工流程边喷浆边提升2.板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑(或拉锚)系统23页图悬臂式板桩支护结构则不设支撑(或拉锚)。基坑较浅，挡墙具有一定刚度时

挡墙系统常用的材料有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩及地下连续墙等。钢板桩钢板桩之间通过锁口互相连接，形成一道连续的挡墙。由于锁口的连接，使钢板桩连接牢固，形成整体，同时也具有较好的隔水能力。钢板桩截面积小，易于打入。在基础施工完毕后还可拔出重复使用。破坏形式总结板桩的工程事故，其失败的原因主要有五方面：①

板桩的入土深度不够，在土压力作用下，板桩的入土部分走动而出现坑壁滑坡(图a)；②

支撑或拉锚的强度不够(图b、c)；③

拉锚长度不足，锚碇失去作用而使土体滑动(图d)；④

板桩本身刚度不够，在土压力作用下失稳弯曲(图e)；⑤

板桩位移过大，造成周边环境的破坏(图f)。为此，板桩的入土深度、截面弯矩、支点反力、拉锚长度及板桩位移称为板桩的设计五大要素。a）荷载图；b）弯矩图；c）挠曲线；d）等值梁板式支护结构图1-27嵌固支承板桩等值梁计算简图

用等值梁法计算嵌固支承单支点板桩的步骤如下：

①分析作用于板桩上主动土压力和被动土压力；

②确定反弯点C（C至地面的距离hc1；板桩上土压力强度为零的点）

即③将板桩在C点截断，利用ΣX＝0，ΣM＝0计算等值梁AC的支座反力RC和支撑或锚杆反力Tc1；

④计算板桩入土深度hd：RCR’ChC1h0例1-7计算单锚板桩的支撑反力及入土深度。基坑开挖深度为5.5m，设一道拉锚位于板桩顶端。已知土的重度γ＝18kN/m³，土的等效摩擦角φ＝30º。

Ka=tan2(45º-φ/2)=tan230º=0.33

Kp=tan2(45º+φ/2)=tan260º=3由∑X=0，∑Mc=0得：

Tc1=37.8kNRc=64.3kN

R’c=Rc=64.3kNhd=hc1+1.2h0=0.69+1.2×2.83=4.09m,入土深度为4.09米。拉锚的最小长度按下列两式计算，取其中大值：

L＝L1＋L2

钢板桩板桩墙的施工钢板桩：三种打桩方法(1)单独打入法

(2)围檩插桩法

(3)分段复打桩

钢板桩施工工艺过程：搅拌桩帷幕→挖土→喷射混凝土→打孔→插筋、注浆→铺放、压固钢筋网→喷射混凝土→挖下层土板式支护结构3.地下连续墙工艺过程：作导槽→钻槽孔→放钢筋笼→水下灌注混凝土→基坑开挖与支撑。钻抓法中山市东河水利枢纽工程是在河中20多米厚的流塑性淤泥地质上采用大型钢板桩围堰施工（1）内支撑内支撑钢结构支撑：钢管（ф609）、型钢（H型钢）钢筋混凝土支撑内支撑围檩1.3.2.2支撑外拉锚围檩2）外拉锚挡墙顶部拉锚土锚杆拉锚外拉锚支架台座垫板锚具拉杆横梁套管拉杆锚固体挡墙远洋大厦挡土支护结构构造泛利大厦挡土支护结构构造3）斜撑式基坑土方开挖1.掌握基坑土方开挖的基本原则；

2.熟悉不同基坑开挖方法的选择；

3.掌握各种开挖方法的施工流程。开挖基本原则

基坑工程开挖常用的方法有直接分层开挖、有内支撑分层开挖、盆式开挖、岛式开挖及逆作法开挖等，工程中可根据具体条件选用。在无内支撑的基坑中，土方开挖中应遵循“土方分层开挖、垫层随挖随浇”的原则；在有支撑的基坑中，应遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则，垫层也应随挖随浇。此外，土方开挖的顺序、方法必须与设计工况相一致。基坑(槽)土方开挖时应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施工。直接分层开挖直接分层开挖包括放坡开挖及无支撑的基坑开挖。放坡开挖适合于基坑四周空旷、有足够的放坡场地，周围没有建筑设施或地下管线的情况，在软弱地基条件下，不宜挖深过大，一般控制在6~7m左右，在坚硬土中，则不受此限制。放坡开挖施工方便，挖土机作业时没有障碍，工效高，可根据设计要求分层开挖或一次挖至坑底；基坑开挖后主体结构施工作业空间大，施工工期短。无内支撑支护可分为悬臂式（a）、拉锚式（图b、c）、重力式（图d）、土钉墙（图e）等几种。无内支撑支护的土壁可垂直向下开挖，因此，不需在基坑边留出很大的场地，便于在基坑边较狭小、土质又较差的条件下施工。同时，在地下结构完成后，其坑边回填土方工作量小。

a）悬臂式；b）拉锚式；c）土锚杆；d）重力式；e）土钉墙有内支撑支护的基坑开挖在基坑较深、土质较差的情况下，一般支护结构需在基坑内设置支撑。有内支撑支护的基坑土方开挖比较困难，其土方分层开挖主要考虑与支撑施工相协调。a)

浅层挖土、设置第一层支撑；b)第二层挖土；c)设置第二层支撑；d)开挖第三层土

盆式开挖——基坑面积大、支撑或拉锚作业困难且无法放坡的基坑。开挖过程：先开挖基坑中央部分，形成盆式此时可利用留位的土坡来保证支护结构的稳定，此时的土坡相当于“土支撑”。随后再施工中央区域内的基础底板及地下室结构形成“中心岛”。在地下室结构达到一定强度后开挖留坡部位的土方，并按“随挖随撑，先撑后挖”的原则，在支护结构与“中心岛”之间设置支撑最后再施工边缘部位的地下室结构。

优点：盆式开挖方法支撑用量小、费用低、盆式部位土方开挖方便，这在基坑面积很大的情况下尤显出优越性，因此，在大面积基坑施工中非常适用。缺点：但这种施工方法对地下结构需设置后浇带或在施工中留设施工缝，将地下结构分两阶段施工，对结构整体性及防水性亦有一定的影响。盆式开挖盆式开挖岛式开挖当基坑面积较大，而且地下室底板设计有后浇带或可以留设施工缝时，还可采用岛式开挖的方法这种方法与盆式开挖类似，但先开挖边缘部分的土方，将基坑中央的土方暂时留置，该土方具有反压作用，可有效地防止坑底土的隆起，有利支护结构的稳定。必要时还可以在留土区与挡土墙之间架设支撑。在边缘土方开挖到基底以后，先浇筑该区域的底板，以形成底部支撑，然后再开挖中央部分的土方。

岛式开挖2．开挖注意问题

（1）挖前先验线；（2）连续开挖尽快完，防止水流入；（3）坑边堆土防坍塌：及时清运；堆土0.8m以外，高≯1.5m；（4）严禁扰动基底土，加强测量防超挖：预留层，保护层，抄平清底打木桩；（5）发现文物，古墓停挖、上报、待处理；（6）注意安全，雨后复工先检查。基坑工