工程施工第一章土方工程

第一章土方工程

【教学要求】 1、排水和地下水处理

2、基坑边坡与支护

3、土方开挖与填筑

【教学重点】流砂产生的原因和防治措施；轻型井点降水；基坑边坡稳定及基坑支护的主要方法；土方的开挖方式以及填筑与压实的方法与要求。

【教学难点】流砂产生的原因和防治措施；轻型井点降水；基坑边坡稳定及基坑支护的主要方法；影响填土压实的因素。第一章土方工程概述一、土方工程施工特点

土方工程包括土的开挖、运输和填筑等施工过程，有时还要进行排水、降水、土壁支撑等准备工作。在建造工程中，最常见的土方工程施工有：场地平整、基坑（槽）开挖、基坑支护、排水、降水、运土、地坪填土、路基填筑及基坑等的回填与压实。 土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工又受气候、水文、地质、地下障碍等因素的影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。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。在土木工程施工中按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。二、土的工程分类

土的分类土的名称密度（kg/m3）开挖方法一类土（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥600～1500用锹、锄头挖掘二类土（普通土）粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵(碎)石；种植土；填土1100～1600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；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的填土1750～1900主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍四类土（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎(卵)石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用锲子及大锤五类土（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩1100～2700用镐或撬棍、大锤，部分用爆破六类土（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2200～2900用爆破方法，部分用风镐七类土（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩2500～3100用爆破方法八类土（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2700～3300用爆破方法土的工程分类1.土的含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。三、土的工程性质

（一）土的组成式中：m湿——含水状态土的质量，kg；

m干——烘干后土的质量，kg；

mW——土中水的质量，kg；

mS—固体颗粒的质量，kg。

土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化。

（二）土的工程性质快速含水量测定仪

含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量。土的含水量超过25～30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车。回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。

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。

它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的天然密度按下式计算：

2.土的天然密度和干密度

式中ρ——土的天然密度，kg/m3；

m——土的总质量，kg；

V—

土的体积，m3。

干密度:

土的固体颗粒质量与总体积的比值，它是用以检验土压实质量的控制指标。用下式表示：

式中ρd——土的干密度，kg/m3；

mS——固体颗粒质量，kg；

V—

土的体积，m3。

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。不同类的土，其最大干密度是不同的；同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的。

取土环刀标准击实仪3.土的可松性系数

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，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即式中KS、KS′——土的最初、最终可松性系数；

V1——土在天然状态下的体积，m3；

V2——土挖出后在松散状态下的体积，m3；

V3——土经压(夯)实后的体积，m3。土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1所示。

土的可松性参考值土的类别体积增加百分数可松性系数最初最后最初Ks最后K，s一类土（种植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二类土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二类土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三类土24～304～71.24～1.301.04～1.07四类土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四类土（泥灰岩、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七类土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八类土45～5020～301.45～1.501.20～1.304.土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表示。渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度，与地下水在土中的渗流速度

V

和水头梯度I等有关。渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性。地下水在土中的渗流速度可按达西公式计算。土的渗透系数见表1.2所示。V（m/d）=K·I

此为达西定律，K——渗透系数5.土的休止角土的休止角:指天然状态下的土体可以稳定的坡度土壤渗透试验仪表1.2土的渗透系数参考表

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

5.00～20.00亚

粘

土

0.005～0.10均质中砂

35～50轻亚粘土

0.10～0.50粗砂

20～50黄土

0.25～0.50圆

砾

石

50～100粉砂

0.50～1.00卵石

100～500细砂

1.00～5.00第二节基坑降水与排水

基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境和设施带来危害。目的：为了保证施工正常进行，防止边坡和地基承载力的下降，使坑底保持干燥。控制方法：降、排、堵降水方法： 重力降水（如集水井降水）； 强制降水（如井点降水）。

选择原则：

基槽坑开挖的降水深度较小且地层中无流沙时，采用集水井降水，否则用井点降水。一、地面排水

排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施与永久性设施相结合使用。二、地下水处理处理方法（P-5）止水法:深层搅拌水泥土桩、水泥旋喷桩、压密注浆与地下连续墙等降水法：集水坑降水、井点降水（一）集水井降水法（又名明沟排水法，明排水法）集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井，将水汇入集水井内，用水泵抽走。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。1.集水井设置1）施工过程

基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。2）构造四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基坑范围内设置盲沟排水。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔20~40m设置一个。排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m

3）设置

集水坑的直径或宽度一般为0.6~0.8m，其深度随着挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.7~1.0m。坑壁可用木材及砖等材料简易加固。当基坑挖至设计标高后，集水坑底应低于基坑1.0~2.0m，并铺设碎石滤水层（0.3m厚）或下部砾石（0.1m厚）上部粗砂（0.1m）的双层滤水层，以免由于抽水时间过长而将泥砂抽出，并防止坑底土被扰动。特点：设备简单排水方便（其由集水井、排水沟和水泵成），施工成本低，应尽可能采用。优点：方法简单、经济，对周围影响小，应用较广（适用于降水深度较小的粗粒土层，或渗水量小的粘性土层）。缺点：当涌水量较大、水位差较大或土质为细砂或粉砂，有产生流砂、边坡塌方及管涌等可能。集水井降水法

1－排水沟；2－集水井；3－离心式水泵；4－基础边线；5－原地下水位线；6－降低后地下水位线潜水泵

潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。水泵装在电动机上端式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。

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2.流砂及其防治

基坑挖土至地下水位以下，土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象。出现流砂现象时，土完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方；临近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。（1）流砂发生的原因

动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过教材所示的试验说明（P-6)。当水流在水位差的作用下对土颗粒产生向上压力时，动水压力不但使土粒受到了水的浮力，而且还受到向上动水压力的作用。

如果压力等于或大于土的浮重度则土粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土粒能随着渗流的水一起流动，带入基坑，便发生“流砂现象”

广佛地铁桂城站基坑出现流砂，地面下沉约1.5m图为砂包封堵抢险现场

动水压力：当基抗开挖时，土体破坏而形成水位差，引起地下水在土体中渗流，渗流的地下水会受到土颗粒的阻力，而对土颗粒产生一种反力，这种反力就称为动水压力。

公式：GD=-I.γw(I=（HA-HB）/L)

I-称为水力坡度。

HA-HB为水位差。

L为水流的长度。

（2）流砂的防治

产生条件:

细颗粒、均匀颗粒、松散及饱和的土容易产生流砂现象，因此流砂现象经常在细砂、粉砂及粉土中出现.

但是否出现流砂的重要条件是动水压力的大小，防治流砂途径：应着眼于减小或消除动水压力以及改变动水压力方向。

减小动水压力(板桩等增加L)；

平衡动水压力(抛石块、水下开挖、泥浆护壁)；

改变动水压力的方向(井点降水)。流砂防治措施

1）枯水期施工法；

2）抢挖并抛大石块法；

3）打板桩（设止水帷幕法）；

4）水下挖土；

5）人工降低地下水位法。此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流入基坑，以防止流砂发生。其中井点降水法是根除流砂的有效方法之一。（二）井点降水法A.概念及特点

基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落在坑底以下，直至施工结束(保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止)。降水效果优点：工作面保持干燥，改善施工条件；改变动水压力方向，防止流砂形成；提高土的强度和密实度。减少挖方量适用于降水深度较大，土层为细砂、粉砂或软土的地区缺点：基坑附近土壤会沉降。B.井点降水法的种类及适用范围

井点的降水方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井及深井井点等。一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定。各种井点的适用范围如下表：实际工程中，一般轻型井点应用最为广泛。1、轻型井点

井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。轻型井点布置包括:高程布置:确定井点管的埋设深度。平面布置:确定井点布置形式、总管长度、井点管数量、水泵数量及位置等.轻型井点

（1）轻型井点设备

轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。

井管：φ38或φ51，长5～7m(常用6m)，无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：φ38或φ51，长1～1.5m,开孔率20～25％，包滤网；总管：φ100～127mm

无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短口；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)降水机械真空泵抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器（集水箱）组成，抽水原理为真空原理射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图；(b)射流器构造

1一水泵；2一射流器；3一进水管；4一总管；5一井点管；6一循环水箱；7—隔板；8一泄水口；9一真空表；10一压力表；11一喷嘴：12一喷管；13一接水管（a）（b）（2）轻型井点布置

1）平面布置：当坑槽宽度小于6米，水位降低不大于5米时，可单排线状布置。（上游、两端延长）。当坑槽宽度大于6米或土质不良时，宜采用双排线状布置。对面积较大的基坑，可采用环形井点布置（考虑施工机械进出基坑时宜采用U型布置）。单排井点布置简图

(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2－点管；3一抽水设备环形井点布置简图

(a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备

●采用双排、环型或U型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。●如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。2）高程布置

轻型井点降水深度一般不大于6m。井点管埋置深度H(不包括滤管)，可按下式计算

(图1-8，1-9)：

H≥H1十h十iL(m)式中H1——总管平台面至基坑底面的距离(m)；

h——基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.5～1.0m；

i——水力坡度，根据实测：环形井点为1／10，单排线状井点为1／4；

L—井管至基坑中心的水平距离（双排或环状布置），井管至基坑对边的水平距离（单排布置）。

●如H值小于降水深度6m时，则可用一级井点；●当H值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；

●在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.2～0.3m，滤管必须埋在透水层内。●当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（见右图）。地下室三级井点降水共60页第53页（3）轻型井点计算（涌水量计算、井管数量与间距确定、抽水设备选择等）1）水井类型

水井的分类（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

根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时，称为无压井；当水井布置在承压含水层中时，称为承压井。根据水井底部是否达到不透水层，水井分为完整井和非完整井。当水井底部达到不透水层时称为完整井，否则称为非完整井。因此，水井分为无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井四大类。各类井的涌水量计算方法都不同，实际工程中降水应分清水井类型，采用相应的计算方法。

井形示意图

2）涌水量计算

①无压完整单井涌水量计算根据基坑是否邻近水源，分为四种情况计算：①基坑远离地面水源；②基坑近河岸；③基坑位于两地表水体之间；④基坑靠近隔水边界。如下图所示。大多数基坑远离地面水源，其他情况计算详见《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-1999)。 当基坑远离地面水源时，无压完整井基坑涌水量按下式计算：②无压完整环状井涌水量

Q—涌水量（m3/d)H—含水层厚度（m)R—抽水影响半径(m)S—降水深度(m)X—环状井点系统的假想圆半径(m)K—渗透系数m3/d

F——基坑周围井点管所包围的面积(m2)。（矩形基坑长宽比不大于5时）

③无压非完整井环状井点系统涌水量

有效深度H0值

S’／(S’＋l)0.20.30.50.8H01.3(S’＋l)1.5(S’＋l)1.7(S’＋l)1.85(S’＋l)注：表中S’为井管内水位降低深度；l为滤管长度。④承压完整井涌水量承压完整井环形井点涌水量计算公式为式中M——承压含水层厚度(m)；K、R、x0、S——与上公式相同。

(m3／d)

3）确定井点管数量与井距单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：式中d——滤管直径(m)；

l——滤管长度(m)；

K——渗透系数(m／d)。确定井点管间距时，还应注意以下几点：

(a)井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于15倍管径。

(b)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。

(c)靠近河流处，井点宜适当加密。

(d)井距应能与总管上的接头间距相配合。

4）抽水设备选择

轻型井点抽水设备一般为干式真空泵。一套抽水设备的负荷长度(即集水总管长度)为100m左右。常用的W5、W6型干式真空泵，其最大负荷长度分别为80m和100m，有效负荷长度为60m和80m。 真空泵在抽水过程中所需的最低真空度hk，根据降水深度所需要的可吸真空度及各项水头损失，可按下式计算：式中H1——据降水深度要求的可吸真空度，近似取井管的降水深度(m)；

⊿H——井点系统中各项水头损失，取1~1.5(m)；

选择抽水设备时，还应注意以下几点：

(a)使用真空泵抽水时，应经常检查真空度，使真空度在55KPa以上。

(b)水泵的流量应比井点系统的涌水量增大10%~20%。

(c)水泵的吸水扬程要大于降水深度加各项水头损失。

(d)水泵的总扬程应满足吸水扬程与出水扬程之和。

(4)轻型井点的施工

轻型井点的施工，大致包括准备工作、井点系统的埋设、使用及拆除几个过程。准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高观测以及防止附近建筑物沉降措施的实施。埋设井点的程序是：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→试抽水。

a、埋设：井点管埋设一般用水冲法（即冲水管冲孔法和直接利用井点管水冲下沉），有时也采用钻孔法。用水冲法时（冲孔与埋管）:

先在井点位置挖一小坑，用于集水和埋管时灌砂，并用排水沟相连；其次用起重机设备将冲管（Ø50-70)吊起并插在井点位置，然后开动高压水泵，将土冲松，边冲边沉；井孔（一般Ø300）冲成后立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间灌砂（滤层）。

砂滤层的质量是保证轻型井点能顺利抽水的关键，故应注意：砂滤层宜用干净的中粗砂；厚度应达到60-100mm，并填至滤管顶1-1.5m，井点填砂后要用黏土封口密实，深度>1m，以防漏气。使用：

检验单井渗水性能→试抽（先大后小、先浑后清）→正式抽水（细水长流、出水澄清、连续不断）→“死井”处理（反冲或重埋）→沉降观测冲孔

埋管

填砂

封口

2.管井井点

管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在地下水丰富、土的渗透系数大(20～200m／d)的土层中，宜采用管井井点。管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。一般采用轻型井点不能解决问题时，宜采用管井井点。它一般是采用大口径管，而且每管各设一台水泵抽水。成都地区常用。另：深井泵管井。

图1-36管井井点

(a)钢管管井；(b)混凝土管管井1一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；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－无砂混凝土管；11—潜水泵；12一出水管（a）（b）

如需降水深度较大，管井井点所用水泵不能满足要求时，可采用深井井点，适用于降水深度＞15m、渗透系数为10～250m/d的基坑。故称为“深井泵法”。管井井点降水3.深井井点

当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）深井井点一般可降低水位30～40m，有的甚至可达百米以上。

常用的深井泵有两种类型。一种是深井潜水泵，另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。深井潜水泵电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达8～20m，可用于渗透系数为0.1～50m／d的砂土、淤泥质土层。电渗井点降水适用于渗透系数很小的饱和粘性土、淤泥或淤泥质土中的施工降水。常与轻型井点或喷射井点结合使用

3.井点降水对邻近环境的影响及预防措施

井点降水必然会形成降水漏斗，从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可考虑在井点设置线外4～5m处设置回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。

设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的不利影响。序号项

目

名

称计算基础费率(%)说

明1.4冬雨季施工分部分项清单定额人工费2

1.5大型机械设备进出场及安拆

按措施项目定额计算1.6施工排水

按措施项目定额计算1.7施工降水

按措施项目定额计算1.8地上、地下设施，建筑物的临时保护设施

根据工程特点计算或按投标施工方案报价1.9已完工程及设备保护

按措施项目定额计算第二节基坑边坡与支护

土壁的稳定主要是由土体内磨擦阻力和粘结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡，土体就会塌方，这不仅会造成人身安全事故、影响工期，有时还会危及附近的建(构)筑物。一、基坑边坡（1）边坡坡度土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)

h与底宽b之比表示(下图示)，即土方边坡坡=h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h称为边坡系数。

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1.3的规定。

表1.3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∶1.25～1∶1.50一般性粘土

硬

1∶0.75～1∶1.00硬、塑

1∶1.00～1∶1.25软

1∶1.50或更缓碎石类土

充填坚硬、硬塑粘性土

1∶0.50～1∶1.00充填砂土

1∶1.00～1∶1.50边坡大小应考虑之因素:A.土质条件：土质较好，坡陡；B.开挖深度：越深（高），坡越大（缓）C.施工方法：机械时坡小，人工时坡大；D.排水情况：排水良好，坡小；E.地下水位与留置时间的长短；F.坡顶有无荷载以及相邻建筑物情况等。

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，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。

密实、中密的砂土和碎石类土1.00m硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25m硬塑、可塑的粘土和碎石类土1.50m坚硬的粘性土2.00m（2）边坡稳定边坡失稳、滑动的原因：

主要是由于土体内的抗剪强度降低或剪应力增加，使土体中的剪应力超过其抗剪强度。防治塌方措施：

1）放足边坡

2）设置支撑

土壁失稳（塌方）原因：（1）内因：土壁太陡，使土体稳定性不够，抗滑力滑移力。（2）外因：

A.降低了土体的抗剪强度：

a.气候原因使土松软；

b.粘土杂层因侵水产生润滑作用；

c.饱和的液沙，粉沙因施工时外荷作用而产生液化，降低了抗剪强度。

B．土体剪应力增大；a.边坡过陡；b.边坡荷载增加（基坑边缘附近堆放土体、施工材料、停放机械等）；c.下雨使土体含水量增加，土体自重增大，动水压力增加；d.土体裂缝中的水产生静水压力，使剪应力增加，大于抗剪能力。

（3）边坡防护当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网。

基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。1哈尔滨一建筑工地塌方6人被埋二、基坑支护

基坑支护结构主要承受基坑土方开挖卸荷时所产生的土压力、水压力和附和荷载产生的侧压力，起挡水和止水作用，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。（一）支护结构的类型按受力状况划分为：重力式非重力式：悬壁式支护结构和有撑锚体系的支护结构常用的支护结构体系排桩式土钉墙喷锚支护钢管桩挖孔灌注桩钢板桩板墙式板桩式组合式粉体喷射注浆桩墙钻孔灌注桩高压喷射注浆桩墙深层搅拌水泥土桩墙逆作拱墙式边坡稳定式排桩与板墙式水泥挡土墙式现浇地下连续墙灌注桩与水泥土桩结合加筋水泥土围护墙型钢横挡板钢板桩

当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。板桩支撑可分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。钢板桩＋水平支撑U型钢板桩插打入土U型板桩相互连接

板桩的划分：A.板桩由材料分：木板桩，钢筋混泥土板桩，钢筋混泥土护坡桩，钢板桩，钢木混合板桩。其中，钢板桩可多次重复使用，铝板桩是一次性使用。钢板桩：

a.平板桩：防水及承受轴向应力性能好，易施工，长轴向受弯差。

b.波浪形桩：防水抗弯性能均较好。

打入板桩的质量要求：板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度；封闭式板桩墙要求封闭合拢；埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性能。

板桩的施工要点及工艺：板桩的施工要正确选择打桩方法，打桩机械和流水段，使打桩后的板桩墙有足够的刚度、防水作用和稳定性。也有采用现浇的方法。

a.施工程序放线→安装打桩机械→插桩→打桩及辅助工作（插板、支撑、拆板、拔桩、砂填等）。b.打桩方法单独打入法；逐块打入。围檩插桩法；10-20块为一组，用单层围檩打入，又叫屏风法。要用围檩作板桩的导向，分单层和双层围檩。混凝土灌注桩适于开挖面积大、深度大于6m、不允许放坡、邻近有建（构）筑物的基坑支护。

开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、安全度好、费用低。深基坑的间隔式排桩支护混凝土灌注桩

挡土灌注桩与土层锚杆结合支护适于大型较深基坑,施工期较长,邻近有建筑物,不允许支护,、邻近地基不允许有下沉位移时使用

桩顶不设锚桩、拉杆，而是挖至一定深度，每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆，达到强度后，安上横撑，拉紧固定，在桩中间挖土，直至设计深度。深基坑的间隔式排桩支护桩顶连系梁悬臂支护桩锚杆及横撑

水泥土重力式围护结构如图所示，利用柱状水泥土搅拌桩，彼此搭接（宽度≥200mm）形成重力式挡墙。它没有支撑或拉锚结构，费用较低。该支护结构适用于深度h0=4～6m的基坑，其面积置换率（加固土面积/总面积）约为0.6～0.8，墙体宽度B=（0.6～0.8）h0，墙体插入深度D=(0.8～1.2)h0。水泥土重力式围护结构设计应计算整体稳定性、抗渗性、抗倾性、抗滑移和墙体抗剪强度等。深层搅拌水泥土桩墙挡水泥土重力式围护结构图1－水泥土搅拌桩；2－插筋；3－混凝土面层水泥土搅拌桩的施工图搅拌水泥土墙施工流程（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1南京某机关33层住宅楼，地下一层，挖深6m，采用水泥土搅拌桩支护技术

地下连续墙支护地下连续墙成槽施工

先建造钢筋砼地下连续墙，达到强度后在墙间用机械挖土。该支护法刚度大、强度高，可挡土、承重、截水、抗渗，可在狭窄场地施工，适于大面积、有地下水的深基坑施工。SH350连续墙抓斗—成槽机三一重工槽段的连接导墙施工导墙施工完泥浆系统--泥浆池成槽施工钢筋笼吊装锁口管起拔砼浇筑内撑式支护

由支护桩或墙和内支撑组成，适用于各种地基土层，缺点是内支撑会占用一定的施工空间。北京地铁熊猫环岛车站基坑钢管支护大型深基坑的钢管对撑支护土层锚杆支护

在立壁土层上钻（掏）孔至要求深度，孔内放入钢筋，灌入水泥砂浆或化学浆液，使之与土层结合成抗拉锚杆，将立壁土体侧压力传至稳定土层。适于较硬土层或破碎岩石中开挖较大较深基坑，邻近有建筑物须保证边坡稳定时采用基坑锚杆支护施工中

1．锚杆支护体系的构造

锚杆支护体系由支护挡墙、腰梁（围檩）及托架、锚杆三部分组成（图1－24）。腰梁的目的是将作用于支护挡墙上的水、压力传递给锚杆，并使各杆的应力通过腰梁得到均匀分配。锚杆由锚头、拉杆（拉索）和锚固体三部分组成。2．土层锚杆施工上层锚杆施工包括钻孔、拉杆制作与安装、灌浆、张拉锁定等工作。施工前应作必要的准备工作。（l）准备工作。①了解施工区土层分布及各层物理力学性能，以便实施锚杆的布置、选择钻孔方法；了解地下水状况及其化学成分，以确定排水、截水措施以及拉杆的防腐措施；②查明施工区范围内地下埋设物的位置，预测锚杆施工对其影响的可能性与后果；③若锚杆长度超建筑红线，应征得有关部门和单位的批准、④对设计单位进行技术咨询，以全面了解设计意图、编制施工组织设计。（2）钻孔。

（3）拉杆制作及安装

（4）注浆。锚孔注浆是土层锚杆施工的重要工序之一。注浆的目的是形成锚固段，并防止钢拉杆腐蚀。此外，压力注浆还能改善锚杆周围主体的力学性能，使钱杆具有更大的承载力。注浆方法有一次注浆法和两次注浆法两种。一次注浆法：用泥浆泵通过一根注浆管自孔底起开始注浆，待浆液流出孔口时将孔口封堵，继续以0.4一0.6MPa压力注浆，稳压数分钟后注浆结束。两次注浆法：锚孔内同时装入两根注浆管，分别用于一次注浆和两次注浆。

（5）张拉和锁定。土层锚杆灌浆后，预应力锚秆还需张拉锁定。张拉锁定作业在锚固体及台座的混凝土强度达15MPa以上时进行。在正式张拉前，应取设计拉力值的0.1～0.2倍预拉一次，使其各部位接触紧密、杆体完全平直。锚杆工程完成后必须进行验收试验，以确定核实施工铺杆是否已达到设计预定的极限承载力。

天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。土钉墙支护钻孔插筋、注浆铺设钢筋网喷射砼护面土钉墙支护1．土钉支护的构造土钉支护的构造如图l－27所示，构造要求如下：①土钉墙的墙面坡度不宜大于1:0.1；②土钉必须与面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造，承压板或加强钢筋应与土钉钢筋焊接连接；③土钉的长度直为开挖深度的0．5～1．2倍，间距直为l～2m，与水平面夹角宜为50～200；④土钉钢筋材料宜采用2、3级钢筋，钢筋直径直为16～32mm，钻孔直径直为70～120mm；⑤注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于M10：⑥喷射混凝土面层中宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距直为150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；⑦坡度上下段钢筋网搭接长度应大于300mm；⑧土钉墙墙项应采用砂浆或混凝土护面，在坡顶和坡脚应设排水措施，在坡面上可根据具体情况设置泄水孔。

2．土钉的特点①安全可靠。②可缩短基坑施工工期。③施工机具简单、易于推广。④经济效益较好。

3．土钉墙的适用范围（二）土钉支护的施工土钉支护施工过程主要包括以下几个方面：

1．作业面开挖

2．成孔

3．置筋

4．注浆

5．喷射混凝土面层

6．土钉抗拔力检验

土钉施工

深基坑边坡支护坍塌事故第三节土方开挖与填筑土方工程的施工包括：土方的开挖、运输、填筑与压实。这些过程应尽量采用机械化施工，降低劳动强度，提高生产效率。

一、基坑土方开挖 应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。1.开挖方式（1）分段分块开挖

当基坑平面不规则、开挖深浅不一、为了加快支撑的形成，减少时效影响，可采用分段分块开挖形式。分段长度一般不大于25m。（2）分层开挖 当基坑较深、土质较软、又不允许分段分块施工混凝土垫层或基础时，可采用分层开挖方式。分层开挖的厚度，对软土地基一般为2~3m，硬质土一般不应超过5m。开挖顺序宜采用分层、对称的原则进行。（3）“中心岛”式开挖 先挖基坑中心的土，形成中心岛部位，加设对支护结构的支撑，再挖四周土方。（四）“盆”式开挖 “盆”式开挖与岛式开挖施工顺序相反。 以上两种开挖方式适用于土质较好的粘性土和密实的砂质土。对特别大型的基坑，其内撑体系设置有困难时，采用这种方式，可以节省投资，加快施工进度。2.开挖施工机械（a）正铲挖土机；（b）反铲挖土机；

（c）拉铲挖土机；（d）抓铲挖土机。单斗挖掘机施工（单斗夜压挖土机）

1.工作特点：挖掘力大，结构简化，工作平稳，操作方便，灵活．适用范围较广，其中：（1）正铲：生产率高，前进向上，强制切土；（2）反铲：后退向下，强制切土；（3）拉铲：后退向下，自重切土；（4）抓铲：直上直下，自重切土。(1)．反铲挖土机施工反铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其挖掘力比正铲小，适于开挖停机面以下的一～二类土的基坑、基槽或管沟，每层经济合理的开挖深度为1.5～3.0m，对地下水位较高处也适用。（1）沟端开挖：挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土，沿沟槽方向开行，开挖深度大，效率较高。

（2）沟侧开挖：挖土机沿沟一侧直线移动挖土稳定性较差，当土方需要就近堆放时较好，挖土方向与行驶方向垂直.反铲挖土机开挖方式（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3反铲的开挖方式

沟端开挖法

即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走。蔺家坝泵站泵站基坑开挖现场沟端开挖法

沟侧开挖法

即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制。深基坑的接力开挖管沟的沟侧开挖(2).正铲挖土机正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至四类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。

*正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：a.正