第一章土方工程

1.1概述土方工程包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。在工程中，最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。第一章土方工程

土方工程施工特点

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。土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的可松性、原状土经机械压实后的沉降量、渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。除了土的可松性，其它性质在土力学中都有比较详细的介绍。本章重点介绍土的可松性。

土的工程性质土力学知识点回顾土的密度：⑴天然密度：土在天然状态下单位体积的质量（kg/m3）。（2）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）

。土的含水量：

指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。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。土的渗透性：指水流通过土中孔隙的难易程度。LΔh当水力坡度

时，地下水在土中渗流的速度，称渗透系数K。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：S—原状土经机械压实后的沉降量(cm)P—机械压实的有效作用力(kg/cm2)C—原状土的抗陷系数(kg/cm3)。关于橡皮土概念：由于使用了含水量比较大的腐植土以及泥炭土或者粘土、亚粘土等原状土土料回填。打夯以后，基土发生颤抖、受压区四面鼓起形成隆起状态（土体体积未变化）、土体长时间不稳定。

治理方法：

（1）换土。假如土方量很小，挖掉换土，用灰土（雨、冬期不宜用灰土，避免造成灰土水泡、冻胀等事故）、砂石进行回填。（2）假如面积大，用干土、石灰、碎砖等吸水材料填入橡皮土内。掺干石灰粉末。将土层翻起并粉碎，均匀掺入磨碎不久的干石灰粉末。干石灰粉一方面吸收土中的大量水分而熟化，一方面与土相互作用（干石灰粉未主要化学成分是氧化钙，土的主要化学成分是二氧化硅和三氧化二铝以及少量的三氧化二铁），形成强度较高的新物质硅酸钙，改变了土层原来的结构，夯实后就成了通常所说的灰土垫层了。

（3）若工期不紧，挖出橡皮土晾晒后回填。施工暂停一段时间，使土内含水量逐步降低，必要时将上层土翻起进行晾槽，也可在上面铺垫一层碎石或碎砖进行夯击，将表土层挤紧挤密实。这种方法一般适用于橡皮土情况不甚严重或天气比较好的季节，但应注意这时地下水位应低于基槽底。

（4）打石笋（亦称石桩）。将300～400mm的块石依次打入土中（间隔

a=400～500mm），一直打到打不下去为止，最后在上面满铺厚50mm左右的碎石层后再夯实。这种方法适用于气候情况不利于晾槽以及房屋荷重比较大的地基。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，用可松性系数表示即：式中KS、KS′——最初、最终可松性系数；

V1——天然状态下的体积，m3；

V2——挖出后松散状态下体积，m3；

V3——土经压(夯)实后的体积，m3。说明：土的最初可松性系数大于最终可松性系数；最初可松性系数越大，总运输费用就越高。土方工程单价定额计算单位中自然方、松方、实方三种类型的主要区别：“自然方”系指未经扰动的自然状态的土方；“松方”系指自然方经过人力或机械开挖松动过的土方或备料堆置土方；“实方”系指回填并经过压实后的填筑方.土可松性的应用：土的最初可松性系数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。解：

补充例题：从甲地挖出的土（长2米，宽2米，深2米）去回填相同体积的乙地基坑，问挖出的土是否有多余，多余多少？或者不够，尚缺多少？（已知最初可松性系数Ks=1.20,最后可松性系数KS’=1.03）某基坑208m3

，现需回填，用2m3

的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS’=1.04）

土的工程分类 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，按土的开挖难易程度将土分为八类：第一类（松软土）第二类（普通土）

第三类（坚土）第四类（砾砂坚土）

第五类（软石）第六类（次坚石）

第七类（坚石）第八类（特坚石）

1.2土方边坡与基坑支护

土方边坡

为防止土壁坍塌，保持土体稳定，保证施工安全，土方施工中，对挖方和填方均做一定坡度的边坡。土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示即：土方边坡坡度=

h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h称为边坡系数。

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：密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；

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(充填物为粘性土)：1.5m；

坚硬的粘土：2m。

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。横撑式土壁支撑间断式

垂直挡土板式支撑挖土深度不限。

a)水平挡土板支撑；b)垂直挡土板支撑图1-13横撑式支撑

1—水平挡土板；2—立柱；3—工具式横撑；

4—垂直挡土板；5—横楞木；6—调节螺丝

挡土板、立柱及横撑的强度、变形及稳定等可根据实际布置情况进行结构计算。1—水平挡土板；2—立柱；3—工具式横撑；4—垂直挡土板；5—横楞木；6—调节螺丝

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。当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实际情况采取护面措施。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。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应符合表1-4规定。

表1-4深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度

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

1∶1.00

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)

1：0.501：0.671：0.75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----

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下表的规定。

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

思考：1、粘性土和砂性土的边坡哪一个可以做的陡一些？2、土方边坡坡度的大小与那些因素有关？影响边坡系数m大小的因素：⑴土质；⑵挖土深度；⑶施工期间边坡上的荷载；⑷土的含水率及排水情况；⑸边坡的留置时间。案例分析一：背景：某工程地下一层、深4.5m，地上28层、高85.0m，由某省一建公司总承包。X年7月8日，一建筑公司将基坑开挖分包给某土方承包单位进行施工，土方承包单位在基坑没有做支护和放坡的情况下，指派挖掘机开始向西开挖，此时由现场土建工长安排3名工人浇筑南端基坑底的垫层。下午2时左右，南侧土壁发生土方坍塌，从事承台垫层施工的3名工人被埋身亡。问题：请简要分析这起事故发生的主要原因。

参考答案：1、这起事故发生的主要原因有：

1）土方工程施工前未编制专项施工方案，未按有关程序报批，未安排专职安全管理人员实施现场监督管理，施工中也没有做相应的技术要求，土方开挖边坡呈直壁状，致使边坡稳定处于极度不安全状态。

2）现场土建工长违章指挥工人到未采取放坡和加固措施的基坑下方危险区域施工。

3）现场安全管理不到位，作为总承包单位和工程监理单位对土方承包单位施工人员不按要求放坡的行为和事实不加制止。

4）现场作业人员安全意识不强、自我保护和防范事故的能力不够。案例分析二：背景：某高层住宅楼工程项目，业主与某施工单位签订了建筑施工合同。在工程实施过程中，发生了以下事件：事件：基坑开挖到设计标高后，施工单位和监理单位共同对基坑进行了验槽，并对基底进行了钎探。施工单位和监理单位共同验槽的做法是否妥当？请简要说明。

基底钎探在基础开挖达到设计标高后，按规定对基础底面以下的土层进行探察，探察是否存在坑穴、古墓、古井、及地下埋设物等。一般钎探采用25钢筋做成1.5米左右高的钎子，从基坑内部按照一定的距离（1米左右或者根据实际情况确定）依次钎探，具体方法：用锤子自由落下捶击钎子顶部，每个点自由落锤30次，然后记录捶击每次钎子沉入土中的深度，如果每次沉入度都比较正常数值悬殊不大，就说明基底比较正常。还有一种方法比钎探容易一些，就是夯探，具体做法：是采用人工夯，在基槽内部按照一定顺序依次夯探，根据声音来确定基槽内部有无墓穴、坑洞等现象，如果存在墓穴等现象，夯探的声音很沉闷，与一般土层声音不一样。参考答案：不妥。基坑（槽）验槽，应由总监理工程师或建设单位项目负责人组织施工、设计、勘察等单位的项目和技术质量负责人共赴现场，按设计、规范和施工方案等的要求进行检查，并做好基坑验槽记录和隐蔽工程记录。基坑支护水泥土墙支护简介：水泥土墙是利用水泥材料为固化剂，采用特殊的拌合机械在地基深处将原状土和固化剂强制拌合，经物理化学反应，形成具有一定强度、整体性和水稳定性的加固土圆柱体，将其相互搭接，连续成桩形成具有一定强度和整体结构的墙体，用以保证基坑边坡的稳定。平面布置水泥土墙的优点施工时振动小，无侧向挤压，对周围影响小。最大限度利用原状土，节省材料。由于水泥土墙采用自立式，不需加支撑，所以开挖较方便。水泥土加固体渗透系数比较小，墙体有良好的隔水性能。水泥土墙工程造价较低，当基坑开挖深度不大时，其经济效益更为显著。水泥土墙的缺点水泥土墙体的材料强度比较低，不适于支撑作用。位移量比较大。不宜用于深基坑，墙体厚度大，有时受周围环境限制。墙体质量离散性比较大。适应地区水泥土墙较适用于软土地区，如淤泥质土、含水量较高的黏土、粉质黏土、粉质土等。对以上各类土基坑深度不宜超过6m。提高水泥土墙支护能力的措施卸荷：如条件允许可将基坑顶部的土挖去一部分，以减小主动土压力。加筋：可在新搅拌的水泥土桩内压入竹筋等，有助于提高其稳定性。但加筋与水泥土的共同作用问题有待研究。起拱：将水泥土桩墙做成拱形，在拱脚处设钻孔灌注桩，可减小挡墙的截面。对于边长大的基坑，于边长中部适当起拱以减少变形。挡墙变厚度：对于矩形基坑，在角部的土体变形会有所减小。为此于角部可将水泥土墙的厚度适当减薄，以节约投资。深层搅拌法施工工艺深层搅拌机械就位——预搅拌下沉——喷浆搅拌提升——重复搅拌下沉——重复搅拌提升直至孔口搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。水泥掺量较小，土质较松时，可用前者，反之可用后者。

“一次喷浆、二次搅拌”的施工工艺流程如图所示。当采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图示步骤e）作业时也进行注浆，以后再重复d）与e）的过程。

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)成桩结束深层搅拌法施工质量控制深层搅拌机提升速度每米下沉速度误差不得大于50mm,时间误差不得大于5s。固化剂必须经过实验检验方可使用。施工完成后，验桩数不得少于总桩数的2％。

施工中还应注意控制桩的垂直度以及桩的搭接等，以保证水泥土墙的整体性与抗渗性。

用工程钻机成孔至设计处理的深度后用高压泥浆泵等高压发生装置，通过安装在钻杆侧面的特殊喷嘴，向周围土体喷射化学浆液（一般使用水泥浆液），同时钻杆以一定的速度渐渐向上提升，高压射流使一定范围内的土体结构遭到破坏，并使土与化学浆液混合、胶结、硬化，在地基土中形成直径均匀的圆柱体或尺寸一定的板壁。高压喷射旋喷桩高压旋喷桩设备的核心部件－－高压注浆泵

高压注浆泵的控制器－－变频柜

履带式自行钻机，钻进至预定标高即可喷浆，避免了传统的先成孔后喷浆容易塌孔的问题

远处人旁边的绿色机器是1.5MPa的空气压缩机，给高压旋喷桩机供气的。

空气压缩机

高压喷射注浆法施工及质量控制高压水射流压力>20MPa，水泥浆液流压力>1MPa，气流压力>0.7MPa；钻孔位置与设计位置偏差不超过50mm；检验桩数2%-5%，且不得少于2根桩。土钉支护“土钉”英文翻译为Soil

Nailing

,在国外又被称为原位加筋横向支撑系统

。国内使用土钉时常将其称为砂浆锚杆,土钉支护也被称为锚钉支护或喷锚网支护。

土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来完成的。“复合土钉”是近年来在我国沿海地区发展起来的复合型土钉支护。是在土钉支护的基础上因地制宜的采用多种支护形式共同作用,以弥补普通土钉支护在防水、变形、强度等方面的不足。

土钉墙的组成：由被加固土体、放置在土中的土钉和喷射砼面板共同形成一个以土挡土的重力式挡土墙。土钉墙自上而下施工，靠土钉的相互作用形成复合整体作用。土钉施工工艺：

包括基坑降水、开挖修坡、初喷混凝土、成孔、土钉制作、土钉推送、注浆、编制钢筋网、终喷混凝土等工序。

1—土钉；2—铺设钢筋网；3—喷射混凝土面层基坑降水：场外作好排水沟，处理好地表水的排放工作。场内可设集水坑,便于雨天施工。开挖修坡：按设计要求，分层分段开挖修坡。每段开挖时，开挖深度必须符合设计要求，每层深度为1.0-2.0m，严禁超挖。初喷混凝土：(1)喷射混凝土前，应先清理受喷面，埋设好控制喷层厚度的标志。(2)混凝土的强度等级为C20。配合比通过实验室确定。(3)混凝土用料称量要准确，拌合要均匀，随拌随用；不掺速凝剂时，存放时间不得超过2小时，掺速凝剂时，存放不得超过20分钟。(4)喷敷混凝土应分段分片依次进行，同一段内喷射顺序应自下而上。（5）喷射混凝土时，喷头与受喷面保持垂直；应控制好水灰比，保持喷射混凝土表面平整，湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。（6）喷射混凝土终凝2小时后，应喷水养护，并在至少7天内始终保持其表面湿润。（7）基坑边坡角有渗水或渗水土层时，喷射混凝土前要施作排水孔。（8）初喷混凝土厚度控制在3-5cm。

成孔：

应该按设计要求定孔位，允许偏差控制在±10cm；孔径允许误差在±2cm;孔深允许误差在±5cm；孔倾斜角允许误差在±1度；孔内碎土，杂物及泥浆应清除干净；成孔后用织物等将孔口临时堵塞；编号登记。土钉制作：按有关标准和设计要求检查制作土钉的钢筋有无缺陷；调直钢筋，按设计要求截取长度；并且将钢筋除锈、除油。土钉推送：(1)推送土钉前，检查钻孔，若发现有碎土、杂物及泥浆应及时清理,沿钻孔轴线，将土钉推送入孔内至设计位置；(2)推送过程中，切勿转动土钉，以防止土钉插入孔壁土体中,应使土钉位于钻孔的轴线上；(3)推送完毕后，随即检查孔中是否有碎土、杂物堵孔，若有，应立即处理，必要时应将土钉拔出，清除碎土后，重新将土钉推入孔内。

注浆:可以采用孔底注浆法。注浆管随着注浆慢慢拔出，但要保证注浆管端头始终在注浆液内。注浆应连续进行，并要饱满。随着浆液慢慢渗入土层中，孔口会出现缺浆现象，应及时补浆。编制钢筋网:是指钢筋网横竖钢筋交叉绑扎固定。层片之间的钢筋网连接方法：竖筋和横筋先用扎丝固定。然后点焊；网片与网片之间的搭接长度不小于20cm，搭接处均须点焊；土钉头与短筋连接要牢固焊接。

终喷混凝土:是在经检查确认钢筋网敷设、连接均符合要求后，进行终喷混凝土至设计厚度，其工艺要求与初喷混凝土的要求相同。土钉施工的质量要求：（1）成孔：孔径、孔深要保证，孔中杂物、碎土块及泥浆要清除干净。（2）推送土钉就位：土钉应位于钻孔中心轴上，并保证推送过程中的钻孔壁不损坏，孔中无碎土泥浆堵塞。（3）土钉与锚头的连接要牢固可靠（4）喷射混凝土：保证正确的配合比例、水灰比及外加剂掺量比，并按实操作规程进行养护。（5）注浆：注浆要饱满。锚杆支护在地面或深开挖的地下室墙面(挡土墙、桩或地下连续墙)或未开挖的基坑立壁土层钻孔(或掏孔)，达到一定设计深度后或再扩大孔的端部，形成柱状或其他形状，在孔内放入钢筋、钢管或钢丝束、钢绞线或其他抗拉材料，灌入水泥浆或化学浆液，使之与土层结合成为抗拉(拔)力强的锚杆。特点：(1)与土体结合在一起，承受很大的拉力，以保持结构的稳定;(2)可用高强钢材，并可施加预应力，可有效地控制建筑物的变形量；(3)代替钢横撑作侧壁支护，可大量节省钢材；施工工艺：(水作业钻进法)土方开挖——测量、放线定位——钻机就位——接钻杆——校正孔位——调整角度——打开水源——钻孔——提出内钻杆——冲洗——钻至设计深度——反复提内钻杆——插钢筋(或钢绞线)——压力灌浆——养护——裸露主筋防锈——上横梁(或预应力锚件)——焊锚具——张拉(仅用于预应力锚杆)——锚头(锚具)锁定。土层锚杆干作业施工程序与水作业钻进法基本相同，只是钻孔中不用水冲洗泥渣成孔，而是干法使土体顺螺杆排出孔外成孔。质量控制钻孔要保证位置正确，要随时注意调整好锚孔位置。钻进后要反复提插孔内钻杆，并用水冲洗孔底沉渣直至出清水，再接下节钻杆。钢筋、钢绞线使用前要检查各项性能，检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况，如有不合格的，应进行更换或处理。断好的钢绞线长度要基本一致，偏差不得大于5cm。端部要用铁丝绑扎牢，不得参差不齐或散架。注浆管使用前，要检查有无破裂堵塞，接口处要处理牢固，防止压力加大时开裂跑浆。

拉杆要求顺直。钻孔完毕应尽快地安设拉杆，以防塌孔。拉杆接长应采用对焊或帮条焊。为保证非锚固段拉杆可以自由伸长，可采取在锚固段与非锚固段之间设置堵浆器，或在非锚固段的拉杆上涂以润滑油脂，以保证在该段自由变形。在灌浆前将管口封闭，接上压浆管，即可进行注浆，浇注锚固体。灌浆是土层锚杆施工中的一道关键工序，必须认真进行，并作好记录。灌浆材料多用纯水泥浆。水灰比为0.45-0.5左右。为防止泌水、干缩，可掺加0.3%的木质素磺酸钙。灌浆亦可采用砂浆，灰砂比为1：1～l：2(重量比)，水灰比为0.38-0.45；砂用中砂并过筛，如需早强，可掺加水泥用量0.3%食盐和0.03%三乙醇胺。灌浆压力，一般不得低于0.4Mpa，亦不宜大于2Mpa。宜采用封闭式压力灌浆和二次压力灌浆，可有效提高锚杆抗拔力(20%左右)。注浆前用水引路、润湿，检查输浆管道；注浆后及时用水清洗搅浆、压浆设备及灌浆管等，注浆后自然养护不少于7d，待强度达到设计强度等级的70%以上，始可进行张拉工艺。锚杆张拉时，分别在拉杆上、下部位安设两道工字钢或槽钢横梁，与护坡墙(桩)紧贴(P27图1－10)

。张拉用穿心式千斤顶，当张拉到设计荷载时，拧紧螺母，完成锚定工作。张拉时宜先用小吨位千斤顶拉，使横梁与托架贴紧，然后再换大千斤顶进行整排锚杆的正式张拉。宜采用跳拉法或往复式拉法，以保证钢筋或钢绞线与横梁受力均匀。土钉与锚杆的区别一、受力机理

1）土钉是被动受力，即土体发生一定变形后，土钉才受力，从而阻止土体的继续变形；

2）锚杆是主动受力，即通过对锚杆施加预应力，在基坑未开挖前就限制土体发生过大变形；

二、受力范围

1)土钉是全长受力，不过受力方向分为两部分，潜在滑裂面把土钉分为两部分，前半部分受力方向指向潜在滑裂面方向，后半部分受力方向背向潜在滑裂面方向；

2）锚杆则是前半部分为自由端，后半部分为受力端，所以有时候在锚杆的前半部分不充填砂浆。二者的本质区别在于工作机理的不同：

土钉是一种土体加筋技术，以密集排列的加筋体作为土体补强手段，提高被加固土体的强度与自稳能力；

锚杆是一种锚固技术，通过拉力杆将表层不稳定岩土体的荷载传递至岩土体深部稳定位置，从而实现被加固岩土体的稳定。排桩式支护有型钢桩、钢板桩、混凝土或钢筋混凝土灌注桩和预制桩。

钢板桩的应用钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；波浪式板桩（拉森桩）的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。

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。U形、Z形等波浪式钢板桩截面抗弯能力较好。钢板桩在基础施工完毕后还可拔出重复使用。

板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以保证打设后的板桩墙有足够的刚度和防水作用。钢板桩打入法一般分为单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。

单独打入法

：此法是从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制。一般在钢板桩长度不大(小于10m)、工程要求不高时可采用此法。

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。围檩插桩法

1—围檩；2—钢板桩；3—围檩支架

分段复打法：在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架，将10～20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。分段复打法

1—围檩；2—钢板桩；3—围檩支架

补充：基坑（槽）开挖基坑(槽)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基坑(槽)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。应符合下列规定：施工前必须做好地面排水和降低地下水位工作；预留一部分用作回填土外，多余的土运到弃土区；基坑（槽）挖好后，应立即做垫层或浇筑基础；基坑开挖时，做好测量复核工作；挖土不得超挖。开挖方式分层挖土：由上至下，逐层开挖。将基坑按深度分为多层进行逐层开挖。可以从一边到另一边，也可从两头对称开挖。分段挖土：由一边至另一边，逐块开挖将基坑分成几段或几块分别进行开挖，开挖一块浇筑一块混凝土垫层或基础。盆式挖土：先中心后四周先分层开挖基坑中间部分的土方，基坑周边范围内的土暂不开挖，待中间部分的混凝土垫层、基础或地下室结构施工完成之后，再用水平支撑或斜撑对四周围结构进行支撑，边支撑边开挖，直至坑底，最后浇筑该部分结构混凝土。中心岛式挖土：先四周后中心先开挖基坑周边土方，在中间留土墩作为支点搭设栈桥，挖土机可利用栈桥下到基坑挖土，运土的汽车亦可利用栈桥进入基坑运土，可有效加快挖土和运土的速度。土方工程安全技术开挖时两人间距＞2.5m，挖土机间距＞10m。按要求放坡。注意土壁的变动、支撑的稳固和墙壁的变化。吊装设备距坑边≥1.5m，起吊后垂直下方不得站人，坑内人员戴安全帽。手推车运土，不得翻车卸土；翻斗汽车运土，道路坡度与转弯半径符合安全规定。深基坑上下有阶梯、开斜坡道。坑四周设栏杆或悬挂危险标志。基坑支撑应经常检查，发现松动变形立即修整。基坑沟边1m以内不得堆土、堆料和停放机具，1m以外堆土，其高度不宜超过1.5m；验槽验收人：施工、勘察设计、监理或建设单位、质量监督部门等有关人员。依据：设计图纸要求和《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002。目的：检查地基是否与勘察设计资料相符合。方法和要求：一般用表面检查验槽法，必要时采用钎探检查，经检查合格，填写基坑（槽）隐蔽工程验收记录，及时办理交接手续。观察验槽：主要观察基槽基底和侧壁土质情况，土层构成及其走向，是否有异常现象，以判断是否达到设计要求的地基土层。直观鉴别土质情况。钎探：对基槽底以下2～3倍基础宽度的深度范围内，土的变化和分布情况，以及是否有空穴或软弱土层，需要用钎探明。打钎分人工和机械两种方法。基坑挖好后用锤把钢钎打入槽底的基土内，据每打入一定深度的锤击次数，来判断地基土质的情况。1.3场地平整施工1.3.1场地设计标高的确定

设计标高选择，需考虑以下因素：（1）满足生产工艺和运输的要求；（2）尽量利用地形，以减少挖方数量；（3）尽量使场地内挖填平衡以降低土方运输费用；（4）有一定泄水坡度（≥2‰），满足排水要求；（5）考虑最高洪水位的要求。确定场地设计标高的步骤：

1、初步计算场地设计标高方格网法：方格的角点标高，一般根据地形图上相邻两等高线的标高用插入法求得；无地形图时，也可在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。一般说来，理想的设计标高，应该使场地的土方在平整前和平整后相等而达到挖方和填方的平衡。场地设计标高H0计算简图a）地形图上划分方格；b）设计标高示意图1—等高线；2—自然地面；3—设计标高平面；H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）

=70.29（m）2、场地设计标高的调整

上述计算的设计标高值，纯系一理论值，实际上，还需考虑以下因素进一步进行调整：（1）土具有可松性；（3）考虑泄水坡度对设计标高的影响由于排水要求，场地表面场有一定的泄水坡度。因此，还需根据场地泄水坡度的要求（单面泄水或双面泄水），计算出场地内各方格角点实际施工时的设计标高。

1.3.2场地平整土方量的计算

场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。方格网法计算场地平整土方量步骤为：(1)读识方格网图方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=10～40m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高和设计标高，如图1.3所示。(2)计算场地各个角点的施工高度

施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算：

式中h0——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为挖)，m；

n—方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n)。

(3)计算“零点”位置，确定零线

方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”(图1.4)。零点位置按下式计算：式中x1、x2——角点至零点的距离；

h1、h2——相邻两角点的施工高度(均用绝对值)；

a—方格网的边长。

对零线的理解：零线即挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高度为零。零线的确定方法也可以采用以下方法：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出方格边线上零点的位置，再将各相邻的零点连接起来即得零线。(4)计算方格土方工程量按方格底面积图形和表1.3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。(5)边坡土方量计算边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图1.6中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱体(图1.6中④)。

表1.3常用方格网点计算公式

项目图式计算公式一点填方或挖方(三角形)

两点填方或挖方(梯形)

三点填方或挖方(五角形)

四点填方或挖方(正方形)

三角棱锥体边坡体积(1－46)式中l1——边坡①的长度；

F1——边坡①的端面积；

h2——角点的挖土高度；m—边坡的坡度系数，m=宽/高。三角棱柱体边坡体积两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积

式中l4——边坡④的长度；

F1、F2、F0—边坡④两端及中部横断面面积。

(6)计算土方总量将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。

(1－47)(1－48)课后练习：排水、降水施工了解水的危害：地表水（雨水、生活用水）——积水，影响施工；冲刷边坡；渗入土体，造成土体失稳。地下水——渗出地面，影响施工；引起土壁坍塌；造成土体失稳；引起流砂：引起管涌。流砂现象：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。产生原因内因：土壤的性质。当土的孔隙度大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中。外因：地下水及其产生动水压力的大小。土颗粒受到动水压力和浮土重度的作用。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力也愈大；动水压力一旦超过土的浮重度时，就会使土失去稳定，形成流砂。流砂危害土完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。引起基坑边坡塌方；临近建筑开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。原因：地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。1838-1839：挖环形基坑卸载1933-1935：基坑防水处理基础环灌浆加固1990年1月:封闭1992年7月：加固塔身，用压重法和取土法进行地基处理目前:已向游人开放。流砂防治原则：治流砂必先治水。主要途径：减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。具体措施抢挖并抛大石块法：分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，压住流砂。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。地下连续墙法：沿基坑四周筑起一道连续的钢筋混凝土墙，阻止地下水流入基坑。设止水帷幕法：将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，从而使地下水只能从支护结构下端向基坑渗流，增加地下水从坑外流入基坑内的渗流路径，减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。水下挖土法：不排水施工，使坑内水压与坑外地下水压相平衡，消除动水压力。枯水期施工法：枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。人工降低地下水位法：采用井点降水法使地下水位降低至基坑底面以下，地下水的渗流向下，则动水压力的方向也向下，从而水不能渗流入基坑内，可有效地防止流砂的发生。因此，此法应用广泛且较可靠。管涌：当基坑底部为不透水层，其下为承压水层，而不透水层覆盖厚度不足，重量小于承压水顶托力时，基坑底部可能发生的涌冒现象。管涌形成原因

堤防基础上层是相对不透水的粘性土或壤土，下面是粉沙、细沙，再下面是砂砾卵石等强透水层，并与河水相通。在汛期高水位时，堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层，粉沙、细沙就会随水流出，从而发生管涌。管涌发生时，水面出现翻花,随着上游水位升高，持续时间延长，险情不断恶化，大量涌水翻沙，使堤防、水闸地基土壤骨架破坏，孔道扩大，基土被淘空，引起建筑物塌陷，造成决堤、垮坝、倒闸等事故。管涌危害一秒前一秒后抢护管涌险情原则：制止涌水带沙，而留有渗水出路。这样既可使沙层不再被破坏，又可以降低附近渗水压力，使险情得以控制和稳定。具体措施反滤围井：在管涌口处用编织袋或麻袋装土抢筑围井，井内同步铺填反滤料，从而制止涌水带沙，以防险情进一步扩大，当管涌口很小时，也可用无底水桶或汽油桶做围井。适用情况：发生在地面的单个管涌或管涌数目虽多但比较集中的情况。对水下管涌，当水深较浅时也可以采用。注意：围井高度应以能够控制涌水带沙为原则，但也不能过高，一般不超过1.5m。围井与地面应紧密接触。反滤层压盖：在背水堤坝附近险情处，抢筑反滤层压盖，降低涌水流速，制止地基泥沙流失，以稳定险情。适用情况：翻沙鼓水范围较大，漏水涌沙成片的地方；渗水量较少，渗透流速较小的涌泉，或普遍渗水的地区。注意：如涌水涌沙严重，可先抛砖石，以消杀水势。当沙石料缺乏时，可铺土工织物，再压盖一般透水料。蓄水反压(俗称养水盆)：通过抬高管涌区内的水位来减小堤内外的水头差，从而降低渗透压力，减小出逸水力坡降，达到制止管涌破坏和稳定管涌险情的目的。适应情况：①闸后有渠道，堤后有坑塘，利用渠道水位或坑塘水位进行蓄水反压；②覆盖层相对薄弱的老险工段，结合地形，做专门的大围堰(或称月堤)充水反压；②极大的管涌区，其他反滤盖重难以见效或缺少沙石料的地方。“牛皮包”的处理当地表土层在草根或其他胶结体作用下凝结成一片时，渗透水压把表土层顶起而形成的鼓包，俗称为“牛皮包”。一般可在隆起的部位，铺麦秸或稻草一层，厚10～20cm，其上再铺柳枝、秫秸或芦苇一层，厚约20～30cm。如厚度超过30cm时，可分横竖两层铺放，然后再压土袋或块石。集水坑降水法简介：又叫明排水法，是在基坑开挖过程中，在坑底设置集水坑，并沿坑底周围或中央开挖排水沟，使水流入集水坑，然后用泵抽走。优点：设备简单，施工方便；缺点：在细砂和粉砂土层，抽水时会带走细砂，引起流砂。适用范围：粗粒土层，渗水量小的粘土层系统布置排水沟和集水井宜布置在拟建建筑基础边净距0.4m以外，排水沟边缘离开边坡坡脚不应小于0.3m；基坑四角或毎隔20～40m应设一个集水井；排水沟底面应比挖土面低0.3～0.4m，集水井底面应比沟底面低0.5m以上。集水井的直径或宽度一般为0.6～0.8m，深度应随挖土的加深而加深。集水井壁用竹、木等简易加固，坑底应低于基底1～2m，并铺设碎石滤水层.井点降水法简介：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。优点：克服流砂，稳定边坡；可适当改陡边坡，减少挖土方量；降低地下水对支护结构的水平压力，防止坑底土的隆起；加快土的固结，提高地基土的承载能力；使基础工程能在较干燥的施工环境中进行施工；缺点：降水过程中，基坑附近的地基土壤会有一定的沉降，施工时要严加注意，防止地基沉降给周围建筑物带来不利影响。轻型井点简介：沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部通过弯联管与总管连接，利用抽水设备将地下水通过井点管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。

注意：施工过程中应该不断抽水，直至回填土完成。平面布置a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置（d）U形布置

单排井点适用情况：基坑宽度小于6m，降水深度不超过5m。布置在地下水的上游一侧，两端延伸长度以不小于槽宽为宜（如图）。双排线状井点

适用情况：基坑宽度大于6m或基坑宽度虽不大于6m，但土质不良。环形井点：基坑面积较大。二级井点当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加。高程布置

井点管的埋置深度计算：

H≥h1+△h+iL式中：h1----井点管埋设面至基坑底面的距离（m）；△h----基坑底面至降低后的地下水位线的最小距离，一般取0.5～1.0m；

i----水力坡度，根据实测：双排和环状井点为1/10，单排井点为1/4；

L----井点管至基坑中心的水平距离，单排井点为至基坑另一边的距离（m）。水井分类确定井点管间距时，注意以下几点：井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距至少大于15倍管径。在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。靠近河流处，井点宜适当加密。井距应能与总管上的接头间距相配合，根据实际采用的井点管间距，最后确定所需的井点管根数。抽水设备选择按总管长度选择抽水设备，主要有W5、W6型真空泵，总管长度分别不宜大于100m、120m。水泵按涌水量的大小选用，要求水泵的抽水能力应大于井点系统的涌水量（约增大10%～20%）。通常一套抽水设备配两台离心泵，即可轮换备用，又可在地下水量较大时同时使用。施工流程挖井点沟槽－敷设集水总管－埋设井点管－用弯联管将井点管与总管连接－安装抽水设备－试抽。井点管埋设射水法冲孔法套管法注意事项利用冲孔法时冲孔直径一般为300mm，至少要保证比井点管直径大50mm。冲孔深度宜比滤管深0.5m；井孔冲好后，应该立即插入井点管并填灌滤砂层，填充高度应该达到滤管顶1m以上；每根井点管沉没后应该检验渗水性能；应该注意井点管漏气和淤塞。管井井点：用于土的渗透系数较大（K=20~200m/d）、地下水充沛的土层中。喷射井点：当要求降水深度大于6m，土层渗透系数为0.1~50m/d时可采用，降水深度可达20m。管井井点的滤管井点降水对周围建筑物的影响当在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时，地下水流失会造成地下水位下降、地基自重应力增加、土层压缩和土粒随水流失甚至被掏空等现象，会产生较大的地面沉降。由于土层的不均匀性和降水后地下水呈漏斗曲线，四周土层自重应力变化不一致导致不均匀沉降。应对措施回灌井点：在降水的同时，回灌井点向土层内灌入适量的水，使原建筑物下保持原有的地下水位。特点：经济、简便、有效，能将井点降水对周围建筑物的影响减少到最小程度。注意：为确保安全和回灌效果，回灌井和降水井的距离不宜小于6m；降水与回灌同步。设置止水帷幕：延长基坑外地下水的渗流路线。减缓降水速度：防止土颗粒流出。比如加长井点，调小离心泵阀，更换滤网，加大滤砂层厚度。土方填筑与压实填土质量检查填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度(或规定的压实系数λ)作为检查标准。土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。

土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合相关规定。项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法桩基基坑基槽场地平整管沟地(路)面基础层人工机械主控项目1标高-50±30±50-50-50水准仪

2分层压实系数

设计要求

按规定方法

一般项目

1回填土料

设计要求

取样检查或直观鉴别

2分层厚度及含水量

设计要求

水准仪及抽样检查

3表面平整度

2020302020用靠尺或水准仪

填土工程质量检验标准

填土材料要求含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料，但在场地平整工程中，除修建房屋和构筑物的地基填土外，其余各部分填方所用的土壤，则不受此限制。以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。

填筑基本要求填土应按整个宽度水平分层进行并尽量用