土方工程施工要点

第2讲土方工程施工要点1土方开挖

2土壁支护3施工排水4流砂的防治第1章

土方工程邵阳学院***（教授级高工）1土方开挖

⑴踏勘现场；⑵熟悉图纸、编制施工方案；⑶清除现场障碍物，平整施工场地,进行地下墓探，设置排水降水设施；⑷永久性控制坐标和水准点的引测,建立测量控制网，设置方格网、控制桩等；⑸搭设临时设施、修筑施工道路；⑹施工机具、用料准备。1.1土方施工准备工作第2讲

土方工程施工要点共60页第1页踏勘现场编制方案场地清表场地测量1.2

边坡开挖场地边坡开挖应采取沿等高线自上而下、分层、分段依次进行。在边坡上采取多台阶同时进行开挖时，上台阶应比下台阶开挖进深不少于30m，以防塌方。1土方开挖边坡台阶开挖，应作成一定坡势以利泄水。边坡下部设有护脚矮墙及排水沟时，在边坡修完后，应立即进行护脚矮墙和排水沟的砌筑和疏通，以保证坡面不被冲刷和坡脚范围内不积水。土方工程的多台阶开挖共60页第2页1.3

基坑（槽）和管沟开挖⑴基坑开挖，上部应有排水措施，防止地表水流入坑内冲刷边坡，造成塌方和破坏基土。(施工排水的内容详见第3节)

1土方开挖⑵基坑开挖，应进行测量定位、抄平放线，定出开挖宽度，根据土质和水文情况确定在四侧或两侧、直立或放坡开挖，坑底宽度应注意预留施工操作面。⑶应根据开挖深度、土体类别及工程性质等综合因素确定保持土壁稳定的方法和措施。(土壁支护的内容详见第2节)基坑的切线开挖共60页第3页

⑷基坑开挖的一般程序：测量放线→切线分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层等。相邻基坑开挖时应遵循先深后浅或同时进行的施工程序，挖土应自上而下水平分段分层进行，边挖边检查坑底宽度及坡度，每3m左右修一次坡，至设计标高再统一进行一次修坡清底。1.3基坑（槽）和管沟开挖大型工程基坑施工全景图共60页第4页

⑸基坑开挖应防止对基础持力层的扰动。基坑挖好后不能立即进入下道工序时，应预留15(人工)～30cm(机械)一层土不挖，待下道工序开始前再挖至设计标高，以防止持力层土壤被阳光曝晒或雨水浸泡。1.3基坑（槽）和管沟开挖超挖后回填的松软土层持力层被雨水浸泡后留下的水渍这两种情况都是基坑土方施工要避免出现的!共60页第5页

⑹在地下水位以下挖土，应在基坑内设置排水沟、集水井或其它施工降水措施，降水工作应持续到基础施工完成；⑺雨季施工时基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层；

⑻弃土应及时运出，在基坑槽边缘上侧临时堆土、材料或移动施工机械时，应与基坑上边缘保持1m以上的距离，以保证坑壁或边坡的稳定；1.3基坑（槽）和管沟开挖⑼基坑挖完后，应组织有业主、设计、勘察、监理四方参与的基坑验槽，并报质监站验证。符合要求后方可进入下一道工序。四方参与基坑验槽共60页第6页2土壁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。

⑴边坡过陡；⑵雨水、地下水渗入基坑；⑶基坑上口边缘堆载过大；⑷土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。2.1造成土壁塌方的原因第2讲

土方工程施工要点共60页第7页基坑塌方抢险救人

边坡的留设应符合规范的要求。

挖填高度——高度大则坡度系数大，高度小则坡度系数小，甚至不放坡；

土的工程性质——土的类别、含水量，有无地下水等。土的类别低（密度小）、含水量大，则坡度系数大；土的类别高（密度大）、含水量小，则坡度系数小；

施工的特点——坡顶是否有荷载？施工期长短？施工季节？

人工作业还是机械作业？2.2

防治塌方的措施2.2.1

放足边坡

对坡顶有荷载（尤其是有动荷载）、使用时间长、且跨越冬雨季施工的边坡应留有充足的安全系数。2土壁支护共60页第8页2.2.2土壁支护为缩小施工面，减少土方，或受场地的限制不能放坡时，则可设置土壁支撑。2.2防治塌方的措施⑴基槽支护

基(沟)

槽开挖一般采用横撑式土壁支撑。根据挡土板的不同，分为水平挡土板及垂直挡土板两类。前者挡土板的布置又分为间断式和连续式两种。湿度小的粘性土挖土深度小于3m时，可用间断式水平挡土板支撑；共60页第9页间断式水平挡土板支撑对松散散、湿湿度大大的土土可用用连续式式水平平挡土土板支支撑，挖土土深度度可达达5m。对松散和和湿度度很高高的土土可用垂直挡挡土板板式支支撑，其挖挖土深深度不不限。。2.2防治塌塌方的的措施施连续式式水平平挡土土板支支撑共60页第第10页垂直挡挡土板板式支支撑⑵一一般基基坑的的支护护方法法一般基基坑的的支护护方法法有：：斜柱支支撑法法、锚锚拉支支撑法法、短短柱横横隔板板支撑撑法、、临时时挡土土墙支支撑法法等，施施工时时按适适用条条件进进行选选择。。①简简易支支护2.2防治塌塌方的的措施施仅适用用于部分地地段放坡不不够的宽度度较大的基基坑使使用仅适用用于部分地地段下部放放坡不够的的宽度较大大的基坑使使用共60页第第11页先沿基基坑边边缘打打设柱柱桩，，在柱柱桩内内侧支支设挡挡土板板并用用斜撑撑支顶顶，挡挡土板板内侧侧填土土夯实实。②斜斜柱支支撑③锚拉支撑先沿基基坑边边缘打打设柱柱桩，，在柱柱桩内内侧支支设挡挡土板板，柱柱桩上上端用用拉杆杆拉紧紧，挡挡土板板内侧侧填土土夯实实。2.2防治塌塌方的的措施施适用于于深度度不大大的大型基基坑或或机械械挖土时使使用适用于于深度度不大大的大大型基坑或或用机机械挖挖土不不能安设横横（斜斜）撑撑时使使用共60页第第12页2.2.3做好施施工排排水防防止流流砂施工排排水的的内容容将在在第3节专门门讨论论。⑴对对可能能产生生滑坡坡的地地段，，不宜宜在雨雨期挖挖方，，并应应遵循循先整治治后开开挖和由上至至下的的开挖挖顺序序，严禁先先切除除坡脚脚或在在滑坡坡体上上弃土土。2.2.4完善施施工技技术措措施⑵应应根据据挖方方深度度、边边坡高高度和和土的的类别别确定定挖方上上边缘缘至土土堆坡坡脚的的距离离，当土土质干干燥密密实时时不小小于3m，当土质松松软时不小小于5m。坡顶堆土的的最小距离离共60页第13页2土壁支护⑶边坡有有危岩、孤石石、崩塌体体等不稳定的的迹象时要要先做妥善善处理。对对软土土坡坡和极易风风化的软质质岩石边坡坡，开挖后后应对坡脚、坡面面采取喷浆、抹面面、嵌补、、砌石等保保护措施，并作好坡顶、坡脚脚排水。高达530m的边坡锚固固共60页第14页2土壁支护边坡支护支撑垛防治治边坡崩塌大石加固崩塌防治共60张第15张2土壁支护边坡简易护护理边坡主动防防护网石笼网护坡坡石笼网护岸岸漓江石笼护护岸共60张第16张2土壁支护宜万铁路岩岩崩滑坡事事故2007年11月20日，高阳寨寨隧道发生生岩崩事故故，滑坡体体总方量约约3000m3。施工人员员1死1伤2失踪。一辆辆长途客车车途经事发发现场被埋埋入巨石下下，31人无人生还还。2土壁支护岩崩滑坡事事故现场全全景岩石崩塌处处崩崩塌的的巨石客车被埋,车上有乘客31人共60页第17页2.3深基坑的的支护深基坑支支护的基基本要求求：●确保支护结构构能起挡挡土作用用，基坑边边坡保持稳定定；●确保保相邻的的建（构构）筑物物、道路路、地下下管线的的安全，，不因土体的变变形、沉沉陷、坍坍塌受到到危害；●通过过排水降水水等措施，，确保基础施工工在地下下水位以以上进行行。上海***金融融中心基础施工工地铁车站站的深基坑支支护共60页第18页2土壁支护护常用的支支护结构构体系排桩式土钉墙喷锚支护护钢管桩挖孔灌注注桩钢板桩板墙式板桩式组合式粉体喷射射注浆桩桩墙钻孔灌注注桩高压喷射射注浆桩桩墙深层搅拌拌水泥土土桩墙逆作拱墙墙式边坡稳定定式排桩与板板墙式水泥挡土土墙式现浇地下下连续墙墙灌注桩与与水泥土桩桩结合加筋水泥泥土围护护墙型钢横挡挡板共60页第19页2.3深基坑的的支护2.3.1挡土灌注注桩支护护适于开挖挖面积大大、深度度大于6m、不允许许放坡、、邻近有有建（构构）筑物物的基坑坑支护。。开挖前在基坑坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有有间隔式、双排排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。施工方便、、安全度好、、费用低。深基坑的间隔隔式排桩支护护共60页第20页2.3深基坑的支护护2.3.2挡土灌注桩与与土层锚杆结结合支护适于大型较深深基坑,施工期较长,邻近有建筑物物,不允许支护,、邻近地基不允许有下沉位移时时使用桩顶不设锚桩桩、拉杆，而而是挖至一定定深度，每隔隔一定距离向向桩背面斜向打打入锚杆，达到强度后后，安上横撑，拉拉紧固定，在桩中间挖挖土，直至设设计深度。深基坑的间隔隔式排桩支护护共60页第21页桩顶连系梁悬臂支护桩锚杆及横撑2.3深基坑的支护护2.3.3土层锚杆支护护在立壁土层上上钻（掏）孔孔至要求深度度，孔内放入钢筋，灌入水泥砂浆或化学浆液，使之与土层层结合成抗拉锚杆，将立壁土体侧压压力传至稳定定土层。适于较硬土层层或破碎岩石石中开挖较大大较深基坑，，邻近有建筑筑物须保证边边坡稳定时采采用基坑锚杆支护护施工中2.3深基坑的支护护共60页第22页天然土体通过过钻孔、插筋、、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后后的土压力，，保持开挖面面的稳定。也也称为喷锚网加固边边坡或喷锚网挡墙。2.3.4土钉墙支护钻孔插插筋、、注浆铺铺设钢筋网网喷喷射射砼护面土钉墙支护2.3深基坑的支护护共60页第23页2.3.5钢板桩支撑当基坑较深、、地下水位较较高且未施工工降水时，采采用板桩作为为支护结构，，既可挡土、、防水，还可可防止流砂的的发生。板桩支撑可分分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。钢板桩＋水平平支撑U型钢板桩插插打入入土U型板桩相互连连接2.3深基坑的支护护共60页第24页2.3.6内撑式支护由支护桩或墙墙和内支撑组组成，适用于于各种地基土土层，缺点是是内支撑会占用一定的施施工空间。北京地铁熊猫猫环岛车站基坑钢管管支护大型深基坑的的钢管对撑支支护共60页第25页2.3深基坑的支护护制作深基坑砼砼构架构架支护下挖桩间土方构架支护下逆作法施工共60页第26页2.3深基坑的支护护2.3.7地下连续墙支支护地下连续墙成成槽施工先建造钢筋砼砼地下连续墙墙，达到强度度后在墙间用用机械挖土。。该支护法刚刚度大、强度度高，可挡土土、承重、截截水、抗渗，，可在狭窄场场地施工，适适于大面积、有地地下水的深基基坑施工。SH350连续墙抓斗—成槽机三一重工槽段的连接点击动画水泥搅拌桩共60页第27页2.3深基坑的支护护导墙施工导导墙墙施工完泥泥浆系系统--泥浆池成槽施工钢钢筋笼笼吊装锁锁口管管起拔砼砼浇筑筑2.3深基坑的支支护共60页第28页深基坑边坡坡支护坍塌塌事故杭州地铁塌塌陷事故2008年11月15日下午，杭杭州萧山湘湘湖段地铁铁施工现场场发生塌陷陷事故。风风情大道长长达75m的路面坍塌塌并下陷15m。行驶中的的11辆车陷入深深坑，数十十名地铁施施工人员被被埋。共60页第30页2土壁支护共60页第31页2土壁支护事故附近的的房屋已被全部推推倒陷落的车辆辆被吊起清理塌陷现现场事故造成21人死亡，经经济损失约约1.5亿元，是中中国地铁建建设史上最最惨痛的事事故。共60页第32页2土壁支护上海“莲花河畔畔景苑”在建楼房整整体倒塌6月27日6时左右，上上海闵行区“莲花河畔小小区”一栋栋在建13层住宅楼整整体倒塌。。这是建国国以来建筑筑业最令人人恐怖的倒倒楼事件。。共60页第33页2土壁支护共60页第34页2土壁支护共60页第35页2土壁支护两侧压力差差产生的水水平力超过过了桩基的的抗侧能力力骇人听闻的的上海倒楼楼事件令土土木人蒙羞羞，开发商商、承包商商、监理工工程师和负负有监管职职责的政府府官员将被被钉在土木木建设史的的耻辱柱上上！共60页第36页2土壁支护3施工排水基坑开挖时时，流入坑坑内的地下下水和地表表水如不及及时排除，，会使施工条件恶恶化、造成土壁塌方，亦会降低地基的的承载力。3.1明排水法一般采用截、疏、抽抽的方法。截：在现场周围围设临时或或永久性排排水沟、防防洪沟或挡挡水堤，以以拦截雨水水、潜水流流入施工区区域；疏：在施工范围围内设置纵纵横排水沟沟，疏通、、排干场内内地表积水水；抽：在低洼地段段设置集水水、排水设设施，然后后用抽水机机抽走。施工排水可分为为明排水法和人工降低地地下水位法法两种。第2讲土方工程施施工要点共60页第37页⑴明沟与与集水井排排水在基坑的一侧或四周周设置排水明沟，在四角或或每隔20～30m设一集水井，排水沟始始终比开挖挖面低0.4～0.5m，集水井比比排水沟低低0.5～1m，在集水井井内设水泵将水抽抽排出基坑坑。适用于土质质情况较好、地下下水量不大的基坑坑排水3.1明排水法普通明沟与与集水井排排水法共60页第38页⑵分层明明沟排水当基坑开挖挖土层由多多种土层组组成，中部部夹有透水水性强的砂砂类土时，，为防止上层地地下水冲刷刷基坑下部部边坡，宜在基坑坑边坡上分层设置明明沟及相应应的集水井井。适用于深度度较大、地下水位较较高、上部有透水性性强的土层的基坑排排水3.1明排水法点击动画明沟与集水水井排水分层明沟排排水法共60页第39页⑶深层层明沟排水水当地下基坑坑相连，土土层渗水量量和排水面面积大，为为减少大量量设置排水水沟的复杂杂性，可在在基坑内的的深基础或或合适部位位设置一条条纵、长、、深的主沟，其余部位位设置边沟或支沟与主沟连通通，通过基础部位用用碎石或砂砂子作盲沟。适用用于于深深度度大大的的大面面积积地地下下室室、、箱基基的的基基坑坑施施工工排水水3.1明排排水水法法深层层明明沟沟排排水水法法共60页第40页3.2施工工降降水水在含含水水丰丰富富的的土土层层中中开开挖挖大大面面积积基基坑坑时时，，明明沟沟排排水水法法难难以以排排干干大大量量的的地地下下涌涌水水，，当当遇遇粉粉细细砂砂层层时时，，还还会会出出现现严严重重的的翻浆浆、、冒冒泥泥、、涌涌砂砂现现象象，不不仅仅基基坑坑无无法法挖挖深深，，还还可可能能造造成成大大量量水土土流流失失、、边边坡坡失失稳稳、、地地面面塌塌陷陷，严重重者者危危及及邻邻近近建建筑筑物物的的安安全全。遇遇有有此此种种情情况况时时应应采采用用井点点降降水水的的人人工工降降水水方方法法施施工工。3施工工排排水水地下下室室电电梯梯井井局局部部二二次次降降水水全基基坑坑轻轻型型井井点点降降水水共60页第41页3.2.1井点点降降水水的的作作用用防止止地地下水水涌涌入坑坑内内防止止边边坡坡由于于地地下下水的渗流流而引起的的塌方使坑底的的土层消除了地地下水位差引起起的压力，因此此防止了坑底的的管涌3.2施工降水水共60页第42页降水后，，使板桩减少少了横向荷载载消除了地地下水的渗流流，也就防止止了流砂现象象降低地下下水位后，还还能使土壤固固结，增加地地基土的承载载能力3.2施工降水水共60页第43页3.2.2井点降水水的种类类轻型井点点是沿基基坑四周周将井点管埋埋入蓄水水层内，利用抽抽水设备备将地下下水从井点管内内不断抽抽出，将地下水位位降至基基坑底以以下。⑴轻型型井点适用于渗渗透系数数为0.1～50m/d的土层中。。降水深深度为：单单级井点点3～6m，多级井井点6～12m3.2施工降水水点击动画画轻型井点点降水共60页第44页⑵喷射射井点是在井点点管内设设特制的的喷射器器，用高高压水泵泵或空气气压缩机机向喷射射器输入入高压水水或压缩缩空气，，形成水气射流流，将地下下水抽出出排走。。其降水水深度可可达8～20m。适用于开开挖深度度较深、、降水深度大于于8m，土渗透透系数为3～50m/d的砂土或或渗透系数为0.1～3m/d的粉砂、、淤泥质土土、粉质质粘土。。3.2施工降水水共60页第45页⑶电渗渗井点电渗井点点以井点管作作负极，打入的的钢筋作正正极，通入直直流电后后，土颗颗粒自负负极向正正极移动动，水则自正正极向负负极移动动而被集集中排出出。本法常与与轻型井井点或喷喷射井点点结合使使用。适用于渗渗透系数很小小的饱和粘性性土、淤泥或或淤泥质土中中的施工降水水3.2施工降水水共60页第46页⑷管井井井点管井井点点由滤水井管管、吸水水管和抽水机组成。管管井埋设设的深度度和距离离根据需需降水面面积、深深度及渗渗透系数数确定，，一般间间距10～50m，最大埋埋深可达达10m，管井距距基坑边边缘距离离不小于于1.5m(冲击钻成成孔)或3m(钻孔法成成孔)，适用于于降水深深度3～5m、渗透系系数为20～200m/d的基坑中中施工降降水。管井井点点设备简简单、排排水量大大、易于于维护、、经济实实用。3.2施工降水水管井填充充滤料管管井抽排排水PVC简易管井井共60页第47页如需降水水深度较较大，可可采用深深井井点点，适用用于降水水深度＞15m、渗透系系数为10～250m/d的基坑。。故称为为“深井泵泵法”。3.2施工降水水管井井点点降水点击动画画管井井点点降水共60页第48页3.2.3轻型井点点降水点击井点降水水动画⑴轻型型井点的的设备由管路系系统（滤滤管、井井点管、、弯联管管及总管管）和抽抽水设备备（真空空泵、离离心泵和和水气分分离器））组成。。轻型井井点工作作原理及及滤管构构造见图图：3.2施工降降水共60页第49页⑵轻轻型型井点点的平平面布布置①单单排布布置：：当基坑(槽)宽度＜6m、降水水深度度≯5m时可采采用单单排布布置。。井点点管应应布置置在地下水水的上上游一侧，，两端端的延延伸长长度不不宜小小于坑坑槽的的宽度度B。②双双排布布置：：当基坑(槽)宽度＞6m时应采采用。3.2施工降降水共60页第50页③环环型或或U型布置置：当基坑坑面积积较大大时，，应采采用环环型布布置（（考虑施施工机机械进进出基基坑时时宜采采用U型布置置）。●采采用双双排、、环型型或U型布置置时，，位于于地下下水上上游一一排的的井点点间距距应小小些，，下游游井点点的间间距可可大些些。●如如采用用U形布置置，则则井点点管不不封闭闭的一一段应应在地地下水水的下下游方方向。。3.2施工降降水共60页第51页⑶轻轻型型井点点的高高程布布置轻型井井点降降水深深度一一般不不大于于6m。井点点管埋埋置深深度H(不包括滤管管)，可按下式式计算：●如H值小于降水水深度6m时，则可用用一级井点点；●当H值稍大于6m时，如降低低井点管的的埋置面可可满足降水水深度要求求时，仍可可用一级井井点降水；；3.2施工降水共60页第52页●在确定定井点管埋埋置深度时时，还应考考虑井点管管露出地面面0.2～0.3m，滤管必须须埋在透水水层内。●当一级级井点达不不到降水深深度要求时时，则可采采用二级井井点（见右右图）。3.2施工降水地下室三级级井点降水水共60页第53页⑷轻型井井点的设计计及计算井点系统的的设计应掌掌握施工现现场地形图图、水文地地质勘察资资料、基坑坑的施工图图设计等资资料。设计内容除除进行井点点系统的平平面布置和和高程布置置外,尚应进行涌水量的计计算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。⑸轻型井井点的埋设设程序排放总管→→埋设井点点管→用弯弯联管将井井点与总管管接通→安安装抽水设设备。3.2施工降水共60页第54页⑹防范井井点降水不不利影响的的措施井点降水必必然会形成成降水漏斗，从而导致致周围土壤固结并并引起地面面沉陷，为减少井井点降水对对周围建筑筑物及地下下管线造成成影响，可可考虑在井井点设置线线外4～5m处设置回灌井点，将井点中中抽出水经经沉淀后用用压力注入入回灌井中中，形成一一道水墙。。设置挡土帷幕也可减少井井点降水引引起的不利利影响。3.2施工降水共60页第55页4流砂的防治治在细砂或粉粉砂土层的的基坑开挖挖时，地下下水位以下下的土在动水压力的推动下极极易失去稳稳定，随着着地下水涌涌入基坑。。称为流砂现象。流砂发生生后，土完完全丧失承载力，土体边挖边边冒，施工条件件极端恶化，基坑难以达达到设计深深度。严重时会会引起基坑坑边坡坡塌塌方方,临近近建建筑筑物物出出现现下下沉沉、、倾斜斜甚甚至至倒倒塌塌。4.1流砂砂现现象象第2讲土方方工工程程施施工工要要点点广佛佛地地铁铁桂桂城城站站基基坑坑出出现现流砂砂，，地地面面下下沉沉约约1.5m图为为砂砂包包封封堵堵抢抢险险现现场场共60页第56页产生生流流砂砂现现象象的的原原因因有有内因因和外因因：内因因：取决决于于土土的的性性质质，，当当土土的的孔孔隙隙比比大大、、含含水水量量大大、、粘粘粒粒含含量量少少、、粉粉粒粒多多、、渗渗透透系系数数小小、、排排水水性性能能差差等等均均容容易易产产生生流