土木工程施工技术

关于土木工程施工技术2024/4/2412024/4/242土木工程施工施工技术施工组织（项目管理）绪论土木工程施工技术——

是一门研究土木工程施工中各主要工种工程的工艺原理、技术方案和施工方法的学科。第2页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/243一、课程内容(房屋施工的全过程)

1、土石方工程2、基础工程

3、砌体工程4、混凝土结构工程

5、预应力混凝土工程

6、房屋结构安装工程

7、防水工程8、装饰工程二、课程研究对象

本课程研究的是土木工程，包括建筑工程、道路与桥梁工程、矿井建设等专业领域施工技术的一般规律。三、课程教学目的

是使学生掌握土木工程施工的基础知识，基本理论和决策方法，使学生具有解决土木工程施工中施工技术问题的初步能力。第3页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/244四、课程基本要求

1、了解建筑工程施工中各主要工种工程施工工艺，掌握施工方案拟定的基本方法。

2、具有分析处理施工技术问题的初步能力。

3、对现行施工验收规范、规程和质量标准有所了解。五、课程特点

综合性、工艺性、实践性、操作性较强六、学习方法

注意：理论联系实际和知识的综合运用。

掌握三个基本点：基本概念、基本原理、基本计算第4页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/245七、课程在建筑工程中的地位

建筑工程的四个阶段

八、建设部推广的十项新技术

1、深基坑支护技术

2、高强高性能混凝土技术

3、高效钢筋和预应力混凝土技术

4、粗钢筋连接技术

5、新型模板和脚手架应用技术

6、建筑节能和新型墙体应用技术

7、新型建筑防水和塑料管技术

8、钢结构技术

9、大型构件和设备的整体安装技术

10、企业的计算机应用和管理技术

勘测设计施工验收第5页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/246

九、几点说明

1、自我介绍：2、课代表：

3、答疑：4、教材：

5、参考书：《施工验收规范》《建筑施工手册》

6、作业7、考试第6页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/247

所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的施工技术课程也就由此开始。工作内容：挖掘、支护、填筑、地下水控制。

1.1概述一、土方工程的分类及施工特点：

(一)分类：1、场地平整

2、基坑（槽）、管沟施工3、地下大型挖土工程（常采用“逆筑法”）

4、回填工程

(二)特点1、工程量大——采用机械化施工2、施工条件复杂——制定施工方案。1土方工程第7页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/248

二土的工程分类

根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一～四类为土;五～八类为石。第8页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/249土的类别土的级别土的名称开挖方法及工具

一类土（松软土）Ⅰ砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭（淤泥）用锹、锄头挖掘

二类土（普通土）Ⅱ亚粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及亚砂土用锹、锄头挖掘；少许用镐翻松

三类土（坚土）Ⅲ软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石、卵石的黄土、亚粘土；压实的填筑土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用锲子及大锤

四类土（砂砾坚土）Ⅳ重粘土及含有碎石、卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配的砂石；软泥炭碳岩及蛋白石先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤

五类土（软石）Ⅴ-Ⅵ硬石炭纪粘土；中等密实的页岩、泥岩；白垩土；胶结不紧的砾岩；软的石灰岩用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用爆破方法

六类土（次坚石）Ⅶ-IX泥炭岩；砂岩；坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩用爆破方法开挖，部分用镐

七类土（坚石）X-XIII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、玄武岩用爆破方法开挖

八类土（特坚石）XIV-XVI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、玢岩用爆破方法开挖

土的工程分类第9页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2410三土的工程性质(一)土的密度:1天然密度ρ:土在天然状态下单位体积的质量.

2

干密度ρd:单位体积土中固体颗粒的质量.(二)土的含水量:

土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。

式中:ω——土的含水量

G1——含水状态时土的质量；

G2——烘干后土的质量。

G1-G2=水份的质量.

干土:ω<5%潮湿土:5%≤ω≤30%湿土:ω>30%第10页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2411

自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.

土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks——最初可松性系数;Ks’

——最终可松性系数;V1——土在自然状态下的体积(天然密实土)；

V2——土经开挖后松散状态下的体积(松土)；

V3——土经回填压实后的体积(压实土)。

V1<

V3<V21<KS′<KS(三)土的可松性:312VVV第11页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2412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′土的类型KsKs’

一类土1.08

～1.171.01～

1.03

二类土1.14～

1.241.02～

1.05

三类土1.24～

1.301.04～

1.07

四类土1.26～

1.451.06～

1.20

五类土1.30～

1.501.10～

1.30

六类土1.45～

1.501.28～

1.30土的可松性系数第12页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2413

土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.(四)土的渗透性:Lh2h1vAB达西(H.Darcy)定律:V=K·

————=K·I

h1-h2L式中:I=————=---称为水力坡度;K----渗透系数(m/h,m/d)为一比例系数,

当I

=1.0时,V=Kh1-h2LhL第13页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2414土的类型K(m/d)土的类型K(m/d)

漂石(无砂质充填)500

～1000

粉砂0.5～

1

卵石100～

500

黄土0.25～

0.5

砾石50～

150

粘砂土0.1～

0.5

粗砂20～50

轻砂粘土0.05～

0.1

中砂5～

20

重砂粘土0.001～

0.05

细砂1～

5

粘土<0.001渗透系数K经验近似值第14页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2415四、土方边坡和土方量计算:(一)边坡令:m=m——边坡系数1:m=H:B=1:m——边坡坡度B

HH

BBH坡宽坡角坡肩坡顶坡底坡高边坡各部位名称第15页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24161、边坡形式

第16页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24172、一般要求: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

直壁不加支撑挖方深度第17页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2418土的类型边坡坡度(1:m)

坡顶无荷载坡顶有荷载坡顶有动载

中密的砂土1:1.00

1:1.251:1.50

中密的碎石土(充填物为砂土)1:0.751:1.001:1.25

硬塑的轻亚粘土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

硬塑的亚粘土、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深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度第18页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2419土的类型边坡坡度(1:m)

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临时性挖方边坡坡度值第19页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2420挖土性质边坡坡度(1:m)

在天然湿度及层理均匀、不易膨胀的粘土、粉质粘土和砂土(不包括细砂、粉砂)内挖方,深度不超过3m1:1.00～1:1.25土质同上,深度为3～12m1:1.25～

1:1.50干燥地区内土质结构未经破坏的干燥黄土及类黄土,深度不超过12m1:0.10～

1:1.25在碎石土和泥灰岩土内的挖方,深度不超过12m,根据土的性质、层理特性和挖方深度确定1:0.50～

1:1.50在风化岩内的挖方,根据岩石性质、风化程度、层理特性和挖方深度确定1:0.20～

1:1.50在微风化岩内的挖方,岩石无裂缝且无倾向挖方披角的岩层1:0.10在未风化的完整岩石内的挖方

直立的永久性土工构筑物挖方的边坡坡度第20页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24213、稳定分析

采用“简单条分法”.又称瑞典条分法或费兰纽斯(Fellenius)法.K==Mr式中:Ms=ω

·eMr=τ·L·R抗滑力矩MsｅαRGωCD0BAτ结论:当K>1.0表示边坡稳定

当K=1.0表示边坡处于极限平衡状态

当K<1.0表示边坡不稳定边坡稳定分析简图滑动力矩L=R*α第21页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24224.影响土方边坡稳定的因素

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）地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡

（2）边坡上部荷载过大（大量堆土、堆料、停放机具）

（3）土质条件、边坡留置时间5.思考题:

(1)为什么粘土的土方边坡稳定性好?

(2)为什么雨后边坡容易塌方?第22页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24231.2场地平整施工

场地平整:就是将天然地面改造成我们所需要的设计平面.它包括:确定场地设计标高、计算土方量、土方调配、选择土方施工机械、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。(如设计无要求，一般应向排水沟方向作成不小于2‰的坡度)

方法:方格网法(在地形图上划分方格网,边长a为10m20m40m)(一)初步确定场地设计标高

原则：场地内挖填方平衡,并尽量减少土方工程量.

第23页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2424

方法采用“方格网法”

1.将场地划分为边长为a

的方格(一般取a=20m).2.测定各角点的地面标高

3.计算设计标高H0

H0计算示意图第24页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2425

假设设计平面为水平面。根据挖、填方平衡，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25页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2426(二)设计标高H0的调整1.考虑土的可松性而提高设计标高

调整前：VW=VT

调整后：V´T=K´SV´W由于:V´W=VW-FW*∆hV´T=VT+FT*∆h

得:第26页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2427式中:VW

——

按理论标高计算出的总挖方体积;FW,FT

——

按理论标高计算出的挖方区,填方区的总面积.调整后设计标高:

H0´=H0+h第27页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24282.考虑泄水坡度的调整

泄水坡度i=≥2‰hL(1)单向泄水:

Hn=H0´±i·L如:H10=H0´-i·0.5a(2)双向泄水:

Hn=H0´±ix·Lx±iy·Ly如:H10=H0´-ix·0.5a-iy·0.5aaaaaaaH0H0H0H10H1011ii(a)aaaaaayyH0H10H1011ixi(b)iy22H0iyH10xx场地泄水坡度示意图(a)单向泄水;(b)双向泄水第28页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2429二、场地土方量计算:

(一)角点施工高度hn:hn=Hn-Hn’=设计标高-地面标高hn为角点的挖、填方高度—“+”为填方高度“-”为挖方高度角点编号地面标高施工高度设计标高

(二)确定零线:零线——即挖、填方区的分界线零点位置:X=ah1h1+h2h1ACODBh2xa零点位置计算第29页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2430

(三)土方量计量:1.全挖或全填:V=(h1+h2+h3+h4)

(二)两挖、两填挖方V1,2=(+)填方V3,4=(+)

a²4a²4h1²h1+h4h2²h2+h3a²4h4²h1+h4h3²h2+h3h1h2h3h4aaaah2h1h4h3全挖(全填)方格两挖两填方格第30页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24313.三挖一填(或三填一挖):填方:V4=挖方:V1,2,3=(2h1+h2+2h3-h4)+V44.一挖一填挖方:V1=a²h1

16a²6h4³(h4+h1)(h4+h3)a²6h3aah2h1h4h1h2a三挖一填(或三填一挖)方格一挖一填方格a第31页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2432三、几点说明:

(一)设计标高的确定

(二)设计标高的调整

(三)场地土方量计算

(四)土方调配第32页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24331.3建筑基坑支护

建筑基坑(buildingfoundationpit)——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空间

.

基坑支护(retainingandprotectingfor

foundationexcavation)——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采

用的支挡、加固与保护措施

.第33页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2434一、基坑支护的作用:

挡土和截水,保证基坑侧壁的稳定.二、基坑支护的设计原则:

(一)分类:1.承载能力极限状态

2.正常使用极限状态

第34页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2435(二)基坑侧壁安全等级基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果Υ0

一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重1.10

二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00

三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90

注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根椐具体情况另行确定.

第35页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2436

基坑变形的监控值(mm)基坑等级围护结构墙顶位移监控值围护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值

一级基坑3050

30

二级基坑608060

三级基坑80100100.第36页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2437

(三)设计内容

1.基坑支护结构均应进行承截能力极限状态的计算；

2.对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的

二级建筑基坑侧壁,尚应对基坑周边环境及支护结构

变形进行验算.

3.地下水控制计算和验算.第37页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2438

三、基坑支护结构的选型:支护结构水泥土挡墙式排桩与板墙式边坡稳定式深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙板桩式排桩式板墙式组合式逆作拱墙式土钉墙喷灌支护钢板桩混合土板桩型钢横挡板钢管桩、预制混凝土桩钻孔灌筑桩挖孔灌筑桩现浇地下连续墙预制装配式地下地下连续墙加筋水泥土桩（SWM工法)高应力区加筋水泥土墙第38页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2439

支护结构选型表

结构型式

适用条件排桩或地下连墙1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级

2.悬壁式结构在软土场地中不宜大于5m3.当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙

水泥土墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级

2.水泥地桩施工范围内地基土承截力不宜大于150kpa3.基坑深度夹不宜大于6m

土钉墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级r的非软土地

2.基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施

逆作拱墙1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级

2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用

3.拱墙轴线的矢跨比不宜小用1/84.基坑深度不宜大于12m5.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施

放坡1.基坑侧壁安全等级宜为三级

2.施工场地应满足放坡条件

3.可独立或与上述其他结构结合使用

4.当地下水位高于坡脚时时,应采用降水措施第39页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2440四、水平荷载标准值的计算:

(一).对于碎石土及砂土：1.当计算点位于地下水位以上时：2.当计算点位于地下水位以下时：

式中——第i层的主动土压力系数，；

——作用于深度处的竖向应力标准值，

——三轴试验,确定的第i层土固体不排水（快）剪粘聚力标准值；

——三轴试验确定的第i层土固体不排水（快）剪内摩擦角标准值；

——计算点深度；

——计算参数，当＜h时，取，当≥h时，取h；

——基坑外侧水位深度；

——计算系数，当≤h时，取1，当＞h时，取零；

——水的重度。2-=aiikaiajkajkKcKes-=2(45)tgk2aiiKj°kijiKakajskicjzjmjzjzjzwahwahwahwahwg0wphz()()[]wawawawaakakaka2ghsijjiiijjKhmhzKcKe---+-=hdhwahZjajkejz第40页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2441

(二)、对于粉土及粘性土：

(三)、当按以上规定计算的基坑开挖面以上水平荷载

标准值小于零时，应取零。

2-=aiikaiajkajkKcKes(四)、竖向应力标准值的计算:1k0krkkassss++=j第41页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24421.自重竖向应力:

(1)计算点位于基坑开挖面以上时:式中:——深度Zj以上土的加权平均天然重度。

jj·zmrkgs=rksjmg(2)计算点位于基坑开挖面以下时:·hrkgs=h

m

式中:——开挖面以上土的加权平均天然重度。gh

m

第42页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24432.地面附加荷载引起的竖向应力:oks00kq=soks0q第43页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24443.地面局部荷载引起的竖向应力:Iks10011k2bbbq+=sIks1q1b0b45º45º45º第44页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2445五、水平抗力标准值的计算:

(一)对于砂土及碎石土:式中——作用于基坑底面以下深度Zj处的竖向应力标准值;——第i层的被动土压力系数；

(二)对于粉土及粘性土：

(三)基坑底面竖向应力标准值:()()wpwppkpkpkp12gsijiiijjKhzKcKe--++=kpjs+=2(45)tgk2piiKj°iKpiiijjKcKepkpkpkp2+=sjj·zmpjkgs=式中——深度Zj以上土的加权平均天然重度。gj

m

ojzwphzkpje第45页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2446一字相间排列一字搭接排列一字相接排列交错相接排列交错相间排列钢筋水泥混凝土灌注桩排布置形式

六、钻孔灌注混凝土排桩支护.

(一)平面布置:第46页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2447

(二)竖向布置:

排桩(pilesinrow)——

以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构.

冠梁(topbeam)——

设置在支护结构顶部的钢筋混凝土连梁.

腰梁(middlebeam)——

设置在支护结构顶部以下传递

支护结构与锚杆或内支撑点

力的钢筋混凝土梁或钢梁.dhh冠梁腰梁排桩第47页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2448

(三)构造要求:

悬壁式排桩结构桩径不宜小于600mm,桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定.

(四)施工要求:

平面位置≤50mm

垂直度≤0.5%第48页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2449

(五)悬臂式排桩嵌固深度计算:

∑M0=0hp∑Epj-1.2goha∑Eai≥0式中∑Epi——桩、墙底以上的基坑内侧各土层水平抗力标准值的

epjk

合力之和;hp——合力∑Epj作用点至桩、墙底的距离;

∑Eai——桩、墙底以上的基坑外侧各土层水平荷载准值的

eaik

合力之和;

ha——合力∑Epj作用点至桩、墙底的距离;1.2——分项系数.

要求:hd≥0.3h

ohdphEp2∑EpjEp1∑EaiEa2Ea1Ea3Ea4hah悬壁式支护结构嵌固深度计算简图第49页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2450

(六)抗渗要求:

hd≥1.2g

0(h-hwa)

ohdhwah渗透稳定计算简图第50页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2451

七、土钉墙支护

土钉墙(soilnailingwall)——采用土钉加固的基坑

侧壁土体与护面等组成的支护结构.

(一)组成和构造:

1.土钉:钢筋或钢管,长度=(0.5～1.2)h,间距宜为1～2m,与水平面夹角宜为5º～20º

2.钢筋网:钢筋直径宜为6～10mm,间距宜为150～300mm.

3.喷射混凝土:强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于80mm.第51页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2452

(二)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

(三)土钉抗拉承载力计算

:

单根土钉抗拉承载力计算:

1.25g0Tjk

≤Tuj式中:Tjk——第j根土钉受拉荷载标准值.第52页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2453

Tjk

=

ζeajksxjszj/cosaj式中:

ζ——荷载折减系数.eajk——第j个土钉位置处的基坑水平荷载标准值

;sxj·szj——第j根土钉与相邻土钉的平均水平、垂直间距

;aj

——第j根土钉与水平面的夹角

.第53页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2454式中:——土钉抗拉力分项系数,取1.3;

dnj

——第j根土钉锚固体直径;

qsik——土钉穿过第i层土土体与锚固体极限摩阻力标准值;

li——第j根土钉在直线破裂面外穿越第i稳定土体内的长度,破裂面与水平面的夹角为.Tuj=πdnj∑qsikli

gs

1gs

2

β+qnβ21liTujh（β+jk）/2土钉抗拉承载力计算简图1—喷射混凝土面层;2—土钉kjTuj——第j根土钉抗拉承载力设计值

:第54页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2455

(四)施工

1.分类:(1)钻孔注浆型土钉

(2)打入型土钉

(3)射入型土钉

2.施工工艺:

基坑开挖→喷射底层混凝土→钻孔安设土钉→注浆→绑扎钢筋网→喷射面层混凝土→坡面设置第55页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2456

八、钢板桩支护

(一)分类:单锚(h=4～10m)有锚板桩无锚板桩-----悬臂板桩(h<4m)多锚(h>10m)浅埋板桩深埋板桩等弯矩布置等反力布置第56页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2457

(二)截面:

1.平板式;2.波浪式;3.Z型断面第57页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2458

(三)钢板桩的破坏方式:

1.板桩底端向外移动

2.板桩弯曲破坏

3.锚碇系统破坏32145（a）（b）（c）板桩破坏情况（a）板桩底端向外移动;(b)板桩弯曲破坏;(c)锚碇系统破坏1——板桩;2——拉杆;3——锚碇;4——堆土;5——破坏面第58页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2459

(四)钢板桩设计的“三要素”:

1.板桩入土深度hd

2.板桩截面弯矩M

3.锚杆拉力Rt

(五)适用范围:

软弱土层及地下水位较高的基坑.第59页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2460

九、土层锚杆支撑:

土层锚杆(soilanchor)——由设置钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体..

(一)锚杆构造:

组成:锚头、杆体和浆体.

锚杆长度=自由段L1+锚固段L2第60页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2461

(二)锚杆分类:1.按使用要求:2.按承力方式:临时性锚杆永久性锚杆摩擦型支承型(扩孔型)2.按施工方式:普通型(非预应力型)预应力型第61页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2462

(三)锚杆布置:

1.锚杆层数:锚杆上下排垂直间距不宜小于2m,锚杆

锚固体上覆土层厚度不宜小于4m.

2.水平间距:水平间距不宜小于1.5m.

3.倾角:宜为15º～25º,且不宜大于45º.

第62页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2463

(四)锚杆计算:锚杆承载力计算应符合下式规定:式中:Td——

锚杆水平拉力设计值：

Td=1.25g0Tc

Tc——

锚杆水平拉力计算值；

θ

——

锚杆与水平面的倾角;

Nu——

锚杆轴向受拉承截力设计值

:q·cosudNT£第63页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2464

(五)锚杆施工:1.施工工艺:定位→钻孔→安放杆体→灌浆→养护→(张拉)锚固

1.钻孔干作业钻进法水作业钻进法

2.要求:锚杆钻孔水平方向孔距在垂直方向误差不宜大于

100mm,偏斜度不应大于3%

3.灌浆一次灌浆法二次灌浆法第64页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2465

1.4地下水控制

地下水控制(groundwatercontrolling)——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.方法名称土类渗透系数(m/d)降水深度(m)水文地质特征

集水明排

填土、粉土、粘性土、砂土7<20.0<5上层滞水或水量不大的潜水降水真空井点0.1～20.0单级<6多级<20喷射井点0.1～20.0<20

管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带1.0～200.0>5含水丰富的潜水、承压水、裂隙水

截水粘性土、粉土、砂土、碎石、岩溶岩

不限

不限

回灌

填土、粉土、砂土、碎石土0.1～200

不限地下水控制方法适用条件第65页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2466方法1.集水明排4.回灌2.降水——真空井点,喷射井点,管井井点3.截水第66页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2467

一、集水明排:

(一)构造要求:第67页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2468（二）、水泵的选择:

1.离心泵

2.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68页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2469（三）、涌水量计算:

V≥1.5Q式中:V——

基坑的排水量

Q——

基坑的总涌水量第69页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2470二、流砂及其防治: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,随地下水涌入基坑.(一)动水压力:

GDGD21

动力压力原理图(a)水在土中渗流的力学现象;(b)动力压力对地基土的影响

1、2-土颗粒bρwh2Fh1h2ρwh1FbaaTLFL第70页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2471∑X=0

wwILhhTrr=-=21wrh1F-wrh2F-TLF=0得:动水压力

GD:流动中的地下水对土颗粒产生的压力

.GD=

-T=

-Iwr第71页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2472（二）流砂发生的条件

:

式中:----土的浸水密度(浮密度);----土的重力密度;----水的密度.GD≥

=

-wrˊrrˊrrrw第72页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2473(三)、流砂的防治:1.途径:(1)减小或平衡动水压力.

(2)改变动水压力的方向.

(3)截断地下水流.2.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；第73页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2474(四)、冒砂现象:H·ρw>h·ρ式中:H——

压力水头(m);

h——

坑底不透水层厚度(m)基坑Hh2134管涌冒砂

1-不透水层;2-透水层3-压力水位线;4-承压水的顶托力第74页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2475三、降水:

作用:消除流砂现象、稳定土方边坡、加速

土的固结.(一)、真空井点:(轻型井点)第75页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24761、井点设备:(1)管路系统:

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

(2)排水设备:

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765432181000～1500

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-铸铁头第76页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24772、井点布置:

(1)平面布置

:

①单排井点：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

②环形井点：基坑面积较大井点管距离基坑壁≥1m第77页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2478第78页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2479第79页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2480（2）高程布置:

井点管露出地面200～300mm，滤管宜埋在透水层内。

井点管的埋设深度（不包括滤管）

HA≥H1+h+IL

H1——井点管埋置面至基

坑底面的距离(m)；

h——基坑底面至降低后

的地下水位线的距

离，一般≮0.5m

I——水力坡度，单排井

点取1/4，环形井点

取1/10；

L——环状井点：井点管至基坑中心的水平距离(短边)(m)

单排井点：井点管至基坑对边的水平距离(m)

A第80页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2481A第81页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2482

井点管长度=HA+0.2(m)

当井点管的长度不能满足降水要求时,可采用:①降低井点管的埋设面;②采用多级井点.3.涌水量计算:

涌水量Q;单位时间内通过某过水断面的水流量(m³/h,m³/d).

采用“水井理论”.第82页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2483井的类型：┏无压井：无压完整井、无压非完整井

┗承压井：承压完整井、承压非完整井第83页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2484（1）

无压完整井

根据裘布依定律:dxdyxyKp2=Q式中:ω——过水断面;

v——渗流速度;

v=K·II=Q=ω·v=ω·K·Ixypω=2dxdy得:hH第84页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2485

分离变量：两边积分：代入:π=3.14lnN=2.3lgN得:得:上式为无压完整井单井涌水量计算公式.第85页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2486

考滤群井的互相影响,井点系统的涌水量按下式计算:式中：y——群井范围内任一计算点处降低后的地下水位高度，m；

x1、x2

…

xn——计算点至各井井点的距离，m。

n——单井的数量Hsy基坑R213nXnX1X2X3A第86页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2487

若:x1=x2=…

…=xn=x0代入:y=H-S得:得:上式为无压完整井井点系统涌水量计算公式.0lglg366.1XRy²H²KQ--=式中：K——渗透系数，m/d；

S——水位降低值，m；

R——环状轻型井点的抽水影响半径，近似取，m；

x0——环状井点的假想半径，当矩形基坑L/B≤5，取，m；

F——环状轻型井点管包围的面积。p/0Fx=第87页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2488

式中：H0

——抽水影响深度，m。按下表计算。

抽水影响深度H0

注:表中S′为井点管内水位降低值;l为滤管长度当计算出的H0>H(实际含水层厚度)，取H0=HS′S′+l0.20.30.50.8H01.3(S′+l)1.5(S′+l)1.7(S′+l)1.85(S′+l)（2）无压非完整井:RH0sY0基坑Hh0lS’第88页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2489（3）承压完整井:0lglg2.73XRMSKQ-=（4）承压非完整井:0lglg2.73XRMSKQ-=l+0.5rM2M

-lM··4.井点管数量计算与间距确定单根井点管的最大出水量:(m³/d)式中:d——

滤管直径(m)

l——

滤管长度(m)第89页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2490井点管根数井点管间距式中:L——总管长度，m。

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5

d。

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。 (根)第90页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24915.抽水设备的选择：真空泵和离心泵真空泵：总管长度、井点管根数、真空度最低真空度(hk)：离心泵：流量（1.5Q）、吸水扬程（≥hA+Δh）6.施工:安装顺序:排放总管→埋设井点管→用弯联管连接→安装抽水设备球阀开放球阀关闭直接用井点管水冲下沉法

(a)水冲下射时(b)抽水时(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91页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2492(1).井点管的埋设方法：水冲法┏（a）用冲水管冲孔后，沉设井点管；┗（b）射水法：直接利用井点管水冲下沉。要求：孔径≮300mm，深度≥滤管底+0.5m

套管法、钻孔法B.砂滤层：干净粗砂填至滤管顶以上1～1.5mC.封口：埋设面下0.5～1.0m粘土封口

D.试抽：漏气、死井(2)使用：连续抽水（先大后小，先混后清）(3)拔除：砂土填实（抗渗时按要求处理）A第92页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2493

(二)喷射井点:

1.分类喷水井点喷气井点

2.组成:喷射井点、高压水泵、管路系统..

3.工作原理:高压水经内外管环形通道喷嘴截面变小流速增加形成局部真空抽吸地下水混合室第93页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2494

喷射井点设备布置

1-喷射井管;2-滤管;3-井水总管;4-排水总管;5-高压水泵;6-集水池;7-水泵;8-内管;9-外管;10-喷嘴;11-混合室;12-扩散管;13-压力表第94页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24954.井点计算:

(1)高压泵工作水流量:Q1=n·qα式中:Q1——高压水泵的工作水流量(m³/h);n——喷射井点管根数;

α——排水流量与工作水流量之比值,，查表;q——喷射井点出水量(m³/h).第95页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2496型号外管直径(mm)喷射管工作水压力(MPa)工作水流量(m³/d)设计单井出水流量(m³/d)适用含水层渗透系数(m/d)喷嘴直径(mm)混合室直径(mm)1.5型并列式387140.6～0.8112.8～163.2100.8～138.20.1～5.02.5型圆心式687140.6～0.8110.4～148.8103.2～138.20.1～5.04.0型圆心式10010200.6～0.8230.4259.2～388.85.0～10.06.0型圆心式16219400.6～0.8720600～72010.0～20.0喷射井点设计出水量第96页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2497(1)高压泵工作水压力:P1=Hβ式中:P1——高压水泵的工作水压力(m);H——喷射井点所需的扬程(m);

β——扬程与工作水压力之比值,,查表.

排水量与工作水流量比值

系数土的渗透系数/(m·dֿ¹)αβK<10.80.225K≤501.00.25K>501.20.30第97页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2498

1.5土方工程的施工

一、土方的填筑与压实:

(一)土料的选择:首先应采用原回填.

(二)填筑方法:分层填土、分层压实.

(三)压实方法:

碾压法平碾(压路机)羊足碾夯实法振动打夯机蛙式打夯机振动压实法第98页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/2499第99页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24100

蛙式打夯机1-夯头;2-夯架;3-三角带;4-底盘第100页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24101第101页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24102(四)影响压实质量的因素:1.含水量:最优含水量——使填土压实获得最大密实度时土的含水量.第102页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/24103项次土的种类变动范围项次土的种类变动范围最优含水量/%(WT)最大密度/(g·cmֿ³)最优含水量/%(WT)最大密度/(g·cmֿ³)1砂土8～121.80～1.883砂土12～151.85～1.952粘土19～231.58～1.704粘土16～221.61～1.80土的最优含水量和最大干密度参考表第103页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/241042.

压实功(压实遍数)第104页,共121页，2024年2月25日，星期天2024/4/241053.铺土厚度

填土施工时的分层厚度和压实遍数压实机械每层铺土厚度(mm)每层压实遍数平碾250~3006~8振动压实机250~3503~4柴油打夯机20