教学配套课件：建筑施工技术-第十一套

建筑施工技术模块一土方工程任务1.1土的工程分类与土的工程物理性质任务1.2土方工程量计算任务1.3基坑(槽)的开挖任务1.4土方工程的机械化施工任务1.5降低地下水下一页返回模块二桩基础工程任务2.1预制桩施工任务2.2灌注桩施工上一页下一页返回模块三砌筑工程任务3.1砌筑材料任务3.2毛石砌筑施工任务3.3砖墙砌筑施工任务3.4砌块砌体施工任务3.5砌筑用脚手架上一页下一页返回模块四钢筋混凝土工程任务4.1模板工程任务4.2钢筋工程任务4.3混凝土工程上一页下一页返回模块五预应力工程任务5.1先张法施工任务5.2后张法施工上一页下一页返回模块六结构安装工程任务6.1起重机械任务6.2索具设备任务6.3单层工业厂房结构安装上一页下一页返回模块七防水工程任务7.1卷材防水屋面任务7.2涂膜防水任务7.3刚性防水上一页下一页返回模块八装饰工程任务8.1抹灰工程任务8.2饰面板(砖)工程任务8.3楼地面工程任务8.4涂料与刷浆工程任务8.5吊顶工程上一页返回模块一土方工程任务1.1土的工程分类与土的工程物理性质任务1.2土方工程量计算任务1.3基坑(槽)的开挖任务1.4土方工程的机械化施工任务1.5降低地下水返回任务１．１土的工程分类与土的工程物理性质１.１.１土的工程分类土的种类繁多，分类方法也很多。在与施工密切相关的土的分类中，根据土石方开挖的难易程度，可以将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石八类。其中，一至四类为土，五至八类属于岩石。土的工程分类见表１-１。不同的土，其物理、力学性质也不同，要充分掌握土的特性及其对施工的影响，才能选择正确的施工方法。１.１.２土的工程物理性质土一般由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成。下一页返回任务１．１土的工程分类与土的工程物理性质这三部分之间的比例关系随周围条件的变化而变化，三者之间比例不同时，反映出土的物理状态也不同，如干燥、稍湿或湿润，密实、稍密或松散。这些指标是土的物理性质指标，对评价土的工程性质、进行土的工程分类具有重要的意义。（１）土的天然含水率。土的含水率（ω）是土中水的质量与固体颗粒的质量之比，用百分数表示，即土的干湿程度用含水率表示。含水率在５％以下的土称为干土；含水率为５％～３０％的土称为湿土；大于３０％的土称为饱和土。上一页下一页返回任务１．１土的工程分类与土的工程物理性质通常，含水率越大，土越湿，对施工越不利。土的含水率大小对挖土的难易、施工时边坡、回填土的压实等均有影响。若土的含水量超过２５％～３０％，则机械化施工会较为困难，容易出现打滑、陷车。（２）土的天然密度和干密度。在天然状态下，单位体积土的质量称为土的天然密度。土的天然密度用ρ表示，即单位体积土中的固体颗粒的质量称为土的干密度。土的干密度用ρｄ表示，即上一页下一页返回任务１．１土的工程分类与土的工程物理性质在一定程度上，土的干密度越大，表示土越密实。在工程中，常用土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑坑底及填土工程的压实质量。（３）土的可松性。土的可松性是指在自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后即便经过回填压实，也不能恢复到原来的体积。土的可松性对土方调配、场地平整、计算运土机具和弃土坑容积等有很大的影响。各类土的可松性系数见表１-２。土的可松性程度用可松性系数表示，即上一页下一页返回任务１．１土的工程分类与土的工程物理性质（４）土的渗透性。土的渗透性是指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用k表示，单位为ｍ／ｄ。土的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。犽值的大小反映土体透水性的强弱，常见土的渗透系数见表１-３。上一页返回任务１．２土方工程量计算１.２.１基坑（槽）土方量计算土方工程施工前，应当计算土石方工程量，一般情况下，将其假设或划分为一定的几何形状，采用具有一定精度而又与实际情况近似的方法进行计算。（１）基坑土方量计算。基坑土方量可以按照立体几何中棱柱体的体积公式计算，如图１-１所示。（２）基槽和路堤土方量计算。基槽和路堤土方量沿长度方向分段后，用同样的方法进行计算，如图１-２所示。下一页返回任务１．２土方工程量计算将各段土方量相加即得总土方量：１.２.２场地平整土石方工程量计算１.２.２.１确定场地设计标高场地平整通常是挖高填低，应当根据实际地形情况，结合建筑物的使用要求，确定场地的设计标高，计算施工挖、填方工程量，合理进行土方调配，并选择土方机械，拟定施工方案。上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，合理地确定场地设计标高，对减少土石方量、加快工程进度具有重要的作用。填、挖方量的平衡原则：满足生产工艺和运输的要求，充分利用地形，尽量挖、填平衡，以减少土方工程量；要有一定的泄水坡度（≥０．２％），满足排水要求。当场地设计标高无其他特殊要求时，可以根据填、挖方量平衡原则加以确定。（１）初步确定场地设计标高（H０）。将场地划分成边长为a的若干方格，将方格网角点的原地形标高标在图上，如图１-３所示。原地形标高可在实地测量或利用等高线用插入法求得。上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算按照挖、填土石方量相等的原则，场地设计标高可按下式计算：即如图１-３所示，１１号角点为一个方格独有，而１２、２１号角点为两个方格共有，２２号角点则为四个方格共有。在用式（１-１０）计算H０的过程中，类似１１号角点的标高仅加一次，类似１２号角点的标高加两次，类似２２号角点的标高加四次，考虑各角点的标高对计算影响程度，式（１-１０）可改写为如下计算式：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算（２）调整场地设计标高。初步确定的场地设计标高H０仅为理论值，实际中还需要根据以下因素对其进行调整。①土的可松性影响。由于土具有可松性，会造成填土的多余，这需要相应地提高设计标高，如图１-４所示，设Δh为土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高调整后的总挖方体积V′Ｗ为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算当VＴ＝VＷ时，简化得：考虑土的可松性，场地设计标高调整为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算②取土或弃土的影响。从经济角度或土源选料的要求，将部分挖方就近弃于场外（简称弃土）或将部分填方就近取土于场外（简称取土），均会引起挖、填土方量变化，需进行设计标高调整。简化计算，则场地设计标高的调整按照下式确定，即③考虑泄水坡度对设计标高的影响。按同一标高进行场地平整，整个场地表面处于同一水平面，实际露天作业需有一定的泄水坡度，根据场地泄水坡度设计（单向泄水或双向泄水），计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高。上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算单向泄水时，设计标高的计算是将已调整的设计标高H″０作为场地中心线的标高（图１-５），则场地内任意一点的设计标高为：双向泄水时，设计标高计算是将已调整的设计标高H″０作为场地纵横方向的中心点（图１-６），则场地内任意一点的设计标高为：１.２.２.２场地平整土方量计算场地平整土方量的计算方法有方格网法和断面法两种。上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算在场地地形比较平坦时多采用方格网法；当场地地形比较复杂或挖填深度较大、断面不规则时，宜采用断面法计算。（１）方格网法。根据已有地形图，划分边长为１０～４０ｍ的正方形方格网，再将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角点上，场地设计标高与自然地面标高的差值即为各角点的施工高度。习惯以“＋”号表示填方，“－”号表示挖方。将施工高度标注在角点上，分别计算每一方格的填、挖土方量并进行土方量汇总，即得场地挖方和填方的总土方量。在一个方格网内同时有填方和挖方时，需要先标注方格网边的零点，即挖、填方分界点，连接零点得出零线，零线是挖方区与填方区的分界线。上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算零线的确定方法：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点（图１-７）：将各个相邻的零点连接起来即为零线。零线确定后，便可以进行土方量计算。方格网土方量计算有两种方法，即四角棱柱体法和三角棱柱体法。①四角棱柱体的体积计算方法。方格四个角点全部为填方或全部为挖方时［图１-９（ａ）］，其挖方或填方体积为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算方格四个角点中，部分为挖方、部分为填方时［图１-９（ｂ）］，其挖方或填方体积为：方格中的三个角点为挖方（或填方），另一角点为填方（或挖方）时［图１-９（ｃ）］，其填方部分体积为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算其挖方部分体积为：②三角棱柱体的体积计算方法。顺地形图等高线将各个方格划分成三角形，如图１-１０所示，每个三角形三个角点的填、挖施工高度为h１、h２、h３。当三角形三个角点全部为挖方或全部为填方时［图１-１１（ａ）］，其挖、填方体积为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算三角形三个角点有填有挖时，零线将三角形分成两部分，一部分底面为三角形锥体；另一部分底面为四边形楔体［图１-１１（ｂ）］。其锥体部分的体积为：楔形部分的体积为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算（２）断面法。根据地形图竖向布置，沿场地划分为若干个相互平行的断面，该断面尽可能垂直于等高线或主要建筑物的边长，各断面之间的距离可以不等，地形变化复杂的地段间距宜小，所取断面为若干个三角形和梯形，如图１-１２所示。则面积为：设各断面面积分别为F１、F２、F３、…、Fn，相邻两断面之间的距离依次为l１、l２、l３、…、ln，则所求土方量为：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算（３）边坡土方量计算。场地挖方区和填方区的边沿需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算。①三角棱锥边坡体积。如图１-１３中①所示，计算公式：②三角棱柱边坡体积。三角棱柱边坡体积，如图１-１３中④所示，计算公式：上一页下一页返回任务１．２土方工程量计算当两端横断面面积相差较大时，计算公式：上一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖１.３.１土方边坡在开挖基坑、沟槽或填筑路基时，为防止坍塌、保证施工安全及边坡稳定，其边沿应考虑放坡。土方边坡坡度以高度h与底宽b之比表示，即在满足土体边坡稳定的条件下，可以做成直线形、折线形及阶梯形边坡（图１-１４）。边坡的坡度应根据不同的土质、填挖高度、开挖方法、边坡留置时间和工程的重要性、边坡附近地面堆载等情况由设计确定。下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖当地下水位低于基底，在湿度正常的土层中开挖基坑（槽）或管沟，且敞露时间不长时，可以作直立壁（不放坡）不加支撑，但挖方深度不宜超过下列规定：（１）密实、中密的砂土和碎石土为１ｍ；（２）硬塑、可塑的轻粉质黏土及粉质黏土为１．２５ｍ；（３）硬塑、可塑黏土为１．５ｍ。（４）坚硬的黏性土为２ｍ。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允许坡度应当符合表１-４的规定。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖１.３.２土壁支护在开挖基坑或沟槽时，如果地质水文条件良好，场地周围条件允许，可以采用放坡开挖。但在建筑密集地区施工，往往不能按照要求采取放坡开挖，需要有支护结构支撑土壁，以保证施工顺利进行，并减少对邻近建筑、管线等不利影响。土壁支撑根据基坑（槽）及深度和平面宽度大小可以采用不同的形式。开挖较窄沟槽可以用木挡板横撑式土壁支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板位置不同，可以分为水平挡土板和垂直挡土板［图１-１５（ｂ）］。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖断续式水平挡土板支撑［图１-１５（ａ）］在湿度较小的黏性土及挖土深度小于３ｍ时采用；连续式水平挡土板支撑用于较潮湿的或散粒土况中，挖土深度可至５ｍ；垂直挡土板支撑用于松散的和湿度很高的土，挖土深度不限。在开挖一般浅基坑且基坑宽度较大时，常用斜桩支撑［图１-１６（ａ）］、锚桩支撑［图１-１６（ｂ）］、型钢桩横挡板支撑［图１-１６（ｃ）］、短桩横隔板支撑［图１-１６（ｄ）］。１.３.３深基坑支护结构基坑支护结构在基坑挖土期间既挡土又挡水，以保证基坑开挖和基础施工能够安全进行，避免对周围的建筑物、道路和地下管线等产生危害。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖支护结构一般是临时性结构，基础施工完毕后便失去作用。钢板桩、型钢支护木挡板等可以回收重复利用。更多的支护结构就永久埋在地下，其中，有作特殊用途的地下连续墙在基础施工完毕后可以考虑作为结构物的一个组成部分，因此，支护结构既要确保基础安全、顺利地施工，又要考虑施工方便、经济合理。支护结构包括挡墙与支撑（拉锚）两部分。按照受力不同可以分为重力式支护结构和非重力式结构、边坡稳定式支护。１.重力式支护挡墙（１）深层搅拌水泥土桩挡墙。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖该法是用特制进入土层深处的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌和形成的水泥土桩，水泥土桩相互搭接一起硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙，既可以挡土又可以形成隔水帷幕。如图１-１７所示，平面呈现任意形状，开挖深度一般不超过６ｍ，比较经济。水泥土的物理性质取决于水泥掺入量。（２）旋喷桩挡墙。该法是钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提，与此同时，利用钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂高压喷入地基土中形成水泥土桩，桩体相互搭接形成挡墙。它与深层搅拌水泥土桩一样，属于重力式挡墙，只是形成水泥桩的工艺不同。在旋喷桩施工时，要控制好钻杆的上提速度、喷射压力与喷射量，以保证施工质量。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖２.非重力式支护挡墙（１）钢板桩。常用的钢板桩有槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。钢板桩由大规格的槽钢并排或正反扣搭接组成。槽钢长为６～８ｍ，型号依照计算确定。其抗弯能力较弱，多用于深度不超过４ｍ的基坑，顶部需设置一道拉锚或支撑，以提高抗弯能力。常用钢板桩截面形式（图１-１８）有Ｕ形、Ｚ形、一字形、Ｈ形组合形。常用Ｕ形和Ｚ形。当基坑深度较大时，常用Ｈ形组合形钢板桩，Ｕ形钢板桩可以用于５～１０ｍ的基坑。钢板桩一次性投资较大、施工工期短，可以重复使用。特别在软土地区，钢板桩打设方便，有一定挡水能力，打设后可以立即开挖。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖钢板桩柔性较大，基坑较深、支撑工程量较大时，坑内施工难度增加，特别注意钢板用后拔桩带土，拔桩后会形成孔隙带，若处理不当将会引起土层移动，因此，会给施工结构及周边设施带来危害。（２）Ｈ形钢支柱挡板支护挡墙。支护挡墙支柱按照一定间距打入土中，支柱之间设置木挡板或其他挡土设施（随挖土逐步加设），支柱和挡板可以回收使用，较为经济。其适用于土质较好、地下水位较低的地区，其在国内外应用较多。（３）钢筋混凝土排桩挡墙。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖在开挖基坑的周边，采用钢筋混凝土钻孔灌注桩、沉管灌注桩，待混凝土达到设计要求后开挖基坑，在挖出的护壁上设置一道或几道腰梁并与支撑或拉杆连接，在桩顶部设钢筋混凝土圈梁以增强整体性。钢筋混凝土排桩挡墙刚度较大、护弯能力较强、变形相对较小，有利于保护周围建筑，价格较低，经济效益较好。但施工工艺难以做到桩之间相切，桩之间留有１００～１５０ｍｍ的间隙，挡水能力较差，需要另做防水帷幕。目前，常在桩级相隔１００ｍｍ左右处施工两排深层搅拌水泥土桩，或桩之间施工竖根桩、注浆止水。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖钢筋混凝土钻孔灌注桩常用的桩径为Φ６００～Φ１１００，深度为７～１３ｍ的基坑，多在两层地下室及以下的深坑支护结构中优先选用；沉管灌注桩常用桩径为Φ５００～Φ８００，多用于深度为１０ｍ以上的基坑。（４）地下连续墙。地下连续墙现已成为深基坑的主要支护结构挡墙之一，常用的厚度为６００ｍｍ、８００ｍｍ、１０００ｍｍ。地下连续墙使用特殊挖槽设备，利用水泥浆护壁沿地下结构边墙开挖狭长深槽，在槽内放置预制钢筋笼并浇筑水下混凝土，筑成一段混凝土墙体，然后将若干段墙连接成整体，形成连续墙体。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖地下连续墙可以截水防渗或挡土承重，强度高、刚度大，不仅可以用于深基坑支护结构，而且采取一定结构构造措施后可以用作地下工程的部分结构，一定条件下大幅度减少工程总造价，并可以结合“逆作法”施工，在地下室顶板完成后，同时，进行多层地下室和地面高层房屋的施工，缩短施工总工期。３.土层锚杆土层锚杆是一种受拉杆件，其一端锚固在稳定的地层中，另一端与支护结构的挡墙相连接，将支护结构和其他结构所承受的荷载（土压力、水压力以及水上浮力等）通过拉杆传递到锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的地层中去。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖利用土层锚杆支护结构在基坑施工可以实现坑内无支撑，开挖土方和地下结构施工不受支撑干扰，施工作业面宽敞，在高层建筑深基坑工程中的应用已日益增多。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，如图１-１９所示。腰梁将作用于支护挡墙的水、土压力传递给锚杆，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。（１）土层锚杆类型。①一般注浆圆柱体（压力为０．３～０．５ＭＰａ）。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖孔内注水泥浆或水泥砂浆，适用于拉力不高的临时性锚杆，如图１-２０（ａ）所示。②扩大的圆柱体或不规则体，采用压力注浆，压力从２ＭＰａ（二次注浆）到５ＭＰａ（高压注浆）左右，在黏土中形成较小的扩大区，在无黏性土中可以形成较大的扩大区，如图１-２０（ｂ）所示。③孔内沿长度方向扩一个或几个扩大头的圆柱体，采用特制扩孔机械通过中心杆压力将扩张刀具缓缓张开削土成型而成，在黏性土及先黏性土中都适用，如图１-２０（ｃ）所示。（２）土层锚杆的施工。土层锚杆的施工包括钻孔、拉杆安装、注浆、张拉和锚固等工作。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖①钻孔。旋转式钻孔机、冲击式钻孔机、旋转冲击式钻孔机均可用于土层锚杆的钻孔，主要根据土质、钻孔深度和地下水的情况进行选择。土层锚杆孔壁要求平直，以便安放钢拉杆和灌注水泥浆。孔壁不得坍塌和松动，不得影响钢拉杆和土层锚杆的承载能力。钻孔时，不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁上形成泥皮，降低锚固体与土壁之间的摩阻力。②拉杆安装。土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。为将拉杆安置在钻孔中心并防止入孔时搅动孔壁，应当沿拉杆每隔１．５～２ｍ布设一个定位器。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖③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，并防止拉杆腐蚀。锚杆注浆宜用强度不低于４２．５级的普通硅酸盐水泥，注浆常用水胶比为０．４～０．５的水泥浆，或灰砂比为１∶１～１∶１．２、水胶比为０．３８～０．４５的水泥砂浆。注浆分为一次注浆和二次灌浆。ａ．一次注浆是用泥浆泵通过一根注浆管自孔底起开始注浆，待浆液流出孔口封堵，稳压数分钟后注浆结束。ｂ．二次注浆是同时装入两根注浆管，两根注浆管分别用于一次注浆和两次注浆。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖一次注浆管注完予以回收，二次注浆用注浆管管底封堵严密，从管端起向上沿锚固段每隔１～２ｍ做一段花管，待一次注浆初凝后，即可进行二次压力注浆。二次注浆实为劈裂注浆，二次浆液冲破一次注浆体，沿锚固体与土的界面向土体挤压劈裂扩散，使锚固体直径加大、径向压力增大，显著提高土锚的承载力。④张拉和锚固。锚杆压力灌浆后，待锚固段的强度大于１５ＭＰａ，并达到设计强度等级的７５％后方可进行张拉。４.土钉墙土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖其将拉筋全部插入土体内部与土粘结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成加筋土体加固区带，用以提高整个原位土体的强度并限制其位移，同时，增强基坑边坡坡体的自身稳定。按照施工方法的不同，土钉墙可分为钻孔注浆型土钉墙、打入型土钉墙和射入型土钉墙三类。（１）土钉墙的构造。土钉墙的构造如图１-２１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土钉钢筋材料宜采用16～３２ｍｍ的ＨＲＢ３３５级以上的螺纹钢筋，钻孔直径宜为７０～120ｍｍ，长度为开挖深度的０．５～１．２倍，间距宜为１～２ｍ，与水平面的夹角宜为５°～２０°；上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖③注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于Ｍ１０；④土钉应当与面层有效连接，设置承压板或加强钢筋等构造，承压板或加强钢筋应当与土钉墙焊接连接；⑤喷射混凝土面层中宜配置钢筋网，钢筋直径宜为６～１０ｍｍ的ＨＰＢ３００级钢筋，间距宜为１５０～３００ｍｍ，坡度上下段钢筋网搭接长度应当大于３００ｍｍ，喷射混凝土强度等级不宜低于Ｃ２０，面层厚度不宜小于８０ｍｍ；⑥土钉墙墙顶应当采用砂浆或混凝土护面，在坡顶和坡脚应当设置排水措施。（２）土钉墙的特点。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖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）土钉支护的施工。土钉支护的施工过程主要包括以下几个方面：①作业面开挖。土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，每层开挖的最大深度取决于该土体可以直立而不破坏的能力，开挖高度一般与土钉竖向间距相匹配，每层开挖的纵向长度取决于交叉施工期间保持坡面稳定的坡面面积和施工流程的相互衔接程度。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖②成孔。成孔采用螺旋钻、冲击钻、地质钻机等机械成孔，钻孔直径为７０～１２０ｍｍ。成孔时，必须按照设计图纸的纵向、横向尺寸及水平面夹角的规定进行钻孔施工。③置筋。在置筋前，最好采用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。放置钢筋应当平直，必须除锈、除油，保证钢筋在孔中的位置，每隔２～３ｍ在钢筋上焊置一个定位架。④注浆。注浆采用水泥浆或水泥砂浆，水泥浆水胶比为０．３８～０．５，水泥砂浆配合比为１∶０．８或１∶１．５。利用注浆泵注浆，注浆管插入距孔底０．２～０．５ｍ处，孔口设置止浆塞，以保证注浆饱满。上一页下一页返回任务１．３基坑（槽）的开挖⑤喷射混凝土面层。一般情况下，为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土。根据地层的性质，可以在放置土钉之前做，也可以在放置土钉之后做。对于临时性支护来说，面层可以做一层，厚度为５０～１５０ｍｍ；对永久性支护则多用两层或三层，厚度为１００～３００ｍｍ。两次喷射作业之间应留一定的时间间隔，第一次喷射后铺设钢筋网，并使钢筋与土钉牢固连接。为使施工搭接方便，每层下部３００ｍｍ暂不喷射，并应做好４５°的斜面形式。在此之后再喷射混凝土，并要求其表面平整、湿润、具有光泽，喷射完成后终凝２ｈ后进行洒水养护３～７ｄ。上一页返回任务１．４土方工程的机械化施工１.４.１推土机推土机是装有铲刀的拖拉机。按照铲刀的操纵机构的不同，推土机分为索式和液压式两种。目前，应用液压推土机的铲刀能够强制切土，且切土较深，还可以调升铲刀和调整铲刀的角度，具有更大的灵活性。图１-２２所示为液压推土机外形。推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，能爬３０°左右的缓坡，应用范围较广。多用于场地清理和平整、开挖深度１．５ｍ以内的基坑、填平沟坑及配合铲运机、挖土机工作等。推土机可以挖一至三类土，经济运距在１００ｍ以内，效率最高为４０～６０ｍ。下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工为了提高推土机的生产率，缩短推土时间和减少土的失散，常用以下几种施工方法。（１）下坡推土（图１-２３）。推土机顺地面坡度沿下坡方向切土与推土，借助机械本身的重力作用，增加推土能力和缩短推土时间。（２）并列推土（图１-２４）。平整场地的面积较大时，可以用２～３台推土机并列作业。铲刀应相距为１５～３０ｃｍ。（３）槽形推土（图１-２５）。推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽，以减少土从铲刀两侧流散。（４）多铲集运。在硬质土中，切土深度不大，可以采用多次铲土，分堆集中、一次推送，有效利用推土机的功率，缩短运土时间。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工１.４.２铲运机铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。其工作装置是铲斗。按照铲斗的操纵方式，铲运机分为索式和液压式两种；按照行走方式，铲运机分为自行式铲运机（图１-２６）和拖式铲运机（图１-２７）。铲运机操纵灵活，行驶快，生产率较高，运转费用及对路面要求低。铲运机的铲斗前方有一个能开启的斗门，铲斗前设有切土刀片。铲运机对行驶道路的要求较低，操纵灵活，常用于坡度在２０°以内的大面积场地平整、大型基坑、沟槽开挖，路基和堤坝填筑等。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工可在一至三类土中直接挖、运土，不适用于砾石层、冻土地带及沼泽地区。其适用运距为６００～１５００ｍ，且运距为２００～３５０ｍ时效率最高。铲运机的开行路线有环形路线、大环形路线和“８”字形路线三种。环形路线如图１-２８（ａ）、（ｂ）所示，当地形较平坦、地段较短时，多采用此种路线；当挖、填交替，且间距较短时，可以采用大环形路线，如图１-２８（ｃ）所示；当地形起伏较大或地段较长时，可以采用“８”字形路线，如图１-２８（ｄ）所示。提高铲运机生产效率的措施如下：（１）下坡铲土法。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工铲运机利用地形进行下坡铲土，借助铲运机的重力加深铲斗切土深度，可以使生产效率提高２５％。一般铲土坡度为３°～９°，铲土厚度以２００ｍｍ为宜。（２）跨铲法。铲运机间隔铲土，预留土埂。这样，在间隔铲土时形成一个土槽，可以减少向外撒土量，使铲运机铲土埂时阻力减少。（３）助铲法。当地势平坦、土质较坚硬时，可以用推土机在铲运机后面顶推，以加大铲刀切土能力、缩短铲土时间，提高生产率。１.４.３单斗挖土机单斗挖土机是大型基坑开挖中最常用的土方机械。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工挖土机按照行走方式分为履带式和轮胎式两种；按照操纵机构的不同分为机械式和液压式两种。按照工作装置的不同可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种，如图１-２９所示。在建筑工程中，单斗挖土机斗容量一般为０．５～２．０ｍ３。（１）正铲挖土机。正铲挖土机的特点是“前进向上，强制切土”。正铲挖土机挖掘力大，生产效率高，适用于开挖停机面以上的含水量不大于２７％的一至四类土，如开挖大型干燥基坑以及土丘等，需要与运土自卸汽车配合完成挖土任务。当地下水水位较高时，应当采取有效措施降低地下水水位，将基坑晾干。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工正铲挖土机作业方式有正向挖土、侧向卸土和正向挖土、后方卸土两种方式。①正向挖土，侧向卸土，如图１-３０（ａ）所示。挖土机沿前进方向挖土，运输工具在侧方装土。挖土机卸土时铲臂回转角度小、装车方便、循环时间短，因此，生产效率高。其适用于开挖工作面大、深度不大的基坑（槽）和管沟。②正向挖土，后方卸土，如图１-３０（ｂ）所示。挖土机沿前进方向挖土，运输工具在挖土机后方装土。挖土机卸土时铲臂回转角度大，汽车要倒车开入，因此生产效率低。此方法在开挖工作面较小、基坑较小、基坑（槽）和管沟较深时采用。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工（２）反铲挖土机。反铲挖土机的特点是“后退向下，强制切土”。反铲挖土机的挖掘力比正铲小，能够开挖停机面以下一至三类土，适用于开挖基坑、基槽和管沟，也可用于地下水位较高处的土方开挖。反铲挖土机的作业方式有沟端开挖、沟侧开挖及多层接力开挖三种方式。①沟端开挖，如图１-３１（ａ）所示，挖土机停在沟端，向后倒退挖土，运土工具停在两旁装土。此方法挖土方便，开挖深度可以达到挖土机的最大挖土深度，沟端开挖工作面宽度在单面装土时为１．３R，双面装土时为１．７R。基坑较宽时，可以多次开挖或按照“Ｚ”字形路线开挖。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工②沟侧开挖，如图１-３１（ｂ）所示，挖土机沿基槽一侧移动挖土，同时，在沟两侧弃土或装车运走。沟侧开挖工作面宽度受限制，一般为０．８R，且不能很好控制边坡，机身停在沟边时稳定性较差。③多层接力开挖，如图１-３２所示，当开挖土质较好，深度在１０ｍ以上的大型基坑、沟槽和渠道时，可以采用此方法。一般两层挖土深度为１０ｍ，三层挖土深度为１５ｍ左右。（３）拉铲挖土机。拉铲挖土机的特点是“后退向下，自重切土”。拉铲挖土机的土斗用钢丝绳悬挂在挖土机长臂上，挖土时土斗在自重作用下落到地面切入土中。其挖土深度和挖土半径较大，能够开挖停机面以下的一至二类土，但不如反铲挖土机动作准确。其适用于开挖大型基坑及水下挖土、填筑路基、修筑堤坝。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工抓铲挖土机的作业方式基本与反铲挖土机相似，分为沟端开挖和沟侧开挖，边坡留土较多，需要人工大量清理。若采用三角形拉土法，按照“之”字形移动拉铲，与槽边成４５°角时，拉铲回转角度小，边坡开挖整齐，生产效率高。（４）抓铲挖土机。抓铲挖土机的特点是“直上直下，自重切土”。抓铲挖土机挖掘能力较小，只能开挖停机面以下一至二类土，如挖窄而深的基坑、疏通旧有渠道及挖取水中淤泥等。在软土地基的地区，常用于开挖基坑、沉井等。１.４.４填筑与压实若要填方工程满足强度、变形和稳定性方面的要求，就应当正确选择填土的土料，合理选择填筑和压实的机械和施工方法。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工（１）土料选择。填方土料应当符合设计要求，如无设计要求时，应当符合下列规定。①碎石类土、砂土和爆破石碴（最大粒径不大于每层铺填厚度的２／３，当用振动碾压时不超过每层铺填厚度的３／４），可以用于表层以下的填料；②含水率符合压实要求的黏性土，可以用作各层填料；③碎块草皮和有机质含量大于８％的土，仅用于无压实要求的填方工程；④淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理使其含水率符合压实要求后，可以用于填方中的次要部位；上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工⑤含盐量符合规定的盐渍土，一般可以使用，但填料中不得含有盐晶、盐块或含盐植物的根茎。（２）填筑方法。①施工要求。应当根据工程特点、填料种类、设计压实系数、施工条件等合理选择压实机具，并确定填料含水量的控制范围、铺土厚度和压实遍数等。填土时，应当先清除基底的树根、淤泥和有机杂物，并分层回填、压实。填土应当尽量采用同类土填筑。当采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性小的填料，下层宜填筑透水性较大的填料。填方基土表面应当做成适当的排水坡度，边坡不得用透水性较小的填料封闭。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工当填方位于倾斜的地面时，应当先将斜坡挖成阶梯状，然后分层填筑以防填土横向移动。分段填筑时，每层接缝处应当作成斜坡形，碾迹重叠０．５～１．０ｍ。上、下层错缝距离不应小于１ｍ。②填土压实的质量检查。填土应当具有设计要求的密实度，以避免建筑物的不均匀沉陷。填土密实度以设计规定的控制干密度或规定压实系数作为检查标准。（３）填土压实方法。①碾压法。碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度。碾压机械有平碾（光轮压路机）、羊足碾和气胎碾等。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工平碾按重量分为轻型（３０～５０ｋＮ）、中型（６０～９０ｋＮ）和重型（１００～１４０ｋＮ）三种，适用于大面积填土工程，如平整场地、大型车间的室内填土等。羊足碾虽然与土接触面积小，但对单位面积的压力比较大，土壤压实效果好，适用于黏性土；气胎碾对土壤碾压较为均匀，质量较好，用平碾法压实填土时，应当采用“薄填、慢驶、多次”的作业方法。②夯实法。夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土层，主要用于小面积填土。夯实机械有木夯、石峨、蛙式打夯机、火力夯，以及利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等。其中，蛙式打夯机（图１-３３）轻便灵活、构造简单，在小型土方工程中应用较广。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工夯实法的优点是可以夯实较厚的土层。采用重型夯土机（如１ｔ以上的重锤）时，其夯实厚度可达１～１．５ｍ。但蛙式打夯机等夯土工具，其夯实厚度较小，一般在２００ｍｍ以内。③振实法。振实法是将重锤放在土层的表面和内部，借助于振动设备使重锤振动，土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态。此方法用于振实非黏性土效果较好。近年来，将碾压和振动结合设计制作了振动平碾、振动凸块碾等新型压实机械，振动平碾适用于填料为爆破石碴、碎石类土、杂填土或粉土的大型填方；振动凸块碾适用于粉质黏土或黏土的大型填方。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工当压实爆破石碴或碎石类土时，可以选用８～１５ｔ重的振动平碾，铺土厚度为０．６～１．５ｍ，先静压、后振压，碾压遍数应当通过现场试验确定。（４）填土压实质量的主要影响因素。影响填土压实质量的因素有很多，其中，主要影响因素为压实功、土的含水率及每层铺土厚度。①压实功的影响。填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定关系。土的密度与压实功的关系如图１-３４所示。土的含水量一定时，开始压实，土的密度急剧增加，待接近土的最大密度时，压实功增加许多，而土的密度则变化较小。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工在实际施工过程中，砂土需要碾压２～３遍，粉质砂土需要碾压３～４遍，粉质黏土或黏土需要碾压５～６遍。②含水率的影响。在相同压实功的作用下，填土的含水率对压实质量有直接影响。较为干燥的土，土颗粒之间的摩阻力比较大，土层不宜压实；当土具备适当的含水率时，水起到润滑作用，使土颗粒之间的摩阻力减少，从而容易压实；含水量过大时，土颗粒之间的孔隙被水填充而接近饱和，容易形成橡皮土，不容易被压实。土在最佳含水率的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的密度最大，如图１-３５所示。各种土的最佳含水率和最大干密度可参考表１-５。③铺土厚度的影响。上一页下一页返回任务１．４土方工程的机械化施工土在压实功的作用下，应力随深度增加而逐渐减小，如图１-３６所示。土压实后，表面的密实度增加最大，超过一定深度后，则增加较小或不再增加。故铺土厚度应当小于压实机械压土时的作用深度。表１-６为不同的压实机械所对应的铺土厚度和压实遍数参考表。上一页返回任务１．５降低地下水１.５.１集水坑降水法集水坑降水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低地下水位的方法。集水坑降水法又称明排水法，即在基坑或沟槽开挖的过程中，当基底挖至地下水位以下时，沿坑底周围开挖具有一定坡度的排水沟，设置集水坑，使地下水经排水沟流入坑内，然后用水泵抽出坑外，如图１-３７所示。（１）集水坑设置。集水坑应当设置在基础范围以外，地下水流的上游。根据地下水的大小、基坑的平面形状及水泵的抽水能力，一般每隔２０～４０ｍ设置一个集水坑。集水坑的直径或宽度一般为０．７～０．８ｍ。下一页返回任务１．５降低地下水其深度应当随挖土深度的加深而加深，且始终低于挖土面０．７～１．０ｍ，井壁可以用竹、木板等简易结构加固。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底１～２ｍ，并铺设碎石为滤水层，以避免在抽水时将泥砂抽出，同时，防止井底土体被搅动。（２）水泵的选择。在建筑工程中，用于排水的水泵主要有离心泵、潜水泵和软轴水泵等。①离心泵。离心泵由泵壳、泵轴、叶轮等主要部件组成，如图１-３８所示。离心泵的抽水原理是利用叶轮高速旋转时所产生的离心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。上一页下一页返回任务１．５降低地下水叶轮中心形成部分真空，水在大气压力的作用下就能源源不断地从吸水管内自动上升进入水泵。离心泵的主要性能指标包括流量、总扬程、吸水扬程和功率等。流量是指水泵单位时间内的出水量。扬程是指水泵能扬水高度，也称水头。实际总扬程包括实际吸水扬程式和实际出水扬程两部分。因水经过管路遇到阻力引起水头损失，实际吸水扬程为３．５～８．５ｍ。选择离心泵的主要依据是需要的流量与扬程。一般离心泵的排水量为基坑涌水量的１．５～２．０倍，离心泵吸水扬程要满足降水深度要求，如果不够则需要另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上。上一页下一页返回任务１．５降低地下水安装离心泵时，需特别注意保证吸水管接头不漏气及吸水口至少应在水面以下０．５ｍ，以免吸入空气，影响水泵正常运行。使用离心泵时，要先进行泵体与吸水管内灌水，排除空气，然后再开泵抽水。离心泵抽水能力大，适用于地下水量较大的基坑。②潜水泵。潜水泵由立式水泵和电动机组合而成，水泵装在电动机上端，叶轮可以制成离心式或螺旋桨式，密封电动机能够完全浸在水中工作。潜水泵具有体积小、质量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优点，在基坑排水中采用较广。使用潜水泵时，不得脱水动转或陷入泥中，防止电动机烧坏；也不得排灌含泥量较高的水或泥浆水，防止水泵叶轮被杂物堵塞。上一页下一页返回任务１．５降低地下水（３）流砂及其防治。集水坑排水法设备简单、排水方便，采用较为普遍，宜用于粗粒土层和渗水量较小的黏性土。当土质为细砂和粉砂时，随着地下水渗出抽走会带走细粒，有时坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，即发生流砂现象，土完全丧失承载能力，坑底凸起，使施工条件恶化，难以达到设计深度，严重时甚至会造成边坡塌方，如果附近有建筑物，会引起地基被掏空而使建筑物下沉、倾斜，甚至倒塌。①流砂现象的形成原因。流砂现象是水在土中渗流所产生的结果，其形成有内因和外因。上一页下一页返回任务１．５降低地下水内因取决于土壤的性质，根据分析和实践经验来看，细颗粒（粒径为０．００５～０．０５ｍｍ）、颗粒均匀、松散（土的天然孔隙比大于０．７５）、饱和的土极易发生流砂。但是否会发生流砂现象，还需具备一定的外因条件，即地下水及其产生动力水压力的大小及作用方向。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力增加，当动水压力大于或等于浮土重度时，会推动土体失去稳定，形成流砂现象。②流砂的防治方法。防治流砂总的原则是“治砂必治水”。上一页下一页返回任务１．５降低地下水根据水在土中渗流的分析和实践经验可知，流砂的产生与动水压力大小及方向有关，因此，在基坑开挖过程中，防治流砂的途径有三种：一是减小或平衡动水压力；二是改变动水压力的方向；三是截断地下水流。防治流砂的具体措施如下：ａ．枯水期施工法。枯水期地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而预防或减轻流砂现象。ｂ．打钢板桩法。将钢板桩沿基坑周围打入不透水层，从而截住水流；或是打入基坑周围一定深度，将地下水引至坑底以下流入基坑，不仅增加渗流长度，而且改变动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。上一页下一页返回任务１．５降低地下水ｃ．抛大石块法。向基坑内抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力。采用此方法时，宜组织分段抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，挖至设计标高后立即铺设芦席并抛大石块把流砂压住。ｄ．水下挖土法。即不排水施工，使坑内外地下水压相平衡，防止流砂。ｅ．人工降低地下水位法。如采用轻型井点、喷射井点等，截住水流，使地下水流方向向下，动水压力方向向下，增大土粒之间的压力，有效阻止流砂发生。ｆ．地下连续墙法。沿基坑四周浇筑一道连续的钢筋混凝土墙，从而起到承重、截水和防治流砂的作用。上一页下一页返回任务１．５降低地下水１.５.２井点降水法井点降水法是在基坑开挖前，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，使地下水位降低到坑底以下；在基坑开挖过程中仍不断抽水，使所挖的土始终保持干燥状态，从而防止流砂发生。通过井点降水，可以改变边坡坡度，减少挖土方量；还可以防止基底隆起，加速地基固结。但降水前，应当考虑在降水影响范围内的已有建筑物和构筑物可能产生的附加沉降、位移，从而将引起的开裂、倾斜甚至倒塌，必要时应预先采取有效的防护措施。井点降水有轻型井点、喷射井点、管井井点及电渗井点降水等，可以根据降低地下水位深度、土的渗透系数、工程特点等条件综合选用。上一页下一页返回任务１．５降低地下水各井点降水法的适用范围见表１-７。（１）轻型井点。轻型井点就是沿基坑的四周将许多直径较细的井点管埋入蓄水层中，井点管上部与总管相连接，通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有的地下水位降低至坑底以下，如图１-３９所示。①轻型井点设备。轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。滤管（图１-４０）长为１．０～１．５ｍ，管壁上钻有直径为１３～１９ｍｍ梅花形排列的滤孔，管壁外包两层滤网。上一页下一页返回任务１．５降低地下水内层细滤网采用每厘米３０～４０眼的铜丝布或尼龙丝布，外层粗滤网采用每厘米５～１０眼的塑料纱布。为使水流通畅，避免滤孔淤塞影响水流入滤管，在管壁与滤网间用小塑料管绕成螺旋形将二层隔开。滤网的外面用带孔的薄针管或粗铁丝网保护。井点管宜采用直径为３８～５０ｍｍ的钢管，其长度为５～７ｍ，可以整根或分节组成。井点管的上端用弯联管与总管相连。弯联管宜用透明塑料管（可随时看到井点管的工作情况）或橡胶软管；总管宜采用直径为１００～１２７ｍｍ的钢管。每节长度为４ｍ，其上每隔０．８ｍ或１．２ｍ设置一个与井点管连接的短接头。上一页下一页返回任务１．５降低地下水抽水设备常用的有真空泵井点设备和射流泵井点设备。真空泵井点设备由真空泵、离心泵和水气分离箱等组成，如图１-４１所示。该设备适用于重要且较大规模的工程降水。设备形成真空高（６７～８０ＭＰａ）、降水深度较大（５．５～６．０ｍ）、设备复杂、管理困难、耗电量大。射流泵轻型井点设备由离心泵、射流泵（射流器）、水箱等组成，如图１-４２所示。射流泵抽水系统由高压泵供给工作水，经射流泵后产生真空，引射地下水流。设备构造简单、制造容易，降水深度可达９ｍ，成本低、操作维修方便、耗电量少。但其所带的井点管一般为２５～４０根，总管长度为３０～５０ｍ。上一页下一页返回任务１．５降低地下水②轻型井点布置。轻型井点布置由基坑平面形状与尺寸、基坑的深度、土质、地下水位高低和流向以及降水深度要求等因素确定。平面布置：基坑或沟槽宽度小于６ｍ，且降水深度不超过５ｍ时可以采用单排井点，并应当布置在地下水位上游一侧，两端延伸长度以不小于槽宽为宜，如图１-４３所示。如宽度大于６ｍ或土质不良、渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑的两侧。当基坑面积较大时，宜采用环形布置，如图１-４４所示。运输设备入口一般在地下水下游方向布置，不封闭。井点管距离基坑壁一般为０．７～１．０ｍ，以防止局部发生漏气。井点管间距为０．８ｍ、１．２ｍ、１．６ｍ，由计算或经验确定。井点管在总管四角部位应适当加密。上一页下一页返回任务１．５降低地下水高程布置：考虑抽水设备的水头损失，轻型井点降水深度一般不超过６ｍ。井点管的埋置深度H（ｍ），可以按照下式计算：③轻型井点降水施工。轻型井点安装应当根据降水方案，先铺设总管，再埋设井点管，然后用弯联管连接井点管与总管。井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过程，如图１-４５所示。冲孔借助于高压水冲刷土体，用冲管扰动土体助冲，成孔后埋设井点管。冲孔要垂直，直径一般为３００ｍｍ，以保证井点管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度要比滤管底深０．５ｍ左右，以防止冲管拔出时部分土颗粒沉于底部而触及滤管。上一页下一页返回任务１．５降低地下水井孔冲成后，随即拔出冲管，插入井点管。井点管与井壁之间应当立即用净粗砂灌实，且在距离地面１～１．５ｍ深处用黏土填塞密实，防止漏气。④轻型井点降水的使用。井点管埋设完毕后应当进行试抽，检查有无漏气、淤塞现象及出水是否正常，如有异常情况，应当经检查维修后方可使用。井点使用时，应当保证连续不断地抽水，如有井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有震动、手触管壁有冬暖夏凉的感觉等方法进行检查，发现问题，及时排除隐患，并应当备有双电源以防断电。上一页下一页返回任务１．５降低地下水一般在抽水３～５ｄ后水位降落漏斗基本趋于稳定。正常出水规律为“先大后小，先浑后清”。（２）二级轻型井点。当H值小于降水深度６ｍ时，可以采用一级井点；当H值略大于６ｍ时，可以降低井点管的埋置面，即可满足降水深度的要求；当一级井点降水达不到降水深度的要求时，则采用二级轻型井点，即先挖去第一级井点所疏干的土后，再在其底部装设第二级井点，如图１-４６所示。（３）喷射井点。上一页下一页返回任务１．５降低地下水喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管的内管喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流，将地下水经井点外管与内管的间隙抽出排走。当基坑开挖深度大于６ｍ，土层渗透系数小于０．１～２．０ｍ／ｄ，用多极轻型井点降水已不经济时，可以采用喷射井点降水，设备简单、排水深度大，可达８～２０ｍ，基坑土方开挖量小、施工快、费用低。喷射井点的设备由喷射井管、高压水泵及进排水管路系统组成，如图１-４７（ａ）所示。当基坑宽度小于１０ｍ时，喷射井点可作单排布置；当基坑宽度大于１０ｍ时，可作双排布置；当基坑面积较大时，宜采用环形布置。如图１-４７（ｂ）所示，井点间距一般采用２～３ｍ。上一页下一页返回任务１．５降低地下水（４）电渗井点。当土的渗透系数很小（K＜０．１ｍ／ｄ）、含水量大时，在压缩性、稳定性差的黏性土层中，特别是淤泥或淤泥质黏土中，利用井点管本身作为阴极，沿基坑（槽）外围布置，用钢管（直径５０～７０ｍｍ）或钢筋（直径２５ｍｍ以上）作阳极，埋设在井点管环圈内侧０．８～１．５２ｍ处，外露在地面上２００～４００ｍｍ，其入土深度应当比井点管深５００ｍｍ，如图１-４８所示。对阴、阳极通以直电流，即应当用电压比降使带负电荷的土粒向阳极方向移动，带正电荷的孔隙水向阴极方向集中，产生电渗现象，在电渗与真空的双重作用下，强制黏土中的水从内向外流入井点管附近，由井点管快速排除。上一页下一页返回任务１．５降低地下水阴、阳两级应当保持一定距离，严禁相碰。采用轻型井点时，两面极间距为０．８～１．０ｍ，工作电压不宜大于６０Ｖ，土中通电时的电流密度为０．５～１．０Ａ／ｍ２，通入电流后，地下水会在电场作用下流向井点管，由井点管将地下水抽出。（５）管井井点。管井井点是沿基坑每隔２０～５０ｍ设置一个管井，深度为８～１５ｍ，每个管井内单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位，井内水位降低值可达６～１０ｍ，而井中间则为３～５ｍ，如图１-４９所示。管井井点降水宜在土的渗透系数大（２０～２００ｍ／ｄ）、地下水量大的土层中采用。管井井点的设备主要由管井、吸水管及水泵组成。上一页下一页返回任务１．５降低地下水管井可以用钢管管井和混凝土管管井。吸水管可采用直径为５０～１００ｍｍ的钢管或胶皮管，其下端应始终保持沉入管井抽吸时的最低水位以下，同时，为了启动水泵和防止在水泵运转中突然停泵时发生倒灌，在吸水管底部应当装入逆止阀。水泵可采用２～４ｉｎ潜水泵或单级离心泵。管井的沉设可采用泥浆护壁钻孔法，用泥浆护住井壁以防坍塌。钻孔的直径要比井管外径大２００ｍｍ。井孔钻成后要进行清孔，然后下井管，随即用粗砂或砾石填充作为过滤层。（６）深井井点。上一页下一页返回任务１．５降低地下水当降水深度大，管井井点采用一般的离心水泵和潜水泵不能满足降水要求时，在深基坑周围埋置深于基底的井管，依靠深井泵或深水潜水泵将地下水从深井内扬升到地面排出，使地下水位降至坑底以下。电动机安装在地面上，通过长轴传动使深井内的水泵叶轮旋转，这种泵为深井泵。而电动机和水泵均淹没在深井内工作的为深井潜水泵。深井井点降水具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等优点；但深井井点一次性投资大，成孔质量要求高。深井井点降水适用于渗透系数较大（１０～２５０ｍ／ｄ）、土质为砂土或碎石土、地下水量富水、降水深度深（１０～５０ｍ）、面积大的情况。深井井点系统设备由深井、井管、深井潜水泵和集水井等组成，如图１-５０所示。上一页返回表１-１土的工程分类返回表１-２各类土的可松性系数返回表１-３常见土的渗透系数返回图１-１基坑土方量计算返回图１-２基槽和路堤土方量计算返回图１-３场地设计标高计算简图返回图１-４设计标高调整计算示意图返回图１-５场地单向泄水坡度返回图１-６场地双向泄水坡度返回图１-７求零点方法返回图１-９四方棱柱体的体积计算返回图１-１０按地形方格划分成三角线返回图１-１１三角棱柱体的体积计算返回图１-１２断面图返回图１-１３场地边坡平面图返回图１-１４边坡形式返回表１-４深度在５犿以内且不加支撑的基坑（槽）、管沟边坡的最陡允许坡度（不加支撑）返回图１-１５横撑式支撑返回图１-１６浅基坑支撑方法返回图１-１７深层搅拌水泥土桩工艺示意图返回图１-１８常用钢板桩截面形式返回图１-１９锚杆构造返回图１-２０土层锚杆类型返回图１-２１土钉墙的构造返回图１-２２液压推土机外形返回图１-２３下坡推土返回图１-２４并列推土返回图１-２５槽形推土返回图１-２６自行式铲运机返回图１-２７拖式铲运机返回图１-２８铲运机的开行路线返回图１-２９单斗挖土机返回图１-３０正铲挖土机开挖方式返回图１-３１反铲挖土机开挖方式返回图１-３２反铲多层接力开挖法返回图１-３３蛙式打夯机返回图１-３４土的密度与压实功的关系图返回图１-３５土的干密度与含水量关系返回表１-５各种土的最佳含水率和最大干密度参考表返回图１-３６压实作用沿深度的变化返回表１-６不同的压实机械所对应的铺土厚度和压实遍数参考表返回图１-３７集水坑降水返回图１-３８离心泵的工作原理返回表１-７各井点降水法的适用范围返回图１-３９轻型井点降水示意图返回图１-４０滤管构造返回图１-４１真空泵井点设备的工作原理返回图１-４２射流泵轻型井点设备的工作简图返回图１-４３单排井点布置简图返回图１-４４环形井点布置简图返回图１-４５井点管的埋设返回图１-４６二级轻型井点返回图１-４７喷射井点系统返回图１-４８电渗井点布置返回图１-４９管井井点返回图１-５０深井井点构造返回模块二桩基础工程任务2.1预制桩施工任务2.2灌注桩施工返回任务２．１预制桩施工预制桩结构坚固、耐久，桩身质量易于控制、成桩速度快、制作方便、承载力高，并能根据需要制成不同尺寸、不同形状的截面和长度，不受地下水位影响，不存在泥浆排放等问题，是建筑工程中常用的一种桩型。２.１.１预制桩的制作、运输与堆放（１）钢筋混凝土实心方桩的制作、运输与堆放。预制钢筋混凝土实心方桩的断面尺寸一般为２００ｍｍ×２００ｍｍ～６００ｍｍ×６００ｍｍ。单节桩的最大长度依桩架高度而定，一般在２７ｍ以内。长度在１０ｍ以下的短桩，一般多在工厂预制；较长的桩，因不便于运输，通常在打桩现场附近露天预制。下一页返回任务２．１预制桩施工桩的预制方法有并列法、间隔法、叠浇法和翻模法等。现场预制桩多采用重叠间隔法制作，工具式木模或钢模板支在坚实平整的场地上，重叠层数根据地面允许荷载和施工条件确定，一般不超过４层。场地应平整、坚实，同时做好地面排水，避免产生不均匀沉降。桩与桩之间应做好隔离层（如油毡、牛皮纸、塑料纸、纸筋等）。上层桩或邻桩混凝土达到设计强度的３０％以后方可进行。预制桩钢筋骨架的主筋连接宜采用对焊或电弧焊。主筋接头配置在同一截面内的数量，当采用闪光对焊或电弧焊时，不得超过５０％，相邻两根主筋接头截面距离应当大于３５d，且不小于５００ｍｍ，如图２-２所示。预制桩骨架的允许偏差应当符合相关规范的规定。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工预制桩混凝土粗集料应当使用碎石或开口卵石，粒径宜为５～４０ｍｍ。混凝土强度等级为Ｃ３０～Ｃ５０，机械搅拌，机械振捣，由桩顶向桩尖连续浇筑捣实，一次完成。制作后应洒水养护的时间不少于７ｄ。钢筋混凝土预制桩的质量检验标准应当符合表２-１的规定。钢筋混凝土现场预制桩的制作程序如下：现场布置→场地整平与处理→场地地坪混凝土浇筑→支模绑扎钢筋，安装吊环→浇筑混凝土→养护至３０％强度拆模，再支上层模，涂刷隔离层→重叠浇筑第２层桩养护→起吊→运输→堆放→沉桩。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工制作完成的预制桩应当在每根桩上标明编号及制作日期，如设计不埋设吊环，则应标明绑扎点位置。混凝土预制桩强度达到设计强度的７０％后起吊，达到设计强度的１００％后方可进行运输打设。桩在起吊和搬运时，吊点应当符合设计规定；如无吊环，设计未作具体规定，应当符合起吊弯矩最小的原则，按照图２-３的位置绑扎起吊。同时，绑扎时钢丝绳与桩之间应当加衬垫，以免损坏棱角。起吊时，应当平稳提升，吊点同时离地。打桩前，需将桩从制作处运到现场堆放或直接运至桩架前。一般根据打桩顺序和速度随打随运，以减少桩的二次搬运。若长距离运输，可以采用平板拖车或轻轨平板车。运输长桩时，桩下要设置活动支座。经搬运的桩要进行质量复查。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工桩堆放时，地面必须平整、坚实；垫木间距应当根据吊点确定；各层垫木应位于同一垂直线上；堆放层数不宜超过４层；不同规格的桩应当分别堆放。（２）混凝土管桩制作、运输与堆放。混凝土管桩一般在预制厂用离心法成型，混凝土密实、强度高，抵抗地下水和耐腐蚀性能强。常用桩径以３００ｍｍ、４００ｍｍ、５５０ｍｍ为主，壁厚为８０～１００ｍｍ，每节标准长度为８～１２ｍ，也可按需要确定节长。管壁内设置Φ１２～Φ２２主筋１０～２０根，外面绕６螺旋箍筋，混凝土强度等级一般不低于Ｃ３０，如图２-４所示。各桩段管桩之间可以用焊接或法兰螺栓连接。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工为解决混凝土管桩在吊装和搬运时因弯曲拉应力的作用而开裂，以及打桩过程中因拉伸应力而产生环状裂缝的问题，应当采用预应力混凝土管桩，混凝土强度等级不低于Ｃ４０。混凝土管桩应当达到设计强度的１００％后方可运到现场打桩。堆放层数不超过３层，底层管桩边缘用楔形木块塞紧，以防止滚动。（３）钢管桩的制作、运输和堆放。钢管桩一般在工厂制作，使用无缝钢管，也可以采用钢板卷板焊接而成。焊缝可以直缝焊接、螺旋缝焊接。钢管桩直径为４００～１０００ｍｍ，管壁厚度为６～５０ｍｍ。其一般由一节上节桩、若干节中节桩与一节下节桩组成。分节长度一般为１２～１５ｍ。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工钢管桩桩端有开口型和闭口型。开口型桩端加强处理避免桩穿透坚硬土层或含漂砾的土层受损；闭口型桩端设置桩靴即可，多用于端承桩。钢管桩质量轻、刚度好、装卸方便、挤土量少；钢管强度高，能够承受较大的冲击作用，易于穿透坚硬土层；承载高，能承受较大的水平力。但钢管桩易受腐蚀，所以需进行防腐处理。处理方法以可采用外表面涂防腐层、增加腐蚀余量和阴极保护等。钢管桩堆放场地应当平整、坚实、排水畅通；两端应当设置有效保护措施，防止搬运管桩时桩体撞击造成桩端、桩体损坏或弯曲变形；应按照规格、材质分别堆放，堆放高度不宜太高，以防受压变形。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工一般９００的钢管不宜超过３层，Φ６００的钢管桩不宜超过４层，Φ４００的钢管桩不宜超过５层。堆放时，支点设置要合理，钢管桩两侧面应当设置木楔塞牢，防止滚动。２.１.２锤击沉桩施工锤击沉桩是利用桩锤下落时的冲击力锤击桩头所产生的冲击机械能，克服土体对桩的阻力，使其桩身不断下沉。锤击沉桩是预制桩最常用的沉桩方法，施工速度快、机械化程度高、适用范围广，但施工中有挤土、噪声和振动等公害，对城市中心和夜间施工有所影响。（１）打桩机具选择。打桩所用的机具设备，主要包括桩锤、桩架及动力装置三部分。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工①桩锤。桩锤的作用是对桩施加冲击力，将桩打入土中，完成沉桩。桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤、柴油锤、振动锤、液压锤。ａ．落锤。落锤也称自落锤，一般由生铁铸成，锤重为５～２０ｋＮ。轻型落锤可用人力拉升，一般用卷扬机提升，桩锤自由落到桩头上，反复锤击，桩逐渐打入土中。落锤构造简单，随意调整落距，但打桩效率低、对桩损伤较大，现已较少使用。ｂ．单动汽锤。单动汽锤如图２-５（ａ）所示，利用蒸汽（或压缩空气）将桩锤（汽缸）上提一定高度，桩锤靠自重下落打桩。单动汽锤锤重为３０～１５０ｋＮ。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工构造简单、落距短，设备和桩头不宜损坏，打桩速度及冲击力较大，效率较高，每分钟锤击６０～８０次，适用于各类桩在各类土层中施工。ｃ．双动汽锤。双动汽锤如图２-５（ｂ）所示，利用蒸汽（或压缩空气）将锤上举及下冲，增加夯击能量，双动汽锤锤重为６～６０ｋＮ。双动汽锤冲击力更大，频率更快，每分钟可锤击１００～２００次，适用于打各种桩并能用于水下打桩、斜桩和拔桩。ｄ．柴油锤。柴油锤分为导杆式、活塞式和管式三类，利用燃油爆炸推动活塞往复运动进行锤击打桩，如图２-６所示。柴油锤本身附有机架，不需要外部动力设备，沉桩速度快、适应性大，施工操作简单、安全可靠。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工柴油锤在过软的土中由于贯入度过大，因此，燃油不能爆发、桩锤不能反跳，否则会使工作循环中断。柴油锤锤重为２２～１５０ｋＮ，每分钟锤击４０～８０次。ｅ．液压锤。液压锤是一种新型的桩锤，是由液压推动密闭在锤壳体内的芯锤活塞柱，令其往返实现夯击作用，将桩沉入土中。液压锤具有低噪声、无油烟、省能耗、冲击频率高、沉桩效果好等优点，适用于打各种直桩、斜桩、拔桩和水下打桩，是一种理想的冲击式打桩设备。根据工程地质条件、施工条件、机具设备、工作效率等选择桩锤的类型，确定桩锤锤重，一般锤比桩重较适合。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工同时锤击桩顶，为防止桩受过大冲击应力而损坏，应选用重锤低击。施工中可以根据地质条件、桩型、桩的密集程度、单桩竖向承载力及现有施工条件等决定，也可以根据施工经验，参照表２-２选择，还可以按锤冲击能量选择锤重，用下式计算：并应当按照下式复核：②桩架。桩架的作用是支持桩身和桩锤，将桩吊至打桩位置，并在打入过程中引导桩的方向，保证桩锤沿要求方向冲击。选择桩架应当考虑桩锤类型、桩的长度、施工现场等因素。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工桩架的高度是桩长、桩锤高度、桩帽厚度及所用滑轮组高度的总和，还应当预留１～２ｍ的高度作为桩锤的伸缩余量。常用的桩架有滚筒式桩架、多功能桩架、履带式桩架。ａ．滚筒式桩架（图２-７）。桩架行走靠两根钢筒在垫木上滚动，结构比较简单，容易制作，在平面转弯、调头方面不够灵活时使用，操作人员较多。其适用于预制桩和灌注桩施工。ｂ．多功能桩架（图２-８）。桩架机动性和适应性很大，在水平方向上可作３６０°旋转，导架可以伸缩和前后倾斜，底盘下装有铁轮，可以在轨道上行走。其适用于各种预制桩和灌注桩施工。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工ｃ．履带式桩架（图２-９）。桩架以履带式起重机为底盘，增加导杆和斜撑组成。移动方便，比多功能桩架更灵活。其适用于各种预制桩和灌注桩施工。③桩帽及衬垫材料。为提高打桩效率和沉桩精度，保护桩锤安全使用和桩顶不受破损，在桩顶加设桩帽，根据桩锤和桩帽的类型、桩型、地质条件和施工条件等因素，合理选用衬垫材料。桩帽上部垫材为锤垫，可以采用橡木、桦木等硬木按照纵纹受压使用，也可用钢索盘绕而成。桩帽下部与桩顶间的材料为桩垫，可以采用松木横纹拼合板、草垫、麻布片、纸垫等。垫材厚度应当合理选择。④送桩器。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工当桩顶设计标高低于地表时，将桩顶打入（或压入）至设计标高，称为送桩。送桩一般用钢管制成，送桩器制作要有较高的强度和刚度，易打入及拔出，将锤头冲击力有效传递到桩上。（２）打桩前的准备工作。打桩前，应当认真处理地上、地下（如树木、电线杆、地下管线、旧有基础）障碍物，打桩机进场及移动范围内的场地应当平整压实，以使地面有一定承载力，并保证桩机的垂直度；需进行打桩试验，以便检验设备和工艺是否符合要求。在打桩前，应当根据设计图纸确定桩基轴线，并将桩的准确位置测设到地面。（３）确定打桩顺序。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工打桩时，由于桩对土体的挤密作用，先打入的桩受水平推挤而造成偏移，或因垂直挤拔作用造成浮桩；而后打入的桩难以达到设计标高或入土深度，造成土体隆起和挤压，截桩过大。因此，打桩顺序是否合理，直接影响打桩进度和施工质量。确定打桩顺序时，要综合考虑到桩的密集程度、基础的设计标高、现场地形条件、土质情况等。打桩顺序一般分为从两侧向中间施打、逐段单向打设、由中间向四周打设和由中间向两侧打设，如图２-１０所示。当桩较稀疏时，可从两侧同时向中间施打，或逐排单向打设。上一页下一页返回任务２．１预制桩施工若桩密集（桩中心距大于４倍桩边长或直径），一般当基坑不大时，打桩应当从中间向两侧对称施打，或由中间向四周施打；当基坑较大时，应将基坑分为数段，而后在各段范围内分别进行打桩。打桩应避免自外向内，或从周边向中间进行。当桩基设计标高不同时，打桩顺序宜先深后浅、先大后小