土木工程施工

土木工程施工概述土木工程施工是土木工程專業(yè)最主要的專業(yè)課。一、施工課的任務(wù)最通俗地講就是介紹在土木工程設(shè)計(jì)圖紙有了以后，如何把它做出來，并做到最經(jīng)濟(jì)、最好。研究土木工程施工的局部性規(guī)律和全局性規(guī)律。局部性規(guī)律：指每一個(gè)工種工程的工藝原理、施工方法、操作技術(shù)、機(jī)械選用、勞動(dòng)組織、工作場(chǎng)地布置等方面的規(guī)律。全局性的規(guī)律：指凡是涉及項(xiàng)目施工中的各個(gè)方面和各個(gè)階段的聯(lián)系配合問題，如整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)施工過程的施工部署、施工方案的優(yōu)化、開工程序、進(jìn)度安排、資源的配置、生產(chǎn)和生活基地的規(guī)劃、科學(xué)的組織和管理，以及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理的方法和手段等問題。即：針對(duì)一個(gè)土木工程項(xiàng)目，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，按照質(zhì)量、投資、工期目標(biāo)要求，投入勞動(dòng)力、材料、機(jī)械設(shè)備、資金、技術(shù)、時(shí)間、空間資源，并以最少的資源完成土木工程產(chǎn)品。二、內(nèi)容

施工技術(shù)施工組織施工管理施工技術(shù)部分土石方工程基礎(chǔ)工程砌筑工程鋼筋砼工程預(yù)應(yīng)力砼工程結(jié)構(gòu)吊裝工程防水、裝修工程施工組織部分流水施工原理網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃施工組織原理方法三、特點(diǎn)學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多而雜、涉及面廣，與其它課程有交叉（1）綜合性強(qiáng)（2）實(shí)踐性強(qiáng)（3）政策性強(qiáng)四、要求全面系統(tǒng)地學(xué)習(xí)（閱讀教材），加強(qiáng)實(shí)踐；上習(xí)題課、預(yù)習(xí)。第一章土方工程本章掌握內(nèi)容：1、掌握土方量計(jì)算方法、場(chǎng)地計(jì)劃標(biāo)高確定的方法和表上作業(yè)法進(jìn)行土方調(diào)配；2、掌握輕型井點(diǎn)設(shè)計(jì)和回填土的質(zhì)量要求及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；3、能分析土壁失穩(wěn)和產(chǎn)生流砂、管涌的原因，并提出相應(yīng)的防治措施4、掌握土方工程施工及土方填筑和壓實(shí)的基本方法。本章了解內(nèi)容：1、了解土的工程性質(zhì)、邊坡留設(shè)和土方調(diào)配的原則；2、對(duì)各種降水方案能進(jìn)行選擇比較；1.1概述一、土方工程的內(nèi)容及施工要求1、內(nèi)容：（1）場(chǎng)地平整：根據(jù)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求，并考慮其它因素，把高低不平的自然地面進(jìn)行挖、填，改造成我們所要求的設(shè)計(jì)平面的過程。內(nèi)容包括：清除地下障礙物，如墳?zāi)?、洞穴等。目的：機(jī)械設(shè)備、人員、材料進(jìn)場(chǎng)，便于抄平放線。學(xué)習(xí)內(nèi)容包括：確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高，計(jì)算挖、填土方量，合理地進(jìn)行土方調(diào)配等。

（2）開挖溝槽、基坑、豎井、隧道、修筑路基、堤壩，其中包括施工排水、降水，土壁邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等。建筑物基礎(chǔ)施工時(shí)，槽、坑區(qū)別：窄而長(zhǎng)的稱為槽，一般指開挖后，底部寬度在3m以內(nèi)，并且長(zhǎng)度大于寬度3倍。如一般的條形基礎(chǔ)。開挖后，底面積在20㎡以內(nèi)的稱地坑或基坑，底部長(zhǎng)度小于寬度的3倍。一般基坑土方量不大，多用于人工開挖，如柱下獨(dú)立基礎(chǔ)的開挖。

（3）土方回填與壓實(shí)其中包括土料選擇，填土壓實(shí)的方法及密實(shí)度檢驗(yàn)等。（4）土方運(yùn)輸2、土方工程的特點(diǎn)：（1）面廣量大，勞動(dòng)繁重；（2）施工條件復(fù)雜、多變。

具體體現(xiàn)：

1）工程量大，勞動(dòng)力或機(jī)械設(shè)備用量大且施工工期較長(zhǎng)；2）施工難度較大，受地質(zhì)、水文、氣候、地下障礙物等因素影響；3）事故多，基坑深度、面積大的易出現(xiàn)較大事故。3、施工要求：標(biāo)高、斷面準(zhǔn)確，土體有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，土方量少，工期短，費(fèi)用省。但由于土方工程施工具有面廣量大，勞動(dòng)繁重，施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，在施工前，首先要進(jìn)行調(diào)查研究，了解土壤的種類和工程性質(zhì)，土方工程的施工工期、質(zhì)量要求及施工條件，施工地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等資料，以便編制切實(shí)可行的施工組織設(shè)計(jì)，擬定合理地施工方案。為了減輕繁重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快工程進(jìn)度，降低工程成本，在組織土方工程施工時(shí)，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的施工工藝和施工組織，實(shí)現(xiàn)土方工程施工綜合機(jī)械化。4、土方工程施工前應(yīng)準(zhǔn)備資料：1）當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)地形圖（包括測(cè)量成果），比例一般為1：500～1：1000；2）原有地下管線、構(gòu)筑物的竣工圖；3）土石方施工圖或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖；4）工程地質(zhì)資料；5）平面控制樁和水準(zhǔn)點(diǎn)的有關(guān)資料；6）施工組織設(shè)計(jì)或施工方案：由施工單位編制且經(jīng)上級(jí)技術(shù)主管部門批準(zhǔn)，并已得到建設(shè)單位和監(jiān)理單位審核；5、土方工程施工組織設(shè)計(jì)（或施工方案）的內(nèi)容：

1）根據(jù)工程條件，選擇合理適宜的施工方案和效率較高、費(fèi)用較低的施工機(jī)械進(jìn)行施工；施工方案的內(nèi)容：A、工程概況：工程名稱、性質(zhì)、規(guī)模、基礎(chǔ)資料、占地面積，建筑面積等；B、工程地質(zhì)資料，場(chǎng)地周邊條件，棄、堆土場(chǎng)地條件；C、挖土方法：人工、機(jī)械（機(jī)械型號(hào)、臺(tái)套數(shù)以及配備）；D、土方運(yùn)輸路線；E、工期及進(jìn)度計(jì)劃，降低工期的合理措施；F、現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力計(jì)劃、技術(shù)管理組織機(jī)構(gòu)配備2）合理調(diào)配土方，使總的土方施工工作量達(dá)到最小，并調(diào)配好挖土、留土（回填土）、運(yùn)土等計(jì)劃；3）合理組織機(jī)械施工，保證機(jī)械發(fā)揮最大的使用效率；挖土機(jī)械與運(yùn)土機(jī)械的配合4）安排好運(yùn)輸?shù)缆贰⑴潘?、降水、止水、土壁支護(hù)等一切有效措施；5）合理安排施工進(jìn)度計(jì)劃，盡量避免雨季施工。如無法避免，應(yīng)有有效的雨季施工措施和排水措施；6）確保工程質(zhì)量的有效措施，主要為邊坡穩(wěn)定、流砂現(xiàn)象的處理；7）確保安全施工的措施，如：人員、機(jī)械設(shè)備等。二、土的工程分類及性質(zhì)

1、土的定義：巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積等過程所形成的各種疏松的沉積物，在建筑工程中稱為土，此定義為狹義的定義。廣義定義是將整個(gè)巖石也包括在內(nèi)。2、土的工程分類①在土方施工中，按土的開挖難易程度分為八類。課本P2表1.1。

松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)石一類二類三類四類五類六類七類八類

軟小易硬大難軟硬密度開挖不同類別的土，采用的施工方法及工具不同，花費(fèi)的成本不同。通常遇到的是一、二、三、四類土；一、二類土可直接用鐵鍬開挖或用鏟運(yùn)機(jī)、挖土機(jī)施工；三、四、五類，用鎬、撬棍等開挖，如若用機(jī)械施工，需予先松土，部分用爆破方法施工；對(duì)于六、七、八類土，一般用爆破方法施工。②根據(jù)土的顆粒級(jí)配或塑性指數(shù)分類（略）③根據(jù)土的沉積年代分類（略）④根據(jù)土的工程性質(zhì)和承載能力分類巖石、碎石土、砂土、粘性土、特殊土。砂土按顆粒大小級(jí)配分：礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂等。砂土按孔隙比分：密實(shí)、中密、稍密和松散的砂土。砂土按含水的飽和度分：稍濕、很濕和飽和土。粘性土分粘土、亞粘土、輕亞粘土。特殊土分：軟土、人工填土、黃土、膨脹土、紅粘土、凍土。3、土的工程性質(zhì)：

影響土方工程施工的土的性質(zhì)：土的質(zhì)量密度、含水量、滲透性和可松性。（1）土的質(zhì)量密度

質(zhì)量密度分為：天然密度：在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；影響土的承載力土壓力及邊坡穩(wěn)定。干密度：指單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量；檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的指標(biāo)。

（2）土的含水量（W）

①定義：土的含水量是土中所含的水與土的固體顆粒間的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)表示。②計(jì)算：

③影響因素：土方施工方法的選擇，邊坡的穩(wěn)定，回填土的質(zhì)量?；靥钔恋幕靥钯|(zhì)量的影響更為明顯：回填土的質(zhì)量控制為獲取最大干密度，而最大干密度的獲得必需有最佳含水量，方能將土夯壓密實(shí)。土中所含水重量干土重量=G1-G2G2G1：含水狀態(tài)時(shí)的質(zhì)量G2：土烘干后的質(zhì)量

W=（3）土的滲透性①定義：是指水在土體中滲流的性能。一般用滲透系數(shù)K表示。即土體孔隙中的自由水在重力作用下，在土體中發(fā)生運(yùn)動(dòng)，從高向低處運(yùn)動(dòng)（流動(dòng)），滲透性指土體被水滲透的性質(zhì)。單位：米/秒、米/小時(shí)、米/晝夜。②K的確定：達(dá)西（Darcy）線性滲透公式：V=KI=Kh/L水在土中的滲透速度v與水力坡度、土的滲透系數(shù)成正比。當(dāng)水力坡度I=1時(shí)，水在土中的滲透速度就稱為土的滲透系數(shù)。通常K由現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)水試驗(yàn)確定。③影響因素：直接影響降水方案的選擇，涌水量的計(jì)算。

（4）土的可松性

①定義：土具有可松性，即在自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增加，以后雖然回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)其原有的體積。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示，即：

最初可松性系數(shù)：

最終可松性系數(shù)：

同一種土，V2＞V3＞V1Ks＞Ks′＞1,即土經(jīng)開挖后,再回填壓實(shí),恢復(fù)不到原狀,各類土的Ks、Ks′都不一樣；土的類別越高，Ks、Ks′越大，自然狀態(tài)下越密實(shí)。土的可松性對(duì)土方量的平衡調(diào)配，確定運(yùn)土機(jī)具數(shù)量、棄土所占空間容積，以及計(jì)算填方所需的挖方體積等有很大影響。例：挖方體積V1（指自然狀態(tài)下體積），基礎(chǔ)體積V基。求回填土量、棄土量。V基V1分析：計(jì)算挖土的體積：實(shí)際的基坑大小，即指在自然狀態(tài)下土的體積：V1

機(jī)具運(yùn)土的體積：開挖后松散體積V2，即：現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留土方量作為回填土；基坑回填體積=基坑體積—基礎(chǔ)在基坑內(nèi)的體積=V1-V基

填土空間內(nèi)需自然狀態(tài)下的土體積為：（V1-V基）/Ks′；V填=V棄=V1Ks-V1-V基Ks′KsV1-V基Ks′Ks=Ks（V1-V1-V基Ks′）（松散狀態(tài)的體積）注意：計(jì)算墻體基礎(chǔ)挖方量時(shí)，外墻長(zhǎng)度按外墻中心線長(zhǎng)度計(jì)算，內(nèi)墻長(zhǎng)度按內(nèi)墻凈長(zhǎng)線長(zhǎng)度計(jì)算。三、土方邊坡1、土方開挖、筑路、堤壩等工程中常遇到邊坡問題。合理選擇和設(shè)置邊坡是減少土方量的有效措施，并是保證土方工程施工安全的重要措施。2、邊坡的表示方法如下圖（課本P15圖1.21）3、土方邊坡坡度1︰m=h/b=1h/bm：坡度系數(shù)，m=b/hm的意義：當(dāng)邊坡高度為h時(shí)，其邊坡寬度b等于mh。邊坡坡度的確定要求：根據(jù)不同的挖填高度、土的性質(zhì)及工程的特點(diǎn)而定，既要保證土體穩(wěn)定和施工安全，又要節(jié)省土方。根據(jù)土方開挖深度、土質(zhì)類別、坑（槽）留置時(shí)間長(zhǎng)短、坑（槽）頂部有無荷載等情況，已經(jīng)總結(jié)并給出了使用時(shí)間較長(zhǎng)，高10m以內(nèi)的臨時(shí)性邊坡坡度和深度在5m以內(nèi)的基坑（槽）、管溝邊坡的最陡坡度。課本P16表1.8。四、土方量計(jì)算的基本方法1、平均高度法：四棱柱體法、三角棱柱體法2、平均斷面法1、平均高度法：四棱柱體法、三角棱柱體法（見平整場(chǎng)地土方量計(jì)算）2、平均斷面法（1）針對(duì)基坑、基槽、路堤土方量計(jì)算而言。（2）、平均斷面法計(jì)算1）基坑（槽）：基坑（槽）和路堤的土方量按擬柱體體積計(jì)算公式計(jì)算：

式中：V——土方工程量（m3）如圖所示。對(duì)基坑來說：H為基坑的深度，分別為基坑的上下底面積（m2）；對(duì)基槽或路堤：H為基槽或路堤的長(zhǎng)度（m），為兩端的面積（m2）之間的中截面面積（m2）。五、場(chǎng)地平整土方量計(jì)算A、場(chǎng)地平整的定義：場(chǎng)地平整就是將天然地面（高低不平）改造成所要求的設(shè)計(jì)平面。場(chǎng)地設(shè)計(jì)平面通常由設(shè)計(jì)單位在總圖堅(jiān)向設(shè)計(jì)中確定。B、場(chǎng)地平整的順序：根據(jù)工程的性質(zhì)、規(guī)模和工期以及技術(shù)力量、設(shè)備情況等條件不同場(chǎng)地平整順序通常有三種：先平整整個(gè)場(chǎng)地，后開挖：適用于挖填土方量大，機(jī)械化程度高的情況；先開挖，后平整：適合于地形平坦，可以加快施工速度，減少重復(fù)填挖土方數(shù)量。邊平整，邊開挖：視具體情況而定，當(dāng)工程分先后、分批進(jìn)行時(shí)，劃分施工段，邊平整，邊開挖。C、場(chǎng)地平整的內(nèi)容確定場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算土方量（挖、填）土方調(diào)配選擇開挖和運(yùn)輸機(jī)械以及施工方法D、場(chǎng)地平整土方量計(jì)算的步驟①劃分方格網(wǎng)②確定各方格角點(diǎn)的高程（自然標(biāo)高）③初步計(jì)算場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高（H0）④調(diào)整后各角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算⑤施工高度的計(jì)算⑥劃分零線⑦計(jì)算土方量（一）劃分方格網(wǎng)

在地形圖上將施工區(qū)域劃分為邊長(zhǎng)為10～50m若干個(gè)方格網(wǎng)；方格網(wǎng)大?。╝×a）：10m×10m，15m×15m，20m×20m，25m×25m，30m×30m，35m×35m，40m×40m，45m×45m，50m×50m。

（二）確定各小方格角點(diǎn)的高程方法：①用水準(zhǔn)儀測(cè)量；②根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線的高程，用插入法求得；③用一條透明紙帶，在上面畫6根等距離的平行線，把該透明紙帶放在標(biāo)有方格網(wǎng)的地形圖上，將6根平行線的最外兩根分別對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)和B點(diǎn)，這時(shí)6根等距離的平行線將A、B之間的0.5M或1m(等高線的高差)均分成5等分.于是就可直接得到點(diǎn)的地面標(biāo)高。（三）初步計(jì)算場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高（H0）1、場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高確定應(yīng)滿足的條件1）滿足建筑規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及運(yùn)輸、場(chǎng)地排水和最高洪水位等要求；2）力求使場(chǎng)地內(nèi)土方挖填平衡且土方量最小。3）充分利用地形、分區(qū)或分臺(tái)階布置，分別確定不同的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

當(dāng)設(shè)計(jì)文件上對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高無特殊要求時(shí)，而且周圍沒有建筑或不受其標(biāo)高影響時(shí)，可根據(jù)挖填土方量平衡的原則加以確定，即場(chǎng)地內(nèi)土方的絕對(duì)體積在平整前后相等。2、根據(jù)挖填平衡確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高（P4）理想的情況是設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定使場(chǎng)內(nèi)的土方在平整前后相等。即：平整后的土方量=平整前土方量平整后場(chǎng)地土方按標(biāo)高為H0的長(zhǎng)方體計(jì)算=H0M

a2

H0：場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高

M：方格數(shù)

a：方格邊長(zhǎng)平整前土方量為各方格的土方量之和

∑Mi=1[Hi1+Hi2+Hi3+Hi44a2]其中Hi1、Hi2、Hi3、Hi4為任一方格的四個(gè)角點(diǎn)Hi1+Hi2+Hi3+Hi44為平均標(biāo)高H0M

a2=∑Hi1+Hi2+Hi3+Hi44Mi=1a2[]H0=Σ（Hi1+Hi2+Hi3+Hi4）4M分析上式分子相加部分，每個(gè)方格網(wǎng)上角點(diǎn)標(biāo)高相加，從圖上可以看出，有些角點(diǎn)的標(biāo)高屬于一個(gè)方格所有；有些方格屬于兩個(gè)方格共有；有些方格屬于四個(gè)方格共有；有些方格可能屬于三個(gè)方格共有。所以，式子分子部分，有些角點(diǎn)的標(biāo)高需加一次，有些角點(diǎn)標(biāo)高需加兩次，有些角點(diǎn)標(biāo)高需加三次，有些角點(diǎn)標(biāo)高需加四次，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，如用H1表示一個(gè)方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高，H2表示兩個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高，H3表示三個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高，H4表示四個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高。上式可改寫成：H0=∑H1+2∑H2+3∑H3+4∑H44M通過上式計(jì)算后，場(chǎng)地就成了標(biāo)高為H0的一個(gè)平面。在實(shí)際工程場(chǎng)地平面標(biāo)高設(shè)計(jì)中，有時(shí)場(chǎng)地比較大，往往還需考慮泄水坡度、土的可松性等因素對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高的影響。（四）場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整（1）考慮土的可松性影響考慮土有可松性，開挖回填后體積要增大，為此需要提高設(shè)計(jì)標(biāo)高或減少挖方體積。換言之，由于土具有可松性，一般填土?xí)卸嘤?，需要相?yīng)地提高設(shè)計(jì)標(biāo)高。由于土具有可松性，一般填土需相應(yīng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)高（圖1.5），設(shè)△h為因土的可松性引起設(shè)計(jì)標(biāo)高的增加值，則設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整后總的挖方體積為：

其中為挖土?xí)r預(yù)留少挖部分因總的填方體積為：

此時(shí)，填方區(qū)的標(biāo)高也應(yīng)與挖方區(qū)一樣，提高即：

當(dāng)時(shí)，有：

故考慮了土的可松性后，場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整為：

式中：按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算的總挖方、總填方體積；按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算的挖方區(qū)、填方區(qū)總面積；土的最后可松性系數(shù)。說明：一般情況下不考慮土的可松性，主要是當(dāng)土的可松性系數(shù)較大，或場(chǎng)地很大的情況下才予以考慮。（2）場(chǎng)地泄水坡度的影響規(guī)范：平整場(chǎng)地的表面坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，如設(shè)計(jì)無要求時(shí)，一般應(yīng)向排水溝方向作成不小于2‰的坡度。泄水坡度有單面泄水、雙面泄水。單面泄水：場(chǎng)地內(nèi)只有一個(gè)方向排水；雙面泄水：場(chǎng)地內(nèi)只有兩個(gè)方向排水，且互相垂直。

①場(chǎng)地有單面泄水坡度時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)高場(chǎng)地內(nèi)已調(diào)整的設(shè)計(jì)標(biāo)高為場(chǎng)地中心線的標(biāo)高（因此將場(chǎng)地中心作為坐標(biāo)的原點(diǎn)）圖1.6，場(chǎng)地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高則為：說明：的取值：坐標(biāo)原點(diǎn)位于場(chǎng)地的中心點(diǎn)（線），如果某一點(diǎn)是逆著泄水坡度方向，取正號(hào)；如果某一點(diǎn)是順著泄水坡度方向，取負(fù)號(hào)。式中：場(chǎng)地內(nèi)任一點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高；該點(diǎn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高的距離；i——場(chǎng)地泄水坡度（不小于2‰）例如：角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高為：H11=H0′+1.5a×2‰②場(chǎng)地有雙面泄水坡度時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)高場(chǎng)地內(nèi)已調(diào)整的設(shè)計(jì)標(biāo)高為場(chǎng)地縱橫方向中心線的標(biāo)高（因此將場(chǎng)地中心作為坐標(biāo)的原點(diǎn)）

式中：該點(diǎn)沿X-X，Y-Y方向距場(chǎng)地中心線的距離；場(chǎng)地沿X-X，Y-Y方向的泄水坡度。取值：同單面泄水情況。（五）施工高度的計(jì)算求各方格角點(diǎn)的施工高度hn（即填挖高度）hn=Hn-H（角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高-自然標(biāo)高）hn——角點(diǎn)的施工高度，以“+”為填，“-”為挖。Hn——角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高（若無泄水坡度時(shí)，即為場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高）H——角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高為了在施工中方便，規(guī)定圖例：角點(diǎn)編號(hào)施工高度自然標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高（六）繪出“零線”零線即施工高度為零的線，也就是不挖不填的界線。零線位置的確定方法是，先求出方格網(wǎng)中邊線兩端施工高度有“+”、“-”中的零點(diǎn)，將相鄰兩“零點(diǎn)”連接起來，即為零線。“零點(diǎn)”的確定方法，h20h1xa-xa如右圖，設(shè)h1為填方角點(diǎn)的填方高度，h2為挖方角點(diǎn)的挖方高度，0為零點(diǎn)位置，則由兩相似三角形求得：（代數(shù)插入法）x=ah1h1+h2a：方格邊長(zhǎng)x：零點(diǎn)至計(jì)算基點(diǎn)的距離（七）計(jì)算場(chǎng)地挖、填土方量零線求出后，也就劃分出了場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)，便可按前述平均高度法計(jì)算出挖、填區(qū)各方格的挖、填土方量。平均高度法（1）四棱柱體法將施工區(qū)域劃分為若干個(gè)邊長(zhǎng)等于a的方格網(wǎng)，每個(gè)方可網(wǎng)的土方體積V等于底面積a2乘四個(gè)角點(diǎn)高度的平均值，如下圖a）。實(shí)際工程中各角點(diǎn)可能是挖或填：部分挖、部分填，全挖，全填三種情況。上圖中a）圖為全挖或全填；b）、c）圖是部分挖、填情況。各種情況土方量計(jì)算如下：半挖半填情況也可以用下式計(jì)算：V挖=a2（∑h挖）24∑hV填=a2（∑h填）24∑h注：分母中h取其值的絕對(duì)值。（2）三角棱柱體法將每一個(gè)方格順地形的等高線沿對(duì)角線劃分成兩個(gè)三角形，然后分別計(jì)算每一個(gè)三角棱柱體的土方量。計(jì)算時(shí)，分為三個(gè)角點(diǎn)為全挖全填、有挖有填兩種情況。①當(dāng)三角形為全挖或全填時(shí)（圖1-3a）：②當(dāng)三角形有填有挖時(shí)（圖1-3b），則其零線將三角形分成兩部分，一個(gè)是底面為三角形的錐體，一個(gè)是底面為四邊形的楔體。土方量計(jì)算分別為：六、土方調(diào)配（課本P10）土方工程量計(jì)算完以后，就可進(jìn)行土方調(diào)配，它需綜合協(xié)調(diào)挖土、棄土和填土三者關(guān)系。土方調(diào)配的目的：確定填挖方區(qū)的土方的調(diào)配方向和數(shù)量，使土方總運(yùn)輸量（m3—m）（土方量×運(yùn)距）或土方施工成本最小，從而達(dá)到縮短工期，降低成本的目的。1、原則：1）應(yīng)力求挖填平衡、運(yùn)距最短、費(fèi)用最省；2）便于改土造田、支援農(nóng)業(yè)；3）考慮土方的利用，以減少土方的重復(fù)挖填和運(yùn)輸。

2、劃分調(diào)配區(qū)應(yīng)注意：

1）調(diào)配區(qū)的劃分應(yīng)與房屋或構(gòu)筑物的位置相協(xié)調(diào)，滿足工程施工順序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相結(jié)合。2）調(diào)配區(qū)的大小，應(yīng)考慮土方及運(yùn)輸機(jī)械的技術(shù)性能，使其功能得到充分發(fā)揮。例如，調(diào)配區(qū)的長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于機(jī)械的鏟土長(zhǎng)度；調(diào)配區(qū)的面積最好與施工段的大小相適應(yīng)。3）調(diào)配區(qū)的范圍應(yīng)與計(jì)算土方量用的方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)，通?？捎扇舾蓚€(gè)方格網(wǎng)組成一個(gè)調(diào)配區(qū)。4）從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，考慮就近借土或就近棄土區(qū)均可作為一個(gè)獨(dú)立的調(diào)配區(qū)。5）調(diào)配區(qū)劃分還應(yīng)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合，避免土方重復(fù)開挖。

3、土方調(diào)配的步驟1）標(biāo)出零線，合理劃分調(diào)配區(qū)，計(jì)算各調(diào)配區(qū)的土方量；2）求出兩兩調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距；3）用線性規(guī)劃的方法（表上作業(yè)法）列出土方量的平衡表；4）畫出土方調(diào)配圖。2）求兩兩調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距①定義：平均運(yùn)距就是指挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)重心的距離。因此，求平均運(yùn)距，需先求出每個(gè)調(diào)配區(qū)重心。②方法：取場(chǎng)地或方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標(biāo)軸，分別求出各區(qū)土方的重心位置，即：

式中：挖或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標(biāo)；每個(gè)方格的土方量；每個(gè)方格的重心坐標(biāo)。重心求出后，標(biāo)于相應(yīng)的調(diào)配區(qū)圖上，然后用比例尺量出每對(duì)調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距，或按下式計(jì)算：

式中：L——挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距；填方區(qū)的重心坐標(biāo)；挖方區(qū)的重心坐標(biāo)。4、用線性規(guī)劃法進(jìn)行土方調(diào)配要研究土方調(diào)配問題，首先給出土方平衡與施工單價(jià)表。土方平衡與施工單價(jià)表WTB1B2…Bj…Bn挖方量A1x11x12…x1j…x1na1A2x21x22…x2j…x2na2……………………Aixi1xi2…xij…xinai……………………Amxm1xm2…xmj…xmnam填方量b1b2…bj…bn∑ai=∑bjc11c12c1jC1nc21C22c2jc2nci1ci2cijcincm1cm2cmjcmn表的內(nèi)容說明：挖方區(qū)m個(gè)：A1、A2…Ai…Am；相應(yīng)的挖方量為a1、a2…ai

…am。填方區(qū)n個(gè)：B1、B2…Bj…Bn；相應(yīng)的填方量為b1、b2

…bj

…bn。原則：假定∑ai=∑bj（挖填平衡）mi=1nj=1從A1B1

單位土方施工費(fèi)或運(yùn)距為c11，調(diào)配土方量為x11，運(yùn)輸量c11x11。從AiBj運(yùn)距為cij（施工單價(jià)：元/m3），調(diào)配量xij。則目標(biāo)函數(shù)：Z=∑∑cijxijmni=1j=1總的運(yùn)輸量約束條件∑xij=ai（i=1、2、…m）共有m個(gè)方程nj=1（ai≥0）∑xij=bi（j=1、2、…n）共有n個(gè)方程mi=1（bj≥0）xij≥0目的就是求一組xij的值，使它滿足約束條件，并使Z最小。問題：變量有m×n個(gè)，方程有m+n個(gè)，實(shí)際上獨(dú)立方程個(gè)數(shù)只有m+n-1個(gè)，因?yàn)橥谔钇胶猓郧懊鎚個(gè)方程之和減去后面n-1個(gè)方程之和，就得到第n個(gè)方程，所以獨(dú)立方程數(shù)只有m+n-1個(gè)，這樣變量數(shù)大于方程個(gè)數(shù)，因此可有無數(shù)多個(gè)解。雖然每一個(gè)解都是可行解，但這不是我們的目的。我們的目的是求最優(yōu)解。這就是理論上講“線性規(guī)劃”中的運(yùn)輸問題。求解線性規(guī)劃最通用的方法是“單純形法”，“表上作業(yè)法”。用表上作業(yè)法進(jìn)行土方調(diào)配步驟：（一）用“最小元素法”確定初始方案（二）用“位勢(shì)法”檢驗(yàn)初始方案（三）用“閉回路法”調(diào)整方案

已知某場(chǎng)地有四個(gè)挖方區(qū)和三個(gè)填方區(qū)，其相應(yīng)的挖填土方量和各對(duì)調(diào)配區(qū)的運(yùn)距如表1-8所示。（1）用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案即先在運(yùn)距表（小方格）中找一個(gè)最小數(shù)值，如（任取其中一個(gè)，先取），于是先確定的值，使其盡可能的大，即，此時(shí)A4挖方量最大值為400。由于A4挖方區(qū)的土方全部調(diào)到B3填方區(qū)，所以X41和X42都等于零。此時(shí)，將400填入X43格內(nèi)，同時(shí)X41、X42格內(nèi)畫上一個(gè)“×”號(hào)，然后在沒有填上數(shù)字和“×”號(hào)的方格內(nèi)再選一個(gè)運(yùn)距最小的方格，即C22，便可確定X22=500，同時(shí)使X21=X23=0，此時(shí)，又將500填入X22格內(nèi)，并在X21、X23格內(nèi)畫上“×”號(hào)。重復(fù)上述步驟，依次確定其余Xj的數(shù)值，最后得出表1-8的初始調(diào)配方案。（2）用“位勢(shì)法”檢驗(yàn)初始方案所謂位勢(shì)法，即引進(jìn)兩組位勢(shì)數(shù)ui（i=1、2…m）（行位勢(shì)數(shù)）、vj（j=1、2…n）（列位勢(shì)數(shù)），檢驗(yàn)時(shí)首先將初始方案中有調(diào)配數(shù)方格的平均運(yùn)距列出來，按下式求出兩組位勢(shì)數(shù)：cij=ui+vj式中：cij——平均運(yùn)距（或單位土方運(yùn)價(jià)或施工費(fèi)用）；ui、vj——行、列位勢(shì)數(shù)。位勢(shì)數(shù)求出后，便可根據(jù)下式計(jì)算各空格的檢驗(yàn)數(shù)：≥0即可認(rèn)為方案最優(yōu)例如，本例兩組位勢(shì)數(shù)如表所示公式cij=ui+vjui=cij-vjvj=cij-ui；計(jì)算時(shí)可先令ui=0。先令u1=0，本例各空格的檢驗(yàn)數(shù)如表所示。如在表中只寫“+”或“—”），可不必填入數(shù)值。關(guān)于位勢(shì)法求檢驗(yàn)數(shù)的意義如下：在土方運(yùn)距表中，某行或某列的每個(gè)運(yùn)距中，同時(shí)加上或減去一個(gè)數(shù)，對(duì)總的運(yùn)輸量（Z，xij不變、cij有改變）顯然有影響，但對(duì)最后調(diào)配方案選取無關(guān)（對(duì)xij的變化無關(guān)）（對(duì)初始方案的選取有關(guān)）。位勢(shì)ui和vj就是在運(yùn)距表的行與列中同時(shí)減去的數(shù)，得到一個(gè)新的運(yùn)距表（有的資料中叫假想運(yùn)距），目的是使有調(diào)配數(shù)字的方格運(yùn)距為零。再由式λij=cij-ui-vj計(jì)算各空格（運(yùn)輸量xij=0的空格）中的數(shù)字，這些數(shù)字實(shí)際上是運(yùn)距表中的運(yùn)距，減去位勢(shì)數(shù)后的新運(yùn)距表。如果表中有負(fù)檢驗(yàn)數(shù)（假想負(fù)運(yùn)距）會(huì)使總運(yùn)輸量減少，說明原方案非最優(yōu)方案，需調(diào)整。從表中已知，在表中出現(xiàn)了負(fù)的檢驗(yàn)數(shù)，這說明初始方案不是最優(yōu)方案，需要進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。（3）方案的調(diào)整①在所有負(fù)檢驗(yàn)數(shù)中選一個(gè)（一般可選最小的一個(gè)，本例中為C12），把它所對(duì)應(yīng)的變量作為調(diào)整的對(duì)象。②找出X12的閉回路：從X12出發(fā)，沿水平或豎直方向前進(jìn)，遇到適當(dāng)?shù)挠袛?shù)字的方格作90o轉(zhuǎn)彎。然后依次繼續(xù)前進(jìn)再回到出發(fā)點(diǎn)，形成一條閉回路（見表）。③從空格X12出發(fā)，沿著閉回路（方向任意）一直前進(jìn)，在各奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點(diǎn)的數(shù)字中，挑出一個(gè)最小的（本表即為500、100中選100），將它由X32調(diào)到X12方格中（即為空格中）。④將100填入X12方格中，被挑出的X32為0（變?yōu)榭崭瘢?；同時(shí)將閉回路上其他奇數(shù)次轉(zhuǎn)角上的數(shù)字都減去100，偶次轉(zhuǎn)角上數(shù)字都增加100，使得填、挖方區(qū)的土方量仍然保持平衡，這樣調(diào)整后，便可得表的新調(diào)配方案。對(duì)新調(diào)配方案，仍用“位勢(shì)法”進(jìn)行檢驗(yàn)?？雌涫欠褡顑?yōu)方案。若檢驗(yàn)數(shù)中仍有負(fù)數(shù)出現(xiàn)那就仍按上述步驟調(diào)整，直到求得最優(yōu)方案為止。表中所有檢驗(yàn)數(shù)均為正號(hào)，故該方案即為最優(yōu)方案。其土方的總運(yùn)輸量為：Z=400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000（）。（4）土方調(diào)配圖最后將調(diào)配方案繪成土方調(diào)配圖（見圖）。在土方調(diào)配圖上應(yīng)注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量以及每對(duì)挖填調(diào)配區(qū)之間平均運(yùn)距。圖1-17（a）為本例的土方調(diào)配。僅考慮場(chǎng)內(nèi)的挖填平衡即可解決。圖1-17（b）亦為四個(gè)挖方區(qū)，三個(gè)填方區(qū)，挖填土方量雖然相等，但由于地形狹長(zhǎng)，運(yùn)距較遠(yuǎn)，故采用就近棄土和就近借土的平衡調(diào)配方案更為經(jīng)濟(jì)。1.2土方工程施工要點(diǎn)一、施工準(zhǔn)備階段建設(shè)單位應(yīng)準(zhǔn)備的工作：（1）三通一平：通電、水、道路，一平為場(chǎng)地平；（2）場(chǎng)內(nèi)原有管線分布情況及場(chǎng)地周圍的市政管網(wǎng)的分布情況；（3）施工圖紙齊全，完整；（4）工程招投標(biāo)工作已完成；（5）已辦理施工許可證；（6）與工程有關(guān)外部協(xié)調(diào)工作已完成；二、施工單位在工程施工前應(yīng)作好的工作1）學(xué)習(xí)和審查圖紙，研究工程地質(zhì)資料；2）編寫施工組織設(shè)計(jì)（土方工程施工方案）①研究施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地平整情況，基坑施工方案；②繪制施工總平面布置圖及基坑開挖示意圖；③確定開挖路線、順序、范圍，底板標(biāo)高、邊坡坡度，排水溝的設(shè)置、集水井的位置等；以及挖出土方的堆放位置，機(jī)械設(shè)備的配置，安全方案。3）修筑好場(chǎng)地臨時(shí)道路及供水、供電等臨時(shí)設(shè)施；4）做好材料、機(jī)具及土方機(jī)械進(jìn)場(chǎng)工作；5）做好土方工程測(cè)量放線工作；6）根據(jù)土方工程設(shè)計(jì)做好土方工程的輔助工作，如邊坡穩(wěn)定、基坑支護(hù)、降低地下水等；7）做好圖紙交底工作。三、土方工程的施工要點(diǎn)土方工程施工要點(diǎn)主要包括：土壁穩(wěn)定、施工排水、流砂防治和填土壓實(shí)（1）土壁穩(wěn)定①土壁塌方的原因A、邊坡過陡，使土體的穩(wěn)定性不夠，而引起塌方現(xiàn)象；尤其是在土質(zhì)差，開挖深度大；B、雨水、地下水滲入基坑，土體泡軟，重量增大，抗剪強(qiáng)度降低，土坡失穩(wěn)；C、基坑上邊邊緣附近大量堆土或停放機(jī)具、材料，或由于動(dòng)荷載的作用，使土體的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強(qiáng)度。②防治塌方的措施

A、放足邊坡邊坡留設(shè)應(yīng)符合規(guī)范的要求，坡度大小應(yīng)根據(jù)土壤的性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、施工方法、開挖深度、工期長(zhǎng)短等因素確定。粘性土→陡砂性土→平緩人工挖土→平緩機(jī)械在上邊→平緩井點(diǎn)降水→陡明溝排水→平緩機(jī)械在坑底挖→陡附近有建筑物→平緩

B、作好施工排水、避免在坑槽邊緣堆置大量土方、材料和機(jī)械；開挖后不宜久露。（立即施工基礎(chǔ)、地下結(jié)構(gòu)；滑坡地段挖方，不宜先切除坡腳或在滑坡體上棄土；如有危巖、孤石、崩塌體等不穩(wěn)定的跡象時(shí)，應(yīng)先妥善處理。

C、設(shè)置支撐

為了縮小施工面，減少土方，或受場(chǎng)地的限制不能放坡時(shí)，可設(shè)置土壁支撐?；?、基坑、深基坑支撐、支護(hù)方法不同。表1-13所列為一般溝槽支撐方法；表1-14所列為一般基坑支撐方法；表1-15所列為深基坑的支護(hù)方法。四、施工排水施工排水方法：明排水法（集水井、集水坑法）人工降低地下水位法1、明排水法明排水法（明溝排水）（集水井集水坑法）：1）定義：在基坑或溝槽開挖時(shí)，在坑底設(shè)置集水井，并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，使水在重力作用下流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外。2）設(shè)置：四周的排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，地下水流的上游，基坑面積較大時(shí)，可在基礎(chǔ)范圍內(nèi)設(shè)置盲溝。根據(jù)地下水量、基坑平面形狀及水泵能力，集水井每隔20～40m設(shè)置一個(gè)；基坑四個(gè)角應(yīng)各設(shè)一個(gè)。集水井大?。褐睆交?qū)挾纫话銥?.6～0.8m,深度低于挖土面0.5～1.0m。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底鋪設(shè)碎石濾水層，以免在抽水時(shí)將泥砂抽出。排水溝大?。簩挒?.4～0.6m,深為0.4-0.6m,并有一定的坡度(2‰左右)。盲溝：置于基礎(chǔ)底板下，基礎(chǔ)施工完畢后無法看見叫盲溝。盲溝相當(dāng)于看不見的排水溝。盲溝的尺寸同排水溝。明排水是采取截、疏、抽的方法。截：是截住水流；疏：是疏干積水；抽：是在基坑底設(shè)置集水井，并沿坑底的周圍開挖排水溝，使水流入集水井中，然后用水泵抽走。主要解決的問題：集水井的設(shè)置水泵的選擇與安裝

明排水適用范圍：土方量小，基坑較淺或土質(zhì)較好的情況（地層中無流砂或只是局部輕微流砂現(xiàn)象），一般采用人工挖土?xí)r多采用此法。

附：水泵選擇：注意水泵類型、性能等?？蓞㈤営嘘P(guān)資料.施工課件\動(dòng)畫\集水井降水施工流程動(dòng)畫\集水井降水施工流程施工課件\動(dòng)畫\集水井降水施工流程動(dòng)畫\集水井降水施工流程工課件\動(dòng)畫..2、人工降低地下水位（1）定義：井點(diǎn)降水：在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），在基坑開挖前和開挖過程中，利用真空原理，使地下水位降低到坑底以下。

（2）作用：1）防止地下水涌入坑內(nèi)；2）防止邊坡由于地下水的滲流而引起的塌方；3）使坑底的土層消除了地下水位差引起的壓力，因此防止了管涌；4）降水后，降低了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平荷載；5）消除了地下水的的滲流，也防止了流砂現(xiàn)象；6）降低地下水位后，還使土體固結(jié)，增加地基土的承載力。（3）人工降低地下水位方法有輕型井點(diǎn)和管井類兩大類，細(xì)分有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)及深井井點(diǎn)（深井泵）。選擇原則：采用井點(diǎn)降水時(shí)，應(yīng)根據(jù)含水層土的類別及其滲透系數(shù)要求、降水深度、工程特點(diǎn)、施工設(shè)備條件和施工期限等因素進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇適當(dāng)?shù)木c(diǎn)裝置。五、輕型井點(diǎn)法輕型井點(diǎn)法就是沿基坑四周以一定的間距把直徑較小的井點(diǎn)管埋入含水層內(nèi)，上面用彎管與水平鋪設(shè)在地面上的集水總管連接起來，利用抽水設(shè)備，地下水在真空吸力作用下，經(jīng)濾管進(jìn)入井管，然后經(jīng)集水總管排走，達(dá)到降低地下水位的目的。1、輕型井點(diǎn)設(shè)備與工作原理（1）輕型井點(diǎn)設(shè)備設(shè)備主要有：井點(diǎn)管（下端為濾管）、集水總管、彎聯(lián)管及抽水設(shè)備。井點(diǎn)管：直徑38～55㎜的鋼管，長(zhǎng)6～9m，下端配有濾管和一個(gè)錐形鑄鐵塞頭，其構(gòu)造如圖1-19所示。濾管長(zhǎng)1.0～1.5m，管壁上鉆有12～18㎜成梅花形排列的濾孔；管壁外包兩層濾網(wǎng)，內(nèi)層為30～50孔/cm2的黃銅絲或尼龍絲布的細(xì)濾網(wǎng)，外層為3～10孔/cm2粗濾網(wǎng)，以防泥砂進(jìn)入井點(diǎn)管。集水總管：直徑75～100㎜的鋼管分節(jié)連接，每節(jié)長(zhǎng)4m，其上裝有與井點(diǎn)管聯(lián)接的短接頭，間距為0.8～1.6m。總管應(yīng)有2.5‰～5‰坡向泵房的坡度。總管與井點(diǎn)管用900彎頭或塑料管連接。抽水設(shè)備：真空泵設(shè)備（2）工作原理.2、輕型井點(diǎn)布置輕型井點(diǎn)系統(tǒng)的布置，應(yīng)根據(jù)基坑平面形狀及尺寸、基坑深度、土質(zhì)、地下水位及流向、降水深度要求等確定。輕型井點(diǎn)的布置：平面布置高程布置平面布置：井點(diǎn)管數(shù)量、間距、總管長(zhǎng)度、真空泵數(shù)量、位置等高程布置：確定降水方案與井點(diǎn)管埋深。

（1）平面布置平面布置一般有三種形式：?jiǎn)闻啪c(diǎn)雙排井點(diǎn)環(huán)形井點(diǎn)當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，降水深度不超過5m時(shí)，可采用單排井點(diǎn)，將井點(diǎn)管布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延伸長(zhǎng)度不小于坑槽寬度（圖1-21）。反之，則應(yīng)采用雙排井點(diǎn)，位于地下水流上游一排井點(diǎn)管的間距應(yīng)小些，下游一排井點(diǎn)管的間距可大些。當(dāng)基坑面積較大時(shí)，則采用環(huán)狀井點(diǎn)（圖1-22）。注意：井點(diǎn)管距離基坑壁上沿不應(yīng)小于1.0～1.5m,以防局部漏氣。井點(diǎn)管間距與總管的接頭要相適應(yīng)，一般為0.8、1.2、1.6、2.0m等。一套抽水設(shè)備（真空泵）所能帶動(dòng)的總管長(zhǎng)度為100~120m?？偨Y(jié)平面布置的內(nèi)容：井點(diǎn)管的布置形式井點(diǎn)管的間距，井點(diǎn)管所圍面積計(jì)算總管長(zhǎng)度，初步確定幾套抽水設(shè)備，真空泵數(shù)量與位置畫出平面布置圖（2）高程布置

確定降水方案，一級(jí)或者二級(jí)井點(diǎn)管的埋深和總管的鋪設(shè)高度

輕型井點(diǎn)降水深度一般不大于6m。井點(diǎn)管埋置深度H（不包括濾管），可按下式計(jì)算（圖1-22）：H≥式中：H1——井點(diǎn)管埋設(shè)面至坑底面的距離；h——降水后的地下水位至基坑中心底面的距離，一般為0.5～1.0m；i——水力坡度，環(huán)狀井點(diǎn)為1/10，單排井點(diǎn)為1/4，雙排井點(diǎn)1/7；L——井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離。所需井點(diǎn)管長(zhǎng)度H′=H+0.2~0.3m（井點(diǎn)管露出地面高度0.2~0.3m）注意：如H值小于降水深度6m時(shí)，則可用一級(jí)井點(diǎn)；當(dāng)H值稍大于6m時(shí)，如降低井點(diǎn)管的埋置面后，可滿足降水深度要求時(shí)，仍可用一級(jí)井點(diǎn)降水；當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)達(dá)不到降水深度要求時(shí)，則可采用二級(jí)井點(diǎn)（圖1-23）。在確定井點(diǎn)管埋置深度時(shí)，還應(yīng)考慮井點(diǎn)管路出地面0.2～0.3m，濾管必須埋在透水層中。3、輕型井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算計(jì)算目的：求出在規(guī)定的水位降低深度下，每單位時(shí)間（晝夜）所排出的地下水流量，它是確定井點(diǎn)管的數(shù)量，井點(diǎn)管間距和抽水設(shè)備的依據(jù)。井點(diǎn)系統(tǒng)所需井點(diǎn)管的數(shù)量，是根據(jù)其涌水量來確定的，井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量是按水井理論進(jìn)行計(jì)算。下面介紹地下水和水井基本概念：地下水的種類：（《土力學(xué)》內(nèi)容）上層滯水：指埋藏在地表淺處，局部隔水透鏡體的上面，且具有自由水面的地下水，水量小，分布范圍有限，不穩(wěn)定，受氣候影響大。潛水：埋藏在地面以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上的具有自由水面的地下水，分布很廣，工程上遇到的大多是這部分水。承壓水：存在于兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的含水層中的地下水。水井分類：

無壓井

（潛水）

承壓井

（承壓水）無壓不完整井無壓完整井承壓完整井承壓不完整井抽的水為潛水就是無壓井，抽的水為承壓水就是承壓井；水井（底）到達(dá)隔水層的井就是完整井，水井底不到達(dá)隔水層的井是不完整井。無壓完整井，井管長(zhǎng)度=？埋設(shè)深度=？若告知第一個(gè)不透水層標(biāo)高-7m，濾管1.2m，地面標(biāo)高±0.00，井點(diǎn)管埋深=？各類井的計(jì)算方法不同，其中以無壓井的理論較為完善（成熟），尤其是無壓完整井水井理論較為成熟。無壓完整井涌水量計(jì)算（以環(huán)形井點(diǎn)為主）（1）單井涌水量計(jì)算計(jì)算理論：以水井理論為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，它是法國(guó)水力學(xué)家裘布依1857年提出來的。基本假定：①抽水前地下水是靜止不動(dòng)的，即天然水力坡度I=0；②抽水后，水位開始下降，最后趨于穩(wěn)定，水位降低呈漏斗形狀，在半徑為R的園柱面上保持常水頭。有了上面的兩條假定后，就可以畫出計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算單井的涌水量。H——含水層厚度S——井內(nèi)水位降低值H——井內(nèi)水的深度R——抽水影響半徑（由漏斗邊至井軸之距）R——抽水井半徑達(dá)西線性滲透定律得出單井單位時(shí)間涌水量Q=vω=ωKI（單位時(shí)間內(nèi)滲透水量）ω：水滲流的斷面面積（過水?dāng)嗝婷娣e）yx一般可以簡(jiǎn)化為鉛直的園柱面，作為水滲流的斷面積（即旋轉(zhuǎn)體側(cè)面積）水從四面八方涌入水井，任取一斷面，即園柱面，園柱面作為滲流的斷面面積ω=2πxy▽yxshhr●yHxR·●OrR不透水層園柱面I——距井x處水力坡度

ΔhLI==dydx（漏斗的切線斜率）LΔhXyΔh：水頭差K：滲透系數(shù)Q=ωKI=2πxykdydx（裘布依微分方程）分離變量2ydy=Qπdxx兩邊積分后就得到一族原函數(shù)（通解）y2=lnx+CQπkk這族原函數(shù)在x點(diǎn)處的切線斜率均為：Q2πxy（dydx=Q2πxy）初始條件x1=r（井半徑）x2=Ry1=h（水井水深）y2=H把它們分別代入通解中h2=Qπklnr+CH2=QπklnR+C兩式相減得：H2-h2=Qπk（lnR-lnr）=QπklnRr=QlgRrπklge以π=3.14，用常用對(duì)數(shù)代替自然對(duì)數(shù)可得：Q=1.366KH2-h2lgRr——無壓完整井單井的涌水量計(jì)算公式（2）井點(diǎn)系統(tǒng)群井的涌水量計(jì)算（無壓完整井環(huán)形井點(diǎn)涌水量）群井涌水量計(jì)算公式如下：Q=1.366KH2-y2lnR-lg（x1x2…xn）n1．．．．．Ax1xix2xnY——群井范圍內(nèi)任一點(diǎn)A降低后的地下水位（與原來井內(nèi)水的高度對(duì)應(yīng)）x1、x2、…

xn——任一點(diǎn)至各井軸之距n——單井?dāng)?shù)量ysRH無壓完整井環(huán)形井點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)圖若A點(diǎn)距各井點(diǎn)的距離均相等，x1=x2=…

xn=x0，即全部井均分布在距A點(diǎn)同一距離上（以A點(diǎn)為園心，Xo為半徑的園周上），則上式可改為：Q=1.366KH2-y2lgR-lgx0結(jié)合基坑開挖問題：設(shè)基坑中心水位降低值為s，則有s=H-y，y=H-s，上式變?yōu)椋篞——無壓完整井環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量（m3/d）；K——土的滲透系數(shù)（m/d）；它可以由實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)確定。K值是否準(zhǔn)確，對(duì)計(jì)算結(jié)果影響很大，而且影響K值的因素很多，所以對(duì)重大的工程項(xiàng)目最好采用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)確定。當(dāng)有幾種不同的土層，且各土層滲透系數(shù)為已知，則K值可取土深度的加權(quán)平均值，在計(jì)算深度范圍內(nèi)K=k1h1+k2h2+…knhnh1+h2+…h(huán)n

當(dāng)井為無壓完整井時(shí)：H=h1+h2+…h(huán)n

H為地下水位標(biāo)高至不透水層標(biāo)高之間的高度。當(dāng)井為無壓非完整井時(shí)，含水層厚度取H0，有效含水層深度。▽水位線K1h1K2h2K3h3KnhnH（H0）H——含水層厚度（m）；S——基坑中心水位降低值（指地下水位至基坑下0.5~1m）（m）；

R——抽水影響半徑（m）；影響因素很多，如水位降低值、含水層厚度、K、抽水時(shí)間等；一般可按下列公式近似計(jì)算：R=1.95S√HK（米）（K：m/d）或R=575S√HK（米）（K：m/s）由于影響因素較多，因此最好是根據(jù)揚(yáng)水試驗(yàn)或土壤特性來確定：極細(xì)砂R=25~50中砂R=100~200細(xì)砂R=50~100粗砂R=200~400。

x0——環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)的假想圓半徑（m）?？山普J(rèn)為基坑中心點(diǎn)距各井軸之距均為x0。當(dāng)基坑長(zhǎng)寬比不大于5時(shí)，按下式計(jì)算：

x0=√

Fπ假想面積為F的園的半徑，F(xiàn)——環(huán)形井點(diǎn)所圍面積（不是基坑面積）（3）無壓非完整井環(huán)形井點(diǎn)的涌水量計(jì)算在實(shí)際工程中往往會(huì)遇到無壓非完整井的井點(diǎn)系統(tǒng)，這時(shí)地下水不僅從井的側(cè)面流入，還從井底滲入，所以涌水量要比完整井大。為了簡(jiǎn)化計(jì)算仍可采用前述公式：此時(shí)，僅需要將式中H換成有效含水層厚度H0。H0可查表計(jì)算。式中：H0---有效深度（m）按表1-16。當(dāng)計(jì)算的H0大于實(shí)際含水層厚度H時(shí)，則仍取H值，視為無壓完整井。（4）承壓完整環(huán)狀井點(diǎn)，涌水量計(jì)算公式：

式中：M---承壓含水層的厚度（m）。4、確定井管數(shù)量及間距（1）單根井管的出水量：式中：d——濾管直徑（m）；（38~51mm）l——濾管的長(zhǎng)度（m）；k——滲透系數(shù)（m/d）。（2）計(jì)算井管的數(shù)量n：N=1.1

Qq1.1——備用系數(shù)，考慮井管不暢通（堵塞）等因素。在總管拐角處宜加密，最好增加1~2根管（實(shí)際井管數(shù)加4（8）根。（3）井點(diǎn)管間距DD=L——總管長(zhǎng)度（m）n——井管數(shù)說明：①井間距D不宜過小，若過小各井干擾太大，單井的出水量顯著下降，求出的間距應(yīng)大于15d，（有的資料上D≥5πd），一般不小于0.8m。②井距與總管上的接頭間距相吻合，一般為0.8、1.2、1.6、2.0m。③實(shí)際取值應(yīng)小于等于D，D′≤D，否則不滿足要求。比如，計(jì)算結(jié)果為1.8，實(shí)際應(yīng)取1.6。④實(shí)際井管間距取定后，再考慮拐角處適當(dāng)加密，每個(gè)角增加1~2根，實(shí)際井點(diǎn)管數(shù)n′=L/D′+4。Ln5、抽水設(shè)備的選擇（1）真空泵

一般多采用真空泵井點(diǎn)抽水設(shè)備，型號(hào)為V5、V6型其中V5型總管長(zhǎng)度≤100m，井點(diǎn)管數(shù)量為80根；V6型總管長(zhǎng)度≤120m，井點(diǎn)管數(shù)量為100根。選用幾套真空泵，根據(jù)總管長(zhǎng)度確定。對(duì)真空泵驗(yàn)算它的真空度hk，所需的最低真空度：minhk=（ｈ＋?h）／１３．６mmHg柱h——井管內(nèi)降水深度（一般取井管長(zhǎng)度，不包括濾管）?h——各項(xiàng)水頭損失，取1.0～1.5（包括進(jìn)入濾管水頭損失、管路損失及漏氣損失等）一般真空泵的最大真空度只能達(dá)到７５０ｍｍＨｇ高，ｍａｘｈｋ≤７５０ｍｍＨｇ高。

（２）水泵選擇類型、型號(hào)和數(shù)量。類型；一般多選用離心泵；型號(hào)根據(jù)流量、吸水揚(yáng)程及總揚(yáng)程來確定，一般不選用潛水泵。流量Ｑ′＝1.1Ｑ′——水泵額定流量m——抽水設(shè)備套數(shù)（一套水泵配置兩臺(tái)離心泵）1.1——增大系數(shù)，考慮最初涌水量較穩(wěn)定后涌水量大10~20%。吸水揚(yáng)程=計(jì)算所需吸水揚(yáng)程（井管長(zhǎng)度）+1m（Hs=6+1=7m）Qm6、井點(diǎn)管的埋設(shè)與使用（1）施工順序：按設(shè)計(jì)布置方案，鋪設(shè)集水總管→沖孔、沉設(shè)井點(diǎn)管、灌填砂濾料、粘土封口→將井管與總管連接→安裝抽水機(jī)組，連接集水總管→試抽→檢查調(diào)整→正式抽水。（2）注意：井點(diǎn)管的埋設(shè)：用沖水管沖孔，或鉆孔，孔徑一般為300㎜，以保證井管四周有一定厚度的砂濾層，沖孔深度宜比濾管底深0.5m，沖孔孔徑上下一致，砂濾層宜用粗砂，以免堵塞管的網(wǎng)眼。砂濾層灌好后，距地面0.5～1.0m深度內(nèi)，應(yīng)用粘土封口搗實(shí)，防止漏氣。井點(diǎn)管埋設(shè)完畢后，即可接通總管和抽水設(shè)備進(jìn)行試抽水，檢查無漏氣、漏水現(xiàn)象，出水是否正常。輕型井點(diǎn)使用時(shí)，應(yīng)保證連續(xù)不斷抽水，若時(shí)抽時(shí)停，漏網(wǎng)易于堵塞；中途停抽，地下水回升，也會(huì)引起邊坡塌方等事故。正常的出水規(guī)律為“先大后小，先渾后清”。施工時(shí)作好記錄工作：流量、真空度、孔內(nèi)的水位等。例（課本P22）某基礎(chǔ)工程需開挖如圖1-25所示的基坑，基坑底寬10m，長(zhǎng)15m，深4.1m,邊坡為1：0.5。地質(zhì)資料為：天然地面下有0.5m厚的粘土層；7.4m厚的極細(xì)砂層，再下面為不透水的粘土層。試按輕型井點(diǎn)降水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。①井點(diǎn)系統(tǒng)布置該基坑底面積10×15m2，放坡后，上口（+5.2m處）面積為13.7×18.7m2，考慮井管距基坑邊緣1m，則井管所圍成的平面面積為15.7×20.7m2,由于其長(zhǎng)、寬比小于5，故按環(huán)狀井點(diǎn)布置?；又行慕邓疃萐=5.00-1.50+0.50=4.00(m)故按一級(jí)井點(diǎn)設(shè)計(jì)。表層為粘土，為使總管接近地下水位，可挖去0.4m，在+5.20m標(biāo)高處布置井點(diǎn)系統(tǒng)。取井管外露0.2m，則6m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)井管埋入土中5.8m；而要求埋深=（5.2-1.5）+0.5+(1/10)×15.7/2=4.99m小于實(shí)際埋深5.8m，故高程布置符合要求。②有效抽水影響深度H0取濾管長(zhǎng)l=1.2m，井點(diǎn)管中水位降落S′=5.6m，則求得:H0=1.85×(5.6+1.2)=12.6m，，但實(shí)際含水層厚度:H=7.4-0.1=7.3(m)故取H0=7.3m，按無壓完整井計(jì)算涌水量。③總涌水量計(jì)算假定求得K=30m/d，已知井點(diǎn)管所圍成的面積F=15.7×20.7m2,則：基坑的假想半徑：

抽水影響半徑：總涌水量：

④計(jì)算井管數(shù)量一根井管的出水量為：

井點(diǎn)管數(shù)量：（根）取63根井點(diǎn)管的平均間距：取1.2m實(shí)用井點(diǎn)管數(shù)量為：根。三、流砂的防治（一）流砂現(xiàn)象及其危害1、流砂現(xiàn)象：粒徑很小、無塑性的土壤，在動(dòng)水壓力推動(dòng)下，極易失去穩(wěn)定，而隨地下水一起流動(dòng)涌入坑內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。2、流砂現(xiàn)象的危害：土失去承載力，引起塌方，土邊挖邊冒，難以施工。

（二）產(chǎn)生流砂的原因原因：內(nèi)因和外因1、內(nèi)因：取決于土的性質(zhì)，當(dāng)土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。流砂現(xiàn)象極易發(fā)生在細(xì)砂、粉砂和亞粘土中。2、外因：動(dòng)水壓力GD≥γ（浮土重度）（三）防治流砂的方法

1、原則：一是減小或平衡動(dòng)水壓力；二是截住地下水流；三是改變動(dòng)水壓力的方向。2、防治流砂的途徑：一是減小或平衡動(dòng)水壓力；二是改變動(dòng)水壓力的方向；三是截住地下水流。

2、方法：1）枯水期施工2）打板樁3）水中挖土4）人工降低地下水位5）地下連續(xù)墻法6）拋大石塊，搶速度施工。管涌冒砂現(xiàn)象：當(dāng)基坑位于不透水層內(nèi)，而不透水層下面為承壓蓄水層，坑底不透水層的覆蓋厚度的重量小于承壓水的頂托力時(shí)，基坑底部即可能發(fā)生管涌冒砂現(xiàn)象。即：Hγω≥

hγH：壓力水頭（m）γω：水的重度（容重）（KN/m3）h：坑底不透水層厚度γ：土的重度（KN/m3）·▽hhγHγωH▽····﹉···························﹉﹉滑坡產(chǎn)生的原因在天然或人為條件下，當(dāng)?shù)叵滤乃^梯度很大，足以在土孔隙中引起紊流運(yùn)動(dòng)，而且土層又主要是由粗細(xì)相差較大的兩類土粒所組成，則細(xì)土粒會(huì)被沖動(dòng)而陸續(xù)沿著粗土粒之間的孔隙隨水流走，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)的破壞，這種作用稱為潛蝕。潛蝕可能導(dǎo)致地表塌陷、產(chǎn)生滑坡。四、填土壓實(shí)

（一）填土的要求1、土料的選擇總原則：選擇抗剪強(qiáng)度高、含水量適中、易壓實(shí)的土作填土。（1）填土滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性要求和必須合理設(shè)計(jì)邊坡，正確選擇土料以及填筑方法；（2）不能作為填土使用的土料：含有大量有機(jī)物的土，石膏或水溶性硫酸鹽含量大于2%的土，凍土或液化狀態(tài)的泥炭、粘土或粉狀砂質(zhì)粘土，含水量大的軟弱土等。(3)碎石類、砂土和爆破石碴可用作表層以下的填料，使用細(xì)砂、粉砂時(shí)應(yīng)征得設(shè)計(jì)單位的同意。（4）回填土含水量過大或過小都難以壓實(shí)，應(yīng)控制最佳含水量，才能達(dá)到最大干密度。當(dāng)回填土過濕時(shí)，應(yīng)先曬干或摻入干土及其它吸水材料；過干時(shí)，則應(yīng)灑水濕潤(rùn)。（5）淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料，但在軟土或泥澤地區(qū)經(jīng)過處理如翻曬和石灰拌合等，含水量符合壓實(shí)要求后，可用作填方中的次要部位。（6）碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8%的土，僅用于無壓實(shí)要求的土。

2、填土要求：（1）填方工程應(yīng)分層鋪土壓實(shí)，（分層填筑、分層壓實(shí)、分層檢驗(yàn)）最好采用同類土填筑。如采用不同類別的土填筑時(shí)，應(yīng)將透水性較大的土置于透水性較小的土層之下（防止雨水灌注），嚴(yán)禁不均勻地混雜在一起使用。如粘性土與砂土，砂土在下，粘性土在上層。（2）分層鋪土厚度，應(yīng)根據(jù)壓實(shí)機(jī)具的性能確定：羊角碾每層鋪土厚度200～350㎜，每層壓實(shí)遍數(shù)8～15遍；平碾為200～300㎜，壓6～8遍；蛙式打夯機(jī)為200～250㎜，壓3～4遍；人工打夯不大于200㎜，壓3～4遍。（3）對(duì)于軟弱土地基，常采取將基礎(chǔ)下面一定厚度的軟弱土層挖除，然后用人工砂墊層、灰土墊層等進(jìn)行換土處理。墊層施工也應(yīng)分層還土，分層夯實(shí)。（4）對(duì)于斜坡坡度為1/5~1/2.5上的填方，應(yīng)將斜坡改做成階梯形，階高為0.2~0.3m,階寬為1m，以防填方滑動(dòng)。（5）回填基坑和管溝時(shí)，應(yīng)從四周或兩側(cè)均勻地分層進(jìn)行，以防基礎(chǔ)和管道在土壓力作用下產(chǎn)生偏移或變形。3、填土壓實(shí)方法（1）碾壓法：由沿著表面滾動(dòng)的鼓筒或輪子的壓力壓實(shí)土壤。適用于大面積填土，如場(chǎng)地平整、路基、堤壩等工程；分平碾（壓道機(jī)）、羊足碾、氣胎碾。近碾輪重量平碾分為輕型（＜5t），中型（＜8t），重型（10t）。每次碾壓要有150～200㎜的重疊。（2）夯實(shí)法：利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實(shí)土壤；適用于小面積回填土，夯實(shí)厚度一般在200㎜以內(nèi)。（3）振動(dòng)法：將重錘放在土層的表面或內(nèi)部，借助于振動(dòng)設(shè)備使重錘振動(dòng)，土壤顆粒即發(fā)