1、1,主 編：郭曉霞 李 明,單元1 土方與基坑工程,JIANZHU SHITU,2,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,單元1 土方與基坑工程,目 錄,1.2 場(chǎng)地平整,1.3 施工降排水,1.4 土方開挖,3,1.5 基坑支護(hù),目 錄,1.6 土方回填,單元1 土方與基坑工程,4,單元1 土方與基坑工程,土方與基坑工程包括的內(nèi)容較多，如場(chǎng)地平整、基坑基槽的開挖回填、場(chǎng)地降排水和土壁支護(hù)等。 本單元從土的基本性質(zhì)入手，使學(xué)生了解土方施工的基本特點(diǎn)，掌握基坑開挖、支護(hù)、回填的施工要點(diǎn)和安全要求，掌握基坑開挖土方量的計(jì)算方法。 土方與基坑工程施工主要依據(jù)建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB 50300200

2、1）、建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB 502022002）以及相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程等。,5,土方工程包括的內(nèi)容較多，主要有兩類：一類是場(chǎng)地平整，完成“三通一平”，包括設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定，土方調(diào)配以及挖、運(yùn)、填的機(jī)械化施工；另一類是建筑物和其他地下工程的開挖與回填，包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工，開挖前的降水或開挖后的排水，土方開挖以及回填土的壓實(shí)等。 土方工程具有工程量大、工期長(zhǎng)、投資大、勞動(dòng)強(qiáng)度大且多為露天作業(yè)等特點(diǎn)，因此，土方工程施工必須了解土層的性質(zhì)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，充分做好準(zhǔn)備工作，合理安排施工計(jì)劃，以確保土方工程的施工質(zhì)量。,單元1 土方與基坑工程,6,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,

3、7,土的種類繁多，分類方法也較多。 作為建筑地基的巖土，可分為巖石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土。 在建筑施工中根據(jù)土的開挖難易程度又將土分為松軟土、普通土等八類，土的工程分類及鑒別方法見表1.1。 前四類屬一般土，后四類屬巖石。 注：ks 為土的最初可松性系數(shù)；ks為土的最終可松性系數(shù)。,1.1.1 土的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒定,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,8,表1.1 土的工程分類及鑒別方法,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,9,土一般是由固體顆粒（固相）、水（液相）、空氣（氣相）三部分組成，這三部分之間的比例關(guān)系隨周圍條件的變化而不同，三者比例關(guān)系不同反映出土的物理狀態(tài)就不同，如干燥、濕潤(rùn)、

4、密實(shí)、松散。這些土的物理指標(biāo)對(duì)土方工程施工有直接影響。,1.1.2 土的組成與工程性質(zhì),1.1 土的基本性質(zhì)和分類,10,1.1.2.1 土的含水量 土的含水量是指土中所含水的質(zhì)量與土中固體顆粒質(zhì)量之比，用百分率表示，即： 式中土的含水量，%； mw土中水的質(zhì)量，kg； ms土中固體顆粒的質(zhì)量，kg。,（1.1）,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,11,各類土的最佳含水量見表1.2。,表1.2 土的最佳含水量和干密度參考值,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,12,1.1.2.2 土的自然密度和干密度 (1) 土的自然密度 土在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量叫做土的自然密度，即： 式中土的自然密度，kg/m3；

5、m土在自然狀態(tài)下的質(zhì)量，kg； V土在自然狀態(tài)下的體積，m3。,（1.2）,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,13,(2) 土的干密度 單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量叫做土的干密度，即： 式中d土的干密度，kg/m3； ms土中固體顆粒的質(zhì)量（經(jīng)105 烘 干的土重），kg； V土在自然狀態(tài)下的體積，m3。 干密度反映了土的緊密程度，常用于填土夯實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo)。土的最大干密度值可參考表1.2。,（1.3）,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,14,1.1.2.3 土的可松性 自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)到原來的體積，這種性質(zhì)稱為土的可松性。土的可松性大小用可松性系數(shù)表示

6、,即: 式中ks最初可松性系數(shù)； ks最終可松性系數(shù)； V1 土在自然狀態(tài)的體積，m3； V2 土挖出后松散狀態(tài)下的體積，m3； V3挖出的土經(jīng)回填壓實(shí)后的體積，m3。,（1.5）,（1.4）,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,15,各類土的可松性系數(shù)見表1.1。 【例1.1】某土方工程需回填土方量100 m3 ，已知土的可松性系數(shù)為ks=1.2，ks=1.05，外運(yùn)取土，問需取多少土？,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,16,1.1.2.4 土的滲透性 土的滲透性也稱透水性，是指土體被水透過的性質(zhì)。土體孔隙中的水在重力作用下會(huì)發(fā)生流動(dòng)，流動(dòng)速度與土的滲透性有關(guān)。滲透性的大小用滲透系數(shù)K表示,其參考值見表

7、1.3。,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,17,表1.3 土的滲透系數(shù)參考值,1.1 土的基本性質(zhì)和分類,18,1.2 場(chǎng)地平整,19,場(chǎng)地平整就是將需要進(jìn)行建設(shè)范圍內(nèi)的天然地面，通過人工或機(jī)械挖填平整改造成工程上所要求的設(shè)計(jì)平面。 平整場(chǎng)地前應(yīng)先做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如清除場(chǎng)地內(nèi)所有地上、地下障礙物；排除地面積水；鋪筑臨時(shí)道路等。 場(chǎng)地平整是工程開工前的一項(xiàng)重要工作。,1.2 場(chǎng)地平整,20,（1） 場(chǎng)地平整前應(yīng)先做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，主要有清理現(xiàn)場(chǎng)范圍及周邊場(chǎng)地，包括清理雜草、雜物，建筑物拆遷等工作。 （2） 做好現(xiàn)場(chǎng)排水處理，包括設(shè)置排水溝、截水溝或擋水壩等，確保場(chǎng)地平整后干燥，便于施工。 （3）

8、修建施工臨時(shí)設(shè)施，包括場(chǎng)邊道路、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)工棚，供水供電的臨時(shí)設(shè)施。,1.2.1 施工準(zhǔn)備,1.2 場(chǎng)地平整,21,場(chǎng)地平整的一般施工程序安排是： 現(xiàn)場(chǎng)勘察清除地面障礙物標(biāo)定整平范圍設(shè)置水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)置方格網(wǎng)測(cè)量標(biāo)高計(jì)算土方挖填工程量平整場(chǎng)地場(chǎng)地碾壓驗(yàn)收。,1.2.2 施工程序,1.2 場(chǎng)地平整,22,計(jì)算場(chǎng)地平整土方量的方法很多，常用的方法可歸納為以下三類： （1） 用求體積的公式估算 在土方施工過程中，不管是原地形或是設(shè)計(jì)地形，經(jīng)常會(huì)碰到一些類似錐體、棱臺(tái)等幾何形體的地形單體，這些地形單體的體積可用相近的幾何體體積公式來計(jì)算，此法簡(jiǎn)便，但精度較差，多用于估算。,1.2.3 場(chǎng)地平整土方量的計(jì)算,

9、1.2 場(chǎng)地平整,23,（2） 方格網(wǎng)法 方格網(wǎng)法是把平整場(chǎng)地的設(shè)計(jì)工作和土方量計(jì)算工作結(jié)合在一起進(jìn)行的。 其工作程序是： 在附有等高線的施工現(xiàn)場(chǎng)地形圖上，作方格網(wǎng)控制施工場(chǎng)地，方格邊長(zhǎng)數(shù)值取決于所要求的計(jì)算精度和地形變化的復(fù)雜程度，一般用2040 m。 在地形圖上用插入法求出各角點(diǎn)的原地形標(biāo)高(或把方格網(wǎng)各角點(diǎn)測(cè)設(shè)到地面上，同時(shí)測(cè)出各角點(diǎn)的標(biāo)高，并標(biāo)記在圖上)。,1.2 場(chǎng)地平整,24, 依設(shè)計(jì)意圖(如地面的形狀、坡向、坡度值等)確定各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高。 比較原地形標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高，求得施工標(biāo)高。 計(jì)算土方量，其具體計(jì)算步驟和方法查相關(guān)計(jì)算公式。,1.2 場(chǎng)地平整,25,(3) 斷面法 斷面法是

10、以一組等距(或不等距)的互相平行的截面將擬計(jì)算的地塊、地形單體(如山、溪澗、池、島等)和土方工程(如堤、溝渠、路塹、路槽等)分截成“段”。分別計(jì)算這些“段”的體積，再將各段體積累加，以求得該計(jì)算對(duì)象的總土方量。此方法的計(jì)算精度取決于截取斷面的數(shù)量，多則精，少則粗。 斷面法根據(jù)其取斷面的方向不同可分為垂直斷面法、水平斷面法(或等高面法)及與水平面成一定角度的成角斷面法。,1.2 場(chǎng)地平整,26,土方調(diào)配的目的是使工程中土方總運(yùn)輸量最小或土方施工費(fèi)用最小。這就必須對(duì)場(chǎng)地土方的利用、堆棄和填土之間的關(guān)系進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)處理，制訂優(yōu)化方案，確定挖、填方區(qū)土方的調(diào)配方向、數(shù)量和運(yùn)輸距離，以利于縮短工期和節(jié)約

11、工程成本。,1.2.4 土方調(diào)配,1.2 場(chǎng)地平整,27,土方調(diào)配的基本原則如下： （1） 力求達(dá)到挖方與填方平衡，就近調(diào)配，以使土方運(yùn)輸量或費(fèi)用最小。 （2） 應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。 （3） 應(yīng)考慮分區(qū)與全場(chǎng)相結(jié)合的原則。 （4） 合理布置挖、填方分區(qū)線，選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向、運(yùn)輸線路，使土方機(jī)械和運(yùn)輸車輛的性能得到充分發(fā)揮。 （5） 土方調(diào)配“移挖作填”固然要考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)距問題，但這不是唯一的指標(biāo)，還要綜合考慮棄方和借方的占地，賠償青苗損失及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響等。,1.2 場(chǎng)地平整,28,（6） 土方調(diào)配還應(yīng)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合。 總之，進(jìn)行土方調(diào)配必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情

12、況、周圍環(huán)境、相關(guān)技術(shù)資料、工期要求、施工機(jī)械與運(yùn)輸方案等綜合考慮，反復(fù)比較，確定出經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案。方案制訂時(shí)，在可能條件下宜將棄土場(chǎng)平整為可耕地，防止亂棄亂堆，或堵塞河流，損害農(nóng)田。,1.2 場(chǎng)地平整,29,1.2.5.1 推土機(jī)施工 推土機(jī)（圖1.1）是土方工程施工的主要機(jī)械之一，它由拖拉機(jī)和推土鏟刀組成。若按其行走方式不同，推土機(jī)可以分為履帶式和輪胎式兩種；按鏟刀操作機(jī)構(gòu)的不同，推土機(jī)又可分為液壓操縱和索式操縱兩種。索式推土機(jī)的鏟刀借其自重切土，在硬土中切入深度較??；液壓式推土機(jī)由液壓操縱，能使鏟刀強(qiáng)制切入土中，切入深度較大，且鏟刀可以調(diào)整推土板的角度，工作時(shí)具有更大的靈活性。,1.

13、2.5 場(chǎng)地平整的機(jī)械化施工,1.2 場(chǎng)地平整,30,圖1.1 T-180型推土機(jī),1.2 場(chǎng)地平整,31,推土機(jī)能夠獨(dú)立完成挖土、運(yùn)土和卸土工作，施工時(shí)具有操縱靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)方便，所需工作面較小，功率大，行駛快等特點(diǎn)。推土機(jī)多用于場(chǎng)地清理、平整和基坑、溝槽的回填，適合開挖深度和筑高在1.5 m內(nèi)的基坑、路基、堤壩作業(yè)，以及配合鏟運(yùn)機(jī)、挖土機(jī)的工作，此外，將其鏟刀卸下后，還能牽引其他無動(dòng)力的施工機(jī)械。 推土機(jī)可以推挖一至三類土，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100 m以內(nèi)，效率最高運(yùn)距為3060 m。推土機(jī)的生產(chǎn)率主要取定于推土機(jī)推移土的體積及切土、推土、回程等工作的循環(huán)時(shí)間。,1.2 場(chǎng)地平整,32,為了提高生產(chǎn)率

14、，施工中常采取以下方法： （1） 下坡推土法 推土機(jī)順坡向下切土與推運(yùn)，借助機(jī)械本身的重力作用，增大切土深度和運(yùn)土數(shù)量，可以提高臺(tái)班產(chǎn)量，縮短推土?xí)r間。下坡推土法的坡度不宜超過15，以免后退時(shí)爬坡困難圖1.2(a)。下坡推土法適用于半挖半填地區(qū)推土丘，回填溝、渠使用。 （2） 并列推土法 平整面積較大的場(chǎng)地時(shí)，用兩臺(tái)或三臺(tái)推土機(jī)并列作業(yè)圖1.2(b)，鏟刀相距1530 cm，可減少土的散失，提高生產(chǎn)率。一般采用兩臺(tái)推土機(jī)并列推土可增加堆土量15%30%，采用三臺(tái)推土機(jī)并列推土可增大推土量30%40%。并列推土法的平均運(yùn)距不宜超過5075 m，也不宜小于20 m。,33,圖1.2 推土機(jī)推土方法

15、 （a） 下坡推土；（b） 并列推土,1.2 場(chǎng)地平整,34,（3） 多刀送土 在硬質(zhì)土中，切土深度不大，可將土先堆積在一處，然后集中推送到卸土區(qū)。這樣可以有效地提高推土的效率，縮短運(yùn)土?xí)r間。但堆積距離不宜大于30 m，推土高度以2 m內(nèi)為宜。 （4） 槽形推土 推土機(jī)重復(fù)在一條作業(yè)線上切土和推土，使地面逐漸形成一條淺槽，在槽中推運(yùn)土可減少土的散失，可增加10%30%的推運(yùn)土量。槽的深度在1 m左右為宜，土埂寬約50 cm。當(dāng)推出多條槽后，再將土梗推入槽中運(yùn)出。當(dāng)推土層較厚、運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，采用此法較為適宜（圖1.3）。,1.2 場(chǎng)地平整,35,圖1.3 槽形推土法,1.2 場(chǎng)地平整,36,1.2

16、.5.2 鏟運(yùn)機(jī)施工 （1） 鏟運(yùn)機(jī)技術(shù)性能和特點(diǎn) 鏟運(yùn)機(jī)是一種能夠單獨(dú)完成鏟土、裝土、運(yùn)土、卸土、壓實(shí)的土方機(jī)械。按行走方式不同，鏟運(yùn)機(jī)可分為自行式鏟運(yùn)機(jī)（圖1.4）和拖式鏟運(yùn)機(jī)（圖1.5）兩種；按鏟斗的操縱系統(tǒng)不同，鏟運(yùn)機(jī)可分為液壓操縱和鋼絲繩操縱兩種。,圖1.4 CL7型自行式鏟運(yùn)機(jī),1.2 場(chǎng)地平整,37,圖1.5 C6-2.5型拖式鏟運(yùn)機(jī),1.2 場(chǎng)地平整,38,鏟運(yùn)機(jī)操作簡(jiǎn)便靈活，行駛快，對(duì)行駛道路要求較低，可直接對(duì)一類至三類土進(jìn)行鏟運(yùn)。它的主要工作裝置是鏟斗。鏟斗前有一個(gè)能開啟的門和切土刀片。切土?xí)r，鏟斗門打開，鏟斗下降，刀片切入土中。鏟運(yùn)機(jī)前進(jìn)時(shí)，被切下的土擠入鏟斗中，鏟斗裝滿

17、土后，提起土斗，放下斗門，將土運(yùn)至卸土地點(diǎn)。 鏟運(yùn)機(jī)開挖堅(jiān)硬土需推土機(jī)助鏟。在選定鏟運(yùn)機(jī)后，其生產(chǎn)率的高低還取決于機(jī)械的開行路線。為提高鏟運(yùn)效率，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，選擇合理的開行路線和施工方法。,1.2 場(chǎng)地平整,39,（2） 鏟運(yùn)機(jī)開行路線 在施工中，由于挖、填區(qū)的分布情況不同，應(yīng)根據(jù)不同施工條件，選擇合理的施工路線，鏟運(yùn)機(jī)開行路線一般有如下幾種。 小環(huán)形路線：這種開行路線簡(jiǎn)單、常用，當(dāng)施工地段較短、地形起伏不大時(shí)，采用小環(huán)形路線圖1.6(a)、(b)。這種路線每一循環(huán)完成一次鏟土、卸土。當(dāng)挖填交替、挖填之間的距離又較短時(shí)，可采用大環(huán)形路線圖1.6(c)，這種路線每一次循環(huán)能完成多次鏟土和

18、運(yùn)土，從而減少鏟運(yùn)機(jī)的轉(zhuǎn)彎次數(shù)，提高工作效率。本法施工時(shí)應(yīng)常調(diào)換方向，以避免機(jī)械行駛部分的單側(cè)磨損。,1.2 場(chǎng)地平整,40,圖1.6 鏟運(yùn)機(jī)開行路線 （a）、（b） 小環(huán)形路線； （c） 大環(huán)形路線；（d） “8”字形路線,1.2 場(chǎng)地平整,41, “8”字形路線：當(dāng)?shù)貏?shì)起伏較大、施工地段又較長(zhǎng)時(shí)，可采用“8”字形開行路線 圖1.6(d)，這種開行路線每一次循環(huán)完成兩次鏟土和卸土，減少了轉(zhuǎn)彎次數(shù)和運(yùn)距，因而節(jié)約了運(yùn)行時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。這種運(yùn)行方式在同一循環(huán)中兩次轉(zhuǎn)運(yùn)方向不同，還可以避免機(jī)械行駛部分的單側(cè)磨損。,1.2 場(chǎng)地平整,42,（3） 鏟運(yùn)機(jī)的作業(yè)方法 下坡鏟土法：當(dāng)工作面坡度在3

19、9時(shí)，可利用地形進(jìn)行下坡鏟土，借助鏟土機(jī)的重力產(chǎn)生的附加牽引力而加大鏟斗切土深度和充盈系數(shù)，縮短裝土?xí)r間，提高生產(chǎn)率。 跨鏟法：在較堅(jiān)硬的地段挖土?xí)r，預(yù)留土埂間隔鏟土（第一次開行鏟土與第二次開行鏟土的開行路線間留一定的距離）。這樣在間隔鏟土?xí)r由于形成一個(gè)土槽可減少土的失散量；鏟土埂時(shí)，鏟土阻力減小。一般土埂高不大于300 mm，寬不大于拖拉機(jī)兩履帶間的凈距（圖1.7）。,1.2 場(chǎng)地平整,43,圖1.7 跨鏟法 1溝槽；2土??； A鏟土寬；B不大于拖拉機(jī)履帶凈距,1.2 場(chǎng)地平整,44, 助鏟法：地勢(shì)平坦、土質(zhì)較堅(jiān)硬時(shí)，可使用自行鏟運(yùn)機(jī)，另根據(jù)作業(yè)面大小配一臺(tái)或多臺(tái)推土機(jī)助鏟，以加大鏟刀切土能

20、力（圖1.8）。推土機(jī)在助鏟的間隙時(shí)間可兼做松土或平整工作，為鏟運(yùn)機(jī)施工創(chuàng)造條件。幾臺(tái)鏟運(yùn)機(jī)要適當(dāng)安排鏟土次序和開行路線，互相交叉進(jìn)行流水作業(yè)，以發(fā)揮推土機(jī)效率。該方法適用于地勢(shì)平坦，土質(zhì)堅(jiān)硬，寬度大、長(zhǎng)度長(zhǎng)的大型場(chǎng)地平整工程。,1.2 場(chǎng)地平整,45,圖1.8 助鏟法 1鏟運(yùn)機(jī)鏟土；2推土機(jī)助鏟,1.2 場(chǎng)地平整,46, 雙聯(lián)鏟運(yùn)法 鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)土?xí)r所需牽引力較小，當(dāng)下坡鏟土?xí)r，可將兩個(gè)鏟斗前后串在一起，形成一起一落依次鏟土、裝土(又稱雙聯(lián)單鏟)（圖1.9）。當(dāng)?shù)孛孑^平坦時(shí)，采取將兩個(gè)鏟斗串成同時(shí)起落，同時(shí)進(jìn)行鏟土，又同時(shí)起斗開行(稱為雙聯(lián)雙鏟)，前者可提高工效20%30%，后者可提高工效60%

21、。雙聯(lián)鏟運(yùn)法適用于較松軟的土，在進(jìn)行大面積場(chǎng)地平整及筑堤時(shí)采用。,1.2 場(chǎng)地平整,47,圖1.9 雙聯(lián)鏟運(yùn)法,1.2 場(chǎng)地平整,48,1.3 施工降排水,49,地面水一般采取設(shè)置排水溝、防洪溝、截水溝、擋水堤等方法排除，并應(yīng)盡量利用自然地形和原有的排水系統(tǒng)。 主排水溝最好設(shè)置在施工區(qū)域或道路的兩旁，其橫斷面和縱向坡度根據(jù)最大流量確定。在低洼地區(qū)施工時(shí)，除開挖排水溝外，必要時(shí)還需修筑土堤，以防止場(chǎng)外水流入施工場(chǎng)地。出水口應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地總體排水規(guī)劃，盡可能設(shè)置在遠(yuǎn)離建筑物或構(gòu)筑物的低洼地點(diǎn)，并保證排水通暢。,1.3.1 地面水的排除,1.3 施工降排水,50,明排水法是在基坑逐層開挖過程中，沿每層坑

22、底四周或中央設(shè)置排水溝和集水井。 基坑內(nèi)的 水經(jīng)排水溝流向集水井，通過水泵將集水井內(nèi)積水抽走，直到基坑回填，排水過程結(jié)束 （圖1.10）。明排水法施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，對(duì)周圍環(huán)境影響小，可用于降水深度較小且上層為粗粒土層或滲水量小的黏土層降水。,1.3.2 明排水法,1.3 施工降排水,51,圖1.10 集水井降水 1排水溝；2集水坑；3水泵,1.3 施工降排水,52,1.3.2.1 抽水設(shè)備及選用 明排水法所用抽水設(shè)備主要是水泵。水泵的選用是根據(jù)基坑的涌水量、基坑的開挖深度結(jié)合水泵的有關(guān)性能來確定的。 水泵的主要性能包括：流量、總揚(yáng)程、吸水揚(yáng)程和功率等。流量是指水泵單位時(shí)間內(nèi)的出水量。揚(yáng)程是水泵能

23、揚(yáng)水的高度，也稱水頭?？倱P(yáng)程包括吸水揚(yáng)程和出水揚(yáng)程。由于水經(jīng)過管路有阻力而引起水頭損失，因此要扣除損失揚(yáng)程后才是實(shí)際揚(yáng)程。 基坑排水用的水泵主要有離心泵、潛水泵等。離心泵由泵殼、泵軸及葉輪等主要部件組成。,1.3 施工降排水,53,其工作原理主要是利用葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力將輪中心水甩出而形成真空，使水在大氣壓力作用下自動(dòng)進(jìn)入水泵，并將水壓出。潛水泵由立式水泵與電動(dòng)機(jī)組成。電動(dòng)機(jī)有密封裝置，水泵裝在電動(dòng)機(jī)上端，工作時(shí)浸在水中。潛水泵的優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、移動(dòng)方便，開泵時(shí)不需要引水。 明排水法施工包括基礎(chǔ)開挖、設(shè)置排水溝和集水井、選用水泵和現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備、抽水及設(shè)備拆除等施工過程。,1.3

24、 施工降排水,54,明排水法一般用于面積及降水深度較小且土層中無細(xì)砂、粉砂時(shí)。若降水深度較大，土層為細(xì)砂、粉砂或在軟土地區(qū)施工時(shí)，明排水法易引起流砂、塌方等現(xiàn)象，應(yīng)盡量采用井點(diǎn)降水法。無論采用哪種方法，降水工作應(yīng)持續(xù)到基礎(chǔ)施工完畢且回填土后結(jié)束。,1.3 施工降排水,55,1.3.2.2 流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生和防治 當(dāng)開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)又不好時(shí)，用明排水法降水，挖至地下水水位以下時(shí)，有時(shí)坑底面的土顆粒會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，隨地下水一起涌入基坑。這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。 （1） 流砂產(chǎn)生的原因 流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生是水在土中滲流所產(chǎn)生的動(dòng)水壓力對(duì)土體作用的結(jié)果，如圖1.11所示。,1.3 施工降排水,56,

25、當(dāng)水流在水位差的作用下對(duì)土顆粒產(chǎn)生向上的動(dòng)水壓力時(shí)，動(dòng)水壓力使土粒受到了水的浮力，如果動(dòng)水壓力等于或大于土的浮重度時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，土的抗剪強(qiáng)度等于零，土粒隨著滲流的水一起流動(dòng)，就出現(xiàn)了 “流砂現(xiàn)象”。,圖1.11 動(dòng)水壓力對(duì)地基土的影響 GD動(dòng)水壓力,1.3 施工降排水,57,（2） 流砂發(fā)生的條件 流砂現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在細(xì)砂、粉砂及粉土中，而是否出現(xiàn)流砂現(xiàn)象的重要條件是動(dòng)水壓力的大小和方向，因此，防止流砂應(yīng)著眼于減小或消除動(dòng)水壓力。 （3） 防治流砂的方法 在基坑開挖中，防治流砂的原則是“治流砂必先治水”。治理流砂的主要途徑有消除、減小和平衡動(dòng)水壓力，改變水的滲流路線。,1.3 施工降排

26、水,58,其具體措施有： 搶挖法：即組織分段搶挖，使挖土速度超過冒砂速度，挖到標(biāo)高后立即鋪竹筏或蘆席，并拋大石塊以平衡動(dòng)水壓力，壓住流砂。此方法可解決輕微流砂現(xiàn)象。 打板樁法：將板樁打入坑底下面一定深度，增加地下水從坑外流入坑內(nèi)的滲流距離，以減小水力坡度，從而減小動(dòng)水壓力，防止流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生。 水下挖土法：不排水施工，使坑內(nèi)水壓力與地下水壓力平衡，消除動(dòng)水壓力，從而防止流砂產(chǎn)生。此方法在沉井挖土下沉過程中常用。,1.3 施工降排水,59, 地下連續(xù)墻法：在基坑周圍先澆筑一道混凝土或鋼筋混凝土的連續(xù)墻，以支承土墻、截水并防止流砂產(chǎn)生。 枯水期施工法：選擇枯水期間施工。因?yàn)榇藭r(shí)地下水位低，坑內(nèi)外水

27、位差小，水壓力減小，從而可預(yù)防和減輕流砂現(xiàn)象。 井點(diǎn)降水：采用輕型井點(diǎn)等降水，使地下水的滲流向下，水不致滲流入坑內(nèi)，又增大了土料間的壓力，從而可有效地防止流砂形成。因此，用此種方法防治流砂較為可靠。,1.3 施工降排水,60,井點(diǎn)降水也稱人工降低地下水位，即在基坑開挖前，預(yù)先在擬挖基坑的四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管，利用抽水設(shè)備從中不間斷抽水，使地下水位降落在坑底以下，然后開挖基坑、進(jìn)行基礎(chǔ)施工和土方回填，待基礎(chǔ)工程全部施工完畢后，撤除人工降水裝置。 人工降低地下水位不僅是一種防流砂的施工措施，也是一種地基加固方法。,1.3.3 井點(diǎn)降水法,1.3 施工降排水,61,1.3.3.1 井點(diǎn)降水法的類

28、型及適用范圍 井點(diǎn)降水法有輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)及深井泵等各種方法。其方法的選用應(yīng)視土的滲透系數(shù)、降低水位的深度、工程特點(diǎn)、設(shè)備以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較等具體條件， 并參照表1.4選用。,1.3 施工降排水,62,表1.4 各類井點(diǎn)的適用范圍及方法原理,1.3 施工降排水,63,1.3.3.2 一級(jí)輕型井點(diǎn)降水設(shè)計(jì) 輕型井點(diǎn)降水（圖1.12）是沿基坑（槽）的四周或一側(cè)以一定距離埋設(shè)一定數(shù)量的井點(diǎn)管，井點(diǎn)管上端有彎連管與集水總管相連，下端與濾水管連接，并利用抽水設(shè)備不間斷將滲流進(jìn)井點(diǎn)管的水抽出，使地下水位降落在坑底以下。,1.3 施工降排水,64,圖1.12輕型井點(diǎn)降低地下水位圖 1井點(diǎn)

29、管；2濾水管；3總管； 4彎連管；5水泵房； 6原有地下水位線；7降低后地下水位線,1.3 施工降排水,65,(1) 井點(diǎn)布置 輕型井點(diǎn)的布置要根據(jù)基坑平面形狀及尺寸、基坑的深度、土質(zhì)、地下水位高低及地下水流向、降水深度要求等因素確定。其布置內(nèi)容包括平面布置和高程布置。 平面布置 當(dāng)基坑寬度小于6 m，降水深度不超過5 m時(shí)，可采用單排線狀井點(diǎn)，布置在地下水上游一側(cè)，兩端延伸長(zhǎng)度不小于基坑的寬度（圖1.13）。如基坑寬度大于6 m或土質(zhì)不良時(shí)，宜采用雙排線狀井點(diǎn)。,1.3 施工降排水,66,圖1.13 單排線狀井點(diǎn)布置圖 （a） 平面布置；（b） 高程布置 1總管；2井點(diǎn)管；3抽水設(shè)備；B基坑

30、寬度,1.3 施工降排水,67,當(dāng)基坑面積較大時(shí)，宜采用環(huán)形井點(diǎn)圖1.14(a)布置，井點(diǎn)管距離基坑0.71.0 m，以防井點(diǎn)系統(tǒng)漏氣。抽水井間距一般在0.81.5 m之間，在地下水補(bǔ)給方向和環(huán)形井點(diǎn)四角應(yīng)適當(dāng)加密。 高程布置 輕型井點(diǎn)的降水深度一般以不超過6 m為宜，井點(diǎn)管需要埋置深度HA（不含濾管）可按下式計(jì)算圖1.14(b)。,1.3 施工降排水,68,圖1.14 環(huán)形井點(diǎn)布置圖 （a） 平面布置；（b） 高程布置 1總管；2井點(diǎn)管；3抽水設(shè)備,1.3 施工降排水,69,式中HA井點(diǎn)管埋置深度，m； H1總管底面至基坑底面的距離，m； h基坑底面至降低后的地下水位線的距 離，一般取0.5

31、1.0 m； i水力坡度，單排線狀井點(diǎn)為1/4，環(huán)形 井點(diǎn)為1/10； L井點(diǎn)管距基坑中心的水平距離（單排 線狀井點(diǎn)為井點(diǎn)管至基坑另一邊的水 平距離），m。,HAH1hi,（1.6）,1.3 施工降排水,70,根據(jù)上式算出的HA值大于6 m時(shí)，可降低井點(diǎn)管的埋設(shè)面以適應(yīng)降水深度要求，通常井點(diǎn)管露出地面為0.20.3 m，而濾管必須埋在含水層內(nèi)。為了充分利用抽水能力，總管的布置標(biāo)高宜接近地下水位線，可先下挖部分土方，總管應(yīng)具有0.25% 0.5%的坡度（坡向泵房）。,1.3 施工降排水,71,(2) 輕型井點(diǎn)計(jì)算 輕型井點(diǎn)的計(jì)算包括：根據(jù)確定的井點(diǎn)系統(tǒng)的平面和豎向布置圖，計(jì)算井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量，計(jì)算

32、確定井點(diǎn)管數(shù)量與間距，校核水位降低數(shù)值，選擇抽水設(shè)備和井點(diǎn)管的布置等。 井點(diǎn)涌水量計(jì)算方法介紹 一般是按水井理論來計(jì)算涌水量。井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量的計(jì)算，首先要判定井的類型。 水井根據(jù)其井底是否達(dá)到不透水層，分為完整井與非完整井。井底達(dá)到不透水層的為完整井，否則為非完整井。,1.3 施工降排水,72,根據(jù)地下水是否受不透水層的壓力分為承壓井與無壓井。濾管布置在地下兩層不透水層之間，地下水面承受不透水層的壓力，抽吸承壓層間地下水的，稱為承壓井；若地下水上部為透水層，地下水是無壓水，稱為無壓井。 綜上所述，水井大致可分為四種類型（圖1.15）：無壓完整井、無壓非完整井、承壓完整井和承壓非完整井。 水井類

33、型不同，其涌水量計(jì)算方法不同，查相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行涌水量的計(jì)算。,1.3 施工降排水,73,圖1.15 水井的分類 1承壓完整井；2承壓非完整井； 3無壓完整井；4無壓非完整井,1.3 施工降排水,74, 確定井點(diǎn)管數(shù)及間距 井點(diǎn)管數(shù)量的多少取決于單根井點(diǎn)管的抽水能力，單根井點(diǎn)管的最大出水量與濾管構(gòu)造和尺寸以及土的滲透系數(shù)有關(guān)。按下式計(jì)算： 式中q單根井點(diǎn)管最大出水量，m3/d； d濾管內(nèi)徑，m； K滲透系數(shù)，m/d; l濾管長(zhǎng)度，m。,（1.7）,1.3 施工降排水,75,井點(diǎn)根數(shù) 井點(diǎn)管的平均間距 式中D井點(diǎn)管間距，m； L總管長(zhǎng)度，m。,（1.9）,（1.8）,1.3 施工降排水,76,井

34、點(diǎn)管間距經(jīng)計(jì)算確定后，布置時(shí)還需注意：井點(diǎn)管間距不能過小，否則彼此干擾大，出水量會(huì)顯著減少，一般可取濾管周長(zhǎng)的510倍；在基坑周圍四角和靠近地下水流方向一邊的井點(diǎn)管應(yīng)適當(dāng)加密；實(shí)際采用的井距還應(yīng)與集水總管上短接頭的間距相適應(yīng)。,1.3 施工降排水,77,(3) 抽水設(shè)備的選擇 輕型井點(diǎn)所用的抽水設(shè)備主要是真空泵和單級(jí)離心泵兩種類型。 真空泵有干式和濕式兩種，常用的是干式W5和W6型，采用W5時(shí)總管長(zhǎng)度不大于100 m；采用W6型時(shí)，總管長(zhǎng)度不大于200 m。在抽水過程中，真空泵的實(shí)際真空度如小于上式計(jì)算的最低真空度，降水深度則達(dá)不到要求。,1.3 施工降排水,78,離心泵的型號(hào)應(yīng)根據(jù)流量、吸水

35、揚(yáng)程及總揚(yáng)程而定，水泵的流量應(yīng)比基坑涌水量增大10%20%。吸水揚(yáng)程應(yīng)不小于降水深度加各項(xiàng)水頭損失。出水揚(yáng)程包括實(shí)際出水高度及出水水頭損失。水泵的總揚(yáng)程應(yīng)滿足吸水揚(yáng)程與出水揚(yáng)程之和。 通常一套抽水設(shè)備可配置兩臺(tái)離心泵或真空泵，既可輪換使用，又可在地下水量較大時(shí)同時(shí)使用。,1.3 施工降排水,79,1.3.3.3 輕型井點(diǎn)降水施工 （1） 施工準(zhǔn)備 施工機(jī)具 濾管：直徑為3855 mm，壁厚3.0 mm無縫鋼管或鍍鋅管，長(zhǎng)2.0 m左右，一端用厚為4.0 mm鋼板焊死，在此端1.4 m長(zhǎng)范圍內(nèi)的管壁上鉆15 mm的小圓孔，孔距為25 mm，外包兩層濾網(wǎng)，濾網(wǎng)采用編織布，外再包一層網(wǎng)眼較大的尼龍絲

36、網(wǎng)，每隔5060 mm用10#鉛絲綁扎一道，濾管另一端與井點(diǎn)管進(jìn)行聯(lián)結(jié)。,1.3 施工降排水,80,井點(diǎn)管：直徑為3855 mm，壁厚為3.0 mm無縫鋼管或鍍鋅管。 連接管：透明管或膠皮管與井點(diǎn)管和總管連接，采用8#鉛絲綁扎，應(yīng)扎緊以防漏氣。 總管：直徑為75102 mm鋼管，壁厚為4 mm，用法蘭盤加橡膠墊圈連接，防止漏氣、漏水。 抽水設(shè)備：根據(jù)設(shè)計(jì)配備離心泵、真空泵或射流泵，以及機(jī)組配件和水箱。 移動(dòng)機(jī)具：自制移動(dòng)式井架(采用振沖機(jī)架舊設(shè)備)、牽引力為60 kN的絞車。 鑿孔沖擊管：2198（mm）的鋼管，其長(zhǎng)度為10 m。,1.3 施工降排水,81,水槍：505（mm）無縫鋼管，下端焊

37、接一個(gè)16 mm的槍頭噴嘴，上端彎成近似直角，且伸出沖擊管外，與高壓膠管連接。 蛇形高壓膠管：壓力應(yīng)達(dá)到1.50 MPa以上。 高壓水泵：100TSW-7高壓離心泵，配備一個(gè)壓力表，作下井管之用。 材料 須采用粗砂與豆石，不得采用中砂，嚴(yán)禁使用細(xì)砂，以防堵塞濾管網(wǎng)眼。,1.3 施工降排水,82, 技術(shù)準(zhǔn)備 詳細(xì)查閱工程地質(zhì)勘察報(bào)告，了解工程地質(zhì)情況，分析降水過程中可能出現(xiàn)的技術(shù)問題和采取的對(duì)策。 鑿孔設(shè)備與抽水設(shè)備檢查。 平整場(chǎng)地 為了節(jié)省機(jī)械施工費(fèi)用，不使用履帶式吊車，采用碎石樁振沖設(shè)備的自制簡(jiǎn)易車架，因此，場(chǎng)地平整度要高一些，設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前進(jìn)行場(chǎng)地平整，以便于車架在場(chǎng)地內(nèi)移動(dòng)。,1.3 施工降

38、排水,83,（2） 施工程序及操作要點(diǎn) 井點(diǎn)安裝 安裝程序： 井點(diǎn)放線定位安裝高位水泵鑿孔安裝埋設(shè)井點(diǎn)管布置安裝總管井點(diǎn)管與總管連接安裝抽水設(shè)備試抽與檢查正式投入降水程序。 井點(diǎn)管埋設(shè) 井點(diǎn)管的埋設(shè)方法常用的是沖孔埋設(shè)法。這種方法分為沖孔和埋管兩個(gè)過程（圖1.16）。,1.3 施工降排水,84,圖1.16 井點(diǎn)管的埋設(shè) （a） 沖孔；（b） 埋管 1沖管；2沖嘴；3膠皮管； 4高壓水泵；5壓力表； 6起重機(jī)吊鉤；7井點(diǎn)管； 8濾管；9填砂；10黏土封口,1.3 施工降排水,85,通過單滑輪用繩索拉起井點(diǎn)管,再將井點(diǎn)管插入孔中，井點(diǎn)管的上端應(yīng)用木塞塞住，以防砂石或其他雜物進(jìn)入，并在井點(diǎn)管與孔壁之

39、間填灌砂石濾層，該砂石濾層的填充質(zhì)量直接影響輕型井點(diǎn)降水的效果，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： a.砂石必須采用粗砂，以防止堵塞濾管的網(wǎng)眼。 b.濾管應(yīng)放置在井孔的中間，砂石濾層的厚度應(yīng)在60100 mm之間，以提高透水性，并防止土粒滲入濾管堵塞濾管的網(wǎng)眼。填砂厚度要均勻，速度要快，填砂中途不得中斷，以防孔壁塌土。,1.3 施工降排水,86,c.濾砂層的填充高度至少要超過濾管頂以上10001800 mm，一般應(yīng)填至原地下水位線以上，以保證土層水流上下暢通。 d.井點(diǎn)填砂后，井口以下1.01.5 m用黏土封口壓實(shí)，防止漏氣而降低降水效果。,1.3 施工降排水,87, 沖洗井管：將直徑為1530 mm的膠管插入

40、井點(diǎn)管底部進(jìn)行注水清洗，直到流出清水為止，并應(yīng)逐根進(jìn)行清洗，避免出現(xiàn)“死井”。 管路安裝 首先沿井點(diǎn)管線外側(cè)鋪設(shè)集水毛管，并用膠墊螺栓把干管連接起來，主干管連接水箱水泵，然后拔掉井點(diǎn)管上端的木塞，用膠管與主管連接好，再用10#鉛絲綁好，防止管路不嚴(yán)漏氣而降低整個(gè)管路的真空度。主管路的流水坡度按坡向泵房5的坡度并用磚將主干管墊好，同時(shí)應(yīng)作好冬季降水防凍保溫。,1.3 施工降排水,88, 檢查管路 檢查集水干管與井點(diǎn)管連接膠管的各個(gè)接頭在試抽水時(shí)是否有漏氣現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)重新連接或用油泥子堵塞，重新擰緊法蘭盤螺栓和膠管的鉛絲，直至不漏氣為止。在正式運(yùn)轉(zhuǎn)抽水之前必須進(jìn)行試抽，以檢查抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是

41、否正常，管路是否存在漏氣現(xiàn)象。在水泵進(jìn)水管上安裝一個(gè)真空表，在水泵的出水管上安裝一個(gè)壓力表。 在試抽時(shí)，應(yīng)檢查整個(gè)管網(wǎng)的真空度，當(dāng)真空度達(dá)到550 mm Hg(73.33 kPa)時(shí)，方可進(jìn)行正式投入抽水。,1.3 施工降排水,89, 抽水 輕型井點(diǎn)管網(wǎng)全部安裝完畢后進(jìn)行試抽。當(dāng)抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一切正常后，整個(gè)抽水管路無漏氣現(xiàn)象，則可以投入正常抽水作業(yè)。開機(jī)一個(gè)星期后將形成地下降水漏斗，并趨向穩(wěn)定，土方工程可在降水10 d后開挖。,1.3 施工降排水,90,（3） 質(zhì)量檢查 井點(diǎn)管間距、埋設(shè)深度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一組井點(diǎn)管和接頭中心應(yīng)保持在一條直線上。 井點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)無嚴(yán)重漏氣、淤塞、出水不暢或死井等情

42、況。 埋入地下的井點(diǎn)管及井點(diǎn)連接總管均應(yīng)除銹并刷防銹漆一道；各焊接口處焊渣應(yīng)鑿掉，并刷防銹漆一道。 各組井點(diǎn)系統(tǒng)的真空度應(yīng)保持在55.366.7 kPa，壓力應(yīng)保持在0.16 MPa。,1.3 施工降排水,91,（4） 安全要求 沖、鉆孔機(jī)操作時(shí)應(yīng)安放平穩(wěn)，防止機(jī)具突然傾倒或鉆具下落，造成人員傷亡或設(shè)備損壞。 已成孔尚未下井點(diǎn)前，井孔應(yīng)用蓋板封嚴(yán)，以免掉土或發(fā)生人員安全事故。 各機(jī)電設(shè)備應(yīng)由專人看管，電氣必須一機(jī)一閘，嚴(yán)格接地、接零、安裝漏電保護(hù)器，水泵和部件檢修時(shí)必須切斷電源，嚴(yán)禁帶電作業(yè)。,1.3 施工降排水,92,（5） 成品保護(hù) 井點(diǎn)成孔后，應(yīng)立即下井點(diǎn)管并填入豆石濾料，以防塌孔。不能

43、及時(shí)下井點(diǎn)管時(shí)，孔口應(yīng)蓋蓋板，防止物件掉入井孔內(nèi)堵孔。 井點(diǎn)管埋設(shè)后，管口要用木塞堵住，以防異物掉入管內(nèi)堵塞。 井點(diǎn)使用應(yīng)保持連續(xù)抽水，并檢查抽水設(shè)備及電源，以避免泥渣沉淀淤管。 冬期施工，井點(diǎn)連接總管上要覆蓋保溫材料，或回填30 cm厚以上干松土，以防凍壞管道。,1.3 施工降排水,93,（6） 應(yīng)注意的質(zhì)量問題 基坑周圍上部應(yīng)挖好水溝，防止雨水流入基坑。 在正式開工前，由電工及時(shí)辦理用電手續(xù)，保證在抽水期間不停電。 在抽水過程中應(yīng)經(jīng)常檢查和調(diào)節(jié)離心泵的出水閥門以控制流水量，當(dāng)?shù)叵滤唤档剿蟮乃缓?，減少出水閥門的出水量，盡量使抽吸與排水保持均勻，達(dá)到細(xì)水長(zhǎng)流。特別是開始抽水時(shí)，應(yīng)檢查有

44、無井點(diǎn)管淤塞的死井，可通過管內(nèi)水流聲、管子表面是否潮濕等方法進(jìn)行檢查。如“死井”數(shù)量超過10，則嚴(yán)重影響降水效果，應(yīng)及時(shí)采用高壓水反復(fù)沖洗。,1.3 施工降排水,94, 真空度是輕型井點(diǎn)降水能否順利進(jìn)行降水的主要技術(shù)指數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)專人經(jīng)常觀測(cè)，若抽水過程中發(fā)現(xiàn)真空度不足，應(yīng)立即檢查整個(gè)抽水系統(tǒng)有無漏氣環(huán)節(jié)，若有漏氣應(yīng)及時(shí)排除。 如場(chǎng)地黏土層較厚將會(huì)影響降水效果。 輕型井點(diǎn)降水應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查，其出水規(guī)律應(yīng)“先大后小，先混后清”。若出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查。,1.3 施工降排水,95,1.4 土方開挖,96,進(jìn)行放坡開挖時(shí)，為保證開挖過程中邊坡的穩(wěn)定性，必須選擇合理的邊坡坡度。挖方邊坡應(yīng)根據(jù)使用

45、時(shí)間（臨時(shí)或永久性）、土的種類、物理力學(xué)性質(zhì)、水文等情況確定。,1.4.1 放坡開挖,1.4 土方開挖,97,1.4.1.1 土方邊坡坡度與邊坡系數(shù) 工程中土方邊坡常常用邊坡坡度來表示。邊坡坡度是以土方挖方深度h與底寬b之比表示 (見圖1.17)，即： m為土方的邊坡系數(shù)，用坡底寬b與h坡高（即基礎(chǔ)開挖深度）之比表示。即：,土方邊坡的坡度1：m = 1：,=,邊坡系數(shù)m,（1.10）,（1.11）,1.4 土方開挖,98,臨時(shí)性挖方的邊坡值應(yīng)符合表1.5的規(guī)定。對(duì)永久性場(chǎng)地，挖方邊坡坡度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求放坡，如設(shè)計(jì)無規(guī)定，可按參考表1.6。,圖1.17 土方邊坡,1.4 土方開挖,99,表1.5

46、臨時(shí)性挖方邊坡值,1.4 土方開挖,100,表1.6 永久性場(chǎng)地土方挖方邊坡坡度,1.4 土方開挖,101,在無地下水的情況，基坑（槽）開挖不加支撐時(shí)的允許深度，可參考表1.7。挖深在5 m之內(nèi)不加支撐的最陡坡度可參見表1.8。,表1.7 基坑（槽）和溝管不加支撐時(shí)的允許深度,1.4 土方開挖,102,注： 靜載指堆土或材料等，動(dòng)載指機(jī)械挖土或汽車運(yùn)輸作業(yè)等；靜載或 動(dòng)載應(yīng)距挖方邊緣0.8 m以外，堆土或材料高度不宜超過1.5 m。 當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)，不受本表限制。,表1.8 挖深在5 m內(nèi)的基坑（槽）、溝管邊坡的最陡坡度（不加支撐）,1.4 土方開挖,103,1.4.1.2 開挖程序及要點(diǎn) 放

47、坡開挖的程序一般是： 測(cè)量放線切線分層開挖排降水修坡整平留足預(yù)留土層。 相鄰基坑開挖時(shí)，應(yīng)遵循先深后淺或同時(shí)進(jìn)行的施工程序。挖土應(yīng)自上而下水平分段進(jìn)行，每層0.3 m左右，邊挖邊檢查坑底寬度及坡度，不夠時(shí)及時(shí)修整，每3 m左右修一次坡，至設(shè)計(jì)高度，再統(tǒng)一進(jìn)行一次修坡清底，檢查坑底寬度和標(biāo)高，要求坑底凹凸不超過2.0 m。,1.4 土方開挖,104,1.4.1.3 放坡開挖的注意事項(xiàng) （1） 基坑邊緣堆置的土方和建筑物材料，或沿挖方邊緣移動(dòng)的運(yùn)輸工具和機(jī)械，一般應(yīng)距基坑上部邊緣0.8 m以外，堆置高度不應(yīng)超過1.5 m。在垂直的坑壁邊，此安全距離還應(yīng)該增大。軟土地區(qū)不宜在坑邊堆置棄土。 （2）

48、基坑周圍地面應(yīng)進(jìn)行防水、排水處理，嚴(yán)防雨水等地面水浸入基坑周邊土體。 （3） 基坑開挖時(shí)，應(yīng)對(duì)平面控制樁、水準(zhǔn)點(diǎn)、基坑平面位置、水平標(biāo)高、邊坡坡度等經(jīng)常復(fù)測(cè)檢查。,1.4 土方開挖,105,（4） 在地下水位以下挖土，應(yīng)在基坑（槽）四側(cè)或兩側(cè)挖好臨時(shí)排水溝和集水井，或采用井點(diǎn)降水，將地下水降至坑槽底以下500 mm,降水工作應(yīng)該持續(xù)到基礎(chǔ)工程施工完畢。 （5） 基坑開挖應(yīng)盡量防止對(duì)地基土的擾動(dòng)。若用人工開挖，基坑開挖好后不能立即進(jìn)行下道工序，應(yīng)預(yù)留1530 cm土層不挖，待下道工序開始時(shí)再挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。若用機(jī)械開挖，為避免破壞基地土，應(yīng)在基底標(biāo)高以上預(yù)留一層人工挖掘修整。使用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)時(shí)，

49、保留土層厚度1520 cm；使用正鏟、反鏟或拉鏟挖土機(jī)時(shí)，保留土層厚度2030 cm。,1.4 土方開挖,106,（6） 基坑開挖完畢后，應(yīng)及時(shí)清底、驗(yàn)槽，減少暴露時(shí)間，防止暴曬和雨水浸刷破壞地基土的原狀結(jié)構(gòu)。 （7） 基坑開挖完畢后，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)槽并做好記錄，如發(fā)現(xiàn)與勘查報(bào)告、設(shè)計(jì)不相符時(shí)，應(yīng)與有關(guān)人員研究處理。,1.4 土方開挖,107,1.4.2.1 按擬柱體體積公式計(jì)算 （1） 基坑土方量計(jì)算 基坑土方量可按立體幾何中的擬柱體體積公式計(jì)算（圖1.18）。即：,1.4.2 基坑（糟）土方量計(jì)算,（1.12）,1.4 土方開挖,108,式中H基坑深度，m； A1、A2基坑上、下的底面積，m2；

50、 A0基坑中截面的面積，m2。 注意：A0一般情況下不等于A1、A2之和的一半，而應(yīng)該按側(cè)面幾何圖形的邊長(zhǎng)計(jì)算出中位線的長(zhǎng)度，然后再計(jì)算中截面的面積A0。,1.4 土方開挖,109,圖1.18 基坑土方量計(jì)算,1.4 土方開挖,110,(2) 基槽和路堤管溝的土方量 若沿長(zhǎng)度方向其斷面形狀或斷面面積顯著不一致時(shí)，可以按斷面形狀相近或斷面面積相差不大的原則，沿長(zhǎng)度方向分段后，用同樣方法計(jì)算各分段土方量（圖1.19）。最后將各段土方量相加即得總土方量V總。即： 式中Vi第i段的土方量，m3； Li第i段的長(zhǎng)度，m。,（1.13）,1.4 土方開挖,111,圖1.19 基槽分段施工示意圖,1.4 土

51、方開挖,112,1.4.2.2 按實(shí)際體積計(jì)算 （1） 基槽土方量計(jì)算 基槽開挖時(shí)，兩邊留有一定的工作面，分放坡開挖和不放坡開挖兩種情況，如圖1.20所示。 當(dāng)基槽不放坡時(shí)： 當(dāng)基槽放坡時(shí)：,Vh(a+2c)L,Vh(a+2c+mh)L,（1.14）,（1.15）,1.4 土方開挖,113,式中V基槽土方量，m3； h基槽開挖深度，m； a基礎(chǔ)寬度，m； c工作面寬，m； m坡度系數(shù)； L基槽長(zhǎng)度（外墻按中心線，內(nèi)墻按凈 長(zhǎng)線），m。 如果基槽沿長(zhǎng)度方向斷面變化較大，應(yīng)分段計(jì)算，然后匯總。,1.4 土方開挖,114,圖1.20 基槽土方量計(jì)算,1.4 土方開挖,115,（2） 基坑土方量計(jì)算

52、基坑開挖時(shí)，四邊留有一定的工作面，分放坡開挖和不放坡開挖兩種情況，如圖1.21所示。 當(dāng)基坑不放坡時(shí)： 當(dāng)基坑放坡時(shí)：,Vh(a+2c)(b+2c),Vh(a+2c+mh)(b+2c+mh)+,（1.16）,（1.17）,1.4 土方開挖,116,式中V基坑土方量，m3； h基坑開挖深度，m； a基礎(chǔ)底長(zhǎng)，m； b基礎(chǔ)底寬，m； c工作面寬，m； m坡度系數(shù)。,1.4 土方開挖,117,圖1.21 基坑土方量計(jì)算,1.4 土方開挖,118,1.4.3.1 基坑開挖程序及施工要點(diǎn) 基坑開挖程序一般是：測(cè)量放線基坑中、邊樁施工排降水場(chǎng)地清理。 基坑開挖分兩種情況：一是無支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑的放坡開挖，二是

53、有支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑的開挖。 基坑開挖方法主要有放坡分層開挖、有支護(hù)基坑開挖、盆式開挖、中心島式開挖等幾種，應(yīng)根據(jù)基坑面積大小、開挖深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、環(huán)境條件等因素選用。,1.4.3 基坑開挖,1.4 土方開挖,119,(1) 放坡分層開挖 分層挖土是將基坑按深度分為多層進(jìn)行逐層開挖，這種開挖方式適合于四周空曠、有足夠放坡場(chǎng)地、周圍沒有建筑設(shè)施或地下管線的情況。分層厚度，軟土地基應(yīng)控制在2 m以內(nèi)，硬質(zhì)土宜控制在5 m以內(nèi)。開挖順序可從基坑的某一邊向另一邊平行開挖，可從基坑兩頭對(duì)稱開挖，或從基坑中間向兩邊平行對(duì)稱開挖，也可交替分層開挖，這些均可根據(jù)工作面和土質(zhì)情況決定。,1.4 土方開挖,120,

54、在采用放坡開挖時(shí)，要求基坑邊坡在施工期間保持穩(wěn)定。基坑邊坡坡度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、基坑深度、開挖方法、留置時(shí)間、邊坡荷載、排水情況及場(chǎng)地大小確定。放坡開挖應(yīng)有降低坑內(nèi)水位和防止坑外水倒灌的措施。若土質(zhì)較差且基坑施工時(shí)間較長(zhǎng)，邊坡坡面可采用鋼絲網(wǎng)噴漿等措施進(jìn)行護(hù)坡，以保持基坑邊坡穩(wěn)定。在軟土地基下不宜挖深過大，一般控制在67 m，堅(jiān)硬土層中，則不受此限制。放坡開挖的放坡值應(yīng)符合規(guī)范要求。 放坡開挖施工方便，挖土機(jī)作業(yè)無障礙，工效高，基礎(chǔ)開挖后基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作業(yè)空間大，施工工期短，經(jīng)濟(jì)效益好。但在城市或人口密集地區(qū)施工時(shí)，條件往往不允許采用這種開挖方式。,1.4 土方開挖,121,(2) 有支護(hù)基坑開挖 有支護(hù)

55、的基坑開挖包括無內(nèi)支撐支護(hù)和有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑開挖。無內(nèi)支撐支護(hù)有懸臂式、拉錨式、重力式、土釘墻等，該種支護(hù)的土壁可垂直向下開挖，不需要在基坑邊四周有很大的場(chǎng)地，可用于場(chǎng)地狹小、土質(zhì)又較差的情況。同時(shí)，在地下結(jié)構(gòu)完成后，其基坑土方回填工作量也小。有內(nèi)支撐支護(hù)基坑土方開挖比較困難，其土方分層開挖必須與支撐結(jié)構(gòu)施工相協(xié)調(diào)。在有內(nèi)支撐支護(hù)的基坑中進(jìn)行土方開挖，受內(nèi)支撐影響比較大，施工中開挖、運(yùn)土均較困難。,1.4 土方開挖,122,(3) 盆式開挖 盆式開挖適合于基坑面積較大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡的基坑。盆式開挖時(shí)先分層開挖基坑中間部分的土方，基坑周邊一定范圍內(nèi)的土?xí)翰婚_挖（圖1.22），形

56、成盆式，開挖時(shí)可視土質(zhì)情況放坡，此時(shí)留下的土坡可對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成被動(dòng)土反壓力區(qū)，以增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，待中間部分的混凝土墊層、基礎(chǔ)或地下室結(jié)構(gòu)施工完成之后，再用水平支撐或斜撐對(duì)四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，并突擊開挖周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部分被動(dòng)土區(qū)的土，每挖一層支一層水平橫頂撐（圖1.23），直至坑底，最后澆筑該部分結(jié)構(gòu)混凝土。,1.4 土方開挖,123,圖1.22 盆式開挖示意圖,1.4 土方開挖,124,圖1.23 開挖內(nèi)支撐示意圖 1鋼板樁或灌注樁；2后挖土方；3先施工地下結(jié)構(gòu)； 4后施工地下結(jié)構(gòu)；5鋼水平支撐；6鋼橫撐,1.4 土方開挖,125,(4) 中心島式開挖 當(dāng)基坑面積不大，周圍環(huán)境和土

57、質(zhì)可以進(jìn)行拉錨或采用支撐時(shí)，可采用中心島式開挖。與盆式開挖相反，中心島式挖土是先開挖基坑周邊土方，基坑周圍的土方暫時(shí)留置，中間留土方可作為支點(diǎn)搭設(shè)棧橋，挖土機(jī)可利用棧橋下到基坑挖土，運(yùn)土的汽車亦可利用棧橋進(jìn)入基坑運(yùn)土，可有效加快挖土和運(yùn)土的速度（圖1.24）。挖土也分層開挖，一般先全面挖去一層，然后中間部分留置土墩，周圍部分分層開挖。挖土多用反鏟挖土機(jī)，如基坑深度很大，可采用向上逐級(jí)傳遞方式進(jìn)行土方裝車外運(yùn)。,1.4 土方開挖,126,圖1.24 中心島(墩)式挖土示意圖 1棧板；2支架或利用工程樁； 3圍護(hù)墻；4腰梁；5土墩,1.4 土方開挖,127,1.4.3.2 基坑開挖的注意事項(xiàng) （1

58、） 開挖與支撐相配合，每次挖土深度不得超過將要加支撐位置以下0.5 m，以防止支撐失穩(wěn)。每次挖土深度與所選用的施工機(jī)械有關(guān)。當(dāng)采用分層分段開挖時(shí)，分層厚度不宜大于5 m，分段的長(zhǎng)度不大于25 m，并應(yīng)快挖快撐，時(shí)間不宜超過12 d，以充分利用土體結(jié)構(gòu)的空間作用，減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。在深基坑挖土?xí)r為防止地基一側(cè)失去平衡而導(dǎo)致坑底涌土、邊坡失穩(wěn)、坍塌等情況，挖土機(jī)械不得在支撐上作業(yè)或行走。,1.4 土方開挖,128,（2） 深基坑開挖過程中，隨著土的挖除，下層土因逐漸卸載而有可能回彈，尤其在基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，擱置時(shí)間過久，回彈更為顯著。彈性隆起在基坑開挖和基礎(chǔ)工程初期發(fā)展很快，它將加大建筑物的后

59、期沉降。因此，對(duì)深基坑開挖后的土體回彈應(yīng)有適當(dāng)?shù)墓烙?jì)。,1.4 土方開挖,129,（3） 雨季施工時(shí)，應(yīng)對(duì)坑壁采取護(hù)面措施，同時(shí)做好坑頂?shù)乇硭氖韪膳懦ぷ?，防止雨水沖刷并影響邊坡穩(wěn)定。機(jī)械挖土?xí)r，為防止基底土被擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)被破壞，不應(yīng)直接挖至坑（槽）底，如個(gè)別地方超挖，應(yīng)用原土填補(bǔ)，并夯實(shí)至要求的密實(shí)度。如用原土填補(bǔ)不能達(dá)到要求的密實(shí)度時(shí)，應(yīng)用砂石填補(bǔ)，并仔細(xì)夯實(shí)。在特別重要的地方超挖時(shí)，應(yīng)用塊石或低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土填實(shí)。,1.4 土方開挖,130,（4） 在基坑開挖、基礎(chǔ)施工及回填過程中應(yīng)始終保持井點(diǎn)降水工作的正常進(jìn)行。 （5） 開挖前施工方案設(shè)計(jì)要周全，施工過程中要重視現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。,1.4 土方開挖,131,1.4.3.3 質(zhì)量檢查 （1） 開挖深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深、確定的室內(nèi)地坪標(biāo)高及地基持力層位置進(jìn)行綜合分析確定。一般對(duì)軟土不應(yīng)超過4 m，硬土不應(yīng)超過8 m。對(duì)于采用板樁、鋼筋混凝土樁、重力式深層攪拌水泥土樁等形式進(jìn)行護(hù)壁的基坑（槽），其開挖長(zhǎng)、寬范圍應(yīng)以護(hù)壁結(jié)構(gòu)所圍的范圍為準(zhǔn)，開挖深度的確定與上相同。,1.4 土方開挖,132,（2） 使用大型土方機(jī)械在坑下作業(yè)，如為軟土地基或在雨期施工，機(jī)械進(jìn)入基坑行走時(shí)需鋪墊鋼板或鋪筑道路。所以，對(duì)大型軟土基坑，為減少分層挖運(yùn)土方的復(fù)雜性，還可采用“