1、课程构成 基础工程土石方工程钢筋混凝土工程预应力混凝土工程屋面与防水工程结构吊装工程装饰工程砌筑工程脚手架工程钢结构主要内容：主要内容：土方工程的分类、用土方施工机械的施工特点，土方工程的分类、用土方施工机械的施工特点，土方工程质量标准与安全技术、掌握土方量计算方法，基土方工程质量标准与安全技术、掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整的抄平与放线、开挖，土方填筑与压坑、基槽、场地平整的抄平与放线、开挖，土方填筑与压实实。学习重点：学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土的工程性质及其对施工的影响，土方量计算，土方量计算，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。土壁支护与边坡，以及降低地下水
2、位的方法。学习要求学习要求: :v 了解土的分类和现场鉴别土的种类；了解土的分类和现场鉴别土的种类；v 掌握基坑掌握基坑( (槽槽) )、场地平整土石方工程量的计算方法；、场地平整土石方工程量的计算方法；v 熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法；高生产率的方法；v 掌握回填土施工方法。掌握回填土施工方法。1.1 土的分类及工程性质土的分类及工程性质 1.2 土方量计算土方量计算 1.3 土方施工土方施工 1.5 土方工程冬、雨期施工土方工程冬、雨期施工 措施措施 1.4 基坑降水、降水方法基坑降水、降水方法 本本 章章 内内
3、 容容常见类型：常见类型： 场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土、路基填场地平整、基坑（槽）及管沟开挖、地坪填土、路基填筑、隧道开通及基坑回填等。筑、隧道开通及基坑回填等。 施工过程：施工过程： 包括土或石的挖掘、填筑和运输等以及排水、降水和土包括土或石的挖掘、填筑和运输等以及排水、降水和土壁支撑等准备和辅助过程。壁支撑等准备和辅助过程。 施工的特点：施工的特点： 面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂；面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工条件复杂； 施工易受地区气候条件影响；施工易受地区气候条件影响； 土本身是一种天然物质，种类繁多，施工时受工程地质土本身是一种天然物质，种
4、类繁多，施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。和水文地质条件的影响也很大。 施工总的要求：施工总的要求： 根据工程自身条件，制定合理施工方案，尽可能采用新根据工程自身条件，制定合理施工方案，尽可能采用新技术和机械化施工技术和机械化施工v按土开挖的难易程度按土开挖的难易程度将土分为：将土分为：松软土、普通土、坚土、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。等八类。松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；机、挖土机施工；坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预
5、先松坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；土，部分用爆破的方法施工；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。v土的工程分类与现场鉴别方法见表土的工程分类与现场鉴别方法见表1.11.1所示。所示。1 1、土的分类与鉴别、土的分类与鉴别 表表1-1土的工程分类与现场鉴别方法土的工程分类与现场鉴别方法土的天然密度土的天然密度: : 在天然状态下，单位体积土的在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水质量。它与土的密实程度和含水量有关。量有关。土的天然密度按下式计算：土的天然密度按下式计算： （1 1）土的天
6、然密度和干密）土的天然密度和干密 mV2 2、土的工程性质、土的工程性质 1.土的含水量2.土的天然密度和干密3.土的可松性系数4.土的渗透性土的天然密 度,kg/m3； m 土的总质量,kg； V 土的体积,m3.干密度干密度: : 土的固体颗粒质量与总体积的比值，土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：用下式表示： sdmV 土的干密度是检验土的压实质量的土的干密度是检验土的压实质量的控制指标之一控制指标之一。 d 土的干密度,kg/m3； mS 固体颗粒质量,kg；V 土的体积,m3.（2 2）土的可松性系数）土的可松性系数 土的可松性：土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加
7、，虽天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。质称为土的可松性。土的可松性用土的可松性用可松性系数可松性系数表示，即：表示，即： 21sVKV31sVKVKS、KS土的最初、最终可松性系数； V1土在天然状态下的体积,m3； V2 土挖出后在松散状态下的体积,m3； V3土经压(夯)实后的体积,m3.土的最初可松性系数土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；机械的主要参数；土的最终可松性系数土的最终可松性系数KS是计算填方所需挖土工程量的主是计算填
8、方所需挖土工程量的主要参数。要参数。各类土的可松性系数见表各类土的可松性系数见表1.11.1所示。所示。 土的含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。之比的百分率。（3 3）土的含水量）土的含水量 -100%100%wsmmmWmm干湿干 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。 m湿 含水状态土的质量,kg； m干 烘干后土的质量,kg； mw 土中水的质量,kg； mS 固体颗粒的质量,kg.（4
9、4）土的渗透性）土的渗透性土的渗透性：土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数数K K表示。表示。 V=KiV=Ki渗透系数：渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见表透系数见表1.1.3 3所示。所示。 表表1-2土的渗透系数参考表土的渗透系数参考表 对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体对于在地形起伏
10、的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。面。 场地挖填土方量计算有场地挖填土方量计算有方格网法方格网法和和横截面法横截面法两种。两种。一一般采用般采用方格网法方格网法。 1）初步确定场地设计标高1 1、场地设计标高的计算、场地设计标高的计算 平整前土方量=平整后土方量2）场地设计标高的调整（1）土的可松性的影响（2）借土或弃土的影响Q假定按初步场地设计标高H0平整后多余或不足的土方量； （3）泄水
11、坡度的影响方格网法计算场地平整土方量步骤为：方格网法计算场地平整土方量步骤为：(1)(1) 读识方格网图读识方格网图 方格网图由设计单位（一般在方格网图由设计单位（一般在1/500的地形图上）将场的地形图上）将场地划分为边长地划分为边长a=1040m的若干方格，与测量的纵横坐标相的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高和设计标高(Hn)。2 2、场地平整土方量的的计算、场地平整土方量的的计算 (2)(2)计算场地各个角点的施工高度计算场地各个角点的施工高度 施工高度为角点设计地面标高与
12、自然地面标高之差施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的格角点的施工高度施工高度按下式计算：按下式计算： nnhHH(3) (3) 计算计算“零点零点”位置，位置，确定零线确定零线 方格边线一端施工高方格边线一端施工高程为程为“”，若另一端为，若另一端为“”，则沿其边线必然，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为有一不挖不填的点，即为“零点零点”。1112ahXhh2212ahXhh 确定零点的办法也可确定零点的办法也可以用以用图解法图解法，如图所示。，如图所示。方法是用尺在各角点上
13、方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，将相邻的零点连接起来，即为即为零线零线。它是确定方。它是确定方格中挖方与填方的分界格中挖方与填方的分界线。线。 (4) (4) 计算方格土方工程量计算方格土方工程量三棱柱法断面法【例【例1.1】某建筑场地方格网某建筑场地方格网如图如图1.7所示所示，方格边长为，方格边长为20m20m，泄水坡度，试用公式法计算挖方和填方的总土方泄水坡度，试用公式法计算挖方和填方的总土方量量。2 2、基坑与基槽土方量计算、基坑与基槽土方量计算 基坑土
14、方量基坑土方量可按立体几何中拟柱体可按立体几何中拟柱体( (由两个平行的平面由两个平行的平面作底的一种多面体作底的一种多面体) )体积公式计算体积公式计算( (图图1.1)1.1)。即：。即： 102(4)6HVAAA基槽土方量基槽土方量计算可沿长度方向分段计算：计算可沿长度方向分段计算： 1102(4)6LVAAA将各段土方量相加即得将各段土方量相加即得总土方量总土方量： 12nVVVV3、土方调配、土方调配 1 1应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。 2 2应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。 3 3尽可能
15、与大型地下建筑物的施工相结合。尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。 4 4调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小 （如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能（如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。得到充分发挥。 2 2、土方调配区的划分、土方调配区的划分 1、 土方调配原则土方调配原则iiiVVxXiiiVVyY22)()(WTWTyyxxL1 1用用“最小元素法最小元素法”编制初始调配方编制初始调配方案案2 2最优方案判别最优方案判别3、用、用“表上作业法表上作业法”求解最优调配方案求解最优
16、调配方案 调配方案的最优化检验 初始方案是否为最优方案，需进行判断检验，才能确定。当所有检验数0，则方案为最优。 “表上作业法”中求检验数的方法有“闭回路法” 与 “位势法。 “位势法较简便，其步骤如下： 将初始方案中有调配数的方格的 Cij列出； 作位势表，求出位势数（ ui、vj ）； 求各空格的检验数 ,若0则方案要调整。jiijvucjiijijvuc0（4）方案调整： 第一步：在所有负检验数中选一个（可选最小一个）为调整对象。 第二步：找出调整对象的闭回路。 第三步：确定调整量的大小。 第四步：调整。 第五步：用位势法检验新方案是否为最优。新的调整表 填方区挖方区T1T2T3挖方量（
17、m3）W14005010070+100500507060W2+7050040+90500204030W340060+11010070500608070W4+80+10040040400305040填方量（m3）800600500（5）求土方总运输量或总费用，即目标函数。Z=40050+10070+50040+40060+100 70+400 40=94000(m3-m)（6）绘土方调配图。1 1、施工准备、施工准备 (1) (1) 学习与审查图纸。学习与审查图纸。（2 2）在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点或在场地平整施工前，应利用原场地上已有各类控制点或已有建筑物、构筑物的位置、
18、标高，测设平场范围线和标已有建筑物、构筑物的位置、标高，测设平场范围线和标高。高。（3 3）清理场地。拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改清理场地。拆除影响施工的建筑物、构筑物；拆除和改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木。迁移树木。(3)(3) 尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、尽可能利用自然地形和永久性排水设施，采用排水沟、截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低截水沟或挡水坝措施，把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥洼地区的积水及时排除，使场地保持干燥, ,便于土方
19、工程便于土方工程施工。施工。(4)(4) 对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计对于大型平整场地，利用经纬仪、水准仪，将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩平面图的方格网在地面上测设固定下来，各角点用木桩定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值定位，并在桩上注明桩号、施工高度数值, ,以便施工。以便施工。(5)(5) 修好临时道路、电力、通讯及供水设施，以及生活和生修好临时道路、电力、通讯及供水设施，以及生活和生产用临时房屋。产用临时房屋。2 2、土方边坡与土壁支撑、土方边坡与土壁支撑 v(一一)边坡稳定条件与因素边坡稳定条件与因素v 1、边坡稳定的条件 土壁稳定,主
20、要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡,一旦失去平衡,土壁就会塌方. 即TC T土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。 C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。 土体的稳定条件是：土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。v2、造成土壁塌方的主要原因有：、造成土壁塌方的主要原因有： (1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。 (2)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。 (3)基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使
21、土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度.(3)(3)、土方边坡、土方边坡 土方边坡的坡度土方边坡的坡度以挖方深度以挖方深度(或填方深度或填方深度) h与底宽与底宽b之比之比表示，即：表示，即： 土方边坡坡度土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1 m 式中：式中：m=b/h称为边坡系数。称为边坡系数。 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽槽)或管或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定超过下列规定（书（书P12）v 密实、中密的砂土和碎石类土密实、中密的砂土和碎
22、石类土(充填物为砂土充填物为砂土)：1.0m；v 硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：硬塑、可塑的粉土及粉质粘土： 1.25m；v 硬塑、可塑的粘土和碎石类土硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土充填物为粘性土)：1.5m；v 坚硬的粘土：坚硬的粘土： 2m。 挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑撑。 A、不放坡、不放坡 基坑基坑(槽槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。坑壁的稳定情况。 当地质条件良
23、好，土质均匀且地下水位低于基当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑坑(槽槽)或管沟底面标高时，挖方深度在或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合有关规定。（书加支撑的边坡的最陡坡度应符合有关规定。（书P13表表1.7）B、放坡、放坡3、边坡护面措施：、边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法见图见图1-12 2 2）、土壁支撑）、土壁支撑 土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。当地质条
24、件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构：当地质条件和周围环境不允许放坡时使用如下特殊支护结构：主要由围护结构和撑锚结构组成。维护结构为竖直部分，撑主要由围护结构和撑锚结构组成。维护结构为竖直部分，撑锚结构为水平部分。锚结构为水平部分。围护结构：木档墙、钢板桩、钢筋混凝土板桩、围护结构：木档墙、钢板桩、钢筋混凝土板桩、H H型钢支柱型钢支柱（或钢筋混凝土支柱）、钻孔灌注桩、旋喷桩帷幕墙、深层（或钢筋混凝土支柱）、钻孔灌注桩、旋喷桩帷幕墙、深层搅拌水泥土挡墙、地下连续墙等。搅拌水泥土挡墙、地下连续墙等。撑锚结构：悬臂式支护结构、拉锚式支护结构、内撑式支护撑锚结构：悬臂式支护结构、拉锚式支护结
25、构、内撑式支护体系、简易式支撑。体系、简易式支撑。v两侧挡土板水平放置两侧挡土板水平放置, ,用工具用工具式或木横撑借木楔顶紧式或木横撑借木楔顶紧, ,挖一层挖一层土土, ,支顶一层支顶一层 适于能保持立壁的干土或天适于能保持立壁的干土或天然然湿度的粘土类土湿度的粘土类土, ,地下水很少地下水很少, ,深深度在度在2m2m以内以内 挡土板水平放置挡土板水平放置, ,中间留出间隔中间留出间隔, ,并在两并在两侧同时对称立竖枋木侧同时对称立竖枋木, ,再用工具式或木横撑再用工具式或木横撑上下顶紧。适于能保持直立壁的干土或天上下顶紧。适于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土然湿度的粘土类土, ,地
26、下水很少地下水很少, ,深度在深度在3m3m以内。以内。v挡土板水平连续放置挡土板水平连续放置, ,不留间隙不留间隙, ,然后两然后两侧同时对称立竖枋木侧同时对称立竖枋木, ,上下各顶一根撑木上下各顶一根撑木, ,端头加木楔顶紧；适用于较松散的干土或端头加木楔顶紧；适用于较松散的干土或天然湿度的粘土类土天然湿度的粘土类土, ,地下水很少地下水很少, ,深度为深度为3 35m 5m v挡土板垂直放置挡土板垂直放置, ,连续或留适当间隙连续或留适当间隙, ,然后每然后每侧上下各水平顶一根枋木侧上下各水平顶一根枋木, ,再用横撑顶紧；适再用横撑顶紧；适于土质较松散或湿度很高的土于土质较松散或湿度很高
27、的土, ,地下水较少地下水较少, ,深度不限深度不限 v沟槽上部设连续或水平支撑沟槽上部设连续或水平支撑, ,下部设下部设连续或垂直支撑；连续或垂直支撑；v适于沟槽深度较大适于沟槽深度较大, ,下部有含水土层情况下部有含水土层情况 沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H H型钢桩型钢桩, ,间距间距1 11.5m,1.5m,然后边挖方然后边挖方, ,边将边将3 36cm6cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土厚的挡土板塞进钢桩之间挡土, ,并在横并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子向挡板与型钢桩之间打入楔子, ,使横板与土使横板与土体紧密接触体紧密接触 适于地下水位较低适于地下
28、水位较低, ,深度不很大的一般粘深度不很大的一般粘性或砂土层中应用性或砂土层中应用 在开挖基坑的周围打钢板桩或钢筋在开挖基坑的周围打钢板桩或钢筋混凝土板桩混凝土板桩, ,板桩入土深度及悬臂长度板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定应经计算确定, ,如基坑宽度很大如基坑宽度很大, ,可加可加水平支撑；适于一般地下水、深度和水平支撑；适于一般地下水、深度和宽度不很大的粘性或砂土层中应用宽度不很大的粘性或砂土层中应用 v在开挖的基坑周围打钢板桩在开挖的基坑周围打钢板桩, ,在柱位置在柱位置上打入暂设的钢柱上打入暂设的钢柱, ,在基坑中挖土在基坑中挖土, ,每下挖每下挖3 34m,4m,装上一层构架支撑体
29、系装上一层构架支撑体系, ,挖土在钢挖土在钢构架网格中进行构架网格中进行, ,亦可不预先打入钢柱亦可不预先打入钢柱, ,随随挖随接长支柱挖随接长支柱v适于在饱和软弱土层中开挖较大、较适于在饱和软弱土层中开挖较大、较深基坑深基坑, ,钢板桩刚度不够时采用钢板桩刚度不够时采用 v在开挖基坑的周围在开挖基坑的周围, ,用钻机钻孔用钻机钻孔, ,现场灌注现场灌注钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩, ,达到强度后达到强度后, ,在基坑中间用在基坑中间用机械或人工挖土机械或人工挖土, ,下挖下挖1m1m左右装上横撑左右装上横撑, ,在在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧, ,然后继续然后继续挖
30、土至要求深度。在桩间土方挖成外拱形，挖土至要求深度。在桩间土方挖成外拱形，使之起土拱作用。如基坑深度小于使之起土拱作用。如基坑深度小于6m,6m,或邻或邻近有建筑物近有建筑物, ,亦可不设锚拉杆亦可不设锚拉杆, ,采取加密桩采取加密桩距或加大桩径处理适于开挖较大、较深距或加大桩径处理适于开挖较大、较深(6m)(6m)基坑基坑, ,临近有建筑物临近有建筑物, ,不允许支护不允许支护, ,背背面地基有下沉、位移时采用。面地基有下沉、位移时采用。 同挡土灌注桩支撑同挡土灌注桩支撑, ,但在桩顶不设锚桩锚杆但在桩顶不设锚桩锚杆, ,而是挖至一定深度而是挖至一定深度, ,每隔一定距离向桩背面斜每隔一定距
31、离向桩背面斜下方用锚杆钻机打孔下方用锚杆钻机打孔, ,安放钢筋锚杆安放钢筋锚杆, ,用水泥压用水泥压力灌浆力灌浆, ,达到强度后达到强度后, ,安上横撑安上横撑, ,拉紧固定拉紧固定, ,在桩在桩中间进行挖土中间进行挖土, ,直至设计深度。如设直至设计深度。如设2 23 3层锚层锚杆杆, ,可挖一层土可挖一层土, ,装设一次锚杆装设一次锚杆 适于大型较深基坑适于大型较深基坑, ,施工期较长施工期较长, ,邻近有高邻近有高层建筑层建筑, ,不允许支护不允许支护, ,邻近地基不允许有任何下邻近地基不允许有任何下沉位移时采用沉位移时采用 v系将挡土灌注桩在平面布置上由单排桩改为双系将挡土灌注桩在平面
32、布置上由单排桩改为双排桩排桩,呈对应或梅花式排列呈对应或梅花式排列,桩数保持不变桩数保持不变,双排桩双排桩的桩径的桩径d一般为一般为400600mm,排距排距L为为(1.53)d,在在双排桩顶部设圈梁使其成为整体刚架结构。亦可双排桩顶部设圈梁使其成为整体刚架结构。亦可在基坑每侧中段设双排桩在基坑每侧中段设双排桩,而在四角仍采用单排而在四角仍采用单排桩。采用双排桩支护可使支护整体刚度增大桩。采用双排桩支护可使支护整体刚度增大,桩的桩的内力和水平位移减小内力和水平位移减小,提高护坡效果提高护坡效果.适于基坑较深适于基坑较深,采用单排混凝土灌注桩挡土采用单排混凝土灌注桩挡土,强度和刚度均不能胜强度和
33、刚度均不能胜任时使用任时使用v在开挖的基坑周围在开挖的基坑周围,先建造混凝土或钢筋混凝土先建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙地下连续墙,达到强度后达到强度后,在墙中间用机械或人工挖在墙中间用机械或人工挖土土,直至要求深度。对跨度、深度很大时直至要求深度。对跨度、深度很大时,可在内部可在内部加设水平支撑及支柱。用于逆作法施工加设水平支撑及支柱。用于逆作法施工,每下挖一每下挖一层层,把下一层梁、板、柱浇筑完成把下一层梁、板、柱浇筑完成,以此作为地下连以此作为地下连续墙的水平框架支撑续墙的水平框架支撑,如此循环作业如此循环作业,直到地下室的直到地下室的底层全部挖完土底层全部挖完土,浇筑完成。浇筑完成。
34、适于开挖较大、较深适于开挖较大、较深(10m)、有地下水、周围、有地下水、周围有建筑物、公路的基坑有建筑物、公路的基坑,作为地下结构的外墙一部作为地下结构的外墙一部分分,或用于高层建筑的逆作法施工或用于高层建筑的逆作法施工,作为地下室结构作为地下室结构的部分外墙。的部分外墙。v在开挖基坑的周围先建造地下连续墙支护在开挖基坑的周围先建造地下连续墙支护,在在墙中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位墙中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位,用锚用锚杆钻机在要求位置钻孔杆钻机在要求位置钻孔,放入锚杆放入锚杆,进行灌浆进行灌浆,待达待达到强度到强度,装上锚杆横梁装上锚杆横梁,或锚头垫座或锚头垫座,然后继续下
35、挖然后继续下挖至要求深度至要求深度,如设如设23层锚杆层锚杆,每挖一层装一层每挖一层装一层,采采用快凝砂浆灌浆。用快凝砂浆灌浆。适于开挖较大、较深适于开挖较大、较深(10m)、有地下水的大型、有地下水的大型基坑基坑,周围有高层建筑周围有高层建筑,不允许支护有变形、采用机不允许支护有变形、采用机械挖方、要求有较大空间、不允许内部设支撑时械挖方、要求有较大空间、不允许内部设支撑时采用。采用。v在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩,在内在内侧放坡挖中间部分土方到坑底侧放坡挖中间部分土方到坑底,先施工中间先施工中间部分结构至地面部分结构至地面,然后再利用此结构作支承然后再利用此
36、结构作支承向板桩向板桩(灌注桩灌注桩)支水平横顶撑支水平横顶撑,挖除放坡部分挖除放坡部分土方土方,每挖一层支一层水平横顶撑每挖一层支一层水平横顶撑,直到设计直到设计深度深度,最后再建该部分结构。最后再建该部分结构。v适于开挖较大、较深的基坑适于开挖较大、较深的基坑,支护桩刚支护桩刚度不够度不够,又不允许设置过多支撑时用又不允许设置过多支撑时用。v在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩,在内侧放坡挖中间部分土方到坑底在内侧放坡挖中间部分土方到坑底,并先施工好中间部分基础并先施工好中间部分基础,再从基础向再从基础向桩上方支斜顶撑桩上方支斜顶撑,然后再把放坡的土方然后再把放坡的
37、土方挖除挖除,每挖一层每挖一层,支一层斜撑支一层斜撑,直至坑底直至坑底,最后建该部分结构。最后建该部分结构。v适于开挖较大、较深基坑、支护桩适于开挖较大、较深基坑、支护桩刚度不够、坑内不允许设置过多支撑刚度不够、坑内不允许设置过多支撑时用。时用。v深层搅拌水泥土桩是加固饱和软土的一种新方法，最早用于加固软土地深层搅拌水泥土桩是加固饱和软土的一种新方法，最早用于加固软土地基，近年来发展作为防渗墙及浅基坑的挡土支护桩。它由搅拌桩机将水泥和土基，近年来发展作为防渗墙及浅基坑的挡土支护桩。它由搅拌桩机将水泥和土强行搅拌，形成柱状的搅拌水泥土桩，水泥土柱状加固体连续搭接形成密封挡强行搅拌，形成柱状的搅拌
38、水泥土桩，水泥土柱状加固体连续搭接形成密封挡墙；兼具隔水作用的挡土支护桩通常布置成格栅式要求相邻桩搭接不小于墙；兼具隔水作用的挡土支护桩通常布置成格栅式要求相邻桩搭接不小于20cm，格栅的截面置换率（加固土面积与总面积之比）为，格栅的截面置换率（加固土面积与总面积之比）为0.60.8。它适用于。它适用于46m深的沿海地区如沪、江浙、闽、粤等的软土地基基坑，采取卸荷方法最深的沿海地区如沪、江浙、闽、粤等的软土地基基坑，采取卸荷方法最大可达大可达7m。 v 利用深层搅拌水泥土桩的良好止水性能作帷幕，与灌注桩（钻孔灌注桩、沉利用深层搅拌水泥土桩的良好止水性能作帷幕，与灌注桩（钻孔灌注桩、沉管灌注桩或
39、人工挖孔灌注桩）的挡土性能结合起来，可以支护较深的基坑。同时管灌注桩或人工挖孔灌注桩）的挡土性能结合起来，可以支护较深的基坑。同时基坑四周地下水被封闭，仅在基坑内降水排水，即可开挖土方。基坑四周地下水被封闭，仅在基坑内降水排水，即可开挖土方。v深层搅拌水泥土桩与挡土灌注桩结合支护是软土、普通粘土及地下水位较高深层搅拌水泥土桩与挡土灌注桩结合支护是软土、普通粘土及地下水位较高地区深基坑支护的主要方法，其应用是止水挡土支护结构中较广泛的。它有悬臂地区深基坑支护的主要方法，其应用是止水挡土支护结构中较广泛的。它有悬臂桩和有锚桩两类，前者一般适用深度桩和有锚桩两类，前者一般适用深度7m以下的基坑，后者
40、则可达以下的基坑，后者则可达18m的基坑深的基坑深度。有锚桩是在桩后设柔性系杆（如钢索、土锚杆等）或在桩前设刚性支撑（如度。有锚桩是在桩后设柔性系杆（如钢索、土锚杆等）或在桩前设刚性支撑（如钢筋混凝土大梁、型钢、钢管）加以固定。钢筋混凝土大梁、型钢、钢管）加以固定。v钢板桩是一种较老的基坑支护，适用于软土、淤泥质土、松散砂土及地下钢板桩是一种较老的基坑支护，适用于软土、淤泥质土、松散砂土及地下水多地区。钢板桩的种类很多，基本上分为平板与波浪形板桩两类，每类中水多地区。钢板桩的种类很多，基本上分为平板与波浪形板桩两类，每类中又有多种形式。平板桩又有多种形式。平板桩(图图1.26槽钢和图槽钢和图1
41、.27a一字型截面一字型截面)承受轴向应力的性承受轴向应力的性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小，常用于能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小，常用于4m以下深度的较浅以下深度的较浅基坑或基槽，一般采用悬臂式板桩即依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳基坑或基槽，一般采用悬臂式板桩即依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳定或顶部设一道支撑或拉锚。定或顶部设一道支撑或拉锚。图图1.26 槽钢钢板桩截面型式槽钢钢板桩截面型式 图图1.27 常用锁口的钢板桩截面型式常用锁口的钢板桩截面型式(a) 一字型截面一字型截面 波浪式板桩，尤其是波浪式板桩，尤其是“拉森拉森”式钢板桩式钢板桩(图图1.27
42、b)抗弯性能都较好，施工应用较抗弯性能都较好，施工应用较多。它有悬臂式板桩和有锚板桩两类，前者一般适用深度多。它有悬臂式板桩和有锚板桩两类，前者一般适用深度10m以下的基坑，后者以下的基坑，后者则可达则可达16m的基坑深度。有锚板桩是在板桩墙后设柔性系杆（如钢索、土锚杆的基坑深度。有锚板桩是在板桩墙后设柔性系杆（如钢索、土锚杆等）或在板桩墙前设刚性支撑（如大型型钢、钢管）加以固定。当基坑特别宽大等）或在板桩墙前设刚性支撑（如大型型钢、钢管）加以固定。当基坑特别宽大或基坑内不允许有刚性支撑阻拦时，则可设置柔性系杆。或基坑内不允许有刚性支撑阻拦时，则可设置柔性系杆。 图图1.27 常用锁口的钢板桩
43、截面型式常用锁口的钢板桩截面型式 (b) U型截面型截面 v在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成，在基坑开挖坡面，用机械钻孔或洛阳铲成，孔内放钢筋并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射孔内放钢筋并注浆，在坡面安装钢筋网，喷射C20厚厚80200mm厚的混凝土，使土体、钢筋厚的混凝土，使土体、钢筋与与喷射混凝土面板结合，成为深基坑土钉支护，如喷射混凝土面板结合，成为深基坑土钉支护，如图图1.30所示，基坑坡面可以竖直所示，基坑坡面可以竖直90，也可是，也可是80左右，土钉长度按计算确定。左右，土钉长度按计算确定。v适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填适宜于地下水位以上或经降水措施后的杂填土、普通粘土或
44、非松散性的砂土，在我国北方、土、普通粘土或非松散性的砂土，在我国北方、南方应用都较普遍。基坑深度一般在南方应用都较普遍。基坑深度一般在15m以下，以下，国内资料表明土钉支护已做到国内资料表明土钉支护已做到18m。图1.30 土钉实例 三、土方工程施工排水与降低地下水位三、土方工程施工排水与降低地下水位v基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境和设施带来危害。v(一)降水目的v1、防止涌水、流砂，保证在较干燥的状态下施工；v2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；v3、减少坑壁支护结构的水平荷载。 （二）
45、降水方法（二）降水方法明排水法和人工降低地下水位法两类。明排水法和人工降低地下水位法两类。1、集水井法、集水井法(明排水法明排水法)在开挖基坑周围做排水沟、积水井将地下水用抽水设备抽在开挖基坑周围做排水沟、积水井将地下水用抽水设备抽走的方法。走的方法。1.用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者2.挖至地下水位时，挖排水沟设集水井抽水再挖土、沟、井3.要求： (1)排水沟：沿基坑底四周设置，底宽 300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。 (2)集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。 (3)水泵：离心泵、潜水泵、污水泵v降水在
46、施工时可能产生流砂现象。降水在施工时可能产生流砂现象。1.产生流砂现象的原因是土颗粒在动水压力的作用下，它受到产生流砂现象的原因是土颗粒在动水压力的作用下，它受到推力和浮力，其剪应力为零，颗粒处于悬浮状态并随水一起推力和浮力，其剪应力为零，颗粒处于悬浮状态并随水一起流动而造成的。流动而造成的。v动水压力表示公式为：动水压力表示公式为：G=-T=Irw2.易产生流沙的土易产生流沙的土v主要有：土颗粒组成中粘粒含量小于主要有：土颗粒组成中粘粒含量小于10%，粉粒含，粉粒含量大于量大于75%；土的不均匀系数小于；土的不均匀系数小于5；土的天然孔；土的天然孔隙比大于隙比大于0.75;土的天然含水量大于
47、土的天然含水量大于30%。021TlFFhFhwwwlhhT21wIT.wDITG.wDG3管涌现象管涌现象v当基坑坑底位于不透水土层内，而不透水土层下面为承压蓄当基坑坑底位于不透水土层内，而不透水土层下面为承压蓄水层，坑底不透水土层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托水层，坑底不透水土层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时，基坑底部即可能产生涌冒现象。力时，基坑底部即可能产生涌冒现象。4流砂的防治办法：原则：流砂的防治办法：原则：“治流砂必治水治流砂必治水”v主要有：抢挖法；打板桩法；水下挖土法；人工降低地下水主要有：抢挖法；打板桩法；水下挖土法；人工降低地下水位法；地下连续墙法。位法；地下连续
48、墙法。 管涌现象管涌现象二、人工降低地下水位二、人工降低地下水位v方法主要有：轻型井点；喷射井点；电渗井点；管井井点及方法主要有：轻型井点；喷射井点；电渗井点；管井井点及深井泵等。深井泵等。1轻型井点降底地下水位轻型井点降底地下水位（1）轻型井点设备：由管路系统和抽水设备组成。）轻型井点设备：由管路系统和抽水设备组成。v1）管路系统分为：滤管、井点管、弯点管、集中总管；）管路系统分为：滤管、井点管、弯点管、集中总管；v2）抽水设备分为：真空泵、离心泵、水气分离器。）抽水设备分为：真空泵、离心泵、水气分离器。施工技术（2）轻型井点布置：应根据基坑大小与深度、土质、水位高）轻型井点布置：应根据基坑
49、大小与深度、土质、水位高低、降水深度等确定平面和高程的布置。低、降水深度等确定平面和高程的布置。1.平面布置平面布置v当基坑或沟槽宽小于当基坑或沟槽宽小于6m，降水深度不大于，降水深度不大于6m时，可用单排时，可用单排线状井点，其两端延伸长沟槽宽线状井点，其两端延伸长沟槽宽B大于大于6m，宜用双排井点。，宜用双排井点。v当基坑面积较大时，宜用环形式当基坑面积较大时，宜用环形式U形井点。形井点。2.高程布置高程布置v轻型井点理论可降水深度轻型井点理论可降水深度10.3m10.3m，但因考虑设备水头损失，但因考虑设备水头损失，实际降水深度不超守实际降水深度不超守6m6m。v井点管埋深井点管埋深HH
50、HH1 1+h+iL+h+iL，还应考虑井点管一般露出地面，还应考虑井点管一般露出地面0.2m0.2m左右左右, ,且必须保证且必须保证, ,滤管必须埋在透水层内。滤管必须埋在透水层内。v H H1 1井点管埋设面至基坑底井点管埋设面至基坑底 面的距离；面的距离； v hh降低后的地下水位至基坑降低后的地下水位至基坑 中心底面的距离，一般取中心底面的距离，一般取 0.50.51.0m1.0m。v i i 水力坡度，实测水力坡度，实测 单排井点单排井点1/41/41/51/5，双排井点，双排井点 1/71/7，环状井点，环状井点1/101/101/121/12； v L L 基坑短边方向井点管至
