1、土木工程施工章PPT资料(完整版)课程简介课程简介 n课程的性质与特点课程的性质与特点n性质：土木工程施工是土木工程专业的一门重要性质：土木工程施工是土木工程专业的一门重要的的专业课专业课，也是土木工程专业的，也是土木工程专业的必修课必修课之一；土木工之一；土木工程施工是研究各主要工程的施工技术与组织的基本规程施工是研究各主要工程的施工技术与组织的基本规律、以及各专业方向的专业施工技术的学科。律、以及各专业方向的专业施工技术的学科。n特点：涉及面广、综合性与实践性强、社会性广、发特点：涉及面广、综合性与实践性强、社会性广、发展迅速。展迅速。n课程学习要求：掌握各工种工程施工工艺原理和工艺课程学
2、习要求：掌握各工种工程施工工艺原理和工艺操作要点；掌握网络计划技术；掌握单位工程施工组操作要点；掌握网络计划技术；掌握单位工程施工组织设计及施工组织总设计的基本方法。织设计及施工组织总设计的基本方法。n课程的重要性课程的重要性n就业就业n是注册监理工程师、注册造价工程师、注册建造师等各类注是注册监理工程师、注册造价工程师、注册建造师等各类注册考试占有很大比重；册考试占有很大比重；n将来到建筑公司、房地产公司、监理、造价、咨询公司必须将来到建筑公司、房地产公司、监理、造价、咨询公司必须要掌握的课程。要掌握的课程。n深造（考研）深造（考研）n土木类专业研究生综合考试必考内容土木类专业研究生综合考试
3、必考内容n报考工程管理类、施工类、结构工程（施工管理方向）必考报考工程管理类、施工类、结构工程（施工管理方向）必考课程。课程。学习要求学习要求 n三点：三点：n课前要预习，上课要带书，讲授、自学和讨论相结课前要预习，上课要带书，讲授、自学和讨论相结合。合。n上课要集中精力，认真听，重点记。上课要集中精力，认真听，重点记。n先读书，后做作业，按时交作业。先读书，后做作业，按时交作业。n平时注意观察。平时注意观察。n平时成绩平时成绩20%n期末成绩期末成绩 80%成绩成绩评定评定主要讲授内容n1.1 土的工程分类与性质n1.2 土方量的计算与调配n1.3 土方工程的准备工作n1.4 土方工程施工n
4、1.5 路基工程施工n1.6 软土地基加固n1.7 石方爆破学习目标：学习目标：(1)熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工作内容作内容;(2)常用土方施工机械的施工特点，土方工程质量标常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；准与安全技术；(3)掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整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，土方填筑与压实。的抄平与放线、开挖，土方填筑与压实。(4)了解爆破工程原理及安全措施；了解爆破工程原理及安全措施；学习要点：学习要点：结合土的工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工结合土的
5、工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工特点，对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边特点，对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边工地的施工过程进行印证以加深理解，场地平整土方量的工地的施工过程进行印证以加深理解，场地平整土方量的计算方法通过实际操作来掌握，结合一些安全事故从反面计算方法通过实际操作来掌握，结合一些安全事故从反面学习土方施工过程的安全技术学习土方施工过程的安全技术 重点、难点：重点、难点：(1)土的工程分类；土的工程分类；(2)基坑（槽）及场地平整土方量的计算；基坑（槽）及场地平整土方量的计算；(3)土的回填与压实施工工艺；土的回填与压实施工工艺；(4)土方施工过程
6、的安全技术土方施工过程的安全技术。n学习方式：学习方式：在理论教学同时，结合图片及影像在理论教学同时，结合图片及影像等形式体会和理解土方工程的施工工艺，等形式体会和理解土方工程的施工工艺，从而掌握土方工程的施工方法土方量的从而掌握土方工程的施工方法土方量的计算方法以及土方工程的质量标准与安计算方法以及土方工程的质量标准与安全技术。全技术。第一节 土的分类及工程性质 土的基本性质与工程施工有关，在施工之前应详尽了解，避免造成工程事故。本门课程从下列两方面对土的基本性质进行阐述：n一、土的分类n二、土的工程性质 一、土的分类一、土的分类*按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、按土开挖的
7、难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。*土和普通土可直接用铁锹开挖土和普通土可直接用铁锹开挖(人工开挖），或用铲运机、人工开挖），或用铲运机、推土机、挖土机施工（机械开挖）；推土机、挖土机施工（机械开挖）；*坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，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；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。详细见表1-1所示表表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法土的工程
8、分类与现场鉴别方法二、土的工程性质二、土的工程性质 土的工程性质对土方施工方法的选土的工程性质对土方施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用等都有较大影响。用等都有较大影响。n1.土的含水量土的含水量n2.土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度n3.土的可松性系数土的可松性系数n4.土的渗透性土的渗透性1.土的含水量土的含水量 土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率n式中：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.n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
9、边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响.2.土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度 土的天然密度: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量有关。土的天然密度按下式计算：n式中:土的天然密度,kg/m3；m 土的总质量,kg；V 土的体积,m3.n干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值.用下式表示：n式中 d 土的干密度,kg/m3；mS 固体颗粒质量,kg；V 土的体积,m3.n 在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制.n3、土的可松性系数、土的可松性系数n土的可松性：天然土经开挖
10、后，其体积因松散而增加，虽土的可松性：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，土的这种性质称为土的经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。可松性。土的可松性用可松性系数表示，土的可松性用可松性系数表示，n最初可松性系数最初可松性系数KS=V2/V1 n最后可松性系数最后可松性系数KS=V3/V1 n用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土 式中KS、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
11、KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数KS是计算填方所需挖土工程量的主要参数,各类土的可松性系数见第一节表1.1所示.4、土的渗透性、土的渗透性n 土的渗透性：指土体被水透过的性质.土的渗透性用渗透系数表示.n渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d表示；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。土的渗透系数见表1-2所示表表1-2 土的渗透系数参考表土的渗透系数参考表 第二节 土方量计算与调配 1.2.1 概述概述 在土方施工之前在土方施工之前,必须计算土方的工程量必须计算土方的工程量.但各种土但各种土方工程的外形有时
12、很复杂方工程的外形有时很复杂,而且不规则而且不规则.一般情况下一般情况下,将将其划分成为一定的几何形状其划分成为一定的几何形状,采用具有一定精度而又和采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算实际情况近似的方法进行计算.一、一、基坑土方量计算基坑土方量计算 n基坑土方量可按立体几何中拟柱体基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的由两个平行的平面作底的一种多面体一种多面体)体积公式计算体积公式计算(如图如图1-1所示所示).即：即：V=(F下下+4F中中+F上上)H/6n式中nH 基坑深度,m；F上、F下基坑上、下底的面积，m2；F中 基坑中截面的面积，m2.n图1-1 基坑
13、开挖土方量计算 图图1-1基坑开挖土方量计算基坑开挖土方量计算 n基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(如图如图1-2所示所示)：n沿长度方向分段计算Vi,再 V=Vi 断面尺寸不变的槽段：Vi=FiLi断面尺寸变化的槽段：Vi=(Fi上上+4Fi中中+Fi下下)Li/6二、基槽土方量计算二、基槽土方量计算图图1-2 基槽开挖土方量计基槽开挖土方量计算算1.2.2场地平整土方计算场地平整土方计算 对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站对于在地形起伏的山区、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等占地广阔工程的平整场地,主要是削凸填凹主要是削凸填凹,移挖方作填
14、方，将自然移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面地面改造平整为场地设计要求的平面.n场地挖填土方量计算一般采用方格网法场地挖填土方量计算一般采用方格网法.n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.读识方格网图读识方格网图 2.确定场地设计标高确定场地设计标高 3.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 4.计算计算“零点零点”位置，确定零线位置，确定零线 5.计算方格土方工程量计算方格土方工程量 6.边坡土方量计算边坡土方量计算 7.计算土方总量计算土方总量一、读识方格网图一、读识方格网图 方格网图由设计单位(一般在1：500的地形图
15、上)将场地划分为边长a=1040m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(H)和设计标高(Hn),如图图1-3所所示.图1-3 方格网法计算土方工程量图二、二、场地平整土方计算场地平整土方计算 1、确定场地设计标高、确定场地设计标高n(1)考虑的因素考虑的因素n(2)初步标高初步标高(按挖填平衡按挖填平衡)n(3)场地设计标高的调整场地设计标高的调整0(b)场地设计标高示意图图1-2 场地设计标高计算示意图1aaaaaa(a)方格网划分11H21H22H12Haaaaaa23H11H21H12H22H1等高线；2自然平面；3设计平面任一任一方格方格4
16、个个角点角点标高标高(1)考虑的因素：考虑的因素：n 满足生产工艺和运输的要求；满足生产工艺和运输的要求；n 尽量利用地形，减少挖填方数量；尽量利用地形，减少挖填方数量；n争取在场区内挖填平衡，降低运输费；争取在场区内挖填平衡，降低运输费；n有一定泄水坡度（一般取不小于有一定泄水坡度（一般取不小于2%0），满足），满足排水要求排水要求.n场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：定：nA.小型场地小型场地挖填平衡法；挖填平衡法；nB.大型场地大型场地最佳平面设计法最佳平面设计法(用最小二乘法，用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小使挖填平衡且总土方量最
17、小)。(2)初步标高初步标高(按挖填平衡按挖填平衡)n场地初步标高：场地初步标高：nH11、H12、H21、H22 一个方格各角点的自然地面标一个方格各角点的自然地面标高；高；n M 方格个数方格个数.n或：或：H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MnH1一个方格所仅有角点的标高；一个方格所仅有角点的标高；nH2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高共用角点的标高.111221220()4HHHHHM(3)场地设计标高的调整场地设计标高的调整考虑泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等进行调整考虑泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等进行调整.按泄水坡度调整
18、各角点设计标高按泄水坡度调整各角点设计标高(如下图如下图)：n 单向排水时，各方格角点设计标高为单向排水时，各方格角点设计标高为:n 双向排水时，各方格角点设计标高为：双向排水时，各方格角点设计标高为：0nHHli0nx xy yHHl il i图1-53.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n 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.各方格角点的施工高度按下式计算：n式中 hn-角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为 挖)，m；n-方格的角点编号(自然数列1，2，3，n).Hn-角点设计高程，H-角点原地面高程.4.
19、计算计算“零点零点”位置，确定零线位置，确定零线n 方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点，即“零点”(如图如图1-4所示所示).图图1-6 零点位置零点位置 n零点位置按下式计算：零点位置按下式计算：n式中式中 x1、x2 角点至零点的距离角点至零点的距离,m；h1、h2 相邻两角点的施工高度相邻两角点的施工高度(均用均用绝对值绝对值),m；a 方格网的边长，方格网的边长，m.5.计算方格土计算方格土方工程量方工程量 按方格底面积图形和表表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.表表1-3 常用方格网点计算公式常用方格网点计算公式 常用
20、的有两种方法：四方棱常用的有两种方法：四方棱柱体法或三角棱柱体法柱体法或三角棱柱体法 6.边坡土方量计算边坡土方量计算n 场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡坡,以保证挖方土壁和填方区的稳定。以保证挖方土壁和填方区的稳定。n 边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算：体进行计算：一种为三角棱锥体一种为三角棱锥体(图图1-6中、中、)；另一种为三角棱柱体另一种为三角棱柱体(图图1-6中中).图图1-7 场地边坡平面图场地边坡平面图 n A三角棱锥体边坡体积 n 式中 l1 边坡的长度；A1 边坡的端面积；h2
21、 角点的挖土高度；m边坡的坡度系数，m=宽/高.n B 三角棱柱体边坡体积 n两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积 n 式中 l4 边坡的长度；A1、A2、A0 边坡两端及中部横断面面积.7.计算土方总量计算土方总量n 将挖方区将挖方区(或填方区或填方区)所有方所有方格计算的土方量和边坡土方量格计算的土方量和边坡土方量汇总汇总,即得该场地挖方和填方即得该场地挖方和填方的总土方量的总土方量.n图1-8 某建筑场地方格网布置图 三、三、土方调配土方调配n在平整场地土方工程量计算完成后进行在平整场地土方工程量计算完成后进行.编制土方调配编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分方
22、案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，成若干个调配区，计算各调配区的土方量，n计算每对挖、填方区之间的平均运距计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至即挖方区重心至填方区重心的距离填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本.土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的
23、原则最短的原则；近期施工与后期利用的原则.进行土方调进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案计算比较，选择经济合理的调配方案.调配方案确定后，绘制土方调配图调配方案确定后，绘制土方调配图如图如图1.9在土方调配图上要注明挖填调在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距每对挖填之间的平均运距.图图中的土方调配，仅考虑场内挖中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方
24、平衡方、填方平衡.A为挖方，为挖方，B为为填方填方.图图1-9 土方调配图土方调配图 第三节第三节 土方工程的准备工作土方工程的准备工作 一、施工准备一、施工准备n(1)在场地平整施工前在场地平整施工前,应利用原场地上已有各类控应利用原场地上已有各类控制点制点,或已有建筑物、构筑物的位置、标高或已有建筑物、构筑物的位置、标高,测设平测设平场范围线和标高场范围线和标高.n(2)对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案对施工区域内障碍物要调查清楚，制订方案,并并征得主管部门意见和同意征得主管部门意见和同意,拆除影响施工的建筑物、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、构筑
25、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；迁移树木煤气管道和地下管道；迁移树木.n(3)尽可能利用自然地形和永久性排水设施尽可能利用自然地形和永久性排水设施,采用排采用排水沟、截水沟或挡水坝措施水沟、截水沟或挡水坝措施,把施工区域内的雨雪把施工区域内的雨雪自然水、低洼地区的积水及时排除自然水、低洼地区的积水及时排除,使场地保持干使场地保持干燥燥,便于土方工程施工便于土方工程施工.n(4)对于大型平整场地对于大型平整场地,利用经纬仪、水准仪利用经纬仪、水准仪,将场将场地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来地设计平面图的方格网在地面上测设固定下来,各角点用木桩定位各角点用木桩
26、定位,并在桩上注明桩号、施工高并在桩上注明桩号、施工高度数值度数值,以便施工以便施工.n(5)修好临时道路、电力、通讯及供水设施修好临时道路、电力、通讯及供水设施,以及以及生活和生产用临时房屋生活和生产用临时房屋.二、边坡稳定二、边坡稳定 (一一)边坡稳定的条件与影响因素边坡稳定的条件与影响因素 (二二)放坡与护面放坡与护面(一一)边坡稳定条件与影响因素边坡稳定条件与影响因素 1、边坡稳定的条件、边坡稳定的条件n 土壁稳定土壁稳定,主要是由土体内摩阻力和粘结力保持主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡平衡,一旦失去平衡一旦失去平衡,土壁就会塌方土壁就会塌方.即即T C T土体下滑力。下滑土体的分
27、力，受坡上土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。荷载、雨水、静水压力影响。C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。水量及动水压力影响。n 土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载土体的稳定条件是：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。作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。2、造成土壁塌方的主要原因有：、造成土壁塌方的主要原因有：n (1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤边坡过陡，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，常引起其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。塌方。(
28、2)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增雨水、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。大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。(3)基坑基坑(槽槽)边缘附近大量堆土，或停放机边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度的剪应力超过土体的抗剪强度.(二二)放坡与护面放坡与护面 1、直壁、直壁(不加支撑不加支撑)的允许深度：的允许深度：n密实、中密的砂土和砂填碎石土：密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m；硬塑、
29、可塑的粘土和粘填碎石土：硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；坚硬的粘土：坚硬的粘土：2m。2、放边坡、放边坡（1）边坡坡度边坡坡度 I=tg=H/B=1:(B/H)=1:m m坡度系数。坡度系数。mB/H(2)边坡形式：斜坡、折线坡、踏步边坡形式：斜坡、折线坡、踏步(台阶台阶)式式(见见图图1-11所所示示)图图1-10 土方边坡形式土方边坡形式 (a)直线边坡 (b)不同土层折线边坡 (c)相同土层折线边坡 (3)临时性挖方的边坡值临时性挖方的边坡值 应按应按表表1-4规定采用规定采用 注：土质均匀、地下水位低、留置时间时间短、开挖深注：土质均匀、地下水位低、留置时间时间短、开挖深度在
30、度在5m深以内时，方可采用。深以内时，方可采用。表表1-4 深度在深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度 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、砌砖压坡法覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法见图见图1-11 三、支护结构三、支护结构n（一）支护结构结构的类型（一）支护结构结构的类型n非重力式式支护结构（柔性支护结构）非重力式式支护结构（柔性支护结构）钢板桩、钢筋砼管桩、地下连续墙等钢板桩、钢筋砼管桩、地下连续墙等 n重力式支护结构（刚性支护结构）重力式支护结构（刚性支护结构）水泥土挡墙、旋喷帷幕墙等水泥土挡墙、旋喷帷
31、幕墙等 当地质条件和周围环境不允许放坡时可使用非重力式式当地质条件和周围环境不允许放坡时可使用非重力式式支护结构或重力式支护结构如：支护结构或重力式支护结构如：n 1.横撑式支撑横撑式支撑n 2.护坡桩挡墙护坡桩挡墙n 3.土钉墙支护土钉墙支护n 4.地下连续墙等地下连续墙等（二）支护结构的破坏形式（二）支护结构的破坏形式n1、整体失稳 在松软的地层中，当基坑平面在松软的地层中，当基坑平面尺寸较大，由于作为支护结构尺寸较大，由于作为支护结构的板桩墙插入深度不够或施的板桩墙插入深度不够或施工时几何形状和相互连接不符工时几何形状和相互连接不符合要求。支撑位置不当，支撑合要求。支撑位置不当，支撑与围
32、檩系统结合不牢等原因，与围檩系统结合不牢等原因，围护墙产生位移过大的前倾或围护墙产生位移过大的前倾或后仰、导致基坑外土体大滑坡，后仰、导致基坑外土体大滑坡，支护结构系统整体失稳破坏支护结构系统整体失稳破坏（如右图）（如右图）n2、基坑隆起在软弱的粘性土层中开挖基坑，在软弱的粘性土层中开挖基坑，当基坑内土体不断挖去，围护当基坑内土体不断挖去，围护墙内外土面的高差引起的体系墙内外土面的高差引起的体系不平衡力相当于等于墙外在基不平衡力相当于等于墙外在基坑开挖水平面上作用一附加荷坑开挖水平面上作用一附加荷载。挖探增大，荷载也增大。载。挖探增大，荷载也增大。若墙体入土深度不足，则会使若墙体入土深度不足，
33、则会使基坑内土体大量隆起，基坑外基坑内土体大量隆起，基坑外土体过量沉陷，支撑系统应力土体过量沉陷，支撑系统应力陡增，导致支撑结构整体失稳陡增，导致支撑结构整体失稳破坏（如右图破坏（如右图 n3、管涌及流砂、管涌及流砂 含水砂层中的基坑支护结构，在基坑开含水砂层中的基坑支护结构，在基坑开挖过程中，围护墙内外形成水头差，当挖过程中，围护墙内外形成水头差，当动水压的渗流速度超过临界流速或水梯动水压的渗流速度超过临界流速或水梯度超过临界梯度时，就会引起管涌及流度超过临界梯度时，就会引起管涌及流砂现象。基坑底部和墙体外面大量的砂砂现象。基坑底部和墙体外面大量的砂随地下水涌人基坑，导致地面塌陷，同随地下水
34、涌人基坑，导致地面塌陷，同时使墙体产生过大位移，引起整个支护时使墙体产生过大位移，引起整个支护系统崩塌。有时开挖面下有薄不透水层，系统崩塌。有时开挖面下有薄不透水层，薄不透水层下是一层有承压水头的砂层，薄不透水层下是一层有承压水头的砂层，当薄不透水层抵挡不住水头压力，在渗当薄不透水层抵挡不住水头压力，在渗流作用下被切割成小块脱离原位，也会流作用下被切割成小块脱离原位，也会造成支护结构的崩塌破坏（如图造成支护结构的崩塌破坏（如图 n4、支撑强度不足或压屈、支撑强度不足或压屈 当设置的支撑间当设置的支撑间距过大或数量太距过大或数量太少，强度不足或少，强度不足或刚度不够时，在刚度不够时，在较大的侧向
35、土压较大的侧向土压力作用下，发生力作用下，发生支撑破坏或压屈、支撑破坏或压屈、引起围护墙变形引起围护墙变形过大，导致支护过大，导致支护结构破坏（如右结构破坏（如右图图 n5、墙体破坏、墙体破坏 墙体强度不够或连接墙体强度不够或连接构造不好，在土压力、构造不好，在土压力、水压力作用下，产生水压力作用下，产生的最大弯矩超过墙体的最大弯矩超过墙体抗弯强度，产生强度抗弯强度，产生强度破坏（如右图）破坏（如右图）n6、支护结构平面变形超过限度、支护结构平面变形超过限度 由于支护结构平面变形过大，或是降水造成由于支护结构平面变形过大，或是降水造成周围土体沉降，使基坑外围的土体发生垂直周围土体沉降，使基坑外
36、围的土体发生垂直或水平位移。有时，这种变形对支护结构本或水平位移。有时，这种变形对支护结构本身尚未带来妨碍和危害，但对邻近建筑物或身尚未带来妨碍和危害，但对邻近建筑物或地下管线造成有害影响，造成建筑物下沉、地下管线造成有害影响，造成建筑物下沉、倾斜、开裂，或造成上、下水管、煤气管；倾斜、开裂，或造成上、下水管、煤气管；供电和通讯电缆变形、张拉或断裂。供电和通讯电缆变形、张拉或断裂。1横撑式支撑横撑式支撑见下图所示见下图所示（三）常见的支护结构（三）常见的支护结构2护坡桩挡墙护坡桩挡墙n(1)挡墙类型n1)钢板桩挡墙(见图见图1-14所示所示)图图1-14 钢板桩截面图钢板桩截面图 A、适用范围
37、：（、适用范围：（1）可用于开挖可用于开挖57m的基坑。由于一次的基坑。由于一次性投资较大，支护性投资较大，支护工程完毕后，要将工程完毕后，要将桩拔出，否则很不桩拔出，否则很不经济。拔出后按摊经济。拔出后按摊销计算，比灌注桩销计算，比灌注桩节省。节省。钢板桩用打入或振动法施工，但是钢板桩用打入或振动法施工，但是由于钢板桩柔性较大，在基坑较深由于钢板桩柔性较大，在基坑较深时，支撑或拉锚工程量大，对坑内时，支撑或拉锚工程量大，对坑内施工会带来一定的困难，而且施工施工会带来一定的困难，而且施工完毕后拔出时由于带土，如处理不完毕后拔出时由于带土，如处理不当会引起土层移动，严重时会给施当会引起土层移动，
38、严重时会给施工的结构或周围的设施带来危害工的结构或周围的设施带来危害 2)H型钢桩挡墙型钢桩挡墙(见图见图1-15所示所示)n图图1-15 H型钢桩截面图型钢桩截面图 n3)钻孔灌注桩、人工挖孔桩挡墙钻孔灌注桩、人工挖孔桩挡墙(见图见图1-16所示所示)n图1-16 桩基防护图 4)深层搅拌水泥土桩、旋喷桩挡墙深层搅拌水泥土桩、旋喷桩挡墙(见图见图1-16所示所示)图图1-16 深层搅拌水泥土桩、旋喷桩防护图深层搅拌水泥土桩、旋喷桩防护图 这类挡土结构的这类挡土结构的优点是不设支撑，优点是不设支撑，不渗水，并且只不渗水，并且只需水泥，不需要需水泥，不需要钢材，造价低。钢材，造价低。但为了满足稳
39、定但为了满足稳定性要求，一般宽性要求，一般宽度很大度很大 深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围 内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。深层搅拌法利用的固化剂为水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为深层搅拌法利用的固化剂为水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为加固土重的加固土重的7 15，水泥砂浆的配合比为，水泥砂浆的配合比为1：1或或1：2 (2)锚固形式挡墙(见图见图1
40、-18所示所示)n图图1-18 锚固形式防护图锚固形式防护图 图示 无内支撑支护的基坑开挖1支护结构；2拉锚；3锚碇；4重力式挡墙；5喷射砼面层；6土钉；7注浆；8土层锚杆；9混凝土板或钢横撑；基 坑 开 挖 深度；支护结构或挡墙插入深度；支护结 构 或 挡 墙 高 度hdhH3土钉墙支护土钉墙支护n作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定性和超载能力，增强土体破坏延性；性和超载能力，增强土体破坏延性；n特点：土体稳定性好，位移小，施工简便，费特点：土体稳定性好，位移小，施工简便，费用低，对邻近建筑物影响小。分层分段施工，用低，对邻近建筑物影响小。分层分
41、段施工，阶段不稳定性。阶段不稳定性。n适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度松散砂土。边坡坡度7090。n工艺过程：挖土工艺过程：挖土喷射混凝土喷射混凝土打孔打孔插筋、插筋、注浆注浆铺放、压固钢筋网铺放、压固钢筋网喷射混凝土喷射混凝土挖下挖下层土。层土。4地下连续墙地下连续墙n作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；n适用于：坑深大，土质差，地下水位高；适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建邻近有建(构构)筑物，采用逆作法施工。筑物，采用逆作法施工。n工艺过程：作导槽工艺过程：作导槽钻槽孔钻槽
42、孔放钢筋笼放钢筋笼水下灌注混凝土水下灌注混凝土基坑开挖与支撑基坑开挖与支撑n四、降低地下水位四、降低地下水位n 基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑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。施带来危害。n(一一)降水目的降水目的n(二二)集水井法集水井法(明排水法明排水法)n(三三)轻型井点降水轻型井点降水(一一)降水目的降水目的n1、防止涌水、防止涌水、流砂流砂，保证在
43、较干燥的状，保证在较干燥的状态下施工；态下施工；n2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；、防止滑坡、塌方、坑底隆起；n3、减少坑壁支护结构的水平荷载。、减少坑壁支护结构的水平荷载。流砂现象流砂现象 n当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂称为流砂nA.动水压力动水压力地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力
44、，使水流对土颗粒产生的一种压力。其大小与水力坡度成正使水流对土颗粒产生的一种压力。其大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。比，方向同渗流方向。GDIw=(h/L)wnB.流砂原因流砂原因:当动水压力大于或等于土的浸水重度当动水压力大于或等于土的浸水重度(GD)时，土粒被时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤泥中泥中nC.流砂的防治流砂的防治 减小动水压力减小动水压力(板桩等增加板桩等增加L)；平衡动水压力平衡动水压力(抛石块、水下开挖、泥浆护壁抛石块、水下开挖、泥浆护壁)；改变动水压力的方向改变动水压力的方向(井点降水井点
45、降水)。nD.如果土层中产生局部流砂现象，应采取减小动水压力的如果土层中产生局部流砂现象，应采取减小动水压力的处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其方法有：处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其方法有：(1)如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底不高于坑底0.5m；(2)水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；下水压基本平衡；(3)采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。产生。(二二)、集水井法
46、、集水井法(明排水法明排水法)n1.用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者n2.挖至地下水位时，挖排水沟挖至地下水位时，挖排水沟设集水井设集水井抽水抽水再再挖土、沟、井挖土、沟、井n3.要求：要求：(1)排水沟：沿基坑底四周设置，底宽排水沟：沿基坑底四周设置，底宽 300mm，沟，沟底低于坑底底低于坑底500mm，坡度，坡度1。(2)集水井：沿基坑底边角设置，间距集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直，直径径0.60.8m，井底低于坑底，井底低于坑底12m。长期用，有护。长期用，有护壁和碎石压底。壁和碎石压底。(3)水泵：离心泵、潜水泵、污水泵水泵：离心
47、泵、潜水泵、污水泵图图1-22 1-22 集水井降水法集水井降水法(三)轻型井点降水轻型井点降水 轻型井点降水法具有效果明显，使土壁稳定、避免流砂、轻型井点降水法具有效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工的优点同时也有可能引起周围地面和防止隆起、方便施工的优点同时也有可能引起周围地面和建筑物沉降。建筑物沉降。n1.井点类型用适用范围井点类型用适用范围n2.轻型井点设备轻型井点设备n3.轻型井点布置轻型井点布置n4.计算涌水量计算涌水量Q:(环状井点系统环状井点系统)n5.确定井管的数量与间距确定井管的数量与间距n6.井点管的埋设与使用井点管的埋设与使用1、井点类型及适用范围、井点类
48、型及适用范围(见表见表1-5)图1-24 轻型井点降水示意图1地面；2水泵；3总管；4井点管；5滤管；6降落后的地下水位；7原地下水位；8基坑底面2、轻型井点设备、轻型井点设备n井管：井管：38 51，长，长57m(常用常用6m)，无缝钢管，无缝钢管，丝扣连滤管；丝扣连滤管；n滤管：滤管：38 51，长，长11.7m，开孔，开孔12,开孔率开孔率2025，包滤网；，包滤网；(见下图示见下图示)n总管：内总管：内75100无缝钢管，每节无缝钢管，每节4m，每隔，每隔0.8、1或或1.2m有一短接口；有一短接口；n连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜
49、有阀门；n抽水设备：抽水设备：n真空泵真空泵(教材教材)真空度高，体形大、耗能多、构造复真空度高，体形大、耗能多、构造复杂杂 射流泵射流泵(常用常用)简单、轻小、节能简单、轻小、节能 隔膜泵隔膜泵(少用少用)4.轻型井点布置轻型井点布置(1)平面布置平面布置 n单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽单排：在沟槽上游一侧布置，每侧超出沟槽 B。n用于沟槽宽度用于沟槽宽度B6m，降水深度，降水深度5m。(图示图示)n双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽双排：在沟槽两侧布置，每侧超出沟槽 B。n用于沟槽宽度用于沟槽宽度B6m，或土质不良。，或土质不良。n环状：在坑槽四周布置。环状：在坑槽四周布置。n用
50、于面积较大的基坑。用于面积较大的基坑。(图示图示)5计算涌水量计算涌水量Q：(环状井点系统环状井点系统)n(1)判断井型判断井型n(2)无压完整井井点计算无压完整井井点计算(积分解积分解)n(3)无压完整井群井井点计算无压完整井群井井点计算n(4)无压非完整井群井系统涌水量计算无压非完整井群井系统涌水量计算(近近似解似解)(1)判断井型判断井型(图图)n按照滤管与不透水层的关系：按照滤管与不透水层的关系：(见图见图1-19所示所示)n完整井完整井到不透水层到不透水层非完整井非完整井未到不透水层未到不透水层.n按照是否承压水层：按照是否承压水层：(见图见图1-19所示所示)n承压井或无压井承压井
