1、主要内容：主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、土方的填筑与压实、土方机械化施工及人工降低地下水位.学习重点：学习重点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。学习要求学习要求:v 了解土的分类和现场鉴别土的种类；v 掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法；v 了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；v 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；v 掌握回填土施工方法及质量检验标准。第一节第一节 土的工程分类及其工程物理性质土的工程分类及其工程物理性质 第二节第二节 基坑基坑(槽槽)的土方开挖的土方开挖 第四节第四节 土方工程的
2、机械化施工土方工程的机械化施工第三节第三节 土方填筑与压实土方填筑与压实第五节第五节 人工降低地下水位人工降低地下水位 本章小结本章小结 本章作业本章作业 End End 本本 章章 内内 容容l按土开挖的难易程度将土分为：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。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；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；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。l土的工程分类与现场鉴别方法见表见表1.1所示所示。1 1.1.1.1.1 土的分类与鉴别土的分类与鉴别 土的分类 土 的 名 称
3、 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.081.17 1.011.03 能用锹、锄头挖掘 二类土(普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 1.141.28 1.021.05 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 1.241.30 1.041.07 要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍 sK土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs五类土(软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结
4、不紧的砾岩，软的石炭岩 1.301.45 1.101.20 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土(次坚石)泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩，片麻岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖,部分用风镐 七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖 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。1.1.2 1.1.2 土的工程性质土的工程性质 1.1.2.1 1.1.2.1 土的含水量土的含水量 -100%
5、100%wsmmmWmm干湿干式中：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。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。(1.1)土的天然密度土的天然密度: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：1.1.2.2 1.1.2.2 土的天然密度和干密土的天然密度和干密 mV式中土的天然密度，kg/m3；m 土的总质量，kg；V 土的体积，m3。(1.2)干密度干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：sdmV式中d土的干密度，k
6、g/m3；mS 固体颗粒质量，kg；V 土的体积，m3。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。(1.3)1.1.2.3 1.1.2.3 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，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数可松性系数表示，即 21sVKV31sVKV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。(1
7、.4)(1.5)土的最初可松性系数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表见表1.1所示所示。1.1.2.4 1.1.2.4 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数表示。渗透系数：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。土的渗透系数见表见表1.2所示所示。表1.2 土的渗透系数参考表 土的名称 渗透系数(m/d)土的名称渗透系数(m/d)粘土 0.005 中砂 5.0020
8、.00 亚 粘 土 0.0050.10 均质中砂 3550 轻亚粘土 0.100.50 粗砂 2050 黄土 0.250.50 圆 砾 石 50100 粉砂 0.501.00 卵石 100500 l房屋定位：在基础施工之前根据建筑总平面图设计要求，将拟建房屋的平面位置和零点标高在地面上固定下来。l定位一般用经纬仪、水准仪和钢尺等测量仪器，根据主轴线控制点，将外墙轴线的四个交点用木桩测设在地面上(图图1.29)。l房屋外墙轴线测定后，根据建筑平面图将内部纵横的所有轴线都一一测出，并用木桩及桩顶面小钉标识出来。1 1.2.1.2.1 房屋定位房屋定位 放线：放线：房屋定位后，根据基础的宽度、土质情
9、况、基础埋置深度及施工方法，计算确定基槽(坑)上口开挖宽度，拉通线后用石灰在地面上画出基槽(坑)开挖的上口边线即放线(图图1.30)。1 1.2.2.2.2 放线放线 基槽开挖宽度的计算：基槽开挖宽度的计算：(1)不放坡，不加挡土板支撑(2)不放坡，但要留工作面 一般，当基槽(坑)底在地下水位以上时，每边留出工作面宽度为300mm(图图1.311.31)，基槽放灰线尺寸为：2dac式中 d基础放灰线宽，mm；a基础底宽，mm；c工作面宽(一般取300mm)(1.15)(3)留工作面并加支撑 当基础埋置较深，场地又狭窄不能放坡时，为防止土壁坍塌，必须设置支撑。此时，放灰线尺寸除考虑基础底宽、工作
10、面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。22 100()dacmm(4)放坡 如果基槽深度超过土方和爆破工程施工及验收规范的规定时，即使土质良好且无地下水，亦需根据挖土深度和土质情况，参照表1.5放坡。放灰线尺寸为(图图1.321.32)：22dacb式中 b 放坡宽度，b=mh；m 坡度系数；h 基槽开挖深度。(1.16)1 1.2.3.2.3 基槽基槽(坑坑)土方开挖土方开挖 基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸，合理安排开挖顺序和分层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必须与设计工况一致，并遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁
11、超挖”的原则。1.1.2.3.1 2.3.1 基槽基槽(坑坑)开挖深度控制开挖深度控制 当基槽(坑)挖到离坑底0.5m左右时，根据龙门板上标高及时用水准仪抄平，在土壁上打上水平桩，作为控制开挖深度的依据。1.1.2.3.2 2.3.2 基槽基槽(坑坑)开挖中注意事项开挖中注意事项 在开挖基槽(坑)之前，应检查龙门板、轴线桩有无走动现象，并根据设计图纸校核基础轴线的位置、尺寸及水准点的标高等。基槽(坑)、管沟的挖土应分层进行。在施工过程中，基槽(坑)、管沟边堆置土方不应超过设计荷载。基槽(坑)土方施工中及雨后，应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施
12、工。基槽(坑)开挖时，要加强垂直高度方向的测量，防止超挖，防止搅动基底土层。对特大型基坑，应分区分块挖至设计标高，分区分块及时浇筑垫层。土方开挖施工中，若发现古墓及文物等，要保护好现场，并立即通知文物管理部门，经查看处理后方可施工。1.1.2.3.3 2.3.3 验槽验槽 基槽(坑)开挖完毕并清理好以后，在垫层施工以前，施工单位应会同勘察、设计单位、监理单位、建设单位一起进行现场检查并验收基槽，通常称为验槽。验槽(坑)的主要内容和方法如下：v核对基槽(坑)的位置、平面尺寸、坑底标高。v核对基槽(坑)土质和地下水情况。v空穴、古墓、古井、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、形状。v对整个基槽(坑)
13、底进行全面观察，注意土的颜色是否一致，土的坚硬程度是否一样，有无软硬不一或弱土层，局部的含水量有无异常现象，走上去有无颤动的感觉等。v验槽的重点应选择在桩基、承重墙或其他受力较大部位。1.2.41.2.4土方边坡与土壁支撑土方边坡与土壁支撑 土壁稳定，主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。造成造成土壁塌方的主要原因土壁塌方的主要原因有：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
14、的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。1.1.2.4.1 2.4.1 土方边坡土方边坡 土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示(图图1.11)，即 土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1m 式中m=b/h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(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：v 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；v 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(充填物为粘性土)：1.5m；v 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
15、撑。v 当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网。v 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坡度应符合表表1.4规定。基坑(槽)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，应经常检查坑壁的稳定情况。表1.4 深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度 土的类别 边坡坡度(高宽)坡顶无荷载 坡顶有静载 坡顶有动载 中密的砂土 11.00 1：1.251：1.50中密的碎石类土(充填物为砂土)1：0.751：1.001：1.25硬
16、塑的粉土 1：0.671：0.751：1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土 1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.33软土(经井点降水后)1：1.00-永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表表1.5的规定。表1.5 临时性挖方边坡值 土的类别 边坡值(高宽)砂土(不包括细砂、粉砂)1 1.251 1.50 一般性粘土 硬 1 0.751 1.00硬、塑 1 1.001 1.25 软 1 1.50或更缓 碎石类土 充填坚硬、硬塑粘性土 1 0.501 1.00 充填砂土 1 1
17、.001 1.50 1.1.2.4.2 2.4.2 土壁支撑土壁支撑 土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。v 横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。v 根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图见图1.12)。(1)(1)横撑式支撑横撑式支撑(2)(2)板桩式支撑板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。板桩支撑作用：v使地下水在土中的渗流路线延长，减小了动水压力，从而可预防流砂的产生；v板桩支撑既挡土又防水，特别适
18、于开挖较深、地下水位较高的大型基坑；v可以防止基坑附近建筑物基础下沉。打入板桩的质量要求：v板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度；v封闭式板桩墙要求封闭合拢；v埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性能。v钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。v平板桩(图图1.13(.1.13(.a.)a.)防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；v波浪式板桩（图图1.13(.1.13(.b.)b.)）的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。钢板桩施工 板桩施工板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以保证打设后的板桩墙有足够的刚度和防水作用。钢板桩
19、打入法一般分为单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。钢板桩单独打入法适用于桩长小于10m，且工程要求不高的钢板桩支撑施工。A 打桩方法的选择双层围檩插桩法是在桩的轴线两侧先安装双层围檩(一定高度的钢制栅栏)支架后，将钢板桩依次锁口咬合全部插入双层围檩间。详见图图1.141.14。分段复打法是在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架，将1020块钢板桩拼装组成施工段插入土中一定深度，形成一段钢板桩墙，即屏风墙。详见图图1.151.15。B 合理划分流水段 施工流水段的划分应使板桩墙面垂直，满足墙面支撑安装要求，有利于封闭合拢，使行车路线短。C 钢板桩打设准备工作 E 钢板桩的拔除 D 钢板桩的打设 钢
20、板桩、围檩支架的矫正修理 按施工图放板桩的轴线进行测标高，作为控制板桩入土深度的依据。桩锤不宜过重，以防桩头因过大锤击而产生纵向弯曲。准确安装好围檩支架。1 1.2.5.2.5 基坑与基槽土方量计算基坑与基槽土方量计算 基坑土方量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一种多面体)体积公式计算(图图1.1.1)。即102(4)6HVAAA式中 H 基坑深度，m；A1、A2基坑上、下底的面积，m2；A0 基坑中截面的面积，m2。(1.6)基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(图图1.2)：1102(4)6LVAAA式中V1第一段的土方量，m3；L1 第一段的长度，m。将各段土方量相加
21、即得总土方量：12nVVVV(1.7)(1.8)1 1.2.6.2.6 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面。场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。方格网法计算场地平整土方量步骤为：(1)读识方格网图 方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边
22、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)，如图如图1.31.3所示所示。(2)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：nnhHH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)。(1.9)(3)计算“零点”位置，确定零线 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，即为“零点”(图图1.4)1.4)。零点
23、位置按下式计算：1112ahXhh2212ahXhh式中 x1、x2角点至零点的距离，m；h1、h2相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，m；a方格网的边长，m。(1.10)确定零点的办法也可以用图解法，如图如图1.51.5所示。方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。(4)计算方格土方工程量 按方格底面积图形和表表1.31.3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。(5)边坡土方量计算 场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分
24、成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图图1.61.6中、)，另一种为三角棱柱体(图图1.61.6中)。表1.3 常用方格网点计算公式 项 目图 式计算公式一点填方或挖方(三角形)两点填方或挖方(梯形)三点填方或挖方(五角形)四点填方或挖方(正方形)32312366hbchVbca hV当b=a=c时，=1324()()248()()248hbcaVabc hhhdeaVade hh22123()25()25hbcVahhhbca221234()44aaVhhhhhA三角棱锥体边坡体积11 113VAl式中 l1边坡的长度；A1边坡的端面积；h2角点的挖土高度；m边坡的坡度系数，m=
25、宽/高。(1.11)B三角棱柱体边坡体积 两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积 式中l4边坡的长度；A1、A2、A0边坡两端及中部横断面面积。12442AAVl44102(4)6lVAAAC C计算土方总量 将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。(1.12)(1.13)【例1.1】某建筑场地方格网如图如图1.71.7所示所示，方格边长为20m20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图图1.81.8中。由公式1.
26、91.9得：h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70=-0.20 h12=251.46-251.40=0.06(2)计算零点位置。从图图1.81.8中可知，
27、15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在。由公式1.10 求得：15线 x1=4.55(m)26线 x1=13.10(m)67线 x1=7.69(m)711线 x1=8.89(m)1112线 x1=15.38(m)将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如如图图1.8。(3)计算方格土方量。方格、底面为正方形，土方量为：V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格底面为两个梯形，土方量为：V(+)=20/8(4.
28、55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3)方格、底面为三边形和五边形，土方量为：V(+)=65.73(m3)V(-)=0.88(m3)V(+)=2.92(m3)V(-)=51.10(m3)V(+)=40.89(m3)V(-)=5.70(m3)方格网总填方量：V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格网总挖方量：V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)(4)边坡土方量计算。如图如图1.91.9，、按三角棱柱体
29、计算外，其余均按三角棱锥体计算，依式 1.11、1.12 可得：V(+)=0.003(m3)V(+)=V(+)=0.0001(m3)V(+)=5.22(m3)V(+)=V(+)=0.06(m3)V(+)=7.93(m3)V(+)=V(+)=0.01(m3)V=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)边坡总填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01 =13.29(m3)边坡总挖方量：V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25(m3)1 1.2.7.2.7 土方调配土方调配 土方调
30、配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。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成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，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最短的原则；近期施工与后期利用的原则。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。调配方案确定
31、后，绘制土方调配图(如图如图1.101.10)。在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡。W为挖方，T为填方。1 1.3.1.3.1 填土的要求填土的要求 填土的土料应符合设计要求。v含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；v以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；v一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶
32、梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。1 1.3.2.3.2 土的压实方法土的压实方法填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。1 1.3.3.3.3 填土压实的影响因素填土压实的影响因素 填土压实的主要影响因素为压实功、土
33、的含水量以及每层铺土厚度。1.6.3.1 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功的关系见图图1.33。1.3.3.2 含水量的影响 v填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。v较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；当土具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量最佳含水量(图图1.34)。v各种土的最佳含水量和最大干密度见表表1.7所示所示。表1.7 土的最佳含水量和最大干密度参考表 项次 土的种类 变动范围 最 佳 含 水 量(%)(质量比)最大干密度(g/cm3)1砂土 812 1
34、.801.88 2粘土 19231.581.70 3粉质粘土1215 1.851.95 4粉土 1622 1.611.80 1.3.3.3 铺土厚度的影响 在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小(图图1.351.35)，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合表表1.81.8的规定。表1.8 填土施工时的分层厚度及压实遍数 压实机具 分层厚度(mm)每层压实遍数 平碾 250300 68 振动压实机 2503
35、50 34 柴油打夯机 200250 34 人工打夯 200 341 1.3.4.3.4 填土质量检查填土质量检查填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度d(或规定的压实系数)作为检查标准。土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合表表1.9的规定。表1.9 填土工程质量检验标准 项序检查项目允许偏差或允许值(mm)检查方法 桩基基坑基槽 场地平整 管沟 地(路)面基础层 人工 机械 主控项目
36、 1标高-50 30 50-50-50 水准仪 2 分层压实系数 设计要求 按规定方法 一般项目 1回填土料 设计要求 取样检查或直观鉴别 1.4.1.1 1.4.1.1 推土机推土机 按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。目前，我国生产的履带式推土机有东方32100、T-120、黄河220等；轮胎式推土机有TL160等。1 1.4.1.4.1 常用土方施工机械常用土方施工机械 1.4.1.1 1.4.1.1 铲运机铲运机 按行走方式分为牵引式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和机械操纵两种
37、。为了提高铲运机的生产效率，可以采取下坡铲土、推土机推土助铲等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。助铲法：根据填、挖方区分布情况，结合当地具体条件，合理选择运行路线，提高生产率。一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。v环形路线 见图见图1.23v“8”字形路线 见图见图1.241.4.1.3 1.4.1.3 单斗挖土机单斗挖土机 单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种(图图1.251.25)。单斗挖土机按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。液压式单斗挖土机的优点是能无级调速且调速范围大；快速作业时，惯性小，并能高速反转；转动平稳，可减少强烈的冲击和振动；结构简
38、单，机身轻，尺寸小；附有不同的装置，能一机多用；操纵省力，易实现自动化。(1)(1)正铲挖土机正铲挖土机 v正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。v正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：正向挖土，侧向卸土(图图1.26(1.26(b)b)正向挖土，反向卸土(图图1.26(1.26(a)a)(2)(2)反铲挖土机反铲挖土机 v反铲挖土机的工作特点是机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于开挖停机面以
39、下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。v反铲挖土机的开行方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。沟端开挖(图图1.28(1.28(a)a)反铲挖土机停在沟端，向后退着挖土。沟侧开挖(图图1.28(1.28(b)b)挖土机在沟槽一侧挖土，挖土机移动方向与挖土方向垂直。(3)(3)拉铲挖土机拉铲挖土机 拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖
40、，也可沟侧开挖。(4)抓铲挖土机 抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土。土质坚硬时不能用抓铲施工。1.4.2.1 土方机械选择的原则 施工机械的选择应与施工内容相适应；土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械；选择土方施工机械要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。1 1.4.2.4.2 土方机械的选择土方机械的选择 1.4.2.2 土方开挖方式与机械选择(1)平整场地常由土方的开挖、运输、填筑和压实等工序完成。地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜。地形起伏较大，
41、挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在1000m以上时，可选择正铲挖土机配合自卸车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。挖填方高度均不大，运距在100m以内时，采用推土机施工，灵活、经济。(2)地面上的坑式开挖 单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土质，深度在4m以内的基坑。(3)长槽式开挖 指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机；若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。若土质干燥，槽底开挖不深，
42、基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖 (4)整片开挖 对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。(5)对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑(槽)的挖掘和运土。为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明沟排水法和井点降水法。1.1.5.1 5.1 明沟排水法明沟排水法 明沟排水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低水位的方法。施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基
43、础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外(见图见图1.161.16)。明沟排水法适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。v流砂：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。流砂现象流砂现象v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：如条件许可，尽量安排枯水期施工，
44、使最高地下水位不高于坑底0.5m；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；采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。l井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。l井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。l对不同的土质应采用不同的降水形式，表表1.61.6为常用的降水形式。1.1.5.2 5.2 井点降水法井点降水法 表1.6 降水类型及适用条件 适合条件降水类型渗透系数(cm/s)可能降低
45、的水位深度(m)轻型井点多级轻型井点 10-210-5 36612 喷射井点 10-310-6 820 电渗井点 10-6 宜配合其他形式降水使用 深井井管 10-5 10(1)轻型井点轻型井点 轻型井点(图图1.171.17)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。l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(图图
46、1.18)为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大。轻型井点的布置 v当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度一般不小于沟槽宽度(图图1.19)。v在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m。井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图图1.19(1.19(b)b)：式中 H1井点管埋设面至基坑底的距离，m；h基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离，一般为0.51.0m；i地下水降落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4；L井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中
47、为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m。1H+h+iLH(1.14)v如宽度大于6m或土质不定，渗透系数较大时，宜用双排井点，面积较大的基坑宜用环状井点(图图1.20)；为便于挖土机械和运输车辆出入基坑，可不封闭，布置为U形环状井点。v当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加（图图1.211.21）。轻型井点的安装 v轻型井点的施工分为准备工作及井点系统安装。v准备工作包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高监测以及防止附近建筑沉降的措施等。v埋设井点系统的顺序：根据降水方案放线、挖管
48、沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽。v井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔(图图1.22(a)和埋管(图图1.22(b)两个过程。轻型井点使用 v轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。v井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查。v地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。地基局部处理地基局部处理：指在浅基础开挖基槽(坑)的施工中或验槽(坑)时，发现基槽(坑)范围内有洞穴、软弱土层或岩基、墙基等局部异常地基的处理。处理的方法和原则处理的方法和原则：将局部软
49、弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。1 1、软松土坑软松土坑(填土、墓穴、淤泥填土、墓穴、淤泥)的处理的处理 将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。常用回填材料有砂、砂砾石、天然土、37或28的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如图图1.36(1.36(a)a)所示。软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成12踏步与两端相接，如图图1.36(1.36(c)
50、c)所示。对于范围和深度较大的软土坑，由于回填材料与天然地基密实度相差较大，会造成基础不均匀下沉，所以还要考虑加强上部结构的强度，以抵抗地基不均匀沉降而引起的内力。在防潮层下设钢筋混凝土或钢筋砖圈梁(图图1.371.37)2 2、砖井、枯井、土井的处理方法砖井、枯井、土井的处理方法 当井在基槽范围内时，应将井的井圈拆至地槽下1m以上，井内用中砂、砂卵石材料分层夯填处理，在拆除范围内用28或37灰土分层回填夯实至槽底(图图1.381.38)。3 3、局部范围内局部范围内(硬物硬物)的处理的处理 当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除
