1、第第1章章 土方工程土方工程 包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。开挖沟槽、基坑开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和
2、支护结构等。土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。的方法及密实度检验等。一 土方工程的特点 1、工程量大采用机械化施工 2、施工条件复杂制定施工方案。二 土的工程分类 根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一四类为土;五八类为石。土的类别土的级别 土的名称开挖方法及工具 一类土（松软土）砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭（淤泥）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、填筑土及亚砂土用锹、锄头挖掘；少许用镐翻松 三类土（坚土）软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石
3、、卵石的黄土、亚粘土；压实的填筑土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用锲子及大锤 四类土（砂砾坚土）重粘土及含有碎石、卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配的砂石；软泥炭碳岩及蛋白石先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤 五类土（软石）-硬石炭纪粘土；中等密实的页岩、泥岩；白垩土；胶结不紧的砾岩；软的石灰岩用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用爆破方法 六类土（次坚石）-IX泥炭岩；砂岩；坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩用爆破方法开挖，部分用镐 七类土 （坚石）X-XIII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
4、用爆破方法开挖 八类土（特坚石）XIV-XVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩用爆破方法开挖 土的工程分类三三 土的工程性质土的工程性质(一一)土的密度土的密度:1 天然密度:土在天然状态下单位体积的质量.2 干密度d:单位体积土中固体颗粒的质量.(二二)土的含水量（率）土的含水量（率）:土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。%100221GGG 式中:土的含水量 G1含水状态时土的质量；G2烘干后土的质量。G1-G2=水份的质量.干土干土:30%自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质
5、称为可松性.土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks 最初可松性系数;Ks 最终可松性系数;V1土在自然状态下的体积(天然密实土)；V2土经开挖后松散状态下的体积(松土)；V3土经回填压实后的体积(压实土)。V V1 1 V V3 3 V V2 2 1 K 1 KS S K KS S1312VVKVVKss(三三)土的可松性土的可松性:312VVV说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积 V1 （2）土方运输：用松土的体积 V2，考虑 KS （3）土方回填：用压实土的体积 V3，考虑 KS 土的类型KsKs 一类土 1.08 1.171.01 1.04 二类土 1.14 1.281.02
6、1.05 三类土 1.24 1.30 1.04 1.07 四类土 1.26 1.371.06 1.09 五类土 1.30 1.45 1.10 1.20 六类土 1.30 1.45 1.10 1.20 七类土 1.30 1.451.10 1.20 八类土 1.45 1.501.20 1.30土的可松性系数边坡边坡令令:m=m 边坡系数边坡系数 1:m=H:B=1:m 边坡坡度边坡坡度B B H HH H B BBH坡宽坡角坡肩坡顶坡底坡高边坡各部位名称 土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.(四四)土的渗透性土的渗透性:L L
7、h h2 2h h1 1v vA AB B达西达西(H.Darcy)(H.Darcy)定律定律:V=K V=K =K=KI I h h1 1-h-h2 2 L L式中式中:I I=-=-称为水力坡度称为水力坡度 ;K-K-渗透系数渗透系数(m/h,m/d)(m/h,m/d)为一比例系数为一比例系数,当当 I I =1.0=1.0时时,V=KV=Kh h1 1-h-h2 2 L L h h L L土的类型K(m/d)土的类型K(m/d)漂石(无砂质充填)500 1000 粉 砂0.5 1 卵 石 100 500 黄 土0.25 0.5 砾 石 50 150 粘砂土0.1 0.5 粗 砂 20 5
8、0 轻砂粘土0.05 0.1 中 砂 5 20 重砂粘土0.001 0.05 细 砂 1 5 粘 土 1.0 K 1.0 表示边坡稳定表示边坡稳定 当当 K=1.0 K=1.0 表示边坡处于极限平衡状态表示边坡处于极限平衡状态 当当 K 1.0 K h式中式中:H:H 压力水头压力水头(m);(m);h h 坑底不透水层厚度坑底不透水层厚度(m)(m)基坑Hh h2134管 涌 冒 砂 1-不透水层;2-透水层3-压力水位线;4-承压水的顶托力2023-1-311681、集水井（坑）降水 在基坑底部四周挖排水沟，每隔一定距离挖集在基坑底部四周挖排水沟，每隔一定距离挖集水井，水从沟底流入排水沟，
9、再沿排水沟流入集水水井，水从沟底流入排水沟，再沿排水沟流入集水井，最后用水泵抽走。井，最后用水泵抽走。水泵的选择水泵的选择:1.1.离心泵离心泵 2.2.潜水泵潜水泵 潜水泵工作简图潜水泵工作简图1-1-叶轮叶轮;2-;2-轴轴;3-;3-电动机电动机;4-;4-进水口进水口;5-;5-出水胶管出水胶管;6-;6-电缆电缆涌水量计算涌水量计算:V 1.5 QV 1.5 Q式中式中:V V 基坑的排水量基坑的排水量 Q Q 基坑的总涌水量基坑的总涌水量2023-1-311732、井点降水概念概念：基坑开挖前，：基坑开挖前，在基坑四周埋设滤在基坑四周埋设滤水管，利用抽水设水管，利用抽水设备抽水，使
10、地下水备抽水，使地下水位降低到基坑底部位降低到基坑底部以下，至基础施工、以下，至基础施工、回填土施工完毕，回填土施工完毕，才停止抽水。才停止抽水。特点特点：降水效果好，从根本上避免了流砂现象的发生，但：降水效果好，从根本上避免了流砂现象的发生，但技术复杂，成本较高，对周围环境影响大。技术复杂，成本较高，对周围环境影响大。2023-1-311742023-1-31175（1）井点类别井点的分类井点的分类轻型井点轻型井点管井点管井点一般轻型井点一般轻型井点喷射井点喷射井点电渗井点电渗井点一级轻型井点一级轻型井点多级轻型井点多级轻型井点管井井点管井井点深井井点深井井点2023-1-31176井点适用
11、范围及选用1 1、井点设备、井点设备:(1)(1)管路系统管路系统:井点管井点管：直径：直径38mm38mm或或51mm51mm，长，长5 m5 m、6m6m或或7m7m的钢管的钢管 滤滤 管管：直径同井点管，长：直径同井点管，长1m1m、1.2m1.2m、1.5m1.5m 总总 管管：直径：直径100 100 127mm127mm，每段，每段4m4m，接头间距接头间距 0.8m0.8m或或1.2m1.2m 弯联管弯联管：硬塑料透明管：硬塑料透明管 (2)(2)排水设备排水设备:真空泵设备真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱：真空泵、离心泵、水气分离箱 射流泵设备射流泵设备：射流器、离心泵、
12、循环水箱：射流器、离心泵、循环水箱7 76 65 54 43 32 21 18 81000100015001500 滤管构造1-钢管;2-管壁上小孔;3-缠绕的铁丝;4-细滤网;5-粗滤网;6-粗铁丝保护网;7-井点管;8-铸铁头(一一)、轻型井点（轻型井点（真空井点）真空井点）A、平面布置、平面布置单排布置单排布置：基坑（槽）：基坑（槽）宽度小于宽度小于6米，且降米，且降水深度不超过水深度不超过5米；米；双排布置双排布置：基坑（槽）：基坑（槽）宽度大于宽度大于6米或地质米或地质不良；不良；环形布置环形布置：大面积基：大面积基坑；坑；U形布置形布置：考虑土方：考虑土方机械进出场方便。机械进出场
13、方便。2023-1-31181B、高程布置Lihhh 1式中：式中：单排取单排取1/41/5;双排取双排取1/7;环形取环形取1/10 当井点管的长度不能满足降水要求时当井点管的长度不能满足降水要求时 ,可采用可采用:降低井点管的埋设面降低井点管的埋设面 ;采用多级井点采用多级井点 .3.3.涌水量计算涌水量计算:涌水量涌水量Q;Q;单位时间内通过某过水断面的水流量单位时间内通过某过水断面的水流量 (m(m/h,m/h,m/d/d).).采用采用“水井理论水井理论”.井的类型井的类型：无压井：无压完整井、无压非完整井无压井：无压完整井、无压非完整井 承压井：承压完整井、承压非完整井承压井：承压
14、完整井、承压非完整井Q=v=KIh hH Hxy2（1）无压完整井无压完整井 根据裘布依定律根据裘布依定律:式中式中:过水断面过水断面;v渗流速度渗流速度;KIv dxdyI rRSSHKQlglg)2(364.10lglg)2(364.1xRSSHKQ 单井单井:群井群井:xdxKQdyy2RrHhxdxKQydy2 分离变量：分离变量：rRKQhHln22得得:得得:rRSSHKQlnln2h=H-SdxdyxyK2Q得得:两边积分：两边积分：式中：K渗透系数，m/d；S水位降低值，m；R环状轻型井点的抽水影响半径，近似取 ，m；HKSR95.1代入代入:=3.14=3.14 lnN=2.
15、3N=2.3lgN NrRSSHKQlglg)2(364.1上式为无压完整井单井涌水量计算公式上式为无压完整井单井涌水量计算公式 .上式为无压完整井井点系统涌水量计算公式.考滤群井的互相影响考滤群井的互相影响 ,井点系统的涌水量按下式计算井点系统的涌水量按下式计算 :0lglg)2(364.1xRSSHKQ式中：群井降水影响半径；环状井点的假想半径，当矩形基坑L/B5，取 ，m；S水位降低值，m；R0 xRR0 xHsy基坑RF环状轻型井点管包围的面积。/0Fx 式中：H0 抽水影响深度，m。按下表计算。抽水影响深度H0S（2 2）无压非完整井）无压非完整井:RH0sY0基坑Hh0lSrRSS
16、HKQlglg)2(364.1000lglg)2(364.1xRSSHKQ 单井单井:群井群井:抽水影响深度H0 注:表中S为井点管内水位降低值;l为滤管长度 当计算出的H0 H(实际含水层厚度)，取H0=HS S SS+S+l l0.20.20.30.30.50.50.80.8H H0 01.3(S+1.3(S+l l)1.5(S+1.5(S+l l)1.7(S+1.7(S+l l)1.85(S+1.85(S+l l)S（3 3）承压完整井）承压完整井:0lglg2.73XRMSKQ=（4 4）承压非完整井）承压非完整井:0lglg2.73XRMSKQ=l+0.5rM2 2MM -lM4.4
17、.井点管数量计算与间距确定井点管数量计算与间距确定单根井点管的最大出水量单根井点管的最大出水量 :365Kdlq(m(m/d)/d)式中式中:d:d 滤管直径滤管直径 (m)(m)l l 滤管长度滤管长度 (m)(m)井点管根数井点管根数井点管间距井点管间距式中式中:L:L总管长度，总管长度，m m。在确定井点管间距时，还应注意以下几点：在确定井点管间距时，还应注意以下几点：a.a.井距不能过小，否则彼此干扰大，影响出水量，因此井距不能过小，否则彼此干扰大，影响出水量，因此 井距必须大于井距必须大于5 5 d d。b.b.在总管拐弯处及靠近河流处，井点管宜适当加密。在总管拐弯处及靠近河流处，井
18、点管宜适当加密。c.c.在渗透系数小的土中，考虑到抽水使水位降落的时间在渗透系数小的土中，考虑到抽水使水位降落的时间 比较长，宜使井距缩小。比较长，宜使井距缩小。d.d.间距应与总管上的接头间距相配合。间距应与总管上的接头间距相配合。qQn1.1(根根)nLD 5.5.抽抽水水设设备备的的选选择：择：真真空空泵泵和和离离心心泵泵 真真空空泵：泵：总总管管长长度、度、井井点点管管根根数、数、真真空空度度 最最低低真真空空度度(h hk)k)：离离心心泵：泵：流流量量（1.1.5 5Q Q）、吸吸水水扬扬程程（h hA A+h h）6.6.施工施工:安装顺序安装顺序:排放总管排放总管埋设井点管埋设
19、井点管用弯联管连接用弯联管连接安装抽水设备安装抽水设备球 阀球 阀开放开放球 阀球 阀关闭关闭直接用井点管水冲下沉法直接用井点管水冲下沉法 (a)(a)水冲下射时水冲下射时 (b)(b)抽水时抽水时(a)(a)(b)(b)冲水管冲孔法冲水管冲孔法 1-1-冲管冲管;2-;2-冲嘴冲嘴;3-;3-胶皮管胶皮管;4-;4-高压水泵高压水泵;5-;5-压力表压力表;6-6-起重吊钩起重吊钩;7-;7-井点管井点管;8-;8-滤管滤管;9-;9-填砂填砂;10-;10-粘土封口粘土封口(1).(1).井点管的埋设方法：井点管的埋设方法：水冲法（a）用冲水管冲孔后，沉设井点管；（b）射水法：直接利用井点
20、管水冲下沉。要求：孔径300mm，深度滤管底+0.5m 套管法、钻孔法B.砂滤层：干净粗砂填至滤管顶以上11.5m C.封口：埋设面下0.51.0m粘土封口 D.试抽：漏气、死井(2)(2)使用：使用：连续抽水（先大后小，先混后清）连续抽水（先大后小，先混后清）(3)(3)拔除：拔除：砂土填实（抗渗时按要求处理）砂土填实（抗渗时按要求处理）A 1.51.5土方回填土方回填 一、土方的填筑与压实一、土方的填筑与压实 :(一一)土料的选择土料的选择 :首先应采用原土回填首先应采用原土回填 .(二二)填筑方法填筑方法 :分层填土、分层压实分层填土、分层压实 .(三三)压实方法压实方法 :碾压法碾压法
21、平碾平碾(压路机压路机)羊足碾羊足碾夯实法夯实法振动打夯机振动打夯机蛙式打夯机蛙式打夯机振动压实法振动压实法1、土料的选用可以使用的填料：级配良好的碎石土或砂土，爆破石渣，性能稳定的工业废料及含水量符合压实要求的粘性土。一般不作填料使用的：淤泥、冻土、膨胀性土及有机物或硫酸盐含量大于5%的土。含水量大的粘土不易做为填土。2、填筑要求（1）填土施工应接近水平状态，分层填筑、分层压实、分层检查密实度，检验其压实系数和压实范围合格后，才能填筑上一层土；（2）填土应尽量采用同类土，如采用不同土料时，应将透水性小的土置于透水性大的土层之上，表面做好排水坡，边坡用不透水的土料封闭；（3）分段填筑时，每层接
22、缝处应作成斜坡形，碾迹重叠0.51.0m，上下层错缝距离不小于1.0m（4）回填基础和管沟时，应从四周或两侧均匀地分层进行，以防基础或管沟在土压力下产生偏移或变形；（5）回填时，应防止地面水流入并预留一定的下沉高度(一般不得超过填方高度的3)。3、填土压实方法1）碾压法碾压法是利用沿着土的表面滚动的鼓筒或轮子的压力在短时间内对土体产生静荷作用。压实过程中，作用力保持常量，不随时间延续而变化。见图平碾，即压路机，对砂类土和粘性土均可压实。羊足碾，效果较好，但只适用压实粘性土。振动碾，平碾的改进型，碾压和振动压实同时作用的高效能压实机械，工效比平碾高1-2倍，节省动力1/3，2）夯实法夯实法实利用
23、夯锤自由落下的冲击力使土体颗粒重新排列，以此压实填土，其作用力为瞬时冲击动力，有脉冲特性。见图夯实机械主要有夯锤、蛙式打夯机、柴油打夯机等。后两者适用小范围回填土，夯锤适用于砂性土、湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的土。蛙式打夯机1-夯头;2-夯架;3-三角带;4-底盘(四四)影响压实质量的因素影响压实质量的因素 :1.1.压实功压实功(压实遍数压实遍数)2.2.含水量含水量:最优含水量最优含水量使填土压实获得最大使填土压实获得最大密实度时土的含水量密实度时土的含水量.由击实试验确定。由击实试验确定。项次土的种类变动范围项次土的种类变动范围最优含水量/%(WT)最大密度/(gcm?)最优含水量/
24、%(WT)最大密度/(gcm?)1砂土8121.80 1.88 3砂土12 15 1.85 1.952粘土19 231.58 1.70 4粘土16 22 1.61 1.80土的最优含水量和最大干密度参考表3.3.铺土厚度铺土厚度 填土施工时的分层厚度和压实遍数压实机械每层铺土厚度(mm)每层压实遍数平碾2503006 8振动压实机2503503 4柴油打夯机2002503 4人工打夯2003 4压实填土的质量控制结构类型填土部位压实系数c控制含水量砌体承重结构和框架结构在地基主要受力层范围内0.97op2在地基主要受力层范围以下0.95排架结构在地基主要受力层范围内0.96在地基主要受力层范围
25、以下0.94注：1.op为最优含水量。2.地坪垫层以下及基础底面标高以上的压实填土，压实系数不应小于0.94。（五）填土压实的质量标准（五）填土压实的质量标准 :1.1.压实系数压实系数土的施工控制干密度与土的最大干密度的比值土的施工控制干密度与土的最大干密度的比值.rmaxrl最大干密度施工控制干密度压实系数dcd2.2.实际干密度实际干密度 :实际干密度实际干密度 0 0=1+0.011+0.01式中式中:土的天然密度土的天然密度;土的含水量土的含水量.3.3.检查检查:实际干密度实际干密度 0 0 控制干密度控制干密度 d d,则压实合格则压实合格;实际干密度实际干密度 0 0 控制干密
26、度控制干密度 d,d,则压实不合格。则压实不合格。本章内容回顾本章内容回顾 本章内容介绍了土方工程施工的特点，土本章内容介绍了土方工程施工的特点，土的工程性质和分类；土方边坡，建筑基坑支护的工程性质和分类；土方边坡，建筑基坑支护的分类、适用范围、设计与施工；地下水控制的分类、适用范围、设计与施工；地下水控制集水明排集水明排,真空井点降水和喷射井点降水的设真空井点降水和喷射井点降水的设计与施工计与施工.土方填筑与压实的填方土料的选择，土方填筑与压实的填方土料的选择，压实方法和要求，质量检验标准和影响因素；压实方法和要求，质量检验标准和影响因素；土方工程机械化施工常用的推土机、铲运机、土方工程机械化施工常用的推土机、铲运机、挖土机的工作特点和适用范围。挖土机的工作特点和适用范围。本章重点阐述了场地平整、建筑基坑本章重点阐述了场地平整、建筑基坑支护的分类、设计与施工，轻型井点的设支护的分类、设计与施工，轻型井点的设计与施工，土方填筑与压实。计与施工，土方填筑与压实。
