S01土方工程（完）课件电子教案幻灯片

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1、Building Construction Technology主编：郑传明Contents 04 钢筋混凝土工程01 土方工程02 桩基础工程03 砌筑工程05 结构安装工程06 防水工程07 装饰工程Chapter Contents 04 土方工程的机械化施工01 土的工程分类及其工程物理性质02 基坑（槽）的土方开挖03 土方填筑与压实05 人工降低地下水位全国高职高专教育“十二五”规划教材第1节 土的工程分类及其工程物理性质1.1.1 土的工程分类 土的工程分类方法主要有二种，其中，按照土的开挖难易程度可分为八类，见表1-1 1.1.2 土的基本性质在学习土的基本性质之前，让我们先来了

2、解“土的组成”。1.1.2.1 土的组成全国高职高专教育“十二五”规划教材1.1.2.1 土的组成m 土的总质量（m=ms=mw）(kg);ms 土中固体颗粒的质量（kg）;mw土中水的质量（kg）;V 土的总体积（V=Va+Vw+Vs）(m3);Va 土中空气体积(m3)；Vs 土中固体颗粒体积(m3)；Vw 土中水所占的体积(m3)；Vv 土中孔隙体积（Vv=Va+Vw）(m3)；第1节 土的工程分类及其工程物理性质全国高职高专教育“十二五”规划教材1.1.2.2 土的物理性质1.土的可松性与可松性系数最初可松性系数：KS=V2/V1 ；最终可松性系数：KS=V3/V1。2.土的天然含水量

3、：=mw100%/ms3.土的天然密度和干密度土的天然密度：=m/V；土的干密度：d=ms/V4.土的孔隙比和孔隙率孔隙比：e=Vv/Vs；孔隙率：n=Vv100%/V 5.土的渗透系数：土的渗透性系数表示土中的水在单位水力坡度作用下，单位时间内渗透的距离，即：K=v/i。其取值见表1-1第1节 土的工程分类及其工程物理性质全国高职高专教育“十二五”规划教材土的分类土的分类 土土 的的 名名 称称 开挖方法开挖方法 可松性系数可松性系数 KS KS 一类土一类土(松软土松软土)砂、亚砂土，冲积砂土，种植土、泥炭砂、亚砂土，冲积砂土，种植土、泥炭(淤泥淤泥)能用锹、锄头挖能用锹、锄头挖掘掘 1.

4、081.17 1.011.04 二类土二类土(普通土普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土、填筑土及亚砂土土、填筑土及亚砂土 用锹、锄头挖掘，用锹、锄头挖掘，少许用镐翻少许用镐翻松松 1.141.28 1.021.05 三类土三类土(坚土坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 主要用镐，少许主要用镐，少许用锹、锄头，用锹、锄头，部分用撬棍部分用撬棍 1.241.30 1.041.07 四类土四类土(砂

5、砾坚土砂砾坚土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土、天然级配砂石，软的泥灰岩及蛋白石土、天然级配砂石，软的泥灰岩及蛋白石 用镐、撬棍，然用镐、撬棍，然后用锹挖掘，后用锹挖掘，部分用楔子部分用楔子及大锤及大锤 1.261.37 1.061.09 五类土五类土(软石软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩，白垩土，硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩，白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩胶结不紧的砾岩，软的石灰岩 用镐或撬棍、大用镐或撬棍、大锤，部分使锤，部分使用爆破用爆破 1.301.45 1.101.20 六类土六类土(次坚石次坚石)泥岩

6、，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，密实的泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩、片麻岩石灰岩，风化花岗岩、片麻岩 用爆破方法，部用爆破方法，部分用风镐分用风镐 1.301.45 1.101.20 七类土七类土(坚石坚石)大理岩，辉绿岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、大理岩，辉绿岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩 用爆破方法用爆破方法 1.301.45 1.101.20 八类土八类土(特坚石特坚石)玄武岩，花岗片麻岩、坚实的细粒花岗岩、闪长岩、玄武岩，花岗片麻岩、坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉绿岩石英岩、辉绿岩 用

7、爆破方法用爆破方法 1.451.50 1.201.30 全国高职高专教育“十二五”规划教材第2节 基坑（槽）的土方开挖1.2.1 土方边坡1=1:hmbbh土方边坡坡度图1-2土方边坡a)直线形 b)折线形 c)踏步形全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.2 基坑、基槽土方量计算图1-3基坑土方量计算102(4)6HVAAA基坑土方量可按立体几何中棱柱体体积计算公式计算：全国高职高专教育“十二五”规划教材图1-4基槽土方量计算基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法计算：11102(+4)6LVAAA全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.3 场地平整土方量计算确定场地设计

8、标高时应考虑以下因素:满足建筑规划和生产工艺及运输的要求;尽量利用地形，减少挖填方数量;场地内的挖、填土方量力求平衡，使土方运输费用最少;有一定的排水坡度，满足排水要求。按照挖填平衡原则，场地设计标高可按下式计算:NHHHHH4)(222112110全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.3 场地平整土方量计算原计划所得的场地设计标高H0仅为一理论值，实际上，还需考虑以下因素进行调整：(1)土的可松性影响由于土具有可松性，一般填土会有多余，需相应地提高设计标高(2)场内挖方和填方的影响由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方，以及从经济观点出发，将部分挖方就近弃于场外，将部分填方就近

9、取土于场外等，均会引起挖填土方量的变化。必要时.亦需调整设计标高。(3)排水坡度的影响当按调整后的同一设计标高进行场地平整时，则整个地表面均处于同一水平面；但实际上由于排水的要求，场地表面需有一定的排水坡度。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.4 边坡土方量计算 1.划分方格网并计算各方格角点的施工高度 根据已有地形图(一般用1/500的地形图)划分成若干个方格网，尽量使方格网与测量的纵、横坐标网对应，方格的边长一般采用1040m，将设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的左下角和右下角。各方格角点的施工高度按下式计算:2.计算零点位置HHAnnahhhxahhhx21222111全国高

10、职高专教育“十二五”规划教材1.2.4 边坡土方量计算(1)三角棱锥体边坡体积全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.4 边坡土方量计算(1)三角棱锥体边坡体积全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.4 边坡土方量计算(2)三角棱柱体边坡体积42142lAAV全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.5 土方调配 1.应力求达到挖方与填方基本平衡和就近调配，使挖方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即土方运输量或费用最小。2.土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则，考虑分区与全场相结合的原则，还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，以避免重复挖运和场地混乱。3.合理布置挖、填方分区线，选

11、择恰当的调配方向、运输线路，使土方机械和运输车辆的性能得到充分发挥。4.好土用在回填质量要求高的地区。5.土方平衡调配应尽可能与城市规划和农田水利相结合，将余土一次性运到指定弃土场，做到文明施工。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.5 土方调配1)划分调配区。在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适 当划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。2)计算各调配区的土方量并标明在图上。填方区土方重心的距离，取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角作为坐标原点，按下式求出各挖方或填方调配区土方重心坐标X0及Y0。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.3 土壁支护土壁的稳定，主

12、要是由土体内摩阻力和粘结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡，土壁就会塌方。这不仅会造成人身事故，同时亦会妨碍基坑的开挖或基础施工，有时还会危及附近的建筑物。造成土壁塌方的原因：1.边坡过陡，使土体本身的稳定性不够，而引起塌方现象。尤其是土质差，开挖深、大的坑槽中，常会遇到这种情况。2.雨水、地下水渗入基坑，土体泡软、重量增大及抗剪能力降低，这是造成塌方的主要原因。3.基坑上边缘附近大量堆土或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体中所产生的剪应力超过土体的抗剪强度。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.3 土壁支护 为了防止塌方，保证施工安全，在基坑开挖超过一定深度后，土壁应该做成有斜率的

13、边坡，或者加以临时支撑以保持土壁的稳定。土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及 排水状况有关。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，挖方边坡可作成直立壁不加支撑，但深度H不宜超过规定要求。密实、中密的砂土和碎石类土 1.0m 硬塑、可塑的粉土及粉质黏土 1.25m 硬塑、可塑的黏土和碎石类土 1.5m 坚硬的黏土 2m 全国高职高专教育“十二五”规划教材 开挖基坑（槽）时，如地质和周围条件允许，可放坡开挖。但在建筑稠密地区施工，有时不允许按要求放坡的宽度开挖，或有防止地下水渗入基坑要求时，就需要用支护结构支撑土壁，

14、以保证施工的顺利和安全，并减少对相邻已有建筑物等的不利影响。1.2.3 土壁支护全国高职高专教育“十二五”规划教材(一一)横撑式支撑横撑式支撑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。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。横撑式支撑（a）间断式水平挡土板支撑；（b）垂直挡土板支撑 1水平挡土板，2立柱，3工具式横撑；4垂直挡土板，5横楞木；6调节螺栓(a)(b)1.2.3 土壁支护全国高职高专教育“十二五”规划教材(二二)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

15、撑作用：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。全国高职高专教育“十二五”规划教材打入板桩的质量要求：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。全国高职高专教育“十二五”规划教材v钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。v平板桩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波浪式板桩的防水和抗弯性能都较好，施工中多采

16、用。钢板桩施工钢板桩施工全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.4 支撑系统当基坑深度较大，悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时，需要设置支撑系统。支撑系统一般分为：基坑内支撑基坑内支撑，如图114（a）、（b）所示，以及基坑外拉锚基坑外拉锚，如图114（c）、（d）所示。图114 板式支护结构（a）水平支撑式支护；（b）斜撑式支护；（c）水平拉锚支护；（d）土层锚杆支护 全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.4.1 基坑内支撑系统基坑内支撑常用的有钢结构支撑钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑钢筋混凝土结构支撑两类。钢筋混凝土支撑通常为现场浇筑形成，其布置形式可随基坑形状而变化，因而有多

17、种，如对撑、角撑和架式支撑、圆形、拱形、椭圆形等多种形状支撑，如图1-15所示。（a）对撑；（b）角撑；（c）圆形支撑；（d）桁架式支撑 图115 钢筋混凝土支撑形式全国高职高专教育“十二五”规划教材全国高职高专教育“十二五”规划教材全国高职高专教育“十二五”规划教材全国高职高专教育“十二五”规划教材南京火车站广场地下通道支护工程全国高职高专教育“十二五”规划教材镇江电信大楼型钢内撑全国高职高专教育“十二五”规划教材全国高职高专教育“十二五”规划教材全国高职高专教育“十二五”规划教材南京玄武隧道支护工程全国高职高专教育“十二五”规划教材南京新街口某大厦基坑支护全国高职高专教育“十二五”规划教材

18、全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.5 拉锚与土层锚杆拉锚支护结构由挡墙、拉杆以及锚固体组成，如图1-16所示。其挡墙多以型钢桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩为主。拉杆通常采用钢筋或钢铰线，拉杆中间应设置紧固装置。以锚桩为锚固体的，称为桩式地面拉锚；以锚定板为锚固体的，称为板式地面拉锚。图116 拉锚支护结构（a）桩式地面拉锚；（b）板式地面拉锚 全国高职高专教育“十二五”规划教材土层锚杆（亦称土锚）是一种新型的受拉杆件，它的一端与支护结构等联结，另一端锚固在土体中，将支护结构和其他结构所承受的荷载（侧向的土压力、水压力以及水上浮力和风力带来的倾覆力等）通过拉杆传递到处于稳定土层中的锚固体上，

19、再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的土层中去。1.2.5 拉锚与土层锚杆土层锚杆由锚头（亦称锚具）、钢拉杆（钢索）、塑料套管定位分隔器（钢铰线用）以及水泥砂浆等组成，它与挡土桩墙相连组成支护结构，如图117所示。图1-17 锚杆构造全国高职高专教育“十二五”规划教材土层锚杆的类型土层锚杆用于地基有三种基本类型，如图118所示。第一种类型锚杆由圆柱形注浆体和钢筋或钢索构成，如图118（a）所示。第二种锚杆类型为扩大的圆柱体，注入压力灌浆液而形成，如图118（b）所示。第三种锚杆类型是采用特殊的扩孔装置在孔眼内长度方向扩1个或几个扩孔圆柱体，如图118（C）所示。图1-18 锚杆的基本类型全国高

20、职高专教育“十二五”规划教材1.2.6 土钉支护土钉墙是由天然土体通过土钉墙就地加固并与喷射砼面板相结合，形成一个类似重力挡墙以此来抵抗墙后的土压力；从而保持开挖面的稳定，这个土挡墙称为土钉墙。土钉墙是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，一般称砂浆锚杆，也可以直接打入角钢、粗钢筋形成土钉。土钉墙的做法与矿山加固坑道用的喷锚网加固岩体的做法类似，故也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙，建筑基坑与护坡技术规程JGJ12099 正式定名为土钉墙。图1-19 土钉构造全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.6.1土钉墙分类土钉墙的类型根据施工方法不同可以分为钻孔注浆型土钉墙、打入型土钉墙和射入型土钉墙。1.2

21、.6.2 土钉墙构造与特点v 土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1。v 土钉外露端部和层面有效连接在一起，设承压板和加强筋。v 土钉长度宜为开挖深度0.51.2倍，土钉的间距宜为0.61.2m，土钉与水平夹角为1020。v 土钉宜选用、级锣纹钢筋，直径1632，钻孔直径70120。v 面层喷射砼强度等级不宜低于C20。v 喷射砼面层厚度宜为80200，通常采用100。v 喷射砼面层中配钢筋网，采用I级钢筋、直径610，间距150300，钢筋网搭接长度大于300。v 注浆材料水泥净浆或水泥砂浆，其强度不低于M10。v 当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面

22、，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.6.3土钉的特点l 优点v主动制约支挡体系，充分利用了土体自身强度。v材料用量和工程量少，施工速度快。v施工设备轻便，操作方法简单。v对场地土层的适应性强。v结构轻巧、柔性大，有很好的延性。v经济安全，控制变形性能良好。l 缺点v现场需有允许设置土钉的地下空间。v在松散砂土、软塑、流塑粘性土以及有丰富地下水源的情况下不能单独使用土钉支护，必须与其他的土体加固支护方法相结合。v如果作为永久性结构，需要专门考虑锈蚀等耐久性问题。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.6.4 土钉墙的应用范围土钉墙

23、不仅应用于临时支护结构，而且也应用于永久性构筑物，当应用于永久性构筑物时，宜增加喷射砼面层的厚度并适当考虑其美观，土钉墙的应用领域主要有：（1）托换基础（2）基坑支挡或竖井（3）斜坡面的挡土墙（4）斜坡面的稳定（5）与锚杆挡墙结合作斜面的防护1.2.6.5 土钉支护的施工土钉墙施工主要包括以下几个方面：1.开挖开挖基坑开挖应分步进行，分步开挖深度主要取决于暴露坡面的“直立”能力。另外，当要求变形很小时，可视工地情况和经济效益将分步开挖的深度降至最低。在粒状土中开挖深度一般为0.52.0m。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.6.5 土钉支护的施工对粘性土中每层开挖深度可按下式计算：)2/

24、45tan(20chv 考虑到土钉施工设备，分步开挖宽度至少要6m，开挖长度则取决于交叉施工期间能保持坡面稳定的坡面面积。当要求变形过于严格时，可分段开挖施工，各段长度一般为10m。v 使用的开挖施工设备必须能挖出光滑规则的斜坡面，最大限度地减小对支护土层的扰动。任何松动部分在坡面支护前必须予以清除，对松散的或干燥的无粘性土，尤其是当坡面受到外来振动时，要先进行灌浆处理，当采用挖土机挖土时，应辅以人工整修。全国高职高专教育“十二五”规划教材2.制作面层制作面层v一般情况下，为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层面层。根据地层的性质，可以在安设土钉之前做，也可在放置土钉之后做。对临时工程，面层

25、一般做一层，厚度为50150mm；而对永久性工程则多用两层或三层，厚度为100300mm。两次喷射作业应留一定的时间间隔。v根据工程规模、材料和设备的性能，可进行“湿式”或“干式”喷射混凝土。通常规定最大粒径1015mm，并掺入适量外加剂以利加速固结。少数情况下还可降低固态混凝土的塑性。v喷射混凝土的强度等级不应当低于C15，混凝土中的水泥含量不宜低于400kg/m3，速凝喷射混凝土8h无侧限抗压强度应达5Mpa，最好在养护24h后再投入工作。当不允许产生裂缝时进行适当的养护尤为重要。v喷射混凝土通常在每步开挖的底部预留300mm暂不喷射，并做成450的斜面形状，这样会有利于下步开挖后安装钢筋

26、网，和下部450倒角的喷射混凝土层浇接。1.2.6.5 土钉支护的施工全国高职高专教育“十二五”规划教材3.排水排水土钉支护的基坑开挖排水系统一般包括：（1）施工时应提前沿坡顶挖设排水沟，并在坡顶一定范围内用混凝土或砂浆护面以排除地表水。（2）浅部排水：一般使用300mm500mm长的带孔塑料管，上斜50或100，将坡后水迅速排除。这些管子的间距依地下水条件而定。（3）深部排水：用开缝管做排水管，长度通常比土钉长，管径50mm，上斜50或100。其间距取决于土体和地下水条件，一般坡面3m2布置一个就足够了。（4）在坡底设置排水钩和集水井，将排入集水坑的水及时抽出。沟底应比开挖面低30cm，宽度

27、一般不小于30cm，坡度不小于3/1000；集水井井底应比开挖面低70100cm，直径或宽度6080cm。1.2.6.5 土钉支护的施工全国高职高专教育“十二五”规划教材4.土钉施工土钉施工按施工方法，目前主要有钻孔注浆型土钉和打入型土钉两种。（1）打入型土钉）打入型土钉将钢杆件直接打入土中，欧洲多用等边角钢（500mm500mm5mm 60mm60mm5mm）作为杆体，采用专门施工机械，如气动土钉机，能够快速、准确地将土钉打入土中。长度一般不超过6m，用气动土钉机每小时可施工15根。其提供的摩阻力较低，因而要求土钉表面积和设置密度均大于钻孔注浆型土钉。打入型土钉的长期防腐工作难以保证。目前多

28、用于临时性支挡工程。1.2.6.5 土钉支护的施工全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.6.5 土钉支护的施工（2）钻孔注浆型土）钻孔注浆型土v先在土坡上钻直径为100200mm的一定深度的横孔，然后插入钢筋、钢杆或钢铰索等小直径杆件，再用压力注浆充实孔穴，形成与周围土体密实粘合的土钉，最后在土坡坡面设置与土钉端部联结的联系构件，并用喷射混凝土组成土钉面层结构，从而构成一个具有自撑能力且能够支挡其后土压力的加筋区域。v钻孔注浆型土钉可用于永久性或临时性的支挡工程，是应用最多的一种型式。但在粉土，粉细砂土中尤其是有地下水情况下，成孔困难，需用套筒成孔，费用较大。v钻孔注浆型土钉的施工工艺与土

29、层锚杆相似，包括：成孔；清孔；置筋；注浆；全国高职高专教育“十二五”规划教材5.土钉防腐土钉防腐在标准环境里，对临时支护工程，一般仅由灌浆做锈蚀防护层。有时在钢筋表面加一环氧涂层；对永久性工程，就要在筋外加一层至少有5mm厚的环状塑料护层，以提高锈蚀防护的能力。1.2.6.5 土钉支护的施工全国高职高专教育“十二五”规划教材1.2.7 深基坑工程土方开挖深基坑挖土是基坑工程的重要部分，对于土方量大的基坑，基坑工程工期的长短在很大程度上取决于挖土的速度。另外，支护结构的强度和变形控制是否满足要求、降水是否达到预期的目的，亦靠挖土阶段来进行检验。基坑土方开挖方案的选择，应根据地质情况、当地气候、施

30、工条件和周围环境等确定合理、便捷、安全经济的诸因素综合考虑确定。全国高职高专教育“十二五”规划教材一、一、基坑开挖的时空效应基坑开挖的时空效应v工程实践中我们会遇到这种现象：基坑开挖过程中，当某一阶段因某种原因需要暂停一段时间时，基坑围护墙体的变形、基坑周边地层的位移和沉降并末停止，而是仍在发展，直到达到稳定或引起基坑因变形过大而破坏为止。这就是基坑开挖过程中的时间效应。v实践还证明，基坑围护墙体的变形、周边地层的移动还与分层、分块开挖的空间几何尺寸、围护墙无支撑暴露面积以及是否是均衡开挖等有关，分层、分块的空间几何尺寸越大、围护墙体无支撑暴露面积越大，变形也越大；开挖顺序中的对称性越差，变形

31、也越大。这就是基坑开挖过程中的空间效应。全国高职高专教育“十二五”规划教材深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖施工参数（时间参数、空间参数）和施工顺序的确定应满足以下要求：（1）减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分层分块开挖且空间几何尺寸能最大限度地限制围护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降。（2）尽量缩短基坑开挖卸荷后无支撑暴露时间。上海地区要求：对一、二级基坑，每一工况下挖至设计标高后，钢支撑的安装周期不宜超过一昼夜，钢筋混凝土支撑的完成时间不宜超过两昼夜。（3）满足对称开挖、均衡开挖的原则，使基坑受力均衡。（4）可靠而合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑工程中稳

32、定与变形的问题。全国高职高专教育“十二五”规划教材二、先撑后挖，严禁超挖二、先撑后挖，严禁超挖基坑开挖实施的工况与方案设计的工况必须一致，当基坑开挖至支撑设计标高处时，应开槽及时安装或制作支撑，待支撑满足设计要求后，才能继续挖土。从上面基坑开挖的时空效应的分析中我们已经知道，围护结构的变形大小与无支撑暴露面积的大小和暴露时间的长短有关，因此，严格按照基坑工程方案设计的工况进行开挖，先撑后挖，及时加撑，是控制基坑墙体变形和相应地面位移和沉降的保证。全国高职高专教育“十二五”规划教材三、防止边坡失稳三、防止边坡失稳 挖土速度快即卸载快，迅速改变了原来土体的平衡状态，降低了土体的抗剪强度，呈流塑状态

33、的软土对水平位移极为敏感，易造成滑坡。目前挖土机多用1m3反铲挖土机，挖土深度可达46m，如果一挖到底，挖土形成的坡度约1：1，卸荷快速，再加上机械的振动和坑边的推土，则易于造成边坡失稳。为了防止边坡失稳，土方开挖应在降水达到要求后，采用分层开挖的方式施工，分层厚度不宜超过2.5m，开挖深度超过4m时，宜设置多级平台开挖，平台宽度不宜小于1.5m，在坡顶和坑边不宜进行堆载，不可避免时，应在设计时予以考虑；工期较长的基坑，宜对边坡进行护面。全国高职高专教育“十二五”规划教材四、防止桩位移和倾斜四、防止桩位移和倾斜 对于先打桩后挖土的工程，要考虑由于打桩造成的应力积聚和基坑开挖时应力的快速释放对桩

34、所产生的不利影响。打桩使原处于静平衡状态的地基土遭到破坏，会产生挤土、孔隙水压力升高等现象，造成土中的应力积聚，如果在打桩后紧接着开挖基坑，应力的陡然释放和土体的一侧卸荷，易使土体产生一定的水平位移，造成桩位移或倾斜。在软土地区施工，此现象已屡见不鲜。为此，在群桩打设后，宜停留一段时间，并用降水设备预降水，待打桩积聚的应力有所释放、孔隙水压力有所降低，被扰动的土体重新固结后，再开挖基坑土方。桩的打设也要注意打桩顺序和打桩速率，控制每天打桩根数，减少应力积聚。挖土要分层、均衡，尽量减少开挖时的土压力差，以保证桩位正确。全国高职高专教育“十二五”规划教材五、对邻近建（构）筑物及地下设施的保护五、对

35、邻近建（构）筑物及地下设施的保护在基坑开挖施工前应分析计算开挖引起的周围地层的变形大小及影响范围，详细调查邻近被保护对象的工作状况，确定其允许的地基变形参数，采取积极有效的措施，保护地层变形影响范围内的建（构）筑物和设施。对周围环境的保护，应采取安全可靠、经济合理的技术方案。全国高职高专教育“十二五”规划教材常采取的保护周围环境的措施如下：常采取的保护周围环境的措施如下：（1）井点降水加固土体。（2）围护墙本身应具有良好的抗渗漏特性，墙体（包括接头）若发现质量不符合设计要求，应采用注浆等方法进行抗渗补强，墙体局部渗漏时，要及时分析原因，堵塞渗漏通道。（3）相继或同时开工的相邻基坑工程，必须事先

36、协调施工进度，以确定设计工况，避免相互产生危害。已进入开挖期的基坑不允许在1.5倍桩长范围内有相邻基坑进行打入桩施工。（4）支护桩（墙）不允许和采用打入法的工程桩同时施工，两者必须保证有一定的间歇期。一般砂质粉土不少于20d，淤泥质粘土不少于30d，土的固结度不低于80。全国高职高专教育“十二五”规划教材（5）墙后、管线底部和现有建筑物房屋基础的注浆加固：注浆应在开挖前进行，挡墙后面的注浆深度应大于开挖深度；管底注浆深度应不小于2m，房基注浆深度宜大于5m，采用自上而下分居注浆的方法。（6）坑底加固可采用注浆加固或搅拌桩加固：加固指标和范围由设计计算确定。注浆加固最小宽度应大于3m，深度不超过

37、围护墙埋入深度，宜采用劈裂注浆工艺；搅拌桩宜沿墙脚布置，采用搭接施工，最小加固宽度宜大于1.2m，加固深度不超过围护墙埋入深度。（7）基础托换：对紧靠基坑的建筑物，采用树根桩或钻孔灌注桩、静压桩进行基础托换，将建筑物荷载传至深处刚度较大的地层。（8）施加支撑预应力：采用钢支撑时，通过施加支撑预应力减小围护墙后土体变形，预应力值宜大于设计轴力的50。（9）开挖期跟踪注浆：重要管线或保护建筑物的相应位置预埋注浆管，在基坑开挖前预注浆，开挖期根据监测结果，进行跟踪注浆控制沉降量。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.3.1 土料选择填方土料应符合设计要求，保证填方的强度与稳定性，选择的填料应为强度高

38、、压缩性小、水稳定性好、便于施工的土、石料。如设计无要求时，应符合下列规定：（1）碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3）可用于表层下的填料。（2）含水量符合压实要求的粘性土，可为填土。在道路工程中粘性土不是理想的路基填料，在使用其作为路基填料时必须充分压实并设有良好的排水设施。（3）碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方。（4）淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理含水量 全国高职高专教育“十二五”规划教材1.3.2 填筑方法1、人工填土：人工填土一般用手推车运土，人工用锹、耙、锄等工具进行填筑，从最低部分开始由一端向另一端自下而上分层

39、铺填。2、机械填土：机械填土可用推土机、铲运机或自卸汽车进行。用自卸汽车填土，需用推土机推开推平，采用机械填土时，可利用行驶的机械进行部分压实工作。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.3.3填土的压实方法填土的压实方法有碾压、夯实和振动压实等几种。1、碾压：适用于大面积填土工程。设备：平碾（压路机）、羊足碾和汽胎碾。2、夯实：主要用于小面积填土,可以夯实粘性土或非粘性土,优点是可以压实较厚的土层。设备：夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机。3、振动压实：主要用于压实非粘性土。设备：振动压路机、平板振动器等。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.3.4 影响填土压实质量的因素压实功、土的含水量、每层铺

40、土厚度。1、压实功的影响：填土压实后的重度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。土的重度与所耗的功的关系见图。当土的含水量一定，在开始压实时，土的重度急剧增加，待到接近土的最大重度时，压实功虽然增加许多，而土的重度则没有变化。实际施工中，对不同的土应根据选择的压实机械和密实度要求选择合理的压实遍数。此外，松土不宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现象，效率不高。如果先用轻碾，再用重碾压实就会取得较好效果。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.3.4 影响填土压实质量的因素2、含水量的影响：在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大而

41、不易压实。当土具有适当含水量时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。每种土壤都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的重度最大（图）。各种土的最佳含水量op和所能获得的最大干重度，可由击实试验取得。施工中，土的含水量与最佳含水量之差可控制在4%+2%范围内。图1-20土的干密度与含水量的关系全国高职高专教育“十二五”规划教材1.3.4 影响填土压实质量的因素3、铺土厚度的影响土在压实功的作用下，压应力随深度增加而逐渐减小（图），其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的有效作用深度，而且还应考虑最优土层厚度。铺

42、得过厚，要压很多遍才能达到规定的密实度；铺得过薄，则要增加机械的总压实遍数。最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少。填土的铺土厚度及压实遍数可参考下表选择。图1-21 压实作用沿深度的变化全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.1 推土机推土机是土方工程施工的主要机械之一，是在拖拉机上安装推土板等工作装置而成的机械。推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面较小、行驶速度快、易于转移，能爬30。左右的缓坡，因此应用较广。多用于场地清理和平整、开挖深度1.5m以内的基坑，填平沟坑，以及配合铲运机、挖土机工作等。此外，在推土机后面可安装松土装置，破、松硬土和冻土，也可拖挂羊足辗进行土方压实工作

43、。推土机可以推挖一至三类土，经济运距100 m以内，效率最高为60m。图1-22 T-180型推土机外形图 全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.1 推土机一、推土机（图1-23）高效施工方法 1.下坡堆土；2.并列推土；3.槽形推土；4.多铲集运 图1-22 T-180型推土机外形图 全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.2 铲运机铲运机由牵引机械和土斗组成，按行走方式分拖式和自行式两种，其操纵机构分油压式和索式。拖式铲运机由拖拉机牵引;自行式铲运机的行驶和工作，都靠自身的动力设备，不需要其他机械的牵引和操纵。图1-23 自行式铲运机外形图 全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.

44、2 单斗挖土机使用较多的是正铲与反铲。挖掘机利用土斗直接挖土，因此也称为单斗挖土机。1、正铲挖掘机正铲挖掘机外形如图示。挖土特点是：前进向上，强制切土。它适用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成整个挖运工 作。正铲挖掘机挖掘力大，适于开挖含水量小于27的一类土至四类土和经爆破的岩石及冻土。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.2 单斗挖土机2：反铲挖掘机。1）：反铲适用于开挖一类至三类的砂土或粘土。挖土特点是：后退向下，强制切土。主要用于开挖停机面以下的土方，最大挖土深度46m，经济合理的挖土深度为24m。反铲也需配备运土汽车进行运输，其外形如图示。2）：反铲的开挖方式可以采用沟端开

45、挖法，即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走，也可采用沟侧开挖法，即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距沟较远的地方，如装车则回转角度也小，但边坡不易控制。3：拉铲挖掘机。1）：适用于一类至三类的土，可开挖较大基坑(槽)和沟渠，挖取水下泥土，也可用于填筑路基、堤坝等。挖土特点是：后退向下，自重切土，其挖土深度和挖土半径都很大。拉铲能开挖停机面以下的土方，其工作状况如图示。2）：拉铲挖土时，依靠土斗自重及拉索拉力切土，卸土时斗齿朝下，利用惯性，较湿的粘土也能卸净。它的开挖方式也有沟端开挖和沟侧开挖两种。全国高职高专教育“十二五”规划教材图1-23 正铲挖土机作业方式 a)正向挖土

46、、侧向卸土 b)正向挖土、后方卸土 1正铲挖土机 2自卸汽车 正铲挖土机挖土和卸土时有两种方式，如图1-23。1.4.2.1 正铲挖土机全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.2.2 反铲挖土机 图1-24 反铲挖土机作业方式 a）沟端开挖 b）沟侧开挖 1反铲挖土机 2自卸汽车 3弃土堆 反铲挖土机作业方式有两种，如图1-24。全国高职高专教育“十二五”规划教材1.4.2.3 拉铲挖土机 图1-25 拉铲挖土机作业方式 a）沟侧开行 b）沟端开行 拉铲挖土机开行方式有沟端开行和沟侧开行两种，如图1-25所示。全国高职高专教育“十二五”规划教材一、降低地下水位的目的1、防止涌水、冒砂，保证在

47、较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结构的水平荷载。降低地下水位的方法有集水坑降水法和井点降水法。全国高职高专教育“十二五”规划教材集水坑降水法的要求集水坑降水法的要求：（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1.5.1 集水坑降水法全国高职高专教育“十二五”规划教材 集水坑降水法由于设备简单和排水方便，采用较为普通，但用该法降水，基坑底易出现流砂现象。产生流沙现象主要是由于地

48、下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，见图1。当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流沙现象。防治流砂的措施：抢挖法 打板桩法 水下挖土法 人工降低地下水位 地下连续墙法 图1-30 动水压力原理图(a)水在土中渗流的力学现象(b)动水压力对土颗粒的影响1.5.1 集水坑降水法全国高职高专教育“十二五”规划教材1.5.2 轻型井点降水法 井点降水法的井点有管井井点、喷射井点、电渗井点和轻型井点等。各井点适用范围见表1-1。表1-1 各井点适用

49、范围 适用条件降水井点型渗透系数/cm/s可降低水位深度/m一级轻型井点110-7210-436喷射井点110-7210-4820电渗井点110-7根据选定的井点确定管井井点110-610全国高职高专教育“十二五”规划教材1.5.2 轻型井点降水法1.轻型井点的布置 平面布置：当基槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时可采用单排点（图1-10a），布置在地下水流的上游一侧；反之，则宜采用双排井点（图1-10b）；当基坑面积较大时则应采用环形井点（图1-10c）。图图1-31 轻型井点的平面布置轻型井点的平面布置 a)单排井点 b)双排井点 c)环形井点 全国高职高专教育“十二五”规划教材 剖面

50、布置：轻型井点的降水深度，从理论上讲可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际的降水深度一般不宜超过6m（否则要用二级井点）。井点管的埋置深度HH1hiL 式中 H1井点管埋设面至坑底面的距离；h降低后的地下水位到基坑中心底面的距离，一般为0.51m；I地下水降落坡度，环形井点为110，单排井点为14；L井点管至基坑中心的水平距离。图图1-32 环形井点的布置图环形井点的布置图 a)平面布置 (b)剖面布置1总管 2井管 3泵站 全国高职高专教育“十二五”规划教材图图1-33 单排线状井点的布置图单排线状井点的布置图 a)平面布置 b)剖面布置 1总管 2井管 3泵站 井点系统的涌水量计

51、算：井点系统所需井点的数量，是根据其涌水量来确定的；而井点系统的涌水量，则是按水井理论进行计算。根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置有具有潜水自由面的含水层中时，称为无压井；布置在承压含水层中时，称为承压井。当水井底部达到不透水层时称完整井；否则，称为非完整井.水井的类型不同，其涌水量计算的方法亦不相同。全国高职高专教育“十二五”规划教材u对于无压完整井的环状井点系统，涌水量计算公式为：Q1.366K（2HS）S/（lgRlg X0）式中，K土壤的渗透系数（m/d），最好通过现场扬水试 验确定，也可查表；H含水层厚度（m）；R抽水影响半径（m）；R=1.95S(HK)1/2

52、S不利点的水位降落值（m）；X0环状井点系统的假想圆半径（m），X0=F环状井点系统所包围的面积。u对于无压非完整井，H0取代上式H。H0可查表1-2，当算得的H0大于实际含水层的厚度H时，则仍取H值。/F表1-2 有效带的深度H0值 S/S+l0.20.30.50.8H01.3(S+l)1.5(S+l)1.7(S+l)1.85(S+l)注：S为井点管中水位降落值；l为滤管长度。全国高职高专教育“十二五”规划教材 确定井管数量及井距 单根井管的最大出水量为：q65dlK1/3 式中 d滤管直径；l滤管长度；K渗透系数（md）。井点最少数量：n=1.1Q/q 井点管最大间距：DL1/n 式中 L

53、1总管长度（m）；1.1考虑井点堵塞等因素的井点管备用系数。求出的管距应大于15d，小于2m，并应与总管接头的间距(0.8m或1.2m)相吻合（并由此反求n）。抽水设备的选择 抽水设备型号与总管长度对应。真空泵的最低真空度：hK=10（h+h）（kPa）式中 h降水深度(m)，近似取集水总管至滤管的深度；h水头损失值(m)，包括进入滤管的水头损失、管路阻力及漏气损失等，近似取11.5m；水泵流量Q1=1.1Q 水泵最小吸水扬程hS=（h+h）（m）全国高职高专教育“十二五”规划教材 3.井点管的埋设与使用 轻型井点的安装程序：总管井点管弯联管把井点总管联接抽水设备。井水管的埋设：冲水管冲孔、钻

54、孔、水冲法及振动水冲法。轻型井点使用时，一般应连续抽水（特别是开始阶段）。正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。真空度是判断井点系统工作情况是否良好的尺度。在抽水过程中，还应检查有无堵塞“死井”（工作正常的井管，用手触摸时，应有冬暖夏凉的感觉，或从弯联管上的透明阀门）观察，如死井太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水冲洗或拔出重埋。为观察地下水位的变化，可在影响半径内设观察孔。全国高职高专教育“十二五”规划教材 4.轻型井点系统设计举例 某工程设备基础施工基坑底宽10m，长15m，深4.1m，边坡坡度为1:0.5（图1-16）。经地质钻探查明，在靠近天然地面处有厚0.5m的粘土层，此土层下

55、面为厚7.4m的极细砂层，再下面又是不透水的粘土层，现决定用一套轻型井点设备进行人工降低地下水位，然后开挖土方，试对该井点系统进行设计。图图1-16 1-16 某设备基础开挖前的井点某设备基础开挖前的井点 平面图断面图全国高职高专教育“十二五”规划教材 解：井点系统布置 该基坑底尺寸为10m15m，边坡为1:0.5，表层为0.5米厚粘土，所以为使总管接近地下水位，可先挖出0.4m，在+5.20m处布置井点系统，则布置井点系统处（上口）的基坑尺寸为13.7m18.7m；考虑井管距基坑边1m，则井点管所围成的平面面积为15.7m20.7m，故按环形井点布置。HH1+h+IL=(5.21.5)+0.

56、5+1/1015.6/2=4.99m令井点管6m长，且外露于埋设面0.2m实际埋深6.000.2=5.8m；故采用一级井点系统即可。基坑中心降水深度S=(5.01.5)+0.5=4.0m，。再令滤管长度为1.2m，则滤管底口标高为1.80m，距不透水的粘土层（2.30m处）0.5m，故此井点系统为无压非完整井。井点管中水位降落值S=5.8m(5.205.0)m=5.6m。l=1.2m。S/（S+l）=5.6/（5.6+1.2）=0.82，则 H0=1.85(S+l)=1.85(5.6+1.2)m=12.58m，而含水层厚度H=5.0m(2.3)m=7.3m H0，故H0=H=7.3m（无压非完

57、整井按完整井计算）。R=1.95S（HK）1/2=1.954.0（7.330）1/2m=115m15.7/2；且井点管所围成的矩形长宽比20.7/15.75。所以不必分块布置。全国高职高专教育“十二五”规划教材涌水量计算按扬水试验测得该细砂层的渗透系数K30m/d。x0=（15.720.7/）1/2m=10.17m Q=1.36630（27.34）4/（lg115lg10.17）m3/d=1592 m3/d计算井点管数量和间距取井点管直径为38mm，则单根出水量q=650.0381.2301/3m3/d=28.9m3/d所以井点管的计算数量n=1.11592/28.9根=61根则井点管的平均间

58、距D=（15.7+20.7）2/61m=1.19m，取D=1.2m。实际布置：长边：20.7/1.2+1=19根（实长21.6m）；短边：15.7/1.2=13根（实长15.6m）全国高职高专教育“十二五”规划教材 抽水设备选用 总管长度为74.4m，所以选一台W5型干式真空泵（或井点管总数为64根，选一台QJD90型射流泵。最低真空度为：hK=10(6+1.2)kPa=72kPa 水泵所需流量：Q1=1.1Q=1.11649.5m3/d=1814.45m3/d 水泵的吸水扬程：Hs6.0m+1.2m=7.2m 根据Q1、Hs可查表（如建筑施工手册中）确定离心泵型号。Thank you for your attention!