1、主要内容：土的分类及工程性质、土方工程量计算、基坑支护、降水工程、土方机械化施工及土方工程质量验收；学习重点：土的工程性质及其对施工的影响、土方工程量计算、土壁支护与边坡以及降水工程。,第一章 土方工程,学习要求:掌握土的分类和现场鉴别土的种类；掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法、井点降水的计算方法；熟悉常见的基坑支护方法；了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；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；掌握回填土施工方法及质量检验标准。,1-1-1 土的基本物理性质指标,1-1 土的基本性质,1-2 土的工程分类与性质,1-2-1 土的工程分类,1.土的可
2、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 可松性系数表示，即：,1-2-2 土的工程性质,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。,各种土的可松性参考数值,2土的压缩性取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩性以土的压缩率表示。,土的压缩率参考值,3土的休止角指在某一状态下的土体可以稳定的坡度，常见土的休止角见下表。,1-3 土的现场鉴别方法,1-3-1 碎石土的现场鉴别,1-3-
3、2 粘性土等的现场鉴别,1-3-3 人工填土、淤泥、泥炭的现场鉴别,1-4 工程场地平整,1-4-1 场地平整的程序场地平整是将需进行建筑范围内的自然地面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。场地平整的一般施工工艺程序安排是：现场勘察清除地面障碍物标定整平范围设置水准基点设置方格网、测量标高计算土方挖填工程量平整土方场地碾压验收。平整前必须把场地平整范围内的障碍物如树木、电杆、管道等清理干净，然后根据总图要求的标高，从水准基点引进基准标高作为确定土方量计算的基点。,平整场地的一般要求如下： 1平整场地应做好地面排水。平整场地的表面坡度应符合设计要求，如设
4、计无要求时，一般应向排水沟方向作成不小于0.2的坡度。 2平整后的场地表面应逐点检查，检查点为每100400m2取1点，但不少于10点；长度、宽度和边坡均为每20m取1点，每边不少于1点，其质量检验标准应符合下表的要求。 3场地平整应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度是否符合设计要求。平面控制桩和水准控制点应采取可靠措施加以保护，定期复测和检查；土方不应堆在边坡边缘。,土方开挖工程质量检验标准（mm）,1-4-2 场地平整的土方量计算,1场地平整高度的计算一般场地平整高度（设计标高）的选择原则是：在符合生产工艺和运输条件下，尽量利用地形，减少挖方数量；挖方与填方量应尽可能达到互相平衡
5、，以降低土方运输费用；同时应考虑最高洪水位的影响等。场地平整高度的计算步骤和方法如下：（1）计算场地设计标高如图1-1（a），将地形图划分方格网，每个方格的角点标高，一般可根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得。如无地形图，可在现场打设木桩定好方格网，然后用水准仪直接测出。,图1-1场地设计标高计算简图 （a）地形图上划分方格；（b)设计标高示意图 1-等高线；2-自然地坪；3-设计标高平面； 4-自然地面与设计标高平面的交线（零线）,一般要求场地内挖方和填方量平衡，如图1-1（b）。设达到挖填平衡的场地平整标高为 ，则由挖填平衡条件， 值可由下式（1-1)求得：式中 N方格网数（个）；
6、H11H22任一方格的四个角点的标高（m）；H1一个方格共有的角点标高（m）；H2二个方格共有的角点标高（m）；H3三个方格共有的角点标高（m）；H4四个方格共有的角点标高（m）。,(2）考虑设计标高的调整值上式计算的为一理论数值，实际尚需考虑：1)土的可松性；2)设计标高以下各种填方工程用土量，或设计标高以上的各种挖方工程量；3)边坡填挖土方量不等；4)部分挖方就近弃土于场外，或部分填方就近从场外取土等因素。考虑这些因素所引起的挖填土方量的变化后，适当提高或降低设计标高。,(3) 考虑排水坡度对设计标高的影响式（1-1)计算的未考虑场地的排水要求，实际应有一定排水坡度。如场地面积较大，应有2
7、以上排水坡度，尚应考虑排水坡度对设计标高的影响。故场地内任一点实际施工时所采用的设计标高（m）可由下式计算： 单向排水时:HH0li （1-2） 双向排水时:HH0lxixlyiy （1-3),2场地平整土方工程量的计算土方工程量的计算方法有方格网法和横断面法两种。（1）方格网法用于地形较平缓的地段。计算方法较为复杂，但精度较高，其计算步骤和方法如下：1) 划分方格网根据已有地形图（一般用1：500的地形图）将场地划分成若干个方格网，尽量与测量的纵、横坐标网对应，方格一般采用20m20m或40m40m，将相应设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角。将设计地面标高与自然地面标高的
8、差值，即各角点的施工高度（挖或填），填在方格网的左上角，挖方为（），填方为（）。,2）计算零点位置在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出方格网边上的零点的位置，并标注于方格网上，连接零点即得填方区与挖方区的分界线（即零线）。零点的位置按下式计算（图1-2）：,（1-4）,图1-2 零点位置计算示意图,3) 计算土方工程量按方格网底面积图形和表1-10所列体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量，有关计算公式见表1-10。 常用方格网点计算公式 表1-10,4）计算土方总量将挖方区（或填方区）所有方格计算土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。,例1-1 厂房场地平整，部分方格网如图1-
9、3所示，方格边长为20m20m，试计算挖填总土方工程量。,图 1-3 方 格 网 法 计 算 土 方 量,解 划分方格网、标注高程。根据图1-3(a)方格各点的设计标高和自然地面标高，计算方格各点的施工高度，标注于图1-3（b）中各点的左角上。 计算零点位置。从图1-3(b)中可看出12、27、38三条方格边两端角的施工高度符号不同，表明此方格边上有零点存在，由表1-10第2项公式：12线27线38线,将各零点标注于图1-3（b），并将零点线连接起来。,计算土方工程量方格I底面为三角形和五角形，由表1-10第1、3项公式：三角形200土方量 五角形16700土方量 方格II底面为二个梯形，由表
10、1-10第2项公式：梯形2300土方量梯形7800土方量 方格III底面为一个梯形和一个三角形，由表1-10第1、2项公式：梯形3400土方量, 汇总全部土方工程量 全部挖方量V76.8041.638.1714716411521.33573.93（m3）全部填方量 V1.189.2019.1255.015.3399.83（m3）（2）横截面法横截面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤和方法如下：1）划分横截面根据地形图、竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分横截面AA、BB、CC“（图1-4）。,图1-4 画横
11、截面示意图,2）画横截面图形按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为挖方或填方的截面。3）计算横截面面积按表1-11横截面面积计算公式，计算每个截面的挖方或填方截面面积。,常 用 截 断 面 计 算 公 式 表 1-11,4）计算土方量根据横截面面积按下式(1-5)计算土方量：5）土方量汇总 3边坡土方量计算用于平整场地、修筑路基、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用图算法。图算法系根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体（图1-5），一种为三角棱体（如体积、）；另一种为三角棱柱体（如体积），然后应用表1-
12、13几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇总即得场地总挖土（）、填土（）的量。,图1-5 场地边坡计算简图,常用边坡三角棱体、棱柱体计算公式 表1-13,例1-2 场地整平工程，长80m、宽60m，土质为粉质粘土，取挖方区边坡坡度为1：1.25，填方边坡坡度为1：1.5，已知平面图挖填分界线尺寸及角点标高如图1-6所示，试求边坡挖、填土方量。,图1-6 场地边坡平面轮廓尺寸图,解 先求边坡角点14的挖、填方宽度：角点1填方宽度0.851.501.28（m）角点2挖方宽度1.541.251.93（m）角点3挖方宽度0.401.250.50（m）角点4填方宽度1.401.502.10（m）按照场地
13、四个控制角点的边坡宽度，利用作图法可得出边坡平面尺寸（如图1-6所示），边坡土方工程量，可划分为三角棱体和三角棱柱体两种类型，按表1-13公式计算如下：（1)挖方区边坡土方量,挖方区边坡的土方量合计： V挖（24.031.191.4447.580.020.020.75）75.03（m3）,填方区边坡的土方量合计：V填28.131.091.1260.420.250.225.7196.94（m3）,1- 5土方开挖1-5-1 土方施工准备工作 1.学习和审查图纸 2.查勘施工现场 3.编制施工方案 4.平整施工场地 5.清除现场障碍物 6.进行地下铲探 7.作好排水降水设施 8.设置测量控制网 9
14、.修建临时设施及道路 10.准备机具、物资及人员 1-5-2 开挖的一般要求 1.场地开挖(挖方边坡坡度如设计无规定按下表采用) 2.浅基坑开挖,永久性土工构筑物挖方的边坡坡度,1-5-3 槽和管沟开挖 1.槽和管沟开挖，应先进行测量定位，抄平放线，定出开挖长度，按放线分块（段）分层挖土。 开挖基坑不放坡，采取直立开挖不加支护的挖方深度应符合下表的规定。,槽和管沟不加支撑时的容许深度,超过上表规定的深度，应根据土质和施工具体情况进行放坡，以保证不坍方。其临时性挖方的边坡值可按下表采用。,临时性挖方边坡值,2.基槽开挖程序一般是：测量放线切线分层开挖排降水修坡整平留足预留土层等。,1-5-4 浅
15、基坑、槽和管沟的支撑方法基坑槽和管沟的支撑方法见下表。,一般浅基坑的支撑方法,1-5-5 土方开挖和支撑施工注意事项 1.挖土及降低地下水位时，应经常观察附近已有建筑或构筑物、道路、管线，有无下沉和变形。 2.支撑应挖一层支撑好一层，并严密顶紧，支撑牢固，严禁一次将土挖好后再支撑。 3.施工中应经常检查支撑和观测邻近建筑物的情况。 4.支撑的拆除应按回填顺序依次进行等。,1-5-6 基坑边坡保护 当基坑放坡高度较大，施工期和暴露时间较长，易于疏松或滑坍。为防止基坑边坡因气温变化，或失水过多而疏松或滑坍；或防止坡面受雨水冲刷而产生溜坡现象。应根据土质情况和实际条件采取边坡保护措施，以保护基坑边坡
16、的稳定，常用基坑坡面保护方法有：1.薄膜覆盖或砂浆覆盖法 对基础施工期较短的临时性基坑边坡，采取在边坡上铺塑料薄膜，在坡顶及坡脚用草袋或编织袋装土压住；或在边坡上抹水泥砂浆22.5cm厚保护。为防止薄膜脱落，在上部及底部均应搭盖不少于80cm，同时在土中插适当锚筋连接，在坡脚设排水沟（如图1-7a所示）。,图1-7 基坑边坡护面方法 （a）薄膜或砂浆覆盖；（b）挂网或挂网抹面； （c）喷射混凝土或混凝土护面；（d）土袋或砌石压坡 1-塑料薄膜；2-草袋或编织袋装土；3-插筋112mm；4-抹M5水泥砂浆； 5-20号钢丝网；6-C15喷射混凝土；7-C15细石混凝土；8-M5砂浆砌石； 9-排
17、水沟；10-土堤；11-46mm钢筋网片，纵横间距250300mm,2.挂网或挂网抹面法对基础施工期短，土质较差的临时性基坑边坡，可在垂直坡面楔入直径1012mm，长4060cm插筋，纵横间距1m，上铺20号铁丝网，上下用草袋或编织袋装土或砂压住，或在铁丝网上抹2.53.5cm厚的M5水泥砂浆。在坡顶坡脚设排水沟（图1-7b）。3.喷射混凝土或混凝土护面法对邻近有建筑物的深基坑边坡，可在坡面垂直楔入直径1012mm，长4050cm插筋，纵横间距1m，上铺20号铁丝网，在表面喷射4060mm厚的C15细石混凝土直到坡顶和坡脚；亦可不铺铁丝网，而坡面铺46mm250300mm钢筋网片，浇筑5060
18、mm厚的细石混凝土，表面抹光（图1-7c）。4.土袋或砌石压坡法对深度在5m以内的临时基坑边坡，在边坡下部用草袋或编织袋装土堆砌或砌石压住坡脚。在坡顶设挡水土堤或排水沟，防止冲刷坡面，在底部作排水沟，防止冲坏坡脚（图1-7d）。,1-5-7 土方开挖施工中的质量控制要点 1.对定位放线的控制 2.对土方开挖的控制 3.基坑（槽）验收 4.土方开挖工程质量检验标准,1-6 土方机械化施工,1-6-1 土方机械的选择,一般常用土方机械的选择可参考下表。,1-6-2 土方机械基本作业方法1推土机 （1）作业方法 （2）提高生产率的方法 1）下坡推土法,2）槽形挖土法,3）并列推土法,4）分堆集中，一
19、次推送法,5）斜角推土法,6）之字斜角推土法,（a）、（b）之字形推土法；（c）斜角推土法,7）铲刀附加侧板法,2铲运机,（1）作业方法,开行路线有如下几种：,1）椭圆形开行路线,2）“8”字形开行路线,（a）椭圆形开行路线；（b）“8”字形开行路线 1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤,3）大环形开行路线,4）连续式开行路线,（a）大环形开行路线 （b）连续式开行路线 1-铲土；2-卸土,5）锯齿形开行路线,锯齿形开行路线 1-铲土；2-卸土,6）螺旋形开行路线,（2）提高生产率的方法1）下坡铲土法,2）跨铲法,1-沟槽；2-土埂；A-铲斗宽；B-不大于拖拉机履带净距,3）交错铲土法,4
20、）助铲法,1-铲运机铲土；2-推土机助铲,5）双联铲运法,3.挖掘机 （1）正铲挖掘机1）作业方法根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有以下两种：, 正向开挖，侧向装土法, 正向开挖，后方装土法,（a）、（b）正向开挖，侧向装土 （c）正向开挖，后方装土,2）提高生产率的方法, 分层开挖法,（a）分层挖土法；（b）设先锋槽分层挖土法 1-下坑通道；I、II、III一、二、三层, 多层挖土法,多层挖土法, 中心开挖法,上下轮换开挖法, 顺铲开挖法, 间隔开挖法,（a）顺铲开挖法；（b）间隔开挖法,（2）反铲挖掘机根据挖掘机开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有以下几种：,1）沟端开挖法,
21、2）沟侧开挖法,（a）、（b）沟端开挖法；（c）沟侧开挖法,3）多层接力开挖法,（3）抓铲挖掘机 抓铲挖掘机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。抓铲能在回转半径范围内开挖基坑上任何位置的土方，并可在任何高度上卸土（装车或弃土）。,（4）装载机略 。,1-7 土方回填1-7-1 土料要求与含水量控制 填土土料含水量的大小，直接影响到夯实（碾压）质量，在夯实（碾压）前应先试验，以得到符合密实度要求条件下的最优含水量和最少夯实（或碾压）遍数。含水量过小，夯压（碾压）不实；含水量过大，则易成橡皮土。各种土的最优含水量和最大密实度参考数值见下表。,土的最优含水量和最大干密度参考表,土料含水量一般以手握
22、成团，落地开花为适宜。当含水量过大，应采取翻松、晾干、换土回填、掺入干土或其他吸水性材料等措施；如土料过干，则应预先洒水润湿，每1m3铺好的土层需要补充水量（L）按下式计算：,式中 V单位体积内需要补充的水量（L）；w土的天然含水量（%）（以小数计）；wop土的最优含水量（%）（以小数计）；w填土碾压前的密度（kg/m3）。,1-7-2 基底处理1.回填应先清除基底上杂物，排除积水，并应采取措施防止地表滞水流入填方区，浸泡地基，造成基土下陷。2.当填方基底为耕植土或松土时，应将基底充分夯实和碾压密实。3.当填土场地地面陡于1/5时，应先将斜坡挖成阶梯形，阶高0.20.3m，阶宽大于1m，然后分
23、层填土，以利结合和防止滑动。,1-7-3 人工填土方法填土应从场地最低部分开始，由一端向另一端自下而上分层铺填。每层虚铺厚度，用人工木夯夯实时不大于20cm，用打夯机械夯实时不大于25cm。深浅坑（槽）相连时，应先填深坑（槽），相平后与浅坑全面分层填夯。墙基及管道回填应在两侧用细土同时均匀回填、夯实，防止墙基及管道中心线位移。,1-7-4 机械填土方法1.推土机填土:应由下而上分层铺填，每层虚铺厚度不宜大于30cm。大坡度堆填土，不得居高临下，不分层次，一次堆填。2.铲运机填土:铺土应分层进行，每次铺土厚度不大于3050cm，每层铺土后，利用空车返回时将地表面刮平。3.汽车填土:自卸汽车为成堆
24、卸土，须配推土机推土、摊平。每层的铺土厚度不大于3050cm。填土可利用汽车行驶作部分压实工作，行车路线须均匀分布于填土层上。,1-7-5 压实的一般要求1.密实度要求填方的密实度要求和质量指标通常以压实系数表示。压实系数为土的控制干土密度d（用环刀法或灌砂法确定）与最大干土密度dmax（击实实验确定）的比值。最大干土密度dmax是当最优含水量时，通过标准的击实方法确定的。密实度要求一般由设计根据工程结构性质、使用要求以及土的性质确定，如未作规定，可参考下表数值。,压实填土的质量控制,2铺土厚度和压实遍数填土每层铺土厚度和压实遍数视土的性质、设计要求的压实系数和使用的压（夯）实机具性能而定，一
25、般应进行现场碾（夯）压试验确定。下表为压实机械和工具每层铺土厚度与所需的碾压（夯实）遍数的参考数值，如无试验依据，可参考应用。,填土施工时的分层厚度及压实遍数,1-7-6 压实机具的选择1.平碾压路机按重量等级分轻型（35t）、中型（610t）和重型（1215t）三种；按作用于土层荷载的不同，分静作用压路机和振动压路机两种。静作用压路机适用于薄层填土或表面压实、平整场地、修筑堤坝及道路工程；振动平碾适用于填料为爆破石渣、碎石类土、杂填土或粉土的大型填方工程。2.小型打夯机有冲击式和振动式之分，由于体积小、重量轻、操纵方便、夯击能量大，在建筑工程上使用很广。但劳动强度较大，常用的有蛙式打夯机、柴
26、油打夯机、电动立夯机等。适用于粘性较低的土（砂土、粉土、粉质粘土）基坑（槽）、管沟及边角部位的填方的夯实。3.平板式振动器适用、操作简单，但振实深度有限。适于小面积粘性土薄层回填土振实、较大面积砂土的回填振实以及薄层砂卵石、碎石垫层的振实。,1-7-7 填土压（夯）实方法1.一般要求(1)尽量采用同类土填筑，宜控制土的含水率在最优含水量范围内。(2)填土应从最低处开始，由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。(3)在地形起伏之处，应做好接搓，修筑1：2阶梯形边坡，每台阶高可取50cm、宽100cm。接缝部位不得在基础、墙角、柱墩等重要部位。(4)填土应预留一定的下沉高度，以备在干湿交替等自然因素作
27、用下，土体逐渐沉落密实。(5)基坑（槽）回填应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。(6)回填管沟时，应人工先在管子周围填土夯实，并从管道两边同时进行直至管顶0.5m以上。在不损坏管道的情况下，方可采用机械填土回填夯实。（7）用压路机进行填方压实，应采用“薄填、慢驶、多次”的方法，填土厚度不应超过2530cm。（8）土层表面太干时应洒水湿润后，继续回填，以保证上、下层接合良好。,1-7-8 质量控制与检验1.施工过程中应检查排水措施、每层填筑厚度和含水量控制等。2.对有密实度要求的填方，在夯实或压实之后，要对每层回填土采用环刀法（或灌砂法）取样测定土的干密度，或用小轻便触探仪直接通过锤击数来检验
28、干密度和密实度，符合设计要求后，才能填筑上层。3.基坑和室内填土，每层按100500m2取样1组；场地平整填方，每层按400900m2取样1组；管沟回填每2050m取样1组，但每层均不少于1组，取样部位在每层压实后的下半部。用灌砂法取样应为每层压实后的全部深度。4.施工结束后应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准参见下表。,填土工程质量检验标准（mm）,1-8 基坑支护结构的类型和选型,1-8-1 支护结构的类型和组成,1-8-2 支护结构的选型1.围护墙选型（1）深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙围护墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙（如
29、下图）。,（a）砂土及碎石土；（b）粘性土及粉土,（2）锁口钢板桩锁口钢板桩（见下图）的形式有U型、L型、一字型、H型和组合型。建筑工程中常用前两种，基坑深度较大时才用后两种。,（a）内撑方式；（b）锚拉方式 1-钢板桩；2-围檩；3-角撑； 4-立柱与支撑；5-支撑；6-锚拉杆,（3）型钢横挡板围护墙 （见右图）型钢横挡板围护墙亦称桩板式支护结构。这种围护墙由工字钢（或H型钢）桩和横挡板（亦称衬板）组成，再加上围檩、支撑等则一种支护体系。,1-工字钢（H型钢）；2-八字撑；3-腰梁；4-横挡板；5-垂直联系杆件； 6-立柱；7-横撑；8-立柱上的支撑件；9-水平联系杆,（4）钻孔灌筑桩（见下
30、图）钻孔灌筑桩施工无噪声、无振动、无挤土，刚度大，抗弯能力强，变形较小，几乎在全国都有应用。多用于基坑坑深715m的基坑工程。,1-围檩；2-支撑；3-立柱；4-工程桩；5-钻孔灌筑桩围护墙； 6-水泥土搅拌桩挡水帷幕；7-坑底水泥土搅拌桩加固,（5）挖孔桩挖孔桩围护墙也属桩排式围护墙。其成孔是人工挖土，多为大直径桩，宜用于土质较好地区。,（6）地下连续墙,（7）加筋水泥土桩法（SMW工法）即在水泥土搅拌桩内插入H型钢，使之成为同时具有受力和抗渗两种功能的支护结构围护墙（见下图）。,1-插在水泥土桩中的H型钢；2-水泥土桩,（8）土钉墙土钉墙（见右图）是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动起挡土
31、作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。,1-土钉；2-喷射细石混凝土面层；3-垫板,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，必须做好基坑的降水工作。降水方法可分为重力降水（集水井、明渠等）和强制降水（轻型井点、深井点、电渗井点等）。土方工程中采用较多的是集水井降水和轻型井点降水。,1.3.3 降低地下水位,1.3.3.1 集水井降水,集水井降水是一种设备简单、应用普遍的人工降低水方法。,施工方法：开挖基坑或沟槽过程中，在基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，使水在重力作用下经排水沟流入集水井内，然后
32、用水泵抽出坑外(见图1.16)。 集水井的直径或宽度，一般为0.6m0.8m。其深度随着挖土深度逐渐加深，应经常低于挖土面0.7m1.0m；井底铺设碎石滤水层，以免抽水时将砂抽出。 集水井降水适用于水流较大的粗粒土层的降水，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。,流砂：当基坑（槽）挖土到地下水位以下，而土质又是细砂或粉砂时，如采用集水井法降水开挖，则基坑（槽）底下面的土会形成流动状态，并随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。流砂产生原因：水在土中渗流所产生的动水压力（地下水的渗流对单位土体内骨架产生的压力）对土体作用。,流砂现象,如
33、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： 枯水期施工：使最高地下水位不高于坑底0.5m； 水下挖土法：不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡； 井点降水法 打板桩法 地下连续墙法 冻结法施工,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，人工控制底下水流的方向，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。 井点降水有两类：轻型井点和管井类(深井泵)。 对不同的土质应采用不同的降水形式，表1.6为常用的降水形式。,1.3.3.2 井点降水法,表1
34、.6 降水类型及适用条件,(1) 轻型井点,轻型井点(图1.17)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。,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1.18)为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大，滤管必须埋设在含水层中。,轻型井点的布置 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
35、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1.19)。,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1.19(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(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m。,(1.14),如宽度大于6m或土质不良，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1.20
36、)；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。,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1.21）。,轻型井点的安装 轻型井点的施工分为准备工作、井点系统埋设、使用和拆除。 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。 埋设井点的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、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。 井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔(图1.22(a)和埋管(图1
37、.22(b)两个过程 。,轻型井点注意事项： 轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。 井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管和孔壁之间迅速填灌砂滤层，防止孔壁塌孔。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键，一般选用干净粗砂。 井点填砂后，须用粘土封口，以防漏气。 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。,1.4.1.1 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。,1.4 土方机械化施工,1.4.1 常用土方施工机械,1.4.1.1 铲运机 铲运机是一种能综
38、合完成全部土方施工工序（挖土、装土、运土、卸土和平土）的机械，适于一至三类土。 按行走方式分：牵引式铲运机和自行式铲运机； 按铲斗操纵系统分：液压操纵和机械操纵两种。 为提高铲运机的生产效率，可采取下坡铲土、推土机推土助铲、跨铲法等方法，缩短装土时间，使铲斗的土装得较满。 其运行路线一般有环形路线和“8”字形路线两种形式。 环形路线 见图1.23 “8”字形路线 见图1.24,1.4.1.3 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1.25)。 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：能无级调速且调速范围大；快速作业时
39、能高速反转；操纵省力，易实现自动化等。,(1) 正铲挖土机 正铲挖土机的工作特点：前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高，开挖停机面以上土方；适用于开挖含水量较小的一和经爆破的岩石及冻土，一般用于大型基坑工程。 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1.26(b) （生产效率较高） 正向挖土，反向卸土(图1.26(a),(2) 反铲挖土机 反铲挖土机的工作特点：后退行驶，铲斗由上而下强制切土；适用于开挖停机面以下一至三类的粘土或砂土；经济合理的挖土深度为35m。 反铲挖土机的开行方式有沟端开挖和沟侧开挖两
40、种。 沟端开挖(图1.28(a)：反铲挖土机停在沟端，后退挖土，向一侧弃土。 沟侧开挖(图1.28(b)：反铲挖土机停于沟侧，沿沟边挖土，移动方向与挖土方向垂直，边坡不宜控制。,(3) 拉铲挖土机 拉铲挖土时，依靠土斗自重及拉索拉力切土。适用于一至三类的土方开挖；可以开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土。开挖方式可分为：沟端开挖和沟侧开挖。开挖的边坡及坑底的平整度较差，需要较多的人工修坡（底）。(4) 抓铲挖土机 适用于开挖较松软的土。对施工面狭窄而深的基坑、沟槽、沉井等工程采用抓铲效果较好；还适用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿渣等松散材料。土质坚硬时不能用抓铲施工。,当挖
41、掘机挖出的土方需要运土车辆运走时，挖掘机的生产效率不仅取决于自身的技术性能，还取决于所选的运输工具是否与之协调。可以根据挖掘机的技术性能按下式计算其生产率P：,1.4.2 挖掘机与运土车辆的配合,式中 t挖掘机每次作业循环延续时间（s）；q挖掘机斗容量；KS土的最初可松性系数；KC土斗的充盈系数可取0.81.1；KB工作时间利用系数，一般为0.60.8。为使挖掘机能充分发挥生产能力，应使运土车辆的载重量Q与挖掘机的每斗土重保持一定的比例（一般情况下汽车的载重量为每斗土重的35倍为宜），并有足够的车辆保证挖掘机连续工作。运土车辆的数量N可用下式计算：,T运输车辆每一工作循环延续时间（s），由装车
42、、运输、卸车、空车开回及等待时间组成；t1运输车辆调头而使挖掘机等待的时间（s）；t2运输车辆装满一车土的时间（s）；t2=nt,n-运土车辆每车装土次数；Q运土车辆的载重量(t)；q挖掘机斗容量(立方米)；实土重度（KN/立方米）。,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。 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1.29)。 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。,1.5 基坑(槽)施工,1.5.1 房屋定位,放线
43、：房屋定位后，根据基础的宽度、土质、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1.30)。,1.5.2 放线,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1.31)，基槽放灰线尺寸为：,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
44、作面宽外，还需加上支撑所需尺寸(一般为100mm)。,(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1.32)：,式中 b 放坡宽度，b=mh； m 坡度系数； h 基槽开挖深度。,(1.16),1.5.3 基槽(坑)土方开挖,基槽(坑)开挖有人工开挖和挖掘机开挖两种形式。 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，严禁超挖”的原则。,1.5.3.1 基槽(坑)开挖深度控制,当基槽
45、(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。,1.5.3.2 基槽(坑)开挖中注意事项,在开挖基槽(坑)之前，应检查龙门板、轴线桩有无松动现象，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) 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
46、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。,1.5.3.3 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： 核对基槽(坑)的位置、平面尺寸、底标高。 核对基槽(坑)土质和地下水情况。 空穴、古墓、防空掩体及地下埋设物的位置、深度、形状。 对整个基槽(坑)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。 验槽的重点
47、应选择在桩基、承重墙或其他受力较大部位。,1.6 填土与压实,1.6.1 填土的要求,填土的土料应符合设计要求。 含有大量有机物以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料； 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； 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，并尽量用同类土填筑。,1.6.2 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。 碾压法适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、振动碾和汽胎碾等。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方
48、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、蛙式打夯机等。,1.6.3 填土压实的影响因素,填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量、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1.33。,1.6.3.2 含水量的影响 填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。 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(图1.34)。 各种土的最佳含水量和最大干密度见表1.
49、7所示。,表1.7 土的最佳含水量和最大干密度参考表,1.6.3.3 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1.35)，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。 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1.8的规定。,表1.8 填土施工时的分层厚度及压实遍数,1.6.4 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1.9的规定。,
