第1章土方工程上課

第1章土方工程第一章土方工程第一章土方工程本章要求

1.了解土方工程施工特點；掌握土方量的計算、場地平整施工的豎向規(guī)劃設(shè)計。

2.掌握基坑開挖施工中的降低地下水位方法，基坑邊坡穩(wěn)定及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的基本原理。

3.熟悉常用土方機(jī)械的性能和使用范圍。

4.掌握填土壓實和路堤填筑的要求和方法。

5.自學(xué)爆破施工的基本概念及常用爆破方法。本章重點：土的可松性，土方量的計算，場地平整施工的豎向規(guī)劃設(shè)計，輕型井點系統(tǒng)的設(shè)計，邊坡塌方、流砂的原因及防治，填土壓實的原理、方法及施工控制。本章難點：利用土的可松性系數(shù)進(jìn)行土方量的計算，輕型井點的計算，影響填土壓實的因素。概述

土方工程包括土的開挖、運(yùn)輸和填筑等施工過程，有時還要進(jìn)行排水、降水、土壁支撐等準(zhǔn)備工作。在建造工程中，最常見的土方工程有：場地平整、基坑（槽）開挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。土方工程施工往往具有工程量大、勞動繁重和施工條件復(fù)雜等特點；土方工程施工又受氣候、水文、地質(zhì)、地下障礙等因素的影響較大，不可確定的因素也較多，有時施工條件極為復(fù)雜。

概述

土方工程包括土的開挖、運(yùn)輸和填筑等施工過程，有時還要進(jìn)行排水、降水、土壁支撐等準(zhǔn)備工作。在建造工程中，最常見的土方工程有：場地平整、基坑（槽）開挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。

土方工程施工往往具有工程量大、勞動繁重和施工條件復(fù)雜等特點；土方工程施工又受氣候、水文、地質(zhì)、地下障礙等因素的影響較大，不可確定的因素也較多，有時施工條件極為復(fù)雜。長江三峽工程船閘高邊坡土體為砂土,然后淤泥軟土廣州市海珠城廣場工地基坑擋土墻發(fā)生坍塌事故北京西城一工地連續(xù)塌陷一路人被埋身亡2008-01-14坍塌處最終形成長約23米、寬約8米、深約17米的缺口20060103北京東三環(huán)京廣橋附近主輔路出現(xiàn)200平方米的大坑南京鬧市煤氣管道爆炸原因系地鐵施工路面下沉

09-04-28浙江金華一公安局長在別墅區(qū)挖井引爆煤氣管土的分類土的分類繁多，其分類法也很多，如按土的沉積年代、顆粒級配、密實度、液性指數(shù)分類等。在土木工程施工中，按土的開挖難易程度將土分為八類如下表，這也是確定土木工程勞動定額的依據(jù)（詳見下表）。類別土的名稱開挖方法可松性系數(shù)KsK's第一類（松軟土）砂，粉土，沖積砂土層，種植土，泥炭（淤泥）用鍬、鋤頭挖掘1.08~1.171.01~1.04第二類（普通土）粉質(zhì)粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土和粉土用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松1.14~1.281.02~1.05第三類（堅土）軟及中等密實粘土，重粉質(zhì)粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、粉質(zhì)粘土、壓實的填筑土主要用鎬，少許用鍬、鋤頭，部分用撬棍1.24~1.301.04~1.07第四類（礫砂堅土）重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石先用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用鍥子及大錘1.26~1.371.06~1.09第五類（軟石）硬石炭紀(jì)粘土，中等密實的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石灰?guī)r用鎬或撬棍、大錘，部分用爆破方法1.30~1.451.10~1.20第六類（次堅石）泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖、泥灰?guī)r，密實的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖、片麻巖用爆破方法，部分用風(fēng)鎬1.30~1.451.10~1.20第七類（堅石）大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中粒花崗巖，堅實的白云巖、礫巖、砂巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖用爆破方法1.30~1.451.10~1.20第八類（特堅石）安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細(xì)?；◢弾r、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖，玢巖用爆破方法1.45~1.501.20~1.30土的工程分類

土的工程性質(zhì)

土的工程性質(zhì)對土方工程施工有直接影響，也是進(jìn)行土方施工設(shè)計必須掌握的基本資料。土的主要工程性質(zhì)有：土的可松性、滲透性、密實度、抗剪強(qiáng)度、土壓力等。

土的含水量：土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。1.1.2土的工程性質(zhì)1.1.2.1土的含水量式中：m濕——含水狀態(tài)土的質(zhì)量，kg；m干——烘干后土的質(zhì)量，kg；mW——土中水的質(zhì)量，kg；

mS—固體顆粒的質(zhì)量，kg。

土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實程度有直接的影響。(1.1)土的天然密度:在天然狀態(tài)下，單位體積土的質(zhì)量。它與土的密實程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計算：

1.1.2.2土的天然密度和干密式中ρ——土的天然密度，kg/m3；m——土的總質(zhì)量，kg；V—

土的體積，m3。

(1.2)干密度:

土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值，用下式表示：

式中ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固體顆粒質(zhì)量，kg；

V—

土的體積，m3。

在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。

(1.3)1.1.2.4土的滲透性土的滲透性：指土體被水透過的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)：表示單位時間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級配、密實程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)

表1.2土的滲透系數(shù)參考表

土的名稱

滲透系數(shù)(m/d)土的名稱滲透系數(shù)(m/d)粘土

＜0.005中砂

5.00～20.00亞

粘

土

0.005～0.10均質(zhì)中砂

35～50輕亞粘土

0.10～0.50粗砂

20～50黃土

0.25～0.50圓

礫

石

50～100粉砂

0.50～1.00卵石

100～500細(xì)砂

1.00～5.00

⑴土具有可松性即自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復(fù)。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示，即

—最初可松性系數(shù)—最后可松性系數(shù)土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)，各類土的可松性系數(shù).．土的壓縮量：原狀土經(jīng)機(jī)械壓實后的沉降量：根據(jù)不同土質(zhì)，其沉降量一般在：3~30cm之間。式中：P——機(jī)械壓實的有效作用力（MPa）

C——原狀土的抗陷系數(shù)（MPa）1.2.2場地平整土方計算

對于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場、車站等占地廣闊工程的平整場地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，將自然地面改造平整為場地設(shè)計要求的平面。

場地挖填土方量計算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后，用橫截面計算公式逐段計算，最后將逐段計算結(jié)果匯總。橫截面法計算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。

方格網(wǎng)法計算場地平整土方量步驟為：(1)讀識方格網(wǎng)圖方格網(wǎng)圖由設(shè)計單位(一般在1/500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=10～40m的若干方格，與測量的縱橫坐標(biāo)相對應(yīng)，在各方格角點規(guī)定的位置上標(biāo)注角點的自然地面標(biāo)高(H)和設(shè)計標(biāo)高(Hn)(2)計算場地各個角點的施工高度

施工高度為角點設(shè)計地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點設(shè)計標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式計算：式中hn——角點施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為挖)，m；n—方格的角點編號(自然數(shù)列1，2，3，…，n)。

(1.9)(3)計算“零點”位置，確定零線方格邊線一端施工高程為“+”，若另一端為“-”，則沿其邊線必然有一不挖不填的點，即為“零點”(圖1.4)。1．計算場地各方格角點的施工高度：“＋”為填方；“－”為挖方。2．確定零線：4)．計算每一方格的挖填方工程量：編號施工高度地面標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高A0Bh2h1xa⑴方格四個角點全部為挖（填）方時：⑵兩個角點為挖、兩個角點為填時：挖方：填方：⑶方格三個角點為挖、另一個角點為填時：填方：挖方：

5.計算方格土方工程量

按方格底面積圖形和表1-3所列計算公式，逐格計算每個方格內(nèi)的挖方量或填方量.表1-3常用方格網(wǎng)點計算公式【例1.1】某建筑場地方格網(wǎng)如圖1.7所示，方格邊長為20m×20m，填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0，挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5，試用公式法計算挖方和填方的總土方量。

【解】

(1)根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點的地面設(shè)計標(biāo)高和自然標(biāo)高，計算結(jié)果列于圖1.8中。

由公式1.9得：

h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83h10=251.56-252.00=-0.44h11=251.50-251.70=-0.20h12=251.46-251.40=0.06(2)計算零點位置。從圖1.8中可知，1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五條方格邊兩端的施工高度符號不同，說明此方格邊上有零點存在。由公式1.10求得：

1—5線x1=4.55(m)2—6線x1=13.10(m)6—7線x1=7.69(m)7—11線x1=8.89(m)11—12線x1=15.38(m)

將各零點標(biāo)于圖上，并將相鄰的零點連接起來，即得零線位置，如圖1.8。

(3)計算方格土方量。方格Ⅲ、Ⅳ底面為正方形，土方量為：

VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格Ⅰ底面為兩個梯形，土方量為：VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)

VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)

方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面為三邊形和五邊形，土方量為：

VⅡ(+)=65.73(m3)VⅡ(-)=0.88(m3)VⅤ(+)=2.92(m3)VⅤ(-)=51.10(m3)VⅥ(+)=40.89(m3))VⅥ(-)=5.70(m3)

方格網(wǎng)總填方量：∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)

方格網(wǎng)總挖方量：∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)(4)邊坡土方量計算。如圖1.9，④、⑦按三角棱柱體計算外，其余均按三角棱錐體計算，依式1.11、1.12可得：

V①(+)=0.003(m3)V②(+)=V③(+)=0.0001(m3)V④(+)=5.22(m3)V⑤(+)=V⑥(+)=0.06(m3)V⑦(+)=7.93(m3)V⑧(+)=V⑨(+)=0.01(m3)V⑩=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)邊坡總填方量：∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)邊坡總挖方量：∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25(m3)1.2.3土方調(diào)配

土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計(土方規(guī)劃)中的一個重要內(nèi)容，在平整場地土方工程量計算完成后進(jìn)行。編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理條件，把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個調(diào)配區(qū)，計算各調(diào)配區(qū)的土方量，并計算每對挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離)，確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案，應(yīng)使土方總運(yùn)輸量最小或土方運(yùn)輸費用最少，而且便于施工，從而可以縮短工期、降低成本。

土方調(diào)配的原則：力求達(dá)到挖方與填方平衡和運(yùn)距最短的原則；近期施工與后期利用的原則。進(jìn)行土方調(diào)配，必須依據(jù)現(xiàn)場具體情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方施工方法與運(yùn)輸方法，綜合上述原則，并經(jīng)計算比較，選擇經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案。調(diào)配方案確定后，繪制土方調(diào)配圖(如圖1.10)。在土方調(diào)配圖上要注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量和每對挖填之間的平均運(yùn)距。圖中的土方調(diào)配，僅考慮場內(nèi)挖方、填方平衡。W為挖方，T為填方。1.3施工準(zhǔn)備與輔助工作1.3.1施工準(zhǔn)備

(1)在場地平整施工前，應(yīng)利用原場地上已有各類控制點，或已有建筑物、構(gòu)筑物的位置、標(biāo)高，測設(shè)平場范圍線和標(biāo)高。(2)對施工區(qū)域內(nèi)障礙物要調(diào)查清楚，制訂方案，并征得主管部門意見和同意，拆除影響施工的建筑物、構(gòu)筑物；拆除和改造通訊和電力設(shè)施、自來水管道、煤氣管道和地下管道；遷移樹木。(3)盡可能利用自然地形和永久性排水設(shè)施，采用排水溝、截水溝或擋水壩措施，把施工區(qū)域內(nèi)的雨雪自然水、低洼地區(qū)的積水及時排除，使場地保持干燥,便于土方工程施工。(4)對于大型平整場地，利用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，將場地設(shè)計平面圖的方格網(wǎng)在地面上測設(shè)固定下來，各角點用木樁定位，并在樁上注明樁號、施工高度數(shù)值,以便施工。

(5)修好臨時道路、電力、通訊及供水設(shè)施，以及生活和生產(chǎn)用臨時房屋。1.3.2土方邊坡與土壁支撐

土壁穩(wěn)定，主要是由土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就會塌方。造成土壁塌方的主要原因有：

邊坡過陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質(zhì)差、開挖深度大的坑槽中，常引起塌方。雨水、地下水滲入基坑，使土體重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因?；?槽)邊緣附近大量堆土，或停放機(jī)具、材料，或由于動荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強(qiáng)度。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過下列規(guī)定：密實、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土)：

1.5m；堅硬的粘土：2m。挖土深度超過上述規(guī)定時，應(yīng)考慮放坡或做成直立壁加支撐。

當(dāng)挖地基坑較深或晾槽時間較長時，應(yīng)根據(jù)實行情況采取護(hù)面措施。常用的坡面保護(hù)方法有帆布、塑料薄膜覆蓋法，坡面拉網(wǎng)法或掛網(wǎng)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時，挖方深度在5m以內(nèi)且不加支撐的邊坡的最陡坡度應(yīng)符合表1.4規(guī)定。

基坑(槽)或管溝挖好后，應(yīng)及時進(jìn)行基礎(chǔ)工程或地下結(jié)構(gòu)工程施工。在施工過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查坑壁的穩(wěn)定情況。表1.4深度在5m內(nèi)的基坑(槽)、管溝邊坡的最陡坡度

土的類別

邊坡坡度(高∶寬)坡頂無荷載

坡頂有靜載

坡頂有動載

中密的砂土

1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土

1：0.671：0.751：1.00中密的碎石類土(充填物為粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土

1：0.331：0.501：0.67老黃土1：0.101：0.251：0.33軟土(經(jīng)井點降水后)1：1.00----

永久性挖方邊坡坡度應(yīng)按設(shè)計要求放坡。臨時性挖方的邊坡值應(yīng)符合表1.5的規(guī)定。

表1.5臨時性挖方邊坡值

土的類別

邊坡值(高∶寬)砂土(不包括細(xì)砂、粉砂)1∶1.25～1∶1.50一般性粘土

硬

1∶0.75～1∶1.00硬、塑

1∶1.00～1∶1.25軟

1∶1.50或更緩碎石類土

充填堅硬、硬塑粘性土

1∶0.50～1∶1.00充填砂土

1∶1.00～1∶1.501.3基坑工程1.3.1土方邊坡及其穩(wěn)定：m=B/H，m——坡度系數(shù)m的物理意義：當(dāng)基坑深為1米時，邊坡寬度的大小。邊坡可以做成：直線形、折線形、踏步形。1.邊坡坡度圖BH影響邊坡系數(shù)m大小的因素：2.⑴土質(zhì)；⑵挖土深度；⑶施工期間邊坡上的荷載；⑷土的含水率及排水情況；⑸邊坡的留置時間。*土含水量增加，對邊坡穩(wěn)定的影響：土含水量增加，將增大土的自重，從而使剪應(yīng)力增加；土含水量增加，土顆粒間粘結(jié)力減小，土的抗剪強(qiáng)度降低。1.3.2土壁支護(hù)：三種類型：加固型支護(hù)、支擋型支護(hù)、混合型支護(hù)。1.加固型支護(hù)：是對基坑邊坡滑動棱體范圍及其附近土體進(jìn)行加固，改善其物理力學(xué)性能，使其成為具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的土體結(jié)構(gòu)，從而保證土體結(jié)構(gòu)，并兼有抗?jié)B作用。按施工方法分：◆

深層攪拌水泥土樁墻支護(hù)；

◆

高壓噴射旋噴樁支護(hù)。

2.支擋型支護(hù)：是利用設(shè)置在基坑土壁上的支擋構(gòu)件承受土壁的側(cè)壓力及其他荷載，保持土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。按施工方法分：

土釘支護(hù)（土釘墻）；

土層錨桿支護(hù)；

排樁式支護(hù)；

板樁支護(hù)；

鋼木支撐。*若按受力狀態(tài)分：橫撐式支撐、板樁式支護(hù)結(jié)構(gòu)（懸臂式、支撐式）、重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)（如：地下砼連續(xù)墻）。⑴重力式水泥土墻：水泥土墻是通過攪拌樁機(jī)將水泥與土進(jìn)行攪拌，形成柱狀的水泥加固土（攪拌樁），而構(gòu)成重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)。重力式水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計包括：①整體穩(wěn)定；②抗傾覆穩(wěn)定；③抗滑移穩(wěn)定；④位移；⑤其他：驗算抗?jié)B、墻體應(yīng)力、地基強(qiáng)度。⑵板樁：1．板樁設(shè)計的五要素：板樁工程事故失敗的主要原因：●

入土深度不夠，在土壓力的作用下，板樁的入土部分走動而出現(xiàn)坑壁滑坡；●

板樁本身剛度不夠，在土壓力作用下失穩(wěn)彎曲；●

支撐或拉錨的強(qiáng)度不夠；●

拉錨長度不足，錨碇失去作用而使土體滑動；

●

板樁位移過大，造成周邊環(huán)境的破壞?！?/p>

入土深度；★截面彎矩；★支點反力；★拉錨長度；★板樁位移。1.3.3基坑、基槽土方工程量計算1．基坑：2．基槽：⑴條形基礎(chǔ)的基槽在某一段長度內(nèi)，基槽截面形狀、尺寸不變時：⑵管溝土方量計算：F0HF2F1HI－I

基坑工程中的降低地下水亦稱地下水控制，即在基坑工程施工過程中，地下水要滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)和挖土的施工要求，并且不因地下水位的變化，對基坑周圍的的環(huán)境和設(shè)施帶來危害。(一)降水目的(二)集水井法(明排水法)(三)輕型井點降水1.3.4降水(一)降水目的1、防止涌水、流砂，保證在較干燥的狀態(tài)下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、減少坑壁支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平荷載。

地下含水構(gòu)造的種類滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層1.3.4降水降水方法：集水坑降水法、井點降水法。1．集水坑降水法：是在基坑開挖過程中，沿坑底周圍或中央開挖有一定坡度的排水溝，在坑底每隔一定距離設(shè)一個集水坑，地下水通過排水溝流入集水坑中，然后用水泵抽走。適用范圍：面積較小、土質(zhì)較好、粗顆粒土層或粘性土層、降水深度不大的基坑（槽）開挖工程。⑴集水坑的設(shè)置：⑵抽水設(shè)備：離心泵、潛水泵、軟軸水泵。

用于土質(zhì)較好、水量不大、基坑可擴(kuò)大者挖至地下水位時，挖排水溝→設(shè)集水井→抽水→再挖土、溝、井要求：

(1)排水溝：沿基坑底四周設(shè)置，底寬≮300mm，溝底低于坑底500mm，坡度1％。

(2)集水井：沿基坑底邊角設(shè)置，間距20～40m，直徑0.6~0.8m，井底低于坑底1~2m。長期用，有護(hù)壁和碎石壓底。

(3)水泵：離心泵、潛水泵、污水泵3)具體條件：流砂現(xiàn)象

當(dāng)開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂時，如果采用集水井法降水開挖，當(dāng)挖至地下水位以下時，坑底下面的土?xí)纬闪鲃訝顟B(tài)，隨地下水涌入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂（4）流砂的產(chǎn)生與防治：①產(chǎn)生的原因：②防治方法：◆

改變動水壓力方向；◆

減小動水壓力，增大滲流路徑。

Q

F

GDρh1Fρh2Fh1Lh2TLF如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象，應(yīng)采取減小動水壓力的處理措施，使坑底土顆粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。其方法有：

(1)如條件許可，盡量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；

(2)水中挖土?xí)r，不抽水或減少抽水，保持坑內(nèi)水壓與地下水壓基本平衡；

(3)采用井點降水法、打板樁法、地下連續(xù)墻法防止流砂產(chǎn)生。2．井點降水法：3．輕型井點：⑴輕型井點設(shè)備：管路系統(tǒng)：濾管、井點管、彎聯(lián)管、總管。抽水設(shè)備：真空泵、射流泵、隔膜泵。井點類型K(m/d)H(m)輕型井點0.1~503~6（6~12）噴射井點0.1~28~20電滲井點＜0.1管井井點20~2003~5深井井點10~250＞154.輕型井點布置(1)平面布置單排：在溝槽上游一側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽。用于溝槽寬度B≤6m，降水深度≤5m。(圖示)雙排：在溝槽兩側(cè)布置，每側(cè)超出溝槽。用于溝槽寬度B>6m，或土質(zhì)不良。環(huán)狀：在坑槽四周布置。用于面積較大的基坑。⑵輕型井點布置：①平面布置：單排線狀布置：B＜6m雙排線狀布置；環(huán)狀布置。②高程布置：L②高程布置：式中：HA——井點管的埋設(shè)深度（m）；

H1——井點管埋設(shè)面至基坑底面的距離；

h1——基坑底面至降低后的地下水位的距離；取0.5~1m。

I——水力坡度；單排：1/4；雙排：1/10。

L——井點管至基坑中心的水平距離。（當(dāng)井點管為單排布置時，為井點管至對邊坡腳的水平距離）示例：基坑底寬1.8m，深3m，地下水位距地面1.2m，土方邊坡1：0.5，采用輕型井點降水。試確定：⑴平面布置類型；⑵井點管最小埋深及要求的降水深度；⑶當(dāng)采用6m長井點管時，其實際埋深及降水深度。最小降水深度S：基坑中心的降水深度⑴計算基槽上口寬度：∴采用單排線狀布置。⑵最小埋深HA及降水深度S：【解】當(dāng)一級井點降水達(dá)不到降水深度要求時，可采用二級井點。1.4土方填筑與壓實1.4.1土料的選擇和填筑方法1．土料的選擇：⑴碎石類土、砂土、爆破石渣，可作表層以下的填料；⑵含水量符合壓實要求的粘性土，可作各層填料。不能選用的幾種土：▲含水量大的土；▲淤泥、凍土、膨脹性土及有機(jī)物含量＞8%的土；▲硫酸鹽含量＞5%的土。▲在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。2．填筑方法：▲接近水平的分層填土、分層壓實；▲采用兩種回填土?xí)r，應(yīng)分層填筑，不得混雜使用。1.4.2填土壓實的方法：碾壓法——大面積填筑工程。滾輪壓力。壓路機(jī)、平碾、羊足碾……夯實法——小面積填筑工程。沖擊力。蛙式夯、柴油夯、人工夯……振動壓實法——非粘性土填筑。顆粒失重、排列填充。振動夯、平板振搗器1.4.3影響填土壓實質(zhì)量的因素

土的含水量、鋪土厚度、壓實功。1．土的含水量：最優(yōu)含水量：使填土壓實獲得最大密實度時的含水量。2．鋪土厚度：填方每層鋪土厚度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、壓實的密實度要求和壓實機(jī)械的性能確定。一般H取：200mm~300mm。3．壓實功：不同機(jī)械有效影響深度不同。ρw0——小則不粘結(jié)、摩阻大，大則橡皮土；應(yīng)為最優(yōu)含水量zσ壓實機(jī)械每層鋪土厚度（mm）壓實遍數(shù)平碾250~3006~8振動壓實機(jī)250~3503~4柴油打夯機(jī)200~2503~4人工打夯＜2003~4ρW(N·m)0壓實遍數(shù)1.4.4填土壓實的質(zhì)量檢查1．質(zhì)量要求：壓實系數(shù)（λc）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。P42表1-23填土壓實系數(shù)采用“環(huán)刀法”按規(guī)定取樣。（一般場地平整0.9，填土作地基0.93~0.96）土的最優(yōu)含水量和最大干密度參考表項次土的種類變動范圍最優(yōu)含水量（%）（質(zhì)量比）最大干密度（103kg/m3）1砂土8~121.80~1.882粘土19~231.58~1.703粉質(zhì)粘土12~151.85~1.954粉土16~221.61~1.801.5土方工程機(jī)械化施工1.5.1推土機(jī)：作業(yè)方法：下坡推土法；并列推土；槽形推土；多鏟集運(yùn)；鏟刀上附加側(cè)板。適用范圍：場地清理、場地平整、開挖深度不大的基坑、回填土等。1.5.2單斗挖土機(jī)：正鏟、反鏟、抓鏟、拉鏟。1．正鏟挖土機(jī)：工作特點：前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土。適用范圍：基坑內(nèi)作業(yè)、3m以上無地下水的干燥基坑。停機(jī)面以上、含水量30％以下、一～四類土的大型基坑開挖。作業(yè)方式：正向挖土、側(cè)向卸土；正向挖土、后方卸土。正鏟挖掘機(jī)2．反鏟挖土機(jī)：

工作特點：后退向下、強(qiáng)制切土。適用范圍：開挖停機(jī)面以下、一至三類的砂土或粘土，最大挖土深度4~6m?；?、基槽、管溝等。作業(yè)方式：溝端開挖；溝側(cè)開挖。3．抓鏟挖土機(jī)：工作特點：直上直下、自重切土。適用范圍：停機(jī)面以下、開挖較松軟的土（一～二類土），窄而深的基坑、沉井，特別是水下挖土。作業(yè)方式：立于作業(yè)面一側(cè)。4．拉鏟挖土機(jī)：工作特點：后退向下、自重切土。適用范圍：停機(jī)面以下、一至三類土，較大基坑、溝渠，挖取水下泥土。填筑路基、堤壩、河道清淤。作業(yè)方式：溝端開挖；溝側(cè)開挖。反鏟挖掘機(jī)抓鏟挖掘機(jī)拉鏟挖掘機(jī)地下連續(xù)墻作用：截水、防滲、擋土、承重。適用范圍：地下深基礎(chǔ)的側(cè)墻、高層建筑基礎(chǔ)、水工建筑。a、修筑導(dǎo)墻測量放線土方開挖鋼筋綁扎模板安裝混凝土澆筑拆模、養(yǎng)護(hù)

b、劃分槽段，進(jìn)行開挖c、泥漿護(hù)壁d、清槽換漿e、吊放鋼筋籠f、槽段接頭g、澆筑混凝土§1.6土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理一、場地積水現(xiàn)象：場地平整后局部或大面積積水。原因：挖方時，場地表面不平，沒有排水坡度或排水溝；填方時，未分層回填壓實。預(yù)防：排水設(shè)施；壓實回填土；杜絕標(biāo)高出現(xiàn)差錯。§1.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理一、場地積水根治：立即疏通排水設(shè)施，排除積水；加大排水坡度；對低洼部位，填土找平，夯實至不再積水為止。§1.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理二、填方出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象現(xiàn)象：填土受夯時，基土出現(xiàn)受壓處下陷而四周鼓起，形成軟塑狀態(tài)，而體積并沒有壓縮。原因：填土下面的腐殖土、淤泥等原狀土未清除。填土?xí)r擾動了原狀土。夯實使表面形成硬殼更加阻止其水分蒸發(fā)。§1.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理二、填方出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象預(yù)防：避免在腐殖土、淤泥等原狀土上回填土?？刂菩碌幕靥钔恋暮?。作好填土范圍的排水設(shè)施排除地表水。根治：用灰土以及碎磚摻入翻漿土。將翻漿土挖除，換填3：7灰土，并級配砂、石夯實?！?.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理三、邊坡塌方（填方）現(xiàn)象：填方邊坡滑塌，造成坡腳處的土方堆積。原因：邊坡基底的雜草、淤泥未清除干凈。原陡坡與新填土未形成階梯形搭接。邊坡未分層夯實。護(hù)坡措施不利?！?.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理三、邊坡塌方（填方）預(yù)防：按規(guī)定放坡。選擇符合要求的回填土。對回填土分層夯實。采取鋪砌片石、草皮、噴漿、抹面等防護(hù)措施。根治：清除塌方上部的松土，用3：7灰土分層回填夯實修復(fù)。作好排水和表面防護(hù)?！?.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理三、邊坡塌方（挖方）現(xiàn)象：邊坡局部或大面積滑塌。原因：放坡不夠。未及時排除地表和地下水。坡頂荷載或外力影響使土體失去穩(wěn)定?！?.5土石方工程常見的質(zhì)量事故及處理三、邊坡塌方（挖方）預(yù)防：按規(guī)定放坡。不允許放坡時進(jìn)行可靠支護(hù)?？刂破马敹盐锖奢d。根治：將坡度改緩。作好表面防護(hù)。不能放坡時加設(shè)臨時支護(hù)。清除塌方，用塊石填砌或回填灰土嵌補(bǔ)，并與原狀土作階梯形搭接。1.7、土石方工程的冬期施工一、凍土的定義、特性及分類：1.凍土：溫度低于0℃，且含有水的各類土2.按照凍融時間的長短分類：季節(jié)性凍土（分布于東北、華北地區(qū)）永凍土（分布于大小興安嶺、青藏高原和西北高山區(qū)）3.季節(jié)性凍土層：一般指年復(fù)一年的冬季凍結(jié)、夏季融化的土層。4.凍結(jié)深度：季節(jié)性凍土層的厚度。5.最大凍深：凍結(jié)深度在一年之中的最大值。6.凍脹：土在凍結(jié)后，體積比凍前增大的現(xiàn)象。7.凍脹量：△V=Vi—V0△V——凍脹量（cm3)Vi——凍后的體積（cm3）

V0——凍前的體積（cm3）8.凍脹率：

Ka=(Vi—V0)/V0*100%=△V/V0*100%一、土石方工程的冬期施工分類：Ⅰ類不凍脹Ka≤1%對敏感的淺基礎(chǔ)無任何危害Ⅱ類弱凍脹Ka≈1%~3%對淺埋基礎(chǔ)的建筑物也無危害，在最不利的條件下，結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生微小的裂縫，但不影響建筑物的安全Ⅲ類凍脹Ka=3.5%~6%淺埋基礎(chǔ)的建筑物將會產(chǎn)生裂縫Ⅳ類強(qiáng)凍脹Ka>6%淺埋基礎(chǔ)的建筑物將會產(chǎn)生嚴(yán)重破壞青藏高原的凍土層施工人員在進(jìn)行凍土地帶勘探一、土石方工程的冬期施工二、分為松土防凍法、覆雪防凍法和保溫材料覆蓋法地基土的保溫防凍：三種。1.松土防凍法：在土壤凍結(jié)之前，在預(yù)先確定的冬季挖土面上，將表土翻松耙平，利用松土中的空氣來降低土壤的導(dǎo)熱性。翻松深度一般為0.25m~0.3m。經(jīng)過z晝夜的凍結(jié)，土的凍結(jié)深度H為：H=A（4p—p∧2）

A——土的防凍計算系數(shù)；

p——用公式p=∑zt/1000求的；

z——土的凍結(jié)時間（d）；

t——土凍結(jié)時外部空氣的溫度（℃），負(fù)溫取絕對值。一、土石方工程的冬期施工2、.覆雪防凍法：（1）適用于降雪量較大的地區(qū)，利用雪的覆蓋做保溫層，防止土壤凍結(jié)。（2）大面積土方工程：在地面上設(shè)置籬笆，高為0.5~1.0m，間距10~15m，布置方向與與風(fēng)向垂直設(shè)置。（3）小面積土方工程：在初次降雪后，在待開挖的基槽地面上，挖上積雪溝，深度為30~50cm，挖好后就快用雪填滿。一、土石方工程的冬期施工大面積土方工程小面積土方工程3.保溫材料（1）適用于面積較小的基坑、基槽的防凍。（2）保溫材料：爐渣、鋸末、膨脹珍珠巖、草袋、樹葉等。（3）對于已挖基坑，保溫材料鋪設(shè)在基坑、基槽的底面上，靠近坑壁處應(yīng)該加厚。（4）對于未挖基坑，保溫材料的鋪設(shè)寬度應(yīng)為凍結(jié)深度的兩倍之和。已挖基坑保溫法未挖基坑保溫法凍土的融化：燜火烘烤法：適用于面積較小，凍土不深,且燃料便宜的地區(qū)。循環(huán)針法：適用于大部分地區(qū)，分為蒸汽循環(huán)針法和熱水循環(huán)針法。電熱法：效果最佳，但是能源消耗大。凍土的開挖：1.人工法:適用于小面積和場地狹窄的地區(qū)。一、土石方工程的冬期施工2.機(jī)械開挖：凍土深度（m）施工機(jī)械<0.2m推土機(jī)或中等動力的挖掘機(jī)<0.3m專用松土機(jī)<0.4m大馬力挖掘機(jī)0.4~1.0m打樁機(jī)3.爆破法：深度在2m以內(nèi)，采用直立爆破孔。深度超過2m，采用水平爆破孔。冬期回填施工：1.室外的基坑、基槽、管溝可用含有凍土塊的土回填，但是凍土塊的體積不得超過總體積的15%。2.室內(nèi)的回填不得使用含有凍土塊的土回填。3.管溝回填時，溝底至管頂0.5m的范圍內(nèi)，不得使用含有凍土塊的土，上部回填土中凍土塊的體積不應(yīng)該超過該部分填土的15%。4.回填應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行。1.雨期施工要解決排水問題；2.雨期開挖的基坑、基槽、管溝，應(yīng)該注意邊坡穩(wěn)定；3.雨期施工工作面不宜過大，應(yīng)該逐段、逐片施工；4.為防止基坑浸泡，開挖時應(yīng)在基坑內(nèi)做好排水溝、集水井；5.基礎(chǔ)施工完成后，應(yīng)抓緊基坑四周的回填工作。土方工程雨期施工土方工程場地平整基坑工程填筑壓實機(jī)械化施工H0△hHnhnVm支護(hù)板樁降水填壓方法影響因素質(zhì)量檢查工作特點總結(jié)1.1土的可松性在工程中有哪些應(yīng)用？1.2場地設(shè)計標(biāo)高的確定方法有幾種？它們有何區(qū)別？1.3試述影響邊坡穩(wěn)定的因素有哪些？并說明原因。1.4土壁支護(hù)有哪些形式？1.5試述“相當(dāng)梁法”的計算原理。1.6水泥土墻設(shè)計應(yīng)考慮哪些因素？1.7降水方法有哪些？其適用范圍有哪些？1.8簡述流砂產(chǎn)生的原因及防治措施？1.9輕型井點的設(shè)備包括哪些？1.10輕型井點的設(shè)計包括哪些內(nèi)容？其設(shè)計步驟如何？1.11單斗挖土機(jī)有幾種形式？分別適用開挖何種土方？1.12敘述影響填土壓實的主要因素？1.13填土的密實度如何評價？復(fù)習(xí)思考1.名詞解釋：⑴土的最終可松性系數(shù)：⑵流砂現(xiàn)象：⑶滲透系數(shù)：⑷動水壓力：⑸坡度系數(shù)：⑹壓實系數(shù)：⑺土的最佳含水量：⑻土的可松性：練習(xí)2．單項選擇：⑴某基坑開挖土方量為V1，基礎(chǔ)在坑內(nèi)占體積為V2，土的最初可松性系數(shù)和最終可松性系數(shù)分別為Ks和K’s。則該基坑除留下回填用土后的多余土方外運(yùn)量為：（

）A．B．C．D．⑵井點降水系統(tǒng)計算時引入假想半徑ｘ０的條件是基坑長寬比（）。A．不大于5

B．不小于5

C．不大于6

D．小于8練習(xí)⑶在含有自由潛水面的兩個不透水層之間的砂性含水層中，當(dāng)埋入的井點達(dá)到下面不透水層時，該水井類型為（）。A．無壓完整井B．無壓非完整井C．承壓完整井D．承壓非完整井⑷當(dāng)基坑的土是細(xì)砂或粉砂時，宜選用的降水方法是（）。Ａ．四周設(shè)排水溝與集水井Ｂ．用抽水泵從基坑內(nèi)直接抽水Ｃ．同時采用方法Ａ與ＢＤ．輕型井點降水練習(xí)(5)確定填土壓實的每層鋪土厚度應(yīng)考慮的因素為（）。A．壓實方法Ｂ．土的含水量Ｃ．壓實遍數(shù)Ｄ．綜合考慮A和C(6)輕型井點降水中系統(tǒng)中，離心泵的吸水揚(yáng)程（）。A．越小越好B．越大越好C．大小均可D．等于零(7)在同一壓實功條件下，土的含水量對壓實質(zhì)量的影響是（）。A．含水量大好B．含水量小好C．含水量為某一值好D．含水量為零時好練習(xí)2．單項選擇：⑴某基坑開挖土方量為V1，基礎(chǔ)在坑內(nèi)占體積為V2，土的最初可松性系數(shù)和最終可松性系數(shù)分別為Ks和K’s。則該基坑除留下回填用土后的多余土方外運(yùn)量為：（）A．B．C．D．⑵井點降水系統(tǒng)計算時引入假想半徑ｘ０的條件是基坑長寬比（）。A．不大于5

B．不小于5

C．不大于6

D．小于8DA練習(xí)⑶在含有自由潛水面的兩個不透水層之間的砂性含水層中，當(dāng)埋入的井點達(dá)到下面不透水層時，該水井類型為（）。A．無壓完整井B．無壓非完整井C．承壓完整井D．承壓非完整井⑷當(dāng)基坑的土是細(xì)砂或粉砂時，宜選用的降水方法是（）。Ａ．四周設(shè)排水溝與集水井Ｂ．用抽水泵從基坑內(nèi)直接抽水Ｃ．同時采用方法Ａ與ＢＤ．輕型井點降水DC練習(xí)⑺確定填土壓實的每層鋪土厚度應(yīng)考慮的因素為（）。A．壓實方法Ｂ．土的含水量Ｃ．壓實遍數(shù)Ｄ．綜合考慮A和C⑼輕型井點降水中系統(tǒng)中，離心泵的吸水揚(yáng)程（）。A．越小越好B．越大越好C．大小均可D．等于零⑽在同一壓實功條件下，土的含水量對壓實質(zhì)量的影響是（）。A．含水量大好B．含水量小好C．含水量為某一值好D．含水量為零時好CDB練習(xí)3．填空題：⑴土的工程分類是按土開挖的難易程度將土分為（）大類。⑵輕型井點的布置應(yīng)根據(jù)（）、（）、（）、（）而定。⑶填土壓實方法有（）、（）、（）。⑷影響填土壓實的因素有（）、（）、（）。(5)基坑坑壁支護(hù)的類型有（）、（）、（）三種。(6)板樁設(shè)計的五要素（）、（）、（）、（）、（）。(7)基坑降水的方法有（）、（）。(8)輕型井點平面布置的形式有（）、（）、（）。練習(xí)3．填空題：⑴土的工程分類是按土開挖的難易程度將土分為（八）大類。⑵輕型井點的布置應(yīng)根據(jù)（基坑大小與深度）、（土質(zhì)）、（地下水位高低與流向）、（降水深度要求）而定。⑶填土壓實方法有（碾壓法）、（夯實法）、（振動壓實法）。⑷影響填土壓實的因素有（土的含水量）、（鋪土厚度）、（壓實功）。⑸流砂產(chǎn)生的原因是（），防治流砂的方法有（改變動水壓力方向）、（增大動水壓力路經(jīng)）等。⑹基坑坑壁支護(hù)的類型有（加固型）、（支擋型）、（混合型）三種。⑺板樁設(shè)計的五要素（入土深度）、（截面彎矩）、（支點反力）、（拉錨長度）、（板樁位移）。⑻基坑降水的方法有（集水坑降水法）、（井點降水法）。⑼井點降水根據(jù)開挖深度不一樣，滲流速度不一樣，可劃分為（輕型井點）、（噴射井點）、（電滲井點）、（管井井點）和（深井井點）五種類型。⑽輕型井點平面布置的形式有（單排線狀布置）、（雙排現(xiàn)狀布置）、（環(huán)狀布置）。練習(xí)⑾輕型井點系統(tǒng)的類型有：（）、（）、（