第一章土石方工程(3-3)

2023/2/311.4排水、降水施工降水的原因：土的含水層被切斷排水：排出雨水、基坑滲水等。降水的方法：集水坑降水、井點(diǎn)降水1.4.1集水坑降水法一、方法簡(jiǎn)介

沿坑底周圍或中央設(shè)置集水坑、排水溝，排水溝有一定的坡度，水沿水溝流向集水坑，用水泵將其抽走。地下水流向2023/2/32剖面示意圖二、集水坑設(shè)置1位置基坑內(nèi)地基以外，地下水上游。2023/2/332間距、數(shù)量根據(jù)涌水量、基坑平面尺寸和形狀、水泵的抽水能力計(jì)算設(shè)定。一般設(shè)置間距20～40m。3排水溝、集水坑的大小、標(biāo)高排水主溝底應(yīng)較最深基坑底低1～2m；集水坑直徑或?qū)挾?.6～0.8m，低于溝底0.4～1.0m，集水坑底鋪碎石（卵石），壁用竹籠或木板加固。三、適用與特點(diǎn)特點(diǎn)：簡(jiǎn)便、費(fèi)用低。適用：面積小，降水深度不大，土質(zhì)不能產(chǎn)生流沙。易產(chǎn)生流沙的土質(zhì)：細(xì)沙、粉沙、淤泥。2023/2/34四、水泵的選擇

1離心泵2潛水泵潛水泵工作簡(jiǎn)圖重點(diǎn)與考點(diǎn)排水溝設(shè)置的位置，集水坑底、坑壁的處理措施，集水坑降水方法適用條件。2023/2/351.4.2流砂及其防治流砂現(xiàn)象：當(dāng)基坑開挖到地下水位以下時(shí)，有時(shí)坑底土?xí)M(jìn)入流動(dòng)狀態(tài)，隨地下水涌入基坑。1成因GDGD21

動(dòng)力壓力原理圖(a)水在土中滲流的力學(xué)現(xiàn)象(b)動(dòng)力壓力對(duì)地基土的影響

1、2-土顆粒bρwh2Fh1h2ρwh1FbaaTLFL

地下水的水力坡度大，動(dòng)水壓力大。動(dòng)水壓力的方向與水流方向一致，與土粒的重力方向相反，土粒在浮力和動(dòng)水壓力共同作用下浮起，隨地下水流入基坑。2023/2/362危害基坑土喪失承載力。輕，邊挖邊冒，施工條件惡化；重，塌方，危及附近建筑物。3易發(fā)土質(zhì)細(xì)砂、粉砂、亞砂土。4防治①途徑：減小或平衡動(dòng)水壓力、改變動(dòng)水壓力的方向、截?cái)嗟叵滤?。②方法：搶挖法；打鋼板樁法；水下挖土法；在枯水季?jié)開挖基坑；地下連續(xù)墻法；用井點(diǎn)法降低地下水位。重點(diǎn)與考點(diǎn)：流沙現(xiàn)象易發(fā)生的土質(zhì)，防治途徑。2023/2/37杭州地鐵工地坍塌事故2023/2/38杭州地鐵工地坍塌事故2023/2/39各類井點(diǎn)適用范圍1.4.3井點(diǎn)降水法降水方法：打井、抽水使地下水位下落至基底以下。作用：消除流砂現(xiàn)象、穩(wěn)定邊坡、加速土的固結(jié)。井點(diǎn)類型土層滲透系數(shù)/（m/d）降低水位深度/m單層輕型井點(diǎn)0.1～503～6多層輕型井點(diǎn)0.1～506～12（由井點(diǎn)層數(shù)而定）噴射井點(diǎn)0.1～28～20電滲井點(diǎn)＜0.1根據(jù)選用的井點(diǎn)確定管井井點(diǎn)20～2003～5深井井點(diǎn)10～250＞152023/2/310一、輕型井點(diǎn)(真空井點(diǎn))1

工作原理2023/2/3112井點(diǎn)設(shè)備①管路系統(tǒng)

井點(diǎn)管：直徑50mm，長(zhǎng)5m～7m的鋼管濾管：直徑同井點(diǎn)管，長(zhǎng)1m或1.5m

總管：直徑100～127mm，每段4m，接頭間距0.8m。②排水設(shè)備真空泵設(shè)備：真空泵、離心泵、水氣分離箱射流泵設(shè)備：射流器、離心泵、循環(huán)水箱765432181000～1500

濾管構(gòu)造1-鋼管;2-管壁上小孔;3-纏繞的鐵絲;4-細(xì)濾網(wǎng);5-粗濾網(wǎng);6-粗鐵絲保護(hù)網(wǎng);7-井點(diǎn)管;8-鑄鐵頭濾管的作用：滲入水，阻隔泥沙。2023/2/3123井點(diǎn)布置①平面布置（1）單排井點(diǎn)基坑上口寬度B<6m，降水深度h≤5m；要求：布置在地下水上游一側(cè)，兩端伸出基坑≥B2023/2/313（3）環(huán)形井點(diǎn)基坑面積較大，井點(diǎn)管距離基坑壁≥1m,不閉合。（2）雙排井點(diǎn)（4）U型井點(diǎn)2023/2/314②高程布置

井點(diǎn)管露出地面200～300mm，濾管宜埋在透水層內(nèi)。

井點(diǎn)管的埋設(shè)深度（不包括濾管）AH1—井點(diǎn)管埋置面至基

坑底面的距離(m)；

h—基坑底面至降低后的地

下水位線的距離，一般

取1～0.5m

I—水力坡度，單排井點(diǎn)取

1/4，環(huán)形井點(diǎn)取1/10；

L—環(huán)狀井點(diǎn)：井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離(短邊)(m)

單排井點(diǎn)：井點(diǎn)管至基坑對(duì)邊的水平距離(m)2023/2/315A井點(diǎn)管長(zhǎng)度=HA+0.2(m)當(dāng)井點(diǎn)管的長(zhǎng)度不能滿足降水要求時(shí)，可采用①降低井點(diǎn)管的埋設(shè)面②采用多級(jí)井點(diǎn)2023/2/316①涌水量計(jì)算采用“水井理論”4輕型井點(diǎn)計(jì)算計(jì)算內(nèi)容：基坑涌水量、井點(diǎn)管數(shù)量、井距、設(shè)備選擇（1）水井分類完整井非完整井承壓井無壓井2023/2/317井的類型：┏無壓井：無壓完整井、無壓非完整井┗承壓井：承壓完整井、承壓非完整井2023/2/3181）

無壓完整井ω—過水?dāng)嗝?/p>

—中心至過水?dāng)嗝嫣幍木嚯x

—不透水層到距中心距離為x

處的曲線上的高度hH（2）涌水量計(jì)算

涌水量（Q）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某過水?dāng)嗝娴乃髁浚╩3/h,m3/d）。該段面水力坡度涌水量為2023/2/319分離變量代入:π=3.14lnN=2.3lgN得:得:K滲透系數(shù)H含水層厚度h井內(nèi)水深R抽水影響半徑r水井半徑兩邊積分hH2023/2/320考慮群井的互相影響,井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量按下式計(jì)算：式中：y—群井范圍內(nèi)任一計(jì)算點(diǎn)處降低后的地下水位高度，m；

x1、x2

…xn—計(jì)算點(diǎn)至各井井點(diǎn)的距離，m。

n—單井的數(shù)量Hsy基坑R213nXnX1X2X3A2023/2/321

若:x1=x2=…

…=xn=x0代入:y=H-S得:得:上式為無壓完整井井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量計(jì)算公式式中：K——滲透系數(shù)，m/d；

S——水位降低值，m

；

R——環(huán)狀輕型井點(diǎn)的抽水影響半徑，近似取，m；

x0——環(huán)狀井點(diǎn)的假想半徑，當(dāng)矩形基坑L/B≤5，取，m；

A——環(huán)狀輕型井點(diǎn)管包圍的面積。

2023/2/322

式中：H0

——抽水影響深度，m。按下表計(jì)算。抽水影響深度H0

注:表中S′為井點(diǎn)管內(nèi)水位降低值;L為濾管長(zhǎng)度當(dāng)計(jì)算出的H0>H(實(shí)際含水層厚度)，取H0=HS′S′+L0.20.30.50.8H01.3(S′+L)1.5(S′+L)1.7(S′+L)1.85(S′+L)2）無壓非完整井RH0sY0基坑Hh0lS’2023/2/3233）承壓完整井4）承壓非完整井（3）井點(diǎn)管數(shù)量計(jì)算與間距確定

單根井點(diǎn)管的最大出水量式中:q——

單根井點(diǎn)管的最大出水量m3/dd——

濾管直徑(m)

l——

濾管長(zhǎng)度(m)M含水層厚度R0

影響半徑

r0

井點(diǎn)管直徑

2023/2/324井點(diǎn)管根數(shù)井點(diǎn)管間距式中:L——總管長(zhǎng)度，m。

在確定井點(diǎn)管間距時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a.井距不能過小，否則彼此干擾大，影響出水量，因此井距必須大于5d。

b.在總管拐彎處及靠近河流處，井點(diǎn)管宜適當(dāng)加密。

c.在滲透系數(shù)小的土中，考慮到抽水使水位降落的時(shí)間比較長(zhǎng)，宜使井距縮小。

d.間距應(yīng)與總管上的接頭間距相配合。 2023/2/325球閥開放球閥關(guān)閉直接用井點(diǎn)管水沖下沉法(a)水沖下射時(shí)(b)抽水時(shí)(a)(b)

沖水管沖孔法

1-沖管;2-沖嘴;3-膠皮管;4-高壓水泵;5-壓力表;6-起重吊鉤;7-井點(diǎn)管;8-濾管;9-填砂;10-粘土封口5輕型井點(diǎn)施工與運(yùn)行①施工順序挖井點(diǎn)溝槽→排放總管→成孔→埋設(shè)井點(diǎn)管→填砂→密封→用彎聯(lián)管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽②成孔方法射水法、沖孔（鉆孔）法、套管法。2023/2/326③填砂濾層在井壁與井點(diǎn)管之間填干凈粗砂，至濾管頂以上1～1.5m④封口埋設(shè)面下0.5～1.0m粘土封口，防止漏氣。⑤運(yùn)行使用時(shí)連續(xù)抽水（先大后小，先混后清）；注意對(duì)周圍建筑物沉降的觀測(cè)。2023/2/3272023/2/328二、噴射井點(diǎn)

1組成噴射井點(diǎn)、高壓水泵、管路系統(tǒng)2工作原理高壓水經(jīng)內(nèi)外管環(huán)形通道噴嘴截面變小流速增加形成局部真空抽吸地下水混合室噴射井點(diǎn)設(shè)備布置

1-噴射井管;2-濾管;3-井水總管;4-排水總管;5-高壓水泵;6-集水池;7-水泵;8-內(nèi)管;9-外管;10-噴嘴;11-混合室;12-擴(kuò)散管;13-壓力表3適用降水深度8～20m，在滲透系數(shù)3～

50m/d的砂土中應(yīng)用最有效。2023/2/329三、管井井點(diǎn)1特點(diǎn)每個(gè)管井單獨(dú)使用一臺(tái)水泵抽水降低地下水位。2適用適宜地下水量大的土層中。土的滲透系數(shù)K≥20m/d，降水深度8～15m。四、深井井點(diǎn)1特點(diǎn)每個(gè)管井單獨(dú)使用一臺(tái)潛水泵抽水降低地下水位，水泵在管井內(nèi)部。2適用適宜地下水量大、降水較深的砂土、粉土層中。降水深度可達(dá)50m。2023/2/330五、井點(diǎn)降水對(duì)臨近建筑物的影響和預(yù)防措施

影響：基礎(chǔ)下沉、房屋開裂預(yù)防措施：

①回灌井點(diǎn)法

在降水井點(diǎn)與建筑物之間設(shè)置一排回灌地下水，回灌點(diǎn)與降水井點(diǎn)之間的距離不宜小于6m，回灌與降水同步進(jìn)行。

②設(shè)置止水帷幕法

常用：深層攪拌法、壓密注漿法、凍結(jié)法。③減緩降水速度法2023/2/331重點(diǎn)與考點(diǎn)井點(diǎn)平面布置的形式，高程布置高程的確定；水井的分類及特點(diǎn)；輕型井點(diǎn)施工程序與運(yùn)行；輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、深井井點(diǎn)的特點(diǎn)與適用；井點(diǎn)降水對(duì)臨近建筑物影響的預(yù)防措施。2023/2/3321.5土方填筑與壓實(shí)質(zhì)量問題2023/2/3331.5土方填筑與壓實(shí)

一、填土壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1壓實(shí)系數(shù)壓實(shí)系數(shù)=施工控制干密度ρd土的最大干密度ρd,max壓實(shí)系數(shù)設(shè)計(jì)給出或查表施工控制干密度ρd

施工中獲取或計(jì)算得出土的最大干密度ρd,max

受填入土質(zhì)的影響，可通過查表、計(jì)算、實(shí)測(cè)等方式得到

項(xiàng)次土的種類變動(dòng)范圍項(xiàng)次土的種類變動(dòng)范圍最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)1砂土8～121.80～1.883粉質(zhì)粘土12～151.85～1.952粘土19～231.58～1.704粉土16～221.61～1.802023/2/3342土的最大干密度

①查表②實(shí)驗(yàn)確定③計(jì)算ρwds

1+0.01wopds土的最大干密度ρd,max=ηη

為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)ρw為水的密度ds

為土粒相對(duì)密度wop

為最優(yōu)含水量，可通過查表、按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或wp+2計(jì)取2023/2/3353施工控制干密度4實(shí)際干密度取樣：環(huán)刀法組數(shù)：基坑20～50m3一組；基槽（管溝）20～50m一組；室內(nèi)回填每層400～900m2一組。取樣位置：每層壓實(shí)后的下半部取樣。測(cè)定：土樣的濕密度和含水率。施工控制干密度=土的最大干密度ρd,max·

壓實(shí)系數(shù)λρ1+0.1w計(jì)算：

ρ0=ρ

土的濕密度w土的含水量控制：

ρ0≥ρd

2023/2/336二、填方土粒的選擇和要求1不允許做填方的土料（含水量大的）粘土、凍土、有機(jī)物含量≥8%的土、水溶性硫酸鹽含量≥

5%的土。

2填筑要求①分層進(jìn)行壓實(shí)，盡量采用同類土；②不同類的土，則透水性較小的在上層，透水性較大的土在較小的下層；③不得任意將土混雜后使用。三、填土壓實(shí)方法碾壓、夯實(shí)、振動(dòng)

2023/2/337三方法2023/2/3381碾壓法平碾、羊足碾平碾適用砂類土、粘性土羊足碾適用粘性土操作：慢行2～3km/h2023/2/3392夯實(shí)法方法：機(jī)械人工適用：工程量小，作業(yè)面受限制。3振動(dòng)壓實(shí)法機(jī)械：比平碾提高效率1～2倍。適用：非粘性土、石渣、碎石類土、雜填土、輕亞粘土。原理：振動(dòng)→土顆粒之間發(fā)生位移→密實(shí)2023/2/340四、影響壓實(shí)質(zhì)量的因素1壓實(shí)功的影響結(jié)論：（機(jī)械和鋪土厚度一定）壓實(shí)一定遍數(shù)即可，過多遍數(shù)無用。操作：先輕后重2023/2/3412含水量的影響說明：含水量小，土顆粒之間摩擦力較大，不易被壓實(shí)；含水量較大，飽和狀態(tài)土顆粒粘性大，也不易被壓實(shí)。結(jié)論：最優(yōu)含水量時(shí)壓實(shí)，可得到最大干密度。較干的土壓實(shí)前先潤濕，水會(huì)起到潤滑的作用，土容易被壓實(shí)。2023/2/342項(xiàng)次土的種類變動(dòng)范圍項(xiàng)次土的種類變動(dòng)范圍最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)最優(yōu)含水量/%(WT)最大密度/(g·cm?3)1砂土8～121.80～1.883粉質(zhì)粘土12～151.85～1.952粘土19～231.58～1.704粉土16～221.61～1.80土的最優(yōu)含水量和最大干密度參考表推廣：不適宜含水量土的處理方法①含水量偏高，將土翻松、晾曬或摻入吸水劑，降低含水率；②含水量偏低，預(yù)先灑水潤濕，增加壓實(shí)遍數(shù)，使用大功率的壓實(shí)機(jī)械。2023/2/3433鋪土厚度

填土施工時(shí)的分層厚度和壓實(shí)遍數(shù)壓實(shí)機(jī)械每層鋪土厚度(mm)每層壓實(shí)遍數(shù)平碾250~3006~8振動(dòng)壓實(shí)機(jī)250~3503~4柴油打夯機(jī)200~2503~4人工打夯<2003~42023/2/344填土壓實(shí)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)0.9基礎(chǔ)四周或兩側(cè)一般回填土一般工程0.94～0.97在地基主要持力層范圍內(nèi)簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)和排架結(jié)構(gòu)>0.96在地基主要持力層范圍內(nèi)砌體承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)0.85一般堆放物件場(chǎng)地回填土0.9室內(nèi)地坪、管道地溝回填土0.91～0.93在地基主要持力層范圍以下0.93～0.96在地基主要持力層范圍以下壓實(shí)系數(shù)λc填土部位結(jié)構(gòu)類型填土壓實(shí)系數(shù)2023/2/345重點(diǎn)與考點(diǎn)：施工壓實(shí)系數(shù)的含義；不允許做填方的土料，填筑要求；干密度與壓實(shí)功的關(guān)系、含水量干密度的關(guān)系，處理不適宜含水量的方法；分層填土每層的大致厚度。2023/2/3461.6土方工程機(jī)械化施工機(jī)械化施工的優(yōu)點(diǎn)1.6.1平整場(chǎng)地機(jī)械1推土機(jī)①構(gòu)成2023/2/347②作業(yè)方法1）下坡推土，可提高生產(chǎn)率，坡度不超15度。2）并列推土，用2~3臺(tái)推土機(jī)并列，鏟刀相距

15~30cm，可減少土的散失，提高生產(chǎn)率，兩機(jī)增加運(yùn)土15%~30%，三機(jī)增加30%~40%，運(yùn)距不超50~75m，不小于20m。2023/2/3483）多刀送土：在硬土中，切土深度不大，可先將土堆到一起，然后集中送到卸土區(qū)，堆積距離不大于30m。4）槽形推土：推土機(jī)重復(fù)在一條線上切土，推土，使工作面形成一條淺槽，在槽中推土，可減少土的散失，可增加10%～30%的運(yùn)土量，土埂寬約50cm。③適用、經(jīng)濟(jì)運(yùn)距適用場(chǎng)地清理、場(chǎng)地平整、開挖深度不大的基坑以及回填作業(yè)等。經(jīng)濟(jì)運(yùn)距100m之內(nèi)，最佳運(yùn)距為30～60m。2023/2/3492鏟運(yùn)機(jī)能夠獨(dú)立完成鏟土、運(yùn)土、卸土、填筑、壓實(shí)的施工機(jī)械。①構(gòu)成1-駕駛室;2-前輪;3-中央樞架;4-轉(zhuǎn)向油缸;5-轅架;6-提斗油缸;7-斗門;8-鏟斗;9-斗門油缸;10-后輪;11-尾架2023/2/350②工作原理、作業(yè)方法1）環(huán)行路線2）8字形路線施工方法下坡鏟土、跨鏟法、助鏟法。③經(jīng)濟(jì)運(yùn)距適宜600～1500m，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距200～350m。

鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)示意圖

(a)鏟土;(b)卸土2023/2/3511.6.2挖掘機(jī)械常用四種：正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟。①工作特點(diǎn)后退向下，強(qiáng)制切土。②適用開挖停機(jī)面以下的Ⅰ～Ⅲ類土，開挖深度4m左右的基坑、基槽和管溝及含水量大的土。③開挖方式1反鏟挖掘機(jī)2023/2/352（1）溝端作業(yè)作業(yè)方便，挖掘深度、寬度均較大。（2）溝邊作業(yè)可將土棄遠(yuǎn)，穩(wěn)定性差，挖掘深度、寬度較小。2023/2/3532正鏟挖掘機(jī)①工作特點(diǎn)前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土。挖掘力大，可開挖停機(jī)面以上的Ⅰ～Ⅳ類土。②適用坑內(nèi)作業(yè)，開挖高度3m以上的干燥基坑。③開挖方式正向挖土，側(cè)向卸土；正向挖土，后方卸土。2023/2/3543拉鏟挖土機(jī)①工作特點(diǎn)后退向下，自重切土，開挖停機(jī)面以下的Ⅰ、Ⅱ類土。

②適用坑內(nèi)作業(yè)，開挖高度3m以上的干燥基坑，挖土深度和半徑較大。③開挖方式正向挖土，側(cè)向卸