第三章土石方工程施工與地基處理

第三章、土石方工程施工與地基處理土石方工程是環(huán)境工程土建施工中主要工程之一它包括一切土(石)方挖掘、運(yùn)輸、填筑、平整等施工過程以及施工排水、地基處理等輔助工程。工程量大，施工條件復(fù)雜，工程所需勞動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)力消耗都很大，這些往往是影響施工進(jìn)度、成本及工程質(zhì)量原因。1/318土石方工程一般分為兩大類：1、場地平整施工，即在地面上進(jìn)行挖填方作業(yè)。將擬建工程場地按照場區(qū)豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)要求平整為符合設(shè)計(jì)標(biāo)高平面2、溝槽、基坑施工，在地面下列開挖多種斷面形式地下管道溝槽，當(dāng)兩條或多條管道共同埋設(shè)時(shí)，還需采取聯(lián)合槽。2/318土石方工程特點(diǎn)是影響原因多，施工條件復(fù)雜。土壤中天然物質(zhì)種類多，成份復(fù)雜，性質(zhì)各異，又多為露天作業(yè)，施工直接收到地域地形、水文地質(zhì)、氣候以及工程地質(zhì)等很多條件影響，在繁華都市中施工．還會受到施工環(huán)境影響；工程量大，施工面積廣。環(huán)境工程管道施工屬于線型工程，長度常達(dá)數(shù)十千米，而某些大型污水處理工程，在場地平整和大型基坑開挖中，土方施工工程量往往可達(dá)數(shù)十萬到百萬立方米。3/318因此，合理地選擇土方機(jī)械，有組織地進(jìn)行機(jī)械化施工，對于縮短工期，減少工程成本具有主要意義。為此，施工前要作好調(diào)查研究，充足掌握施工區(qū)域地形地物、水文地質(zhì)和氣象資料，采取合理、有效施工方案組織施工。本章將圍繞上述特點(diǎn)來論述土工程性質(zhì)和分類、施工場地平整、溝槽與基坑開挖、施工排水、支撐設(shè)置、土方回填與扎實(shí)、地基加固處理及土石方爆破施工等內(nèi)容。4/318第一節(jié)、工程地質(zhì)情況土是巖石在地質(zhì)作用下經(jīng)風(fēng)化、破碎、剝蝕、搬運(yùn)、沉積等過程產(chǎn)物。土是由固體顆粒、水和氣體組成三相分散系。固體顆粒組成土骨架，顆粒大小及其搭配是影響土性基本原因；土中水是溶解著多種離子溶液，其含量多少也顯著影響土性質(zhì)．如含水量高土往往比較軟，尤其是由細(xì)小顆粒組成粘性土，含水多少直接影響土強(qiáng)度；土中氣能夠與大氣相連，也能夠氣泡形式存在，對土性影響相對較小。5/318土性質(zhì)一方面取決于每一相特性，另一方面取決于土三相百分比關(guān)系。由于氣體易被壓縮，水能從土體流進(jìn)或流出，土三相相對百分比會隨時(shí)間和荷載條件變化而變化，土一系列性質(zhì)也隨之變化。土在形成過程中所經(jīng)歷每一種步驟以及在形成后沉積時(shí)間長短、外界環(huán)境變化、都對土性質(zhì)有顯著影響。6/318一、土組成1、土固體顆粒土中固體顆粒大小和形狀、礦物成份及其顆粒大小互相搭配情況是決定土物理、力學(xué)性質(zhì)主要原因。粗大土粒往往是巖石經(jīng)物理風(fēng)化作用形成原生礦物，主要呈塊狀或粒狀，而細(xì)小土粒主要是巖石經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用形成次生礦物和生成過程中混入有機(jī)物質(zhì)．主要呈片狀。7/318（1）、土顆粒級配工程土經(jīng)常是不一樣粒組（共分六大粒組見P28表）混合物，而土性質(zhì)主要取決于不一樣粒組相對含量，土顆粒級配(又稱土粒度成份)是指大小土粒搭配情況，一般以土中各個(gè)粒組于土相對含量百分比來表達(dá)。為了理解各粒組相對含量，就需進(jìn)行顆粒分析，顆粒分析辦法有篩分法和比重（密度）計(jì)法。8/318篩分法適用于粒徑在60mm—0.1mm土。試驗(yàn)時(shí)，將風(fēng)干均勻土祥放入一套孔徑不一樣標(biāo)準(zhǔn)篩，標(biāo)準(zhǔn)篩孔徑依次為60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm、1.0mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm．經(jīng)篩析機(jī)上、下震動(dòng)，將土粒分開，稱出留在每個(gè)篩上土重，即可求出留在每個(gè)篩上土重相對含量。9/318對于粒徑不大于0.1mm土，可用比重計(jì)法，土粒大小相稱于在比重計(jì)中與實(shí)際土粒有相同沉降速度抱負(fù)圓球體直徑。根據(jù)顆粒大小分析試驗(yàn)成果，能夠繪制如下列圖所示顆粒級配累積曲線。其橫坐標(biāo)表達(dá)粒徑。由于土粒粒徑相差常在百倍、干倍以上，因此宜采取對數(shù)坐標(biāo)表達(dá)?？v坐標(biāo)則表達(dá)不大于(或大于)某粒徑土質(zhì)量含量(或稱合計(jì)百分含量)。由曲線坡度能夠大體判斷土均勻程度。例如，曲線較陡，則表達(dá)粒徑大小相差不多，土粒較均勻；反之，曲線平緩，則表達(dá)粒徑大小相差懸殊，土粒不均勻，級配良好。10/31811/318利用不均勻系數(shù)Ku來評價(jià)土均勻程度，即式中d10——不大于某粒徑土粒質(zhì)量合計(jì)百分?jǐn)?shù)為10％時(shí)，該粒徑稱為有效粒徑d10。；d60——不大于某粒徑土粒質(zhì)量合計(jì)百分?jǐn)?shù)為60％時(shí)，該粒徑稱為限定徑直徑d60。Ku越大表達(dá)土粒大小分布范圍越大，其級配越良好，作為填方工程土料時(shí)，則比較容易取得較大密實(shí)度。12/318尚有一項(xiàng)指標(biāo)就是Kc，即Kc叫做曲率系數(shù)，描寫累積曲線分布范圍，反應(yīng)曲線整體形狀。工程上把Ku＜5土看做是均粒土，屬級配不良；Ku＞10土，屬級配良好。事實(shí)上，單獨(dú)只用一種指標(biāo)Ku來確定級配情況是不夠，要同步考慮累積曲線整體形狀。例如，礫類土或砂類土同步滿足Ku＞5和Kc＝1—3兩個(gè)條件時(shí)，則定名為良好級配礫或良好級配砂。13/318對于級配良好土，較粗顆粒間孔隙被較細(xì)顆粒所填充，因而土密實(shí)度較好，對應(yīng)地基土強(qiáng)度和穩(wěn)定性也較好，透水性和壓縮性也較小，可用作堤壩或其他土建工程填方土料。14/318（2）、土里礦物成份土粒礦物成份決定于母巖成份及所經(jīng)受風(fēng)化過程。粗大土粒如漂石、卵石、圓礫都是巖石碎屑，其礦物成份與母巖相同；砂粒大部分是母巖單礦物顆粒，如石英、長石、云母等；粉粒礦物成份主要是某些難溶鹽，如MgCO3，、CaCO3等。粘粒礦物成份主要有粘土礦物、氧化物、氫氧比物及多種難溶鹽類，它們都是次生礦物。15/318粘土礦物顆粒很微小，形狀為鱗片狀或片狀，內(nèi)部具有層狀晶體構(gòu)造。它是由兩種原子層（稱為晶片）組成，一種是硅氧晶片，另—種是鋁氫氧晶片(如右圖)。16/318兩種晶片不一樣組合(晶胞)，便組成了不一樣粘土礦物，如：蒙脫石、伊里石和高嶺石三類17/318蒙脫石構(gòu)造單元是兩層硅氧晶片之間夾一層鋁氫氧晶片組成(如上圖a)，晶胞之間都是氧原子，聯(lián)接很弱，水分子很容易進(jìn)入晶胞之間。因此，當(dāng)土中具有較多蒙脫石時(shí)，土具有較大吸水膨脹和脫水收縮特性。伊里石構(gòu)造單元類似蒙脫石(如上圖b)，不一樣是Si-O四周體中Si4+被Al3+、Fe3+取代，為賠償正電荷不足，晶胞之間出現(xiàn)一價(jià)正離子，使晶胞之間有薄弱聯(lián)接，其親水性不如蒙脫石。高嶺石構(gòu)造單元是由一層鋁氫氧晶片和一層硅氧晶片組成(如上圖c)，晶胞一面是氫氧基，另一面是氧原子，具有較強(qiáng)聯(lián)接力，水分子不能進(jìn)入，親水性小。18/3182、土中水一般情況下，土中總是含水。土中水按其形態(tài)可分為液態(tài)、固態(tài)、氣態(tài)。19/318（1）、土中液態(tài)水液態(tài)水主要有：結(jié)合水和自由水。（1）結(jié)合水結(jié)合水是受土粒表面電場吸引水，分強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。當(dāng)土顆粒比較細(xì)小時(shí)，顆粒表面往往帶有負(fù)電荷，因此，在土粒周圍形成電場．土中水分子是極性分子，氫原子端展現(xiàn)正電荷，氧原子端展現(xiàn)負(fù)電荷，水分子及水溶液中陽離子(如Na+、Ca2+、Al3+等)被土粒電場所吸引，水分子呈定向排列。

20/318水溶液中陽離子，一方面受電場吸引，另一方面受由于布朗運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散力作用、在最接近土粒表面、靜電引力大于擴(kuò)散力，水分子被牢靠吸附在顆粒表面，形成強(qiáng)結(jié)合水層(又稱固定層)。在離土粒表面較遠(yuǎn)地方，靜電引力比較小，水分子活動(dòng)性比較大，從而形成弱結(jié)合水層(又稱擴(kuò)散層)。21/318結(jié)合水分子定向排列圖22/318結(jié)合水不具有一般水性質(zhì)，強(qiáng)結(jié)合水沒有溶解鹽類能力，不能傳遞靜水壓力，密度在12—24kN／m3，冰點(diǎn)為—78℃，具有極大粘滯度、彈性和抗剪強(qiáng)度，其性質(zhì)接近于固體。弱結(jié)合水，其離土粒表面愈遠(yuǎn)，受到電分子引力愈小，并逐漸過渡到自由水。23/318(2)自由水自由水是不受土粒電場吸引水，其性質(zhì)與一般水相同。自由水又分重力水與毛細(xì)水。重力水是存在于地下水位下列透水土層中水，它能在重力或壓力差作用下運(yùn)功。對土顆粒有浮力作用。毛細(xì)水是存在于地下水位以上透水層中水。它是由于水與空氣交界處表面張力作用而產(chǎn)生。若把土孔隙看作是連續(xù)變截面毛細(xì)管，根據(jù)物理學(xué)可知，毛細(xì)管直徑越小，毛細(xì)水上升高度越高。因此，粘性土中毛細(xì)水上升高度比砂類土要大。24/318（2）、土中固態(tài)水本地層溫度降至0℃下列時(shí)，土中水便結(jié)冰。形成固態(tài)水。水結(jié)冰，體積會大．因此．土中水結(jié)冰，可吸取周圍未結(jié)冰水，形成扁冰片，使土體產(chǎn)生凍脹，破壞土構(gòu)造。凍脹力會使路基破壞、基礎(chǔ)上抬；凍土融化后，基土構(gòu)造破壞，含水量增大，形成翻漿冒泥，又使土體強(qiáng)度大大減少，道路開裂，房屋建筑產(chǎn)生大量下沉。25/3183、土中氣土中氣體常與大氣連通或以封閉氣泡形式存在于土中，前者在受到外力作用時(shí)，能很快從孔隙中被擠出，對土性質(zhì)影響不大；后者在外力作用時(shí)，氣泡可被壓縮或溶解于水中，當(dāng)外力減小時(shí)，氣泡會恢復(fù)原狀或重新游離出來，使土壓縮性增大。26/3184、土構(gòu)造與構(gòu)造土構(gòu)造是指土顆粒大小、形狀、互相聯(lián)結(jié)方式。一般有三種構(gòu)造：單粒構(gòu)造．蜂窩構(gòu)造和絮狀構(gòu)造。單粒構(gòu)造一般是由砂粒或更粗大顆粒在水或空氣中沉積形成。由于顆粒自重大于顆粒之間引力，顆拉是以單個(gè)顆?；ハ嗦?lián)結(jié)。渙散單粒構(gòu)造是不穩(wěn)定，在荷載作用下變形很大；密實(shí)單粒構(gòu)造是良好天然地基，如下列圖。27/318蜂窩構(gòu)造是由粉粒(粒徑在0.075mm—0.005mm)在水中下沉?xí)r形成，由于顆粒之間引力大于自重應(yīng)力，下沉中顆粒遇到已沉積顆粒時(shí)，就停留在最初接觸點(diǎn)上不再下沉，形成具有很大孔隙蜂窩構(gòu)造，如下列圖所示。28/318絮狀構(gòu)造是由粘粒(粒徑＜0.005mm)集合體組成。這些顆粒不因自重而下沉．長期懸浮在水中，組成孔圍很大絮狀構(gòu)造，如下列圖所示。29/318二、土三相百分比指標(biāo)土是由固體顆粒、土中水、氣三相組成。三相相對含量不一樣，對土工程性質(zhì)有主要影響，表達(dá)土三相組成百分比關(guān)系指標(biāo)，稱為土三相百分比指標(biāo)。30/3181、指標(biāo)意義為便于分析，將互相分散三相，抱負(fù)化地各自集合起來，如下列圖所示土三相組成示意圖來表達(dá)各部分之間數(shù)量關(guān)系。31/31832/318圖中符號意義如下：ms—土粒質(zhì)量；mw—土中水質(zhì)量；m—土總質(zhì)量，m=ms+mw；Vs—土粒體積；Vw—土中水體積；Va——土中氣體體積；Vv—土中孔隙體積，Vv＝Vw十Va；V—土總體積，V＝Vs十Vw十Va。33/318（1）土粒比重(相對密度)ds土粒重量與同體積4℃時(shí)純水重量之比稱為土粒比重(無量綱)。即：34/31835/318土粒相對密度在數(shù)值上就等于土粒密度，土粒相對密度決定于土礦物成份，它數(shù)值一般為2.6—2.8；有機(jī)質(zhì)土為2.4—2.5；泥炭土為1.5一1.8。同一種類土，其相對密度變化幅度很小。土粒相對密度可在試驗(yàn)室內(nèi)用比重瓶法測定。出于相對密度變化幅度不大，一般可按經(jīng)驗(yàn)數(shù)值選用，一般土粒相對密度參照值見課本P33表3-2。36/318（2）土含水量ω土中水重量與土粒重量之比，稱為土含水量,以百分?jǐn)?shù)計(jì)，即37/318土含水量一般用烘干法測定。先稱小塊原狀土樣濕土重量，然后置于烘箱內(nèi)維持100℃一105℃烘至恒重，再稱干土重量，濕、干土重量之差與干土重量之比就是土含水量。土含水量反應(yīng)土干濕程度。含水量越大，土越濕，一般說來土也愈軟。土含水量變化幅度很大，它與土種類、埋藏條件及所處地理環(huán)境等有關(guān)?！愀纱稚巴?，其值接近于零，而飽和砂土，可達(dá)40％；堅(jiān)硬粘土含水量約不大于30％，飽和狀態(tài)軟粘土，可達(dá)60％一70％。泥炭土含水量可達(dá)300％甚至更高。38/318（3）土密度ρ土單位體積質(zhì)量，稱為土密度ρ(單位為g／cm3或t／m3)，即39/318土密度一般用“環(huán)刀法’’測定，用一種圓環(huán)刀(刀刃向下)放在削平原狀土樣面上，漸漸削去環(huán)刀外圍土，邊削邊壓，使保持天然狀態(tài)土樣壓滿環(huán)刀內(nèi)，稱得環(huán)刀內(nèi)土樣質(zhì)量，求得它與環(huán)刀容積之比即為其密度。40/318天然狀態(tài)下土密度變化范圍在16—22kN／m3之間ρ＞20.0kN／m3土一般是比較密實(shí)；而當(dāng)ρ＜18.0kN／m3時(shí)，則多是較松軟。41/318（4）土干密度ρ

d、飽和密度

ρ

sat和有效密度ρ′單位體積中固體顆粒部分質(zhì)量，稱為土干密度ρ

d，即在工程上常把干密度作為評定土體緊密程度標(biāo)準(zhǔn)．以控制填土工程施工質(zhì)量。42/318土孔隙中充滿水時(shí)單位體積質(zhì)量，稱為土飽和密度ρ

sat，即式中ρ

w——水密度。43/318在地下水位下列，單位土體積中土粒質(zhì)量扣除浮力后，即為單位土體積中土粒有效質(zhì)量．稱為土浮密度ρ′，即44/318（5）土孔隙比e和孔隙率n孔隙比是土中孔隙體積與土顆粒體積之比．即

孔隙比e能夠用來評價(jià)天然土層密實(shí)程度。一般e＜0.6土是密實(shí)低壓縮性土；e＞1.0土是疏松高壓縮性土。45/318土孔隙率是土中孔隙體積與總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表達(dá)，即46/318（6）土飽和度Sr飽和度是指土孔隙被水充滿程度，即土中水體積與孔隙體積比值，以百分?jǐn)?shù)表達(dá)，即：47/318三、無粘性土密實(shí)度無粘性土構(gòu)造無粘性土一般具有單粒構(gòu)造。最能反應(yīng)無粘性土工程性質(zhì)是密實(shí)度，呈密實(shí)狀態(tài)時(shí)（如下列圖），土強(qiáng)度較大．可作為良好天然地基；呈疏松狀態(tài)時(shí)，尤其是飽和粉細(xì)砂，動(dòng)力作用下構(gòu)造常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，是不良地基。48/318抱負(fù)砂土顆粒排列49/3182、無粘性土密實(shí)狀態(tài)鑒別一般用相對密實(shí)度Dr來鑒別無粘性土密實(shí)度，其體現(xiàn)式為：50/31851/31852/318因此，Dr值能反應(yīng)無粘性土密實(shí)度。砂土根據(jù)Dr值分為下列三種狀態(tài)：53/318按N值判定砂土密實(shí)度

相對密實(shí)度從理論上講是表達(dá)無粘性土密實(shí)度好辦法，它反應(yīng)了顆粒級配，顆粒形狀等原因。但由于天然狀態(tài)e值不易確定，測定emax，emin人為誤差較大，故土建工程上常用原位測試辦法評價(jià)砂土密實(shí)度。常用辦法是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N值進(jìn)性鑒別。下表是“港口工程地基規(guī)范(JTJ250—98)”砂土密實(shí)度按N值鑒別標(biāo)準(zhǔn)。54/318四、粘性土狀態(tài)（物理特性）粘性土狀態(tài)主要是指其軟硬程度。粘性土伴隨含水量變化，可具有不一樣狀態(tài)，含水量很大時(shí)呈泥漿狀液體狀態(tài)，伴隨含水量減小，泥漿變稠，逐漸變成可塑狀態(tài)；所謂可塑狀態(tài)，是指粘性土在某含水量范圍內(nèi)，可用外力塑成任何形狀而不產(chǎn)生裂紋、并當(dāng)外力移去后，仍能保持既得形狀，粘性土這種特性叫做可塑性。土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)分界含水量叫做界限含水量（見下列圖）。55/318粘性土物理狀態(tài)與含水量關(guān)系56/3181、粘性土界限含水量液限ωl

土由可塑狀態(tài)轉(zhuǎn)到流動(dòng)狀態(tài)界限含水量叫液限(也稱為流限或塑性上限)。我國目前采取錐式液限儀(如下列圖)測定土液限。57/318錐式液限儀將盛土杯中裝滿調(diào)勻土樣、刮平土面，凈重76g、錐角為30。圓錐體放在試樣表面中心，錐體在自重作用下漸漸沉入土中，若經(jīng)5秒鐘正好沉入10mm，測定此時(shí)杯內(nèi)土樣含水量即為液限。58/318塑限ωp土由半固態(tài)轉(zhuǎn)到可塑狀態(tài)界限含水量叫塑限(也稱塑性下限)。塑限采取搓條法測定。將直徑不大于10mm土球放在毛玻璃板上，用手掌慢慢搓成直徑3mm長細(xì)條時(shí)，正好產(chǎn)生斷裂，此時(shí)土條含水量就是塑限。59/318縮限ωs土由半固態(tài)不停蒸發(fā)水分，體積逐漸縮小，直到體積不再縮小時(shí)含水量叫縮限。縮限用蒸發(fā)皿法測定。土半固態(tài)與可塑狀態(tài)區(qū)分在于前者塑成任何形狀態(tài)后，產(chǎn)生裂紋，后者沒有裂紋；流動(dòng)狀態(tài)與可塑狀態(tài)區(qū)分在于前者不能保持已有形狀，發(fā)生流動(dòng)變形。而后者能保持既得形狀。60/3182、粘性土塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)Ip液限與塑限差值(省去％符號)稱為塑性指數(shù)，用符號Ip，表達(dá)，即61/318塑性指數(shù)Ip，表達(dá)土處于可塑狀態(tài)含水量變化范圍。它與土中結(jié)合水含量、土顆粒組成、礦組成份以及土中水離子成份和濃度等原因有關(guān)。一船來說，土粒越細(xì)、且細(xì)顆粒(粘粒)含量越高，則其比表面和也許結(jié)合水含量愈高，Ip值愈大；粘土礦物(尤其是蒙脫石)也許具有結(jié)合水量大，Ip也大；水中高價(jià)陽離子濃度增加時(shí)．土粒表面吸附反離子層厚度變薄，結(jié)合水含量對應(yīng)減少，Ip也小，反之則大。因此。塑性指數(shù)Ip，在一定程度上綜合反應(yīng)了影響粘性上特性多種主要原因，在工程上常用其對粘性土進(jìn)行分類。62/318液性指數(shù)IL粘性土天然含水量與塑限差值除以塑性指數(shù)稱為液性指數(shù)，用符號IL，表達(dá)，即63/318由上式能夠看出因此，液性指數(shù)值能夠反應(yīng)粘性土軟硬狀態(tài)。IL值愈大，土愈軟。64/318《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7—89)以及《港口工程地基規(guī)范》(JTJ250—98)要求粘土根據(jù)液性指數(shù)值劃分為堅(jiān)硬、硬塑、可塑、軟塑及流塑五種狀態(tài)，見下表。65/3183、粘性土敏捷度和觸變性粘性土一種主要特性是具有天然構(gòu)造性，當(dāng)天然構(gòu)造被破壞時(shí)，土粒間膠結(jié)物質(zhì)以及土粒、離子、水分子之間所組成平衡體系遭到破壞，粘性土強(qiáng)度減少，壓縮性增大。具有天然構(gòu)造粘性土強(qiáng)度與完全擾動(dòng)后土強(qiáng)度之比(含水量、重度等不變、稱為粘性土敏捷度，用St表達(dá)。即：66/318根據(jù)敏捷度可將粘性土分為：低敏捷度(1＜St＜2)、中敏捷度(2＜St≤4)、高敏捷度(St＞4)。土敏捷度越高．構(gòu)造性越強(qiáng)，擾動(dòng)后土強(qiáng)度減少越多。再加以IL值鑒別粘性土軟硬程度時(shí)，沒有考慮土構(gòu)造性影響，ωl、ωp值是土樣在完全擾動(dòng)情況下測得。室內(nèi)測得IL＞1.0天然土并末真正處于流動(dòng)狀態(tài)。在含水量相同情況下，原狀土要比重塑土堅(jiān)硬，用IL鑒別重塑土軟硬程度是合適，但對于原狀土就差。粘性土擾動(dòng)后土強(qiáng)度減少，但伴隨時(shí)間增大，土粒、離子、水分子之間又組成新平衡體系．土強(qiáng)度可逐漸恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為土觸變性。67/318五、土壓實(shí)機(jī)理有時(shí)為了提升回填土強(qiáng)度，增加土密實(shí)度，減少其透水性和壓縮性，一般用分層壓實(shí)措施來處理地基。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表白，對過濕土進(jìn)行扎實(shí)或碾壓時(shí)就會出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象(俗稱‘橡皮土”)，此時(shí)土密實(shí)度是不會增大。對很干土進(jìn)行扎實(shí)或碾壓，顯然也不能把土充足壓實(shí)。因此，要使土壓實(shí)效果最佳，其含水量一定要合適。在一定壓實(shí)能量下使土最容易壓實(shí)，并能達(dá)成最大密實(shí)度時(shí)含水量，稱為土最優(yōu)含水量(或稱最佳含水量)，用ωop表達(dá)。68/318相對應(yīng)干密度叫做最大干密度，以ρdmax表達(dá)。土最優(yōu)含水量可在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)測得。測定各試樣擊實(shí)后含水量ω和于密度ρd后，繪制含水量與干密度關(guān)系曲線稱為壓實(shí)曲線。如下列圖所示。從圖中能夠懂得，當(dāng)含水量較低時(shí)，伴隨含水量增大，土干密度也逐漸增大，表白壓實(shí)效果逐漸提升；當(dāng)含水量超出某一限值觀ωop時(shí)，干密度則伴隨含水量增大而減小，即壓實(shí)效果下降。這說明土壓實(shí)效果隨含水量變化而變化。并在擊實(shí)曲線上出現(xiàn)—個(gè)干密度峰值(即最大干密度ρdmax)，對應(yīng)于這個(gè)峰值含水量就是最優(yōu)含水量。69/318干密度與含水量關(guān)系70/318最大干密度能夠由擊實(shí)試驗(yàn)測定，也能夠按下式進(jìn)行計(jì)算，即71/31872/318施工時(shí)，所控制土干密度ρd與最大干密度ρdmax之比稱為壓實(shí)系數(shù)，它反應(yīng)填土壓實(shí)質(zhì)量。在地基主要受力層范圍內(nèi)，按不一樣構(gòu)造類型，要求壓實(shí)系數(shù)達(dá)成0.94一0.96以上。73/318試驗(yàn)證明，最優(yōu)含水量還與壓實(shí)能量有關(guān)。對同一種土，用人力扎實(shí)時(shí)，因能量小，要求土粒之間有較多水分使其更為潤滑，因此，最優(yōu)含水量較大而得到最大干密度卻較小，如下列圖中曲線3。當(dāng)用機(jī)械扎實(shí)時(shí)，壓實(shí)能量較大，得出曲線如圖中曲線1和2。因此，當(dāng)填土壓實(shí)程度不足時(shí)，能夠改用大壓實(shí)能量補(bǔ)夯，以達(dá)成所要求密度。

74/318壓實(shí)能量對壓實(shí)效果影響75/318在同類土中，土顆粒級配對土壓實(shí)效果影響很大，顆粒級配不均勻容易壓實(shí)，均勻則不容易壓實(shí)。76/318在上圖中還給出了理論飽和曲線，它表達(dá)當(dāng)土處于飽和狀態(tài)下干密度ρd與含水量ω關(guān)系。在實(shí)踐中，土不也許被壓實(shí)到完全飽和程度。試驗(yàn)證明，粘性土在最優(yōu)含水量時(shí)，壓實(shí)到最大干密度ρdmax，其飽和度一般為80％左右。此時(shí)，由于土孔隙中氣體越來越難于和大氣相通，壓實(shí)時(shí)不能將其完全排出去。因此，壓實(shí)曲線只能趨于理論飽和曲線左下方，而不也許與它相交。77/318六、土壓縮性見課本P3878/318七、土工程分類土根據(jù)不一樣部門用途采取不一樣分類辦法。分類目標(biāo)就是根據(jù)分類名稱大體鑒別土工程特性，并結(jié)合其他指標(biāo)確定地基承載力。建筑工程中，土是作為地基以承受建筑物荷裁，分類著眼于土工程性質(zhì)，我國《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》將地基土分為碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等。79/318碎石類土碎石類土是粒徑大于2mm顆粒含量超出全重50％土。碎石類土根據(jù)粒粗含量及顆粒形狀分為漂石或塊石、卵石或碎石、圓礫或角礫．其分類標(biāo)準(zhǔn)見下表。80/31881/318砂類土砂類土是指粒徑大于2mm顆粒含量不超出全重50%、粒徑大于0.075mm顆粒超出全重50％土。砂類土按粒組含量分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂和粉砂，其分類標(biāo)準(zhǔn)見下表。82/31883/318粉土粉土是指粒徑大于0.075mm顆粒含量不超出全重50％、塑性指數(shù)Ip不大于或等于10土。必要時(shí)可根據(jù)顆粒級配分為砂質(zhì)粉土(粒徑不大于0.005mm顆粒含量不超出全重10％)和粘質(zhì)粉土(粒徑不大于0.005mm顆粒含量超出全重10％)。84/318黏性土黏性土是指塑性指數(shù)Ip大于10土。黏性土工程性質(zhì)與土成因、生成年代關(guān)系很密切，不一樣成因和年代粘性土，盡管其某些物理性指標(biāo)值也許很接近，但其工程性質(zhì)也許相差很懸殊。另外還和粒度成份和粘土礦物親睡度等有關(guān)。85/318黏性土按塑性指數(shù)進(jìn)行分類可分為粉質(zhì)黏土和黏土：86/318人工填土

人工填土是指由人類活動(dòng)而堆填土。其物質(zhì)成份較復(fù)雜、均勻性較差。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土和沖填土三類。各類填土應(yīng)根據(jù)下列特性給予區(qū)分：(1)素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾個(gè)材料組成填土，其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按主要組成物質(zhì)分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性素填土。經(jīng)分層壓實(shí)后則稱為壓實(shí)填土。(2)雜填土是由含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物填土。成份和特性分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土及生活垃圾土。(3)沖填土是由水力沖填泥砂形成填土。87/318第二節(jié)、溝槽及基坑工程施工主要包括：場地平整施工、基坑開挖、減少地下水位、土回填與壓實(shí)四部分內(nèi)容88/318一、場地平整施工場地平整應(yīng)以建設(shè)工程規(guī)模和性質(zhì)、場地設(shè)計(jì)標(biāo)高、現(xiàn)場地形地貌、施工期限和技術(shù)力量等條件為根據(jù)。環(huán)境工程場地標(biāo)高是場區(qū)豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容，一般由設(shè)計(jì)文獻(xiàn)要求。確定標(biāo)高，應(yīng)在滿足建設(shè)規(guī)劃和生產(chǎn)工藝要求下，盡可能考慮填挖方平衡，使總土方工程量最小。確定場地平整施工次序，應(yīng)按照工程建設(shè)布署，結(jié)合基抗、溝槽開挖要求加以選擇?！阌腥N情況。89/318①先進(jìn)行整個(gè)場地平整，然后開挖構(gòu)筑物及地下管道基坑和管溝等。這種方案，可為土方機(jī)械施工提供較大工作面，充足發(fā)揮其工作效率，但工期較長，多適用于場區(qū)高低不平，填挖土方量較大施工現(xiàn)場。②先開挖建筑物、構(gòu)筑物等基坑(槽)，后進(jìn)行場地平整。這種方案能夠加快土建工程施工進(jìn)度，減少反復(fù)填挖土方數(shù)量，多適用于地形平坦施工現(xiàn)場。③劃分施工區(qū)(段)，平整與開挖結(jié)合。這種方案是根據(jù)工程特點(diǎn)和現(xiàn)場詳細(xì)條件，將場地劃分若干施工區(qū)，分別進(jìn)行平整和開挖。90/318在場地平整施工前，先作好必要準(zhǔn)備工作，主要內(nèi)容如下。①清理場地。在施工區(qū)域內(nèi)，對原有地上地下房屋、構(gòu)筑物疏通或改建，對耕植土及淤泥等進(jìn)行清理。②排除地面積水。在排除地面積水同步，盡可能利用自然地形設(shè)置排水溝雨水積存，使場地保持干燥，以利于土方施工。③修筑臨時(shí)道路以供機(jī)械進(jìn)場和土方運(yùn)輸?shù)取?1/3181、場地平整土方量計(jì)算場地土方量計(jì)算辦法，一般有方格網(wǎng)法和斷面法兩種。方格網(wǎng)法適用于地形較為平坦、面積較大場地，斷面法則多用于地形起伏變化較大或地形狹長地帶。主要介紹方格網(wǎng)法92/318方格網(wǎng)法方格網(wǎng)法是采取方格網(wǎng)控制整個(gè)場地面計(jì)算土方量。方格邊長取決于地形變化復(fù)雜程度，一般取10m、20m、30m或40m。土方量計(jì)算步驟是：根據(jù)每個(gè)方格角點(diǎn)自然地面標(biāo)高和實(shí)際采取設(shè)計(jì)標(biāo)高，算出對應(yīng)角點(diǎn)挖填高度(稱施工高度)，然后計(jì)算每一方格土方量(大規(guī)模場地土方量計(jì)算，可使用專門土方工程量計(jì)算表)，并算出場地邊坡土方量，相加后，即可得到整個(gè)場地挖、填土方總量。93/318場地各方格土方量，一般可分為下述三種不一樣類型進(jìn)行計(jì)算。(1)方格四個(gè)角點(diǎn)所有為填或所有為挖(見下列圖)，其土方量為：94/31895/318(2)方格相鄰兩角點(diǎn)為挖方，另兩角點(diǎn)為填方(下列圖)，96/318其挖方部分土方量為：填方部分土方量為：97/318(3)方格三個(gè)角點(diǎn)為挖，另一種角點(diǎn)為填(或相反)(下列圖)，98/318其填方部分土方量為：挖方部分土方量為：99/3182、土方平衡與調(diào)配土方調(diào)配標(biāo)準(zhǔn)(1)應(yīng)力求達(dá)成挖、填平衡和運(yùn)輸量最小標(biāo)準(zhǔn)，這樣能夠減少土方工程成本。然而，僅限于場地范圍平衡，往往很難滿足運(yùn)輸量最小要求。因此還需根據(jù)場地和其周圍地形條件綜合考慮，必要時(shí)可在填方區(qū)周圍就近借土．或在挖方區(qū)周圍就近棄土，而不是只局限于場地以內(nèi)挖、填平衡，這樣才能做到經(jīng)濟(jì)合理。

100/318(2)應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)工程分期分批施工時(shí)，先期工程土方余額應(yīng)結(jié)合后期工程需要而考慮其利用數(shù)量與堆放位置，方便就近調(diào)配。堆放位置選擇應(yīng)為后期工程發(fā)明良好工作而和施工條件，力求避免反復(fù)挖運(yùn)。如先期工程有土方欠額時(shí)，可由后期工程地點(diǎn)挖取。101/318(3)盡也許與大型地下建筑物施工相結(jié)合。當(dāng)大型建筑物位于填土區(qū)而其基坑開挖土方量又較大時(shí)，為了避免土方反復(fù)挖、填和運(yùn)輸，該填土區(qū)臨時(shí)不予填土，待地下建筑物施工之后再行填土。為此，在填方保存區(qū)附近應(yīng)有對應(yīng)挖方保存區(qū)，或?qū)⒏浇诜焦こ逃嗤涟葱枰侠矶逊?，方便就近調(diào)配。

102/318(4)調(diào)配區(qū)大小劃分應(yīng)滿足主要土方施工機(jī)械工作面大小(如鏟運(yùn)機(jī)鏟土長度)要求，使土方機(jī)械和運(yùn)輸車輛效率能得到充足發(fā)揮?？傊?，進(jìn)行土方調(diào)配，必須根據(jù)現(xiàn)場詳細(xì)情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方機(jī)械與施工辦法，結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)，給予綜合考慮，從而作出經(jīng)濟(jì)合理調(diào)配方案。103/318土方平衡與調(diào)配方法場地土方平衡與調(diào)配，需編制對應(yīng)土方調(diào)配圖表，方便施工中使用。其方法如下：(一)劃分調(diào)配區(qū)在場地平面圖上先劃出挖、填區(qū)分界限(零線)，然后在挖方區(qū)和填方區(qū)適本地分別劃出若干個(gè)調(diào)配區(qū)。劃分時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：104/318(1)劃分應(yīng)與建筑物平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮開工次序、分期施工次序；(2)調(diào)配區(qū)大小應(yīng)滿足土方機(jī)械施工要求；(3)調(diào)配區(qū)范圍應(yīng)與場地土方量計(jì)算方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)、一般可由若干個(gè)方格組成一種調(diào)配區(qū)；(4)當(dāng)土方運(yùn)距較大或場地范圍內(nèi)土方調(diào)配不能達(dá)成平衡時(shí)，可考慮就近借土或棄土．一種借土區(qū)或一種棄土區(qū)可作為一種獨(dú)立調(diào)配區(qū)。(5)計(jì)算各調(diào)配區(qū)土方量，并將它標(biāo)注于圖上。如下列圖105/318

土方調(diào)配圖(場地內(nèi)挖、填方平衡調(diào)配圖)

注：箭頭上面數(shù)字表達(dá)土方量，箭頭下面數(shù)字表達(dá)運(yùn)距106/318(二)求出每對調(diào)配區(qū)之間平均運(yùn)距平均運(yùn)距即挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心距離。因此，求平均運(yùn)距，需先求出每個(gè)調(diào)配區(qū)土方重心（見下列圖）。其辦法如下:

107/318取場地或方格網(wǎng)中縱橫兩邊為坐標(biāo)軸，以一種角作為坐標(biāo)原點(diǎn)，分別求出各區(qū)土方重心坐標(biāo)X0、Y0：108/318109/318為了簡化xi、yi計(jì)算，可假定每個(gè)方格(完整或不完整)上土方是各自均勻分布，于是可用圖解法求出形心位置以替代方格重心位置。各調(diào)配區(qū)重心求出后，標(biāo)于對應(yīng)調(diào)配區(qū)上，然后用百分比尺量出每對調(diào)配區(qū)重心之間距離，此即對應(yīng)平均運(yùn)距。所有填挖方調(diào)配區(qū)之間平均運(yùn)距均需一一計(jì)算，并將計(jì)算成果列于土方平衡與運(yùn)距表內(nèi)，見下表。110/318111/318二、基坑（溝槽）開挖主要包括土方機(jī)械化施工基坑（溝槽）邊坡基坑（溝槽）斷面選擇與土方量計(jì)算基坑及溝槽支撐112/318（一）、土方機(jī)械化施工由于基坑開挖土方量大，若采取人工，其勞動(dòng)強(qiáng)度大，工期在工程總工期中所占比重達(dá)25％一30％，成為影響工程進(jìn)度主要原因。因此，除使用合適人力作為輔助開挖外，應(yīng)盡也許采取生產(chǎn)率高大型挖土和運(yùn)輸機(jī)械施工。113/318推土機(jī)施工推土機(jī)是土方工程施工主要機(jī)械之一，它是在履帶式拖拉機(jī)上安裝推土板等工作裝置而成機(jī)械。常用推土機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率有45kW、75kW、90kW、120kW等數(shù)種。推土板多用油壓操縱。液壓操縱推土板推土機(jī)除了能夠升降推土板外，還可調(diào)整推土板角度，因此具有更大靈活性。推土機(jī)操縱靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)方便，所需工作面較小、行駛速度快、易于轉(zhuǎn)移，能爬30度左右緩坡，因此應(yīng)用范圍較廣。

下列圖所示是液壓操縱T2-100型推土機(jī)外形圖114/318T2-100型推土機(jī)115/318116/318117/318推土機(jī)適于開挖一至三類土。多用于平整場地，開挖深度不大基坑，移挖作填，回填土方，堆筑堤壩以及配合挖土機(jī)集中土方、修路開道等。

推土機(jī)作業(yè)以切土和推運(yùn)土方為主，切土?xí)r應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況，盡可能采取最大切土深度在最短距離（6~10m）內(nèi)完成，方便縮短低速行進(jìn)時(shí)間，然后直接推運(yùn)到預(yù)定地點(diǎn)。上下坡坡度不得超出35度，橫坡不得超出10度。幾臺推土機(jī)同步作業(yè)時(shí)，前后距離應(yīng)大于8m。推土機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100m以內(nèi)，效率最高運(yùn)距為60m。為提升生產(chǎn)率，可采取槽形推土、下坡推土以及并列推土等辦法118/318①下坡推土。即借助于機(jī)械本身重力作用以增加推土能力和縮短推土?xí)r間，一般可提升生產(chǎn)率30％左右，推土坡度不宜超出15度，不然推土后退時(shí)爬坡困難。②并列推土。平整較大面積場地時(shí)，可采取兩臺或三臺推土機(jī)并列推土．以減少土散失，提升生產(chǎn)效率，一般采取兩機(jī)并列推土可增加推土量15％一30％。平均運(yùn)距不宜超出50—75m，亦不宜不大于20m。③槽形推土。推土機(jī)連續(xù)數(shù)次在一條作業(yè)線上切土和推運(yùn)，使地面逐漸形成一條淺槽，以減少土散失，從而提升推土量。一般推土量可提升10％一30％。當(dāng)挖土層較厚、運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，采取此法較為合適。119/318④分批集中、一次推送。當(dāng)推運(yùn)距離較遠(yuǎn)而土質(zhì)又較堅(jiān)硬時(shí)．由于切土深度不大采取數(shù)次鏟土，分批集中，一次推送，方便有效地利用推土機(jī)功率，縮短運(yùn)土?xí)r間另外，還可在推土板兩側(cè)附加側(cè)板，以增加推土板前推土體積。120/318鏟運(yùn)機(jī)施工鏟運(yùn)機(jī)是一種能綜合完成所有土方施工工序（挖土、裝土、運(yùn)土、卸土和平土）機(jī)械。按行走方式分為自行式鏟運(yùn)機(jī)和拖式鏟運(yùn)機(jī)（下列圖）兩種。常用鏟運(yùn)機(jī)斗容量為2m3，5m3，6m3，7m3等數(shù)種，按鏟斗操縱系統(tǒng)又可分為機(jī)械操縱和液壓操縱兩種。121/318自行式鏟運(yùn)機(jī)外形圖

122/318拖式鏟運(yùn)機(jī)外形圖123/318124/318鏟運(yùn)機(jī)操縱簡單，不受地形限制，能獨(dú)立工作，行駛速度快，生產(chǎn)效率高。鏟運(yùn)機(jī)適于開挖一至三類土，常用于坡度20

以內(nèi)大面積土方挖、填、平整、壓實(shí)，大型基坑開挖和堤壩填筑等。鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行路線和施工辦法視工程大小、運(yùn)距長短、土性質(zhì)和地形條件等而定。其運(yùn)行線路可采取環(huán)形路線或8字路線（下列圖）。適用于運(yùn)距為600~1500m，當(dāng)運(yùn)距為200~350m時(shí)效率最高。采取下坡鏟土、跨鏟法、推土機(jī)助鏟法等，可縮短裝土?xí)r間，提升土斗裝土量，以充足發(fā)揮其效率。125/318對于地形起伏不大，施工地段在100m以內(nèi)和填土高度1.5m以內(nèi)路堤、基坑及場地平整施工常采取環(huán)形外行線路如圖(a)所示。當(dāng)填、挖交替，且互相之間距離較短時(shí)．則可采取圖(b)所示大環(huán)形路線。每一種循環(huán)能完成數(shù)次鏟土和卸土，減少了鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)彎次數(shù)，對應(yīng)提高了工作效率。①環(huán)形路線126/318②“8”字形路線施工地段較長或地形起伏較大時(shí)，多采取“8”字形開行路線，如圖(c)所示。這種開行路線，鏟運(yùn)機(jī)在上下坡時(shí)斜向開行，每一循環(huán)完成兩次作業(yè)(兩次鏟土和卸土)，比環(huán)形路線運(yùn)行時(shí)間短．減少了轉(zhuǎn)彎和空駛距離。同步，一種循環(huán)兩次轉(zhuǎn)彎方向不一樣，機(jī)械磨損較為均勻。127/318③據(jù)齒形路線是“8”字形路線發(fā)展，適合工作地段很長，如堤壩、路基填筑，采取這種開行路線最為有效。128/318提升鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)率措施①下坡鏟土利用機(jī)械重力作用所產(chǎn)牛附加牽引力加大切土深度，坡度一般為3度—9度，最大不得超出20度，鏟土厚度以20cm左右為宜，其效率可提升25％左右。當(dāng)在平坦地形鏟土?xí)r，可將取土地段一端先鏟低，并保持一定坡度向后延伸，逐漸發(fā)明一種下坡鏟土地形。

129/318②跨鏟法在較堅(jiān)硬土層鏟土?xí)r，采取預(yù)留土埂間隔鏟土法，如下列圖所示，可使鏟運(yùn)機(jī)在挖土埂時(shí)增加兩個(gè)自由面，阻力減小，鏟土快，易于充滿鏟斗，約提升效率10％。

130/318③交錯(cuò)鏟土法在鏟較堅(jiān)硬土層時(shí)，為了減少鏟土阻力，可采取此法，如下列圖所示。由于鏟土阻力大小與鏟土寬度成正比，交錯(cuò)鏟土法就是隨鏟土阻力增加而合適減小鏟土寬度。131/318④助鏟法在堅(jiān)硬土層中，采取另配推土機(jī)助鏟(如圖)，以縮短鏟土?xí)r間。一般每臺推土機(jī)配3—4臺鏟運(yùn)機(jī)。132/318挖掘機(jī)施工挖土機(jī)適用于開挖場地為—至四類、含水量不大于27％丘陵地帶土壤及經(jīng)爆破后巖石和凍土，挖土高度一般在3m以上(使每次挖土可裝滿鏟斗)運(yùn)輸距離超出1km，且土方量大而集中工程。一般挖土機(jī)作業(yè)時(shí)，需配合自卸汽車運(yùn)土，并在卸土區(qū)配備推土機(jī)平整土堆。133/3181．正鏟挖掘機(jī)正鏟挖掘機(jī)外型如下列圖所示。它適用于開挖停機(jī)面以上土方，且需與汽車配合完成整個(gè)挖運(yùn)工作。正鏟挖掘機(jī)挖掘力大，適用于開挖含水量較小一類土和經(jīng)爆破巖石及凍土。134/318135/318136/318正鏟開挖方式根據(jù)開挖路線與汽車相對位置不一樣分為正向開挖、側(cè)向裝土以及正向開挖、后方裝土兩種（下列圖）。前者生產(chǎn)率較高。137/318正鏟開挖方式

a）正向開挖、側(cè)向裝土；

b）正向開挖、后方裝土138/318正鏟生產(chǎn)率主要決定于每斗作業(yè)循環(huán)延續(xù)時(shí)間。為了提升其生產(chǎn)率，除了工作面高度必須滿足裝滿土斗要求之外，還要考慮開挖方式和與運(yùn)土機(jī)械配合。盡可能減少回轉(zhuǎn)角度，縮短每個(gè)循環(huán)延續(xù)時(shí)間。

139/3182．反鏟挖掘機(jī)反鏟適用于開挖一至三類砂土或粘土。主要用于開挖停機(jī)面下列土方，一般反鏟最大挖土深度為4~6m，經(jīng)濟(jì)合理挖土深度為3~5m。反鏟也需要配備運(yùn)土汽車進(jìn)行運(yùn)輸。反鏟外型如下列圖所示。140/318141/318142/318反鏟開挖方式能夠采取溝端開挖法，即反鏟停于溝端，后退挖土，向溝一側(cè)棄土或裝汽車運(yùn)走（圖a），也可采取溝側(cè)開挖法，即反鏟停于溝側(cè)，沿溝邊開挖，它可將土棄于距溝較遠(yuǎn)地方，如裝車則回轉(zhuǎn)角度較小，但邊坡不易控制（圖b）。143/318反鏟開挖方式

a溝端開挖；

b溝側(cè)開挖144/3183．抓鏟挖掘機(jī)機(jī)械傳動(dòng)抓鏟外形如下列圖所示。它適用于開挖較松軟土。對施工面狹窄而深基坑、深槽、深井采取抓鏟可取得抱負(fù)效果。抓鏟還可用于挖取水中淤泥、裝卸碎石、礦渣等渙散材料。抓鏟也有采取液壓傳動(dòng)操縱抓斗作業(yè)。145/318146/318抓鏟挖土機(jī)挖土特點(diǎn)是：“直上直下，自重切土”。其挖掘力較小，只能開挖I～Ⅱ級土，抓鏟挖土機(jī)抓鏟能在回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開挖基坑上任何位置土方。宜于開挖窄而深基坑或水中淤泥。抓鏟挖土?xí)r，一般立于基坑一側(cè)進(jìn)行，對較寬基坑則在兩側(cè)或四側(cè)抓土。抓挖淤泥時(shí)，抓斗易被淤泥“吸住”，應(yīng)避免起吊用力過猛，以防翻車。147/3184、拉鏟挖掘機(jī)拉鏟挖掘機(jī)開挖方式和反鏟挖掘機(jī)相同，分溝端開挖和溝側(cè)開挖拉鏟挖掘機(jī)挖土特點(diǎn)是：“后退向下，自重切土”。其挖土半徑和挖土深度較大，能開挖停機(jī)面下列I～I(xiàn)I級土，工作時(shí)，利用慣性力將鏟斗甩出去，挖得比較遠(yuǎn)。但不如反鏟靈活精確，宜用于開挖大而深基坑或水下挖土。148/318149/318150/3185、多斗挖土機(jī)見課本P58151/318（二）、基坑（溝槽）邊坡1、邊坡穩(wěn)定性施工中，土方放坡坡度留設(shè)應(yīng)考慮土質(zhì)、開挖深度、施工工期、地下水水位、坡頂荷載及氣候條件原因。本地下水水位低于基底，在濕度正常土層中開挖基坑或管溝，如敞露時(shí)間不長，在一定程度內(nèi)可挖成直壁不加支撐。152/318施工中除應(yīng)正確確定邊坡，還要進(jìn)行護(hù)坡，以防邊坡發(fā)生滑動(dòng)。土坡滑動(dòng)一般是指土方邊坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動(dòng)面向下和向外移動(dòng)而喪失其穩(wěn)定性。邊坡失穩(wěn)往往是在外界不利原因影響下觸動(dòng)和加劇。這些外界不利原因造成土體下滑力增加或抗剪強(qiáng)度減少。土體下滑使土體中產(chǎn)生剪切應(yīng)力。引發(fā)下滑力增加原因主要有：坡頂上堆物、行車等荷載；雨水或地面水滲入土中使土含水量提升而使土自重增加；地下水滲流產(chǎn)生一定動(dòng)水壓力；土體豎向裂縫中積水產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力等。引發(fā)土體抗剪強(qiáng)度減少原因主要是：氣候影響使土質(zhì)松軟；土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤滑作用；飽和細(xì)砂、粉砂受振動(dòng)而液化等。153/318因此，在土方施工中，要預(yù)估多種也許出現(xiàn)情況，采取必要措施護(hù)坡防坍，尤其要注意及時(shí)排除雨水、地面水，避免坡頂集中堆載及振動(dòng)。必要時(shí)可采取鋼絲網(wǎng)細(xì)石混凝土（或砂漿）護(hù)坡面層加固。如是永久性土方邊坡，則應(yīng)做好永久性加固措施。154/318155/3182、邊坡坡度確定邊坡可做成直線形、折線形或踏步形a)直線形；b)折線形；c)踏步形156/318土方邊坡坡度以其高度H與其底寬度B之比表達(dá)土方邊坡坡度=

式中，m=B/H，稱為坡度系數(shù)。157/318（三）、基坑及溝槽支撐開挖基坑（槽）時(shí)，如地質(zhì)條件及周圍環(huán)境許可，采取放坡開挖是較經(jīng)濟(jì)。但在建筑稠密地域施工，或有地下水滲入基坑（槽）時(shí)往往不也許按要求坡度放坡開挖，這時(shí)就需要進(jìn)行基坑（槽）支護(hù)，以確保施工順利和安全，并減少對相鄰建筑、管線等不利影響。158/318溝槽支撐市政工程施工時(shí)，常需在地下鋪設(shè)管溝，因此需開挖溝槽。開挖較窄溝槽，多用橫撐式土壁支撐。橫撐式土壁支撐根據(jù)擋土板不一樣，分為水平擋土板式（圖a）以及垂直擋土板式（圖b）兩類。前者擋土板布置又分為間斷式和連續(xù)式兩種。濕度小粘性土挖土深度不大于3m時(shí)，可用間斷式水平擋土板支撐；對渙散、濕度大土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達(dá)5m。對渙散和濕度很高土可用垂直擋土板式支撐，其挖土深度不限。

159/318a)間斷式水平擋土板橫撐；b)垂直擋土板豎撐

1—

水平擋土板；2—立柱；3—工具式橫撐；

4—垂直擋土板；5—橫楞木；6—調(diào)整螺絲

160/318基坑支撐水泥土攪拌樁板式支護(hù)構(gòu)造161/318水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁（或稱為深層攪拌樁）支護(hù)構(gòu)造是近年來發(fā)展起來一種重力式支護(hù)構(gòu)造。它是通過攪拌樁機(jī)將水泥與土進(jìn)行攪拌，形成柱狀水泥加固土（攪拌樁）。用于支護(hù)構(gòu)造水泥土其水泥摻量一般12%~15%（單位土體水泥摻量與土重力密度之比），水泥土強(qiáng)度可達(dá)0.8～1.2MPa，其滲入系數(shù)很小，一般不大于10～6cm/s。由水泥土攪拌樁搭接而形成水泥土墻，它既具有擋土作用，又兼有隔水作用。它適用于4～6m深基坑，最大可達(dá)7～8m。162/318水泥土墻一般布置成格柵式，格柵置換率（加固土面積：水泥土墻總面積）為0.6～0.8。墻體寬度b、插入深度hd根據(jù)基坑開挖深度h估算，一般b=(0.6～0.8)h，hd=（0.8～1.2）h（下列圖）。１—攪拌樁；２—插筋；３—面板163/318164/318水泥土攪拌樁施工機(jī)械深層攪拌樁機(jī)組成由深層攪拌機(jī)（主機(jī)）、機(jī)架及灰漿攪拌機(jī)、灰漿泵等配套機(jī)械組成（如圖）。165/318深層攪拌樁機(jī)機(jī)組

1—主機(jī)；2—機(jī)架；3—灰漿拌制機(jī)；4—集料斗；5—灰漿泵；6—貯水池；

7—冷卻水泵；8—道軌；9—導(dǎo)向管；10—電纜；11—輸漿管；12—水管166/318水泥土攪拌樁施工工藝

攪拌樁成樁工藝可采取“一次噴漿、二次攪拌”或“二次噴漿、三次攪拌”工藝，主要根據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定。水泥摻量較小，土質(zhì)較松時(shí)，可用前者，反之可用后者?！耙淮螄姖{、二次攪拌”施工工藝流程如下列圖所示。當(dāng)采取“二次噴漿、三次攪拌”工藝時(shí)可在圖示步驟e）作業(yè)時(shí)也進(jìn)行注漿，后來再反復(fù)d）與e）過程。167/318“一次噴漿、二次攪拌”施工流程

a)定位；b)預(yù)埋下沉；c)提升噴漿攪拌；d)反復(fù)下沉攪拌；e)反復(fù)提升攪拌；f)成樁結(jié)束168/318水泥土攪拌樁施工中應(yīng)注意水泥漿配合比及攪拌制度、水泥漿噴射速率與提升速度關(guān)系及每根樁水泥漿噴注量，以確保注漿均勻性與樁身強(qiáng)度。施工中還應(yīng)注意控制樁垂直度以及樁搭接等，以確保水泥土墻整體性與抗?jié)B性。169/318

有關(guān)知識

支護(hù)構(gòu)造也許發(fā)生破壞形式如下170/318整體失穩(wěn)在松軟地層中，當(dāng)基坑平面尺寸較大，由于作為支護(hù)構(gòu)造板樁墻插入深度不夠，或施工時(shí)幾何形狀和互相連接不符合要求，支撐位置不當(dāng)，支撐與圍檁系統(tǒng)結(jié)合不牢等原因，板樁墻產(chǎn)生位移過大前傾或后仰，造成基坑外土體大滑坡，支護(hù)構(gòu)造系統(tǒng)整體失穩(wěn)破壞。171/318(2)基坑隆起在軟弱粘性土層中開挖基坑，當(dāng)基坑內(nèi)土體不停挖去，板樁墻內(nèi)外土面高差等于墻外在基坑開挖水平面上作用一附加荷載。挖深增大，荷載亦增加。若墻體入土深度不足，則會使基坑內(nèi)土體大量隆起，基坑外土體過量沉陷，支撐系統(tǒng)應(yīng)力陡增，造成支護(hù)構(gòu)造整體失穩(wěn)破壞。172/318(3)管涌及流砂(流土)含水砂層中基坑支護(hù)構(gòu)造，在基坑開挖過程中，板樁墻內(nèi)外形成水頭差，當(dāng)動(dòng)水壓力滲流速度超出臨界流速或水力梯度超出臨界梯度時(shí)，就會引發(fā)管涌及流砂現(xiàn)象?；拥撞亢蛪w外面大量砂隨處下水涌入基坑，造成地面坍陷，同步使墻體產(chǎn)生過大位移，引發(fā)整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)崩坍。有時(shí)，開挖面下有薄不透水層，薄不透水層下是一層有承壓水頭砂層，當(dāng)薄不透水層抵擋不住水頭壓力，在滲流作用下被切割成小塊脫離原位(流土)，也會造成支護(hù)構(gòu)造崩坍破壞。173/318(4)支撐強(qiáng)度不足或壓屈當(dāng)設(shè)置支撐間距過大或數(shù)量太少，強(qiáng)度不足或剛度不夠時(shí)，在較大側(cè)向土壓力作用下，發(fā)生支撐破壞或壓屈，引發(fā)板樁墻變形過大，造成支護(hù)構(gòu)造破壞。174/318(5)墻體破壞墻體強(qiáng)度不夠或連接構(gòu)造不好，在土壓力、水壓力作用下，產(chǎn)生最大彎矩超出墻體抗彎強(qiáng)度，產(chǎn)生強(qiáng)度破壞。175/318(6)支護(hù)構(gòu)造平面變形超出程度由于支護(hù)構(gòu)造平面變形過大，或是降水造成周圍土體沉降，使基坑外圍土體發(fā)生垂直或水平位移。有時(shí)，這種變形對支護(hù)構(gòu)造本身尚未帶來妨礙和危害，但對鄰近建筑物或地下管線造成有害影響，造成建筑物下沉、傾斜、開裂，造成上、下水管、煤氣管、供電和通訊電纜變形、張緊或斷裂。在都市中開挖較深基坑，這個(gè)問題越來越突出，由此造成事故不少，必須引發(fā)充足重視。176/318板式支護(hù)構(gòu)造

板式支護(hù)構(gòu)造由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和支撐(或拉錨)系統(tǒng)(如圖)，懸臂式板樁支護(hù)構(gòu)造則不設(shè)支撐(或拉錨)。177/3181—板樁墻；2—圍檁；3—鋼支撐；4—斜撐；5—拉錨；

6—土錨桿；7—先施工基礎(chǔ)；8—豎撐178/318擋墻系統(tǒng)常用材料有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、灌注樁及地下連續(xù)墻等。鋼板樁有平板形和波浪形兩種(如圖)。鋼板樁之間通過鎖口互相連接，形成一道連續(xù)擋墻。由于鎖口連接，使鋼板樁連接牢靠，形成整體，同步也具有較好隔水能力。鋼板樁截面積小，易于打入。U形、Z形等波浪式鋼板樁截面抗彎能力較好。鋼板樁在基礎(chǔ)施工完成后還可拔出反復(fù)使用。179/318鋼板樁形式

a)平板式

b)波浪式180/318鋼板樁施工

板樁施工要正確選擇打樁辦法、打樁機(jī)械和流水段劃分，方便使打設(shè)后板樁墻有足夠剛度和良好防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎(chǔ)施工要求，對封閉式板樁墻還要求封閉合攏。181/318182/318鋼板樁打樁辦法單獨(dú)打入法此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束半途不停頓。因此，樁機(jī)行走路線短，施工簡便，打設(shè)速度快。不過，由于單塊打入，易向一邊傾斜，合計(jì)誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。一般在鋼板樁長度不大(不大于10m)、工程要求不高時(shí)可采取此法。另外尚有圍檁插樁法

分段復(fù)打樁理解183/318圍檁插樁法要用圍檁支架作板樁打設(shè)導(dǎo)向裝置(如圖)。圍檁支架由圍檁和圍檁樁組成，在平面上分單面圍檁和雙面圍檁，高度方向有單層和雙層之分。在打設(shè)板樁時(shí)起導(dǎo)向作用。雙面圍檁之間距離，比兩塊板樁組合寬度大8～15mm。184/318185/318雙層圍檁插樁法是在地面上，離板樁墻軸線一定距離先筑起雙層圍檁支架，而后將鋼板樁依次在雙層圍檁中所有插好，成為一種高大鋼板樁墻，待四角實(shí)現(xiàn)封閉合攏后，再按階梯型逐漸將板樁一塊塊打入設(shè)計(jì)標(biāo)高。此法長處是能夠確保平面尺寸精確和鋼板樁垂直度，但施工速度慢，不經(jīng)濟(jì)。186/318分段復(fù)打樁此法又稱屏風(fēng)法，是將10～20塊鋼板樁組成施工段沿單層圍檁插入土中一定深度形成較短屏風(fēng)墻，先將其兩端兩塊打入，嚴(yán)格控制其垂直度，打好后用電焊固定在圍檁上，然后將其他板樁按次序以1/2或1/3板樁高度打入。此法能夠避免板樁過大傾斜和扭轉(zhuǎn)，避免誤差積累，有利實(shí)現(xiàn)封閉合攏，且分段打設(shè)，不會影響鄰近板樁施工。187/318打樁錘根據(jù)板樁打入阻力確定，該阻力包括板樁端部阻力，側(cè)面摩阻力和鎖口阻力。樁錘不宜過重，以防因過大錘擊而產(chǎn)生板樁頂部縱向彎曲，一般情況下，樁錘重量約為鋼板樁重量2倍。另外，選擇樁錘時(shí)還應(yīng)考慮錘體外形尺寸，其寬度不能大于組合打入板樁塊數(shù)寬度之和。地下工程施工結(jié)束后，鋼板樁一般都要拔出，方便反復(fù)使用。鋼板樁拔除要正確選擇拔除辦法與拔除次序，由于板樁拔出時(shí)帶土，往往會引發(fā)土體變形，對周圍環(huán)境造成危害。必要時(shí)還應(yīng)采取注漿填充等辦法。188/318有關(guān)知識破壞形式

總結(jié)板樁工程事故，其失敗原因主要有五方面：①

板樁入土深度不夠，在土壓力作用下，板樁入土部分走動(dòng)而出現(xiàn)坑壁滑坡(圖a)；②

支撐或拉錨強(qiáng)度不夠(圖b、c)；③

拉錨長度不足，錨碇失去作用而使土體滑動(dòng)(圖d)；④

板樁本身剛度不夠，在土壓力作用下失穩(wěn)彎曲(圖e)；⑤

板樁位移過大，造成周圍環(huán)境破壞(圖f)。為此，板樁入土深度、截面彎矩、支點(diǎn)反力、拉錨長度及板樁位移稱為板樁設(shè)計(jì)五大要素。189/318板樁工程事故

a)

板樁下部走動(dòng)；b)拉錨破壞；c)支撐破壞；d)拉錨長度不足；

e)板樁失穩(wěn)彎曲；f)板樁變形及樁背土體沉190/318三、減少地下水位在基坑開挖過程中，當(dāng)基底低于地下水位時(shí)，由于土含水層被切斷，地下水會不停地滲入坑內(nèi)。雨期施工時(shí)，地面水也會不停流入坑內(nèi)。假如不采取降水措施，把流入基坑內(nèi)水及時(shí)排走或把地下水位減少，不但會使施工條件惡化，并且地基土被水泡軟后，容易造成邊坡塌方并使地基承載力下降。另外，當(dāng)基坑下遇有承壓含水層時(shí)，若不降水減壓，則基底也許被沖潰破壞。因此，為了確保工程質(zhì)量和施工安全，在基坑開挖前或開挖過程中，必須采取措施，控制地下水位，使地基土在開挖及基礎(chǔ)施工時(shí)保持干燥。191/318減少地下水位辦法有集水井降水法和井點(diǎn)降水法。集水井降水法一般適用于降水深度較小且土層為粗粒土層或滲水量小粘性土層。當(dāng)基坑開挖較深，又采取剛性土壁支護(hù)構(gòu)造擋土并形成止水帷幕時(shí)，基坑內(nèi)降水也多采取集水井降水法。如降水深度較大，或土層為細(xì)砂、粉砂或軟土地域時(shí)，宜采取井點(diǎn)降水法降水但仍有局部區(qū)域降水深度不足時(shí)，可輔以集水井降水。無論采取何種降水辦法，均應(yīng)連續(xù)到基礎(chǔ)施工完成，且土方回填后方可停頓降水。192/318（一）、集水井降水施工1、施工過程基坑或溝槽開挖時(shí)，在坑底設(shè)置集水井，并沿坑底周圍或中央開挖排水溝，使水在重力作用下流入集水井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外。193/3182、構(gòu)造四周排水溝及集水井一般應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外、地下水流上游，基坑面積較大時(shí)，可在基坑范圍內(nèi)設(shè)置盲溝排水。根據(jù)地下水量、基坑平面形狀及水泵能力，集水井每隔20~40m設(shè)置一種。194/3183、設(shè)置集水坑直徑或?qū)挾纫话銥?.6~0.8m，其深度伴隨挖土加深而加深，并保持低于挖土0.7~1.0m?？颖诳捎弥?、木材料等簡易加固。當(dāng)基坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，集水坑底應(yīng)低于基坑底面1.0~2.0m，并鋪設(shè)碎石濾水層（0.3m厚）或下部礫（0.1m厚）上部粗砂（0.1m）雙層濾水層，以免由于抽水時(shí)間過長而將泥砂抽出，并避免坑底土被擾動(dòng)。195/318有關(guān)知識

流砂現(xiàn)象基坑挖土至地下水位下列，土質(zhì)為細(xì)砂土或粉砂土情況下，采取集水坑減少地下水時(shí)，坑下土有時(shí)會形成流動(dòng)狀態(tài)，伴隨地下水流入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時(shí)，土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒流砂，至使施工條件惡化，基坑難以挖到設(shè)計(jì)深度。嚴(yán)重時(shí)會引發(fā)基坑邊坡塌方；臨近建筑因地基被掏空而出現(xiàn)開裂、下沉、傾斜甚至倒塌。流砂現(xiàn)象產(chǎn)生原因，是水在土中滲流所產(chǎn)生動(dòng)水壓力對土體作用成果。地下水滲流對單位土體內(nèi)骨架產(chǎn)生壓力稱為動(dòng)水壓力，用GD表達(dá)，它與單位土體內(nèi)滲流水受到土骨架阻力T大小相等，方向相反，196/318197/318引發(fā)流砂原因根據(jù)常發(fā)生流砂地域工程實(shí)踐及土工分析，可發(fā)覺引發(fā)流砂原因大體有：1)．主要外因取決于水力坡度大小，即該地域地下水位越高，基坑挖深越大，水力壓力差越大，越容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；2)．土顆粒組成中粘土含量不大于10%，而粉砂含量大于75%；3)．土不均勻系數(shù)D60/D10<5（式中D60為限定顆粒，即不大于某粒徑土粒重量計(jì)百分?jǐn)?shù)為60%時(shí)；D10為有效粒徑，即不大于某粒徑土粒重量計(jì)百分?jǐn)?shù)為10%時(shí)）。易發(fā)生流砂地域取得不均勻系數(shù)值在1.6～3.2之間；198/3184)．土含水量大于30%；5)．土空隙率大于43%；6)．在粘性土中有砂夾層地質(zhì)構(gòu)造中，砂質(zhì)粉土或砂層厚度大于250mm。199/318流砂防治由于在細(xì)顆粒、渙散、飽和非粘性土中發(fā)生流砂現(xiàn)象主要條件是動(dòng)水壓力大小和方向。當(dāng)動(dòng)水壓力方向向上且足夠大時(shí)，土轉(zhuǎn)化為流砂，而動(dòng)水壓力方向向下時(shí)，又可將流砂轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定土。因此，在基坑開挖中，防治流砂標(biāo)準(zhǔn)是“治流砂必先治水”。防治流砂主要途徑有：減少或平衡動(dòng)水壓力；設(shè)法使動(dòng)水壓力方向向下；截?cái)嗟叵滤?。其詳?xì)措施有：200/318（1）枯水期施工法?？菟诘叵滤惠^低，基坑內(nèi)外水位差小，動(dòng)水壓力小，就不易產(chǎn)生流砂。（2）搶挖并拋大石塊法。分段搶挖土方，使挖土速度超出冒砂速度，在挖至標(biāo)高后立即鋪竹、蘆席，并拋大石塊，以平衡動(dòng)水壓力，將流砂壓住。此法適用于治理局部或輕微流砂。（3）設(shè)止水帷幕法。將連續(xù)止水支護(hù)構(gòu)造（如連續(xù)板樁、深層攪拌樁、密排灌注樁等）打入基坑底面下列一定深度，形成封閉止水帷幕，從而使地下水只能從支護(hù)構(gòu)造下端向基坑滲流，增加地下水從坑外流入基坑內(nèi)滲流途徑，減小水力坡度，從而減小動(dòng)水壓力，避免流砂產(chǎn)生。201/318（4）人工減少地下水位法。即采取井點(diǎn)降水法（如輕型井點(diǎn)、管井井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)等），使地下水位減少至基坑底面下列，地下水滲流向下，則動(dòng)水壓力方向也向下，從而水不能滲流入基坑內(nèi)，可有效地避免流砂發(fā)生。因此，此法應(yīng)用廣泛且較可靠。

另外，采取地下連續(xù)墻、壓密注漿法、土壤凍結(jié)法等，制止地下水流入基坑，以避免流砂發(fā)生。202/318（二）、井點(diǎn)降水井點(diǎn)降水原理井點(diǎn)降水就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量濾水管（井）。在基坑開挖前和開挖過程中，利用真空原理，不停抽出地下水，使地下水位減少到坑底下列。203/318井點(diǎn)降水作用1）避免地下水涌入坑內(nèi)（圖a）；2）避免邊坡由于地下水滲流而引發(fā)塌方（圖b）；3）使坑底土層消除了地下水位差引發(fā)壓力，因此避免了坑底管涌（圖c）；4）降水后，使板樁減少了橫向荷載（圖d）；5）消除了地下水滲流，也就避免了流砂現(xiàn)象（圖e）；6）減少地下水位后，還能使土壤固結(jié)，增加地基土承載能力。204/318井點(diǎn)降水作用

a)避免涌水

b)穩(wěn)定邊坡

c)避免管涌

d)減少橫向荷載

e)避免流砂

205/318井點(diǎn)降水在基坑施工時(shí)意義

基坑開挖施工與降水

基坑開挖施工，無論是采取支護(hù)體系垂直開挖還是放坡開挖，假如施工地域地下水位較高，都將包括到地下水對基坑施工影響這一問題。206/318當(dāng)開挖施工開挖面低于地下水位時(shí)，土體含水層被切斷，地下水便會從坑外或坑底不停地滲入基坑內(nèi)，另外在基坑開挖期間由于下雨或其他原因，也許會在基坑內(nèi)造成滯留水，這樣會使坑底地基土強(qiáng)度減少，壓縮性增大。這樣一來，從基坑開挖施工安全角度出發(fā)，對于采取支護(hù)體系垂直開挖，坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)土體由于含水量增加造成強(qiáng)度、剛度減少，對控制支護(hù)體系穩(wěn)定性、強(qiáng)度和變形都是十分不利；207/318對于放坡開挖來講，也增加了邊坡失穩(wěn)和產(chǎn)生流砂也許性。從施工角度出發(fā)，在地下水位下列進(jìn)行開挖，坑內(nèi)滯留水一方面增加了土方開挖施工難度，另一方面也使地下主體構(gòu)造施工難以順利進(jìn)行。并且在水浸泡下，地基土強(qiáng)度大大減少，也影響了其承載力。208/318因此，為確保深基坑工程開挖施工順利進(jìn)行，同步確保地下主體構(gòu)造施工正常進(jìn)行以及地基土強(qiáng)度不遭受損失，一方面在地下水位較高地域，當(dāng)開挖面低于地下水位時(shí)，需采取減少地下水位措施；另一方面基坑開挖期間坑內(nèi)需采取排水措施以排出坑內(nèi)滯留水，使基坑處于干燥狀態(tài)，以利于施工。209/318井點(diǎn)降水類型井點(diǎn)有兩大類：輕型井點(diǎn)和管井。一般根據(jù)土滲入系數(shù)、降水深度、設(shè)備條件及經(jīng)濟(jì)比較等原因確定，可參照下表選擇。210/318井點(diǎn)類別土滲入性(m/d)降水深度(m)輕型井點(diǎn)一級輕型井點(diǎn)0.1~503~6多級輕型井點(diǎn)0.1~50視井點(diǎn)級數(shù)而定噴射井點(diǎn)0.1~508~20電滲井點(diǎn)<0.1視選用井點(diǎn)而定管井類管井井點(diǎn)20~2003~5深井井點(diǎn)10~250>15211/318輕型井點(diǎn)設(shè)備1）組成

輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成（圖）管路系統(tǒng)包括：濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管。212/318213/318

濾管（圖）為進(jìn)水設(shè)備，一般采取長1.0~1.5m、直徑38mm或51mm無縫鋼管，管壁鉆有直徑為12~19mm濾孔。骨架管外面包以兩層孔徑不一樣生絲布或塑料布濾網(wǎng)。為使流水通暢，在骨架管與濾網(wǎng)之間用塑料管或梯形鉛絲隔開，塑料管沿骨架繞成螺旋形。濾網(wǎng)外面在繞一層粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)、濾管下端為一鑄鐵塞頭。濾管上端與井點(diǎn)管連接。214/318215/318井點(diǎn)管為直徑38mm和51mm、長5~7m鋼管。井點(diǎn)管上端用彎聯(lián)管與總管相連。

集水總管為直徑100~127mm無縫鋼管，每段長4m，其上端有井點(diǎn)管聯(lián)結(jié)短接頭，間距0.8m或1.2m。216/3182）抽水設(shè)備抽水設(shè)備是由真空泵、離心泵和水氣分離器（又叫集水箱）等組成，其工作原理如圖所示。抽水時(shí)先開動(dòng)真空泵10，將水氣分離器6內(nèi)部抽成一定程度真空，使土中水分和空氣受真空吸力作用而吸出，進(jìn)入水氣分離器6。當(dāng)進(jìn)入水氣分離器內(nèi)水達(dá)一定高度，即可開動(dòng)離心泵13。在水氣分離器內(nèi)水和空氣向兩個(gè)方向流去：水經(jīng)離心泵排出；空氣集中在上部由真空泵排出，少許從空氣中帶來水從放水12，9放出。

一套抽水設(shè)備負(fù)荷長度（即集水總管長度）為100~120m。常用W5，W6型干式真空泵，其最大負(fù)荷長度分別為100m和

120m。217/318218/318輕型井點(diǎn)平面布置根據(jù)基坑（槽）形狀，輕型井點(diǎn)可采取單排布置（圖a）、雙排布置（圖b）、環(huán)形布置（圖c），當(dāng)土方施工機(jī)械需進(jìn)出基坑時(shí)，也可采取U形布置（圖d）。單排布置適用于基坑、槽寬度不大于6m，且降水深度不超出5m情況，井點(diǎn)管應(yīng)布置在地下水上游一側(cè)，兩端延伸長度不宜不大于坑槽寬度。雙排布置適用于基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良情況。環(huán)形布置適用于大面積基坑，如采取U形布置，則井點(diǎn)管不封閉一段應(yīng)在地下水下游方向。219/318220/318輕型井點(diǎn)施工1）準(zhǔn)備工作包括井點(diǎn)設(shè)備、動(dòng)力、水源及必要材料準(zhǔn)備，開挖排水溝，觀測附近建筑物標(biāo)高以及實(shí)行避免附近建筑物沉降措施等。2）埋設(shè)井點(diǎn)程序排放總管→埋設(shè)井點(diǎn)管→用彎聯(lián)管將井點(diǎn)與總管接通→安裝抽水設(shè)備。221/318沖孔

埋管

填砂

封口

222/3183）連接與試抽

井點(diǎn)系統(tǒng)所有安裝完成后，需進(jìn)行試抽，以檢查有沒有漏氣現(xiàn)象。開始抽水后不要停抽。時(shí)抽時(shí)停，濾網(wǎng)易堵塞，也容易抽出土粒，使水混濁，并引發(fā)附近建筑物由于土粒流失而沉降開裂。正常排水是細(xì)水長流，出水澄清。

抽水時(shí)需要經(jīng)常檢查井點(diǎn)系統(tǒng)工作是否正常，以及檢查觀測井中水位下降情況，假如有較多井點(diǎn)管發(fā)生堵塞，影響降水效果時(shí)，應(yīng)逐根用高壓水反向沖洗或拔出重埋。223/3184）井點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)與監(jiān)測包括：井點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)管理

井點(diǎn)監(jiān)測224/3185）井點(diǎn)拆除

地下室或地下構(gòu)造物完工后并將基坑進(jìn)行回填土后，方可拆除井點(diǎn)系統(tǒng)，拔出井點(diǎn)管多借助于倒鏈、起重機(jī)等。所留孔洞用砂或土塞，對地基有防滲要求時(shí)，地面下2m可用粘土填塞密實(shí)。另外，井點(diǎn)拔除應(yīng)在基礎(chǔ)及已施工部分自重大于浮力情況下進(jìn)行，且底板混凝土必須要有一定強(qiáng)度，避免因水浮力引發(fā)地下構(gòu)造浮動(dòng)或破壞底板。225/318有關(guān)知識套管法井管埋設(shè)

為確保施工時(shí)井點(diǎn)周圍濾砂層質(zhì)量設(shè)計(jì)要求，可采取套管法施工。施工時(shí)用吊車先將套管就位，然后開泵沖孔，當(dāng)套管下沉?xí)r，漸漸加大高壓水泵壓力，必須控制下沉速度。在上游地域，當(dāng)工作水壓力為0.8MPa時(shí)，下沉速度控制在0.3～0.8m/min，碰見粘土層時(shí)，套管要遲緩起落沖沉，以加大沖擊面。有時(shí)，為加速下沉，應(yīng)將工作水壓力提升1.2～1.5MPa。當(dāng)沖孔深度達(dá)成設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，需繼續(xù)沖洗一段時(shí)間，根據(jù)土質(zhì)情況能夠減小工作水壓力或維持本來水壓力。226/318在井點(diǎn)未放入套管此前，先倒入少許砂，其作用是使泥砂沉淀并避免井點(diǎn)插入粘土中，一般孔深比井點(diǎn)埋設(shè)標(biāo)高深1m左右，然后再將井點(diǎn)放入套管內(nèi)，砂分2～3次填完，最后拔出套管。如一次填到設(shè)計(jì)標(biāo)高，井點(diǎn)易被擠在套管內(nèi)，此時(shí)則能夠應(yīng)用振動(dòng)器助拔套管，不然在套管提升時(shí)會將井點(diǎn)一起帶出，井點(diǎn)就會高出設(shè)計(jì)標(biāo)高。為使井點(diǎn)處于中間位置，在濾管頂部可利用3根鋼筋制成定位導(dǎo)向器，放入時(shí)向外伸張，井點(diǎn)拔出時(shí)可收緊。227/318228/318射水法井管沉設(shè)

利用射水法進(jìn)行井點(diǎn)管埋設(shè)就是在井點(diǎn)管下安裝射水或?yàn)V管，在地面挖小坑，將射水或井點(diǎn)管插入后，下有射水球閥，上接可旋動(dòng)節(jié)管和高壓膠管、水泵等。利用高壓水在井管下端沖刷土體，使井點(diǎn)管下沉。下沉?xí)r，隨時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)管子，以增加下沉速度，并確保垂直。射水壓力為0.4～0.6MPa，當(dāng)為大顆粒砂粒土?xí)r，應(yīng)為0.9～1.0MPa，沖至設(shè)計(jì)深度后，取下軟管，再與集水總管連接，抽水時(shí)球閥能夠自由關(guān)閉。沖孔直徑一般為300mm，沖孔深度應(yīng)比濾管底深0.5m左右，以利沉泥。灌砂辦法要求與水沖法相同。本法長處為一次沖孔成，直接埋管。其構(gòu)造如圖。229/318230/318井點(diǎn)降水對周圍環(huán)境不利影響及防治措施一、井點(diǎn)降水不利影響

井點(diǎn)管埋設(shè)完成開始抽水時(shí)，井內(nèi)水位開始下降，周圍含水層水不停流向?yàn)V管，在無承壓水等環(huán)境條件下，通過一段時(shí)間之后，在井點(diǎn)周圍形成漏斗狀彎曲水面，即所謂“降水漏斗”，231/318這個(gè)漏斗狀水面逐漸趨于穩(wěn)定，一般需要幾天到幾周時(shí)間，降水漏斗范圍內(nèi)地下水位下降后來，就必然會造成地面固結(jié)沉降，由于漏斗形降水面不是平面，因而所產(chǎn)生沉降也是不均勻。在實(shí)際工程中，由于井點(diǎn)管濾管濾網(wǎng)和砂濾層構(gòu)造不良，把土層中粘土顆粒、粉土顆粒甚至細(xì)砂同地下水一同抽出地面情況是經(jīng)常發(fā)生，這種現(xiàn)象會使地面產(chǎn)生不均勻沉降加劇，造成附近建筑物及地下管線不一樣程度損壞。232/318二、防備井點(diǎn)降水不利影響措施

由于井點(diǎn)降水對引發(fā)周圍地層不均勻沉降，但在高水位地域開挖深基坑又離不開降水措施，因此一方面要確保開挖施工順利進(jìn)行，另一方面又要防備對周圍環(huán)境不利影響，即采取對應(yīng)措施，減少井點(diǎn)降水對周圍建筑物及地下管線造成影響。（一）、在降水前認(rèn)真做好對周圍環(huán)境調(diào)研工作（二）、合理使用井點(diǎn)降水，盡也許減少對周圍環(huán)境影響

233/318降水必然會形成降水漏斗，從而造成對周圍地面沉降，但只要合理使用井點(diǎn)，能夠把此類影響控制在周圍環(huán)境能夠承受范圍之內(nèi)。1、防備抽水帶走土層中細(xì)顆粒。2、合適放緩降水漏斗線坡度。3、井點(diǎn)應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，盡可能避免間歇和反復(fù)抽水。4、防備基坑開挖時(shí)產(chǎn)生基底下列承壓水而造成流砂，致使坑周產(chǎn)生大量地面沉陷。5、假如降水現(xiàn)象周圍有湖、河、塘等貯水體時(shí)，應(yīng)考慮在井點(diǎn)和貯水體之間設(shè)置擋水帷幕，以防備井點(diǎn)與貯水體穿通，抽出大量地下水而水位不下降，反而帶出許多土顆粒，甚至產(chǎn)生流砂現(xiàn)象，妨礙深基坑工程開挖施工。234/3186、在建筑物和地下管線密集等對地面沉降控制有嚴(yán)格要求地域開挖深基坑，可采取坑內(nèi)降水方法，即在圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置井點(diǎn)，疏干坑內(nèi)地下水，以利開挖施工，同步，需利用支護(hù)墻體本身或另設(shè)擋土帷幕切斷坑外地下水涌入。要求擋水墻有足夠入土深度，一般需較井點(diǎn)濾管下端深2m左右。這樣既不妨礙開挖施工，又可大大減輕對周圍環(huán)境影響，收到良好效果。7、對不宜采取井點(diǎn)降水土層，不要盲目使用井點(diǎn)降水。235/318（三）、降水場地外側(cè)設(shè)置擋土帷幕，減少降水影響范圍

即在降水場地外側(cè)有條件情況下設(shè)置一圈擋水帷幕，切斷降水漏斗曲線外側(cè)延伸部分，減小降水影響范圍，從而把降水對周圍影響減小到最低程度，一般擋水帷幕底標(biāo)高應(yīng)低于降落后水位2m以上，如圖所示。

236/318常用擋土帷幕有下列幾個(gè)：1、深層水泥攪拌樁2、砂漿防滲板樁3、樹根樁隔水帷幕4、直接利用能夠擋水擋土構(gòu)造作為擋土帷幕，如鋼板樁、地下連續(xù)墻。（四）、降水場地外緣設(shè)置回灌水系統(tǒng)

降水對周圍環(huán)境不利影響主要是由于漏斗形降水曲線引發(fā)周圍建筑物和地下管線基礎(chǔ)不均勻沉降造成，因此，在降水場地外緣設(shè)置回灌水系統(tǒng)保持需保護(hù)部位地下水位，可消除所產(chǎn)生危害。

回灌水系統(tǒng)包括回灌井點(diǎn)和砂溝、砂井回灌兩種型式。237/318四、土回填與壓實(shí)土料選用與處理填土辦法壓實(shí)辦法影響填土壓實(shí)原因238/318（一）、土料選用與處理填方土料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，確保填方強(qiáng)度與穩(wěn)定性，選擇填料應(yīng)為強(qiáng)度高、壓縮性小、水穩(wěn)定性好、便于施工土、石料。如設(shè)計(jì)無要求時(shí)，應(yīng)符合下列要求：（1）碎石類土、砂土和爆破石渣（粒徑不大于每層鋪厚2/3）可用于表層下填料。（2）含水量符合壓實(shí)要求粘性土，可為填土。在道路工程中粘性土不是抱負(fù)路基填料，在使用其作為路基填料時(shí)必須充足壓實(shí)并設(shè)有良好排水設(shè)施。（3）碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8%土，僅用于無壓實(shí)要求填方。239/318（4）淤泥和淤泥質(zhì)土，一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地域，通過處理含水量符合壓實(shí)要求，可用于填方中次要部位。填土應(yīng)嚴(yán)格控制含水量，施工前應(yīng)進(jìn)行檢查。當(dāng)土含水量過大，應(yīng)采取翻