土方工程安全

土方工程安全

土方安全主要內(nèi)容一、認(rèn)識土的工程性質(zhì)二、基坑土方施工三、基坑支護四、地下水控制五、土方工程安全技術(shù)措施

土方工作的主要內(nèi)容：主要工作：挖、運、填、壓（平）準(zhǔn)備工作：施工排、降水輔助工作：土壁支護思考1：要建造一棟民用住宅樓，第一步要做什么？常見的土方工程：場地平整基坑（槽）及管溝開挖與回填地下工程土方開挖土方填筑思考2：你見過哪些土方工程？

1．平整場地：平整場地是指厚度在300mm以內(nèi)的挖填、找平工作。2．挖基坑：挖基坑指挖土底面積在20以內(nèi)，且底長為底寬3倍者。3．挖基槽：挖基槽指挖土寬度在3m以內(nèi)，挖土長度等于或大于寬度3倍以上者.4．挖土方：挖土方指挖土寬度在3m以上，挖土底面積在20以外，平整場地厚度在300mm以外者。5．土方回填：常見的有：基礎(chǔ)回填、室內(nèi)回填、管道溝槽回填。1.什么是場地平整？2.什么是基坑開挖？3.什么是基槽開挖？4.什么是土方回填？

施工設(shè)計應(yīng)注意（1）摸清施工條件，選擇合理的施工方案與機械；（2）合理調(diào)配土方，使總施工量最少；（3）合理組織機械施工，以發(fā)揮最高效率；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撐等準(zhǔn)備及輔助工作；（5）合理安排施工計劃，避開冬、雨季施工；（6）制定合理可行的措施，保證工程質(zhì)量和安全。

一、土的工程性質(zhì)

學(xué)習(xí)1：土的類別及土的工程性質(zhì)

1：判斷土的類別一、根據(jù)土的顆粒大小可分為：巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土。詳細(xì)的分類，見《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001

二、根據(jù)土的開挖難易程度分為：松軟土、普通土、堅土……等八大類。1.1.2土的工程分類土的分類土的級別土的名稱開挖方法及工具一類土松軟土I砂土、粉土、沖積砂土層、疏松的種植土、淤泥（泥炭）用鍬、鋤頭挖掘，少許用腳蹬二類土普通土II粉質(zhì)粘土；潮濕的黃土；夾有碎石、卵石的砂；種植土、填土用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類土堅土III軟及中等密實粘土；重粉質(zhì)粘土、礫石土；干黃土、含有碎石卵石的黃土、粉質(zhì)粘土；壓實的填土主要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類土砂礫堅土IV堅硬密實的粘性土或黃土；含碎石卵石的中等密實的粘性土或黃土；粗卵石；天然級配砂石；軟泥灰?guī)r整個先用鎬、撬棍，后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘五類土軟石V～VI硬質(zhì)粘土；中密的頁巖、泥灰?guī)r、白奎土；膠結(jié)不緊的礫巖；軟石灰及貝殼石灰石用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土次堅石VII～I(xiàn)X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、片麻巖及正長巖用爆破方法開挖，部分用風(fēng)鎬七類土堅石X～XIII大理石；輝綠巖；粉巖；粗、中?；◢弾r；堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r；微風(fēng)化安山巖；玄武巖用爆破方法開挖八類土特堅石XIV～XVI安山巖；玄武巖；花崗片麻巖；堅實的細(xì)粒花崗巖、石英巖、輝長巖、粉巖、角閃巖用爆破方法開挖1.1.2土的工程分類

按開挖的難易程度分為八類一類土（松軟土）二類土（普通土)

三類土（堅土）四類土（砂礫堅土）機械或人工直接開挖五類土（軟石）六類土（次堅石）七類土（堅石）八類土（特堅石）爆破開挖

學(xué)習(xí)1：土的類別及土的工程性質(zhì)一、土的天然含水量含水量對于挖土的難易，施工時邊坡穩(wěn)定及回填土的夯實質(zhì)量都有影響。含水量越大，土越濕，對施工越不利。四、土的滲透性二、土的密度三、土的可松性

一、土的天然含水量土的天然含水量是指土中水的質(zhì)量與土的固體顆粒之間的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)表示。

mw——土中水的質(zhì)量；

ms——土中固體顆粒的質(zhì)量氣水土圖1-2mmgv工程意義：含水量對于挖土的難易，施工時邊坡穩(wěn)定及回填土的夯實質(zhì)量都有影響。

含水量越大，土越濕，對施工越不利。

二、土的密度土的天然密度

天然密度是指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用ρ表示，即氣水土圖1-2mmgvm——土體的質(zhì)量；V——土的天然體積。土的干密度：指單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量，用ρd表示，即

三、土的可松性土的最初可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動夯實，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱為土的可松性。KS、KS′——土的最初、最終可松性系數(shù)V1——土在自然狀態(tài)下的體積V2——土經(jīng)開挖成松散狀態(tài)下的體積V3——土經(jīng)壓(夯)實后的體積土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數(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)見表1.1所示。土的可松性對土方施工有什么影響？312VVV

（二）土的工程分類及性質(zhì)（4）可松性土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍然不能恢復(fù)成原來體積

（二）土的工程分類及性質(zhì)（4）可松性土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍然不能恢復(fù)成原來體積最初可松性系數(shù)土挖出后松散狀態(tài)下的體積土在天然狀態(tài)下的體積

（二）土的工程分類及性質(zhì)（4）可松性土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍然不能恢復(fù)成原來體積最后可松性系數(shù)土經(jīng)壓實后的體積

（二）土的工程分類及性質(zhì)（4）可松性土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍然不能恢復(fù)成原來體積式中:Ks——最初可松性系數(shù);Ks’

——最終可松性系數(shù);V1——土在自然狀態(tài)下的體積(天然密實土)；

V2——土經(jīng)開挖后松散狀態(tài)下的體積(松土)；

V3——土經(jīng)回填壓實后的體積(壓實土)。V1<

V3<V21<KS′<KS312VVV

說明：（1）計算土方量：用天然密實土的體積V1

（2）土方運輸：用松土的體積V2，考慮KS

（3）土方回填：用壓實土的體積V3，考慮KS′土的類型KsKs’一類土

1.08～1.171.01～

1.03二類土

1.14～

1.241.02～

1.05三類土

1.24～

1.301.04～

1.07四類土

1.26～

1.451.06～

1.20五類土

1.30～

1.501.10～

1.30六類土

1.45～

1.501.28～

1.30土的可松性系數(shù)

（二）土的工程分類及性質(zhì)（4）可松性例題：已知基坑體積2000m3，基礎(chǔ)體積1200m3，土的最初可松性系數(shù)1.14，最后可松性系1.05。問應(yīng)外運多少松土？

（二）土的工程分類及性質(zhì)（4）可松性例題：已知基坑體積2000m3，基礎(chǔ)體積1200m3，土的最初可松性系數(shù)1.14，最后可松性系1.05。問應(yīng)外運多少松土？回填土V3：2000-1200=800m3預(yù)留原土：800/1.05=762m3多余原土：2000-762=1238m3外運松土：1238×1.14=1411m3

土體孔隙中的自由水在重力作用下會產(chǎn)生流動,土體被水透過的性質(zhì)稱為滲透性.土的滲透性是土的水力學(xué)主要性質(zhì)之一.(四)土的滲透性:達(dá)西(H.Darcy)定律:V=K·

————=K·I

h1-h2

L式中:I=————=---稱為水力坡度;K----滲透系數(shù)(m/h,m/d)為一比例系數(shù),

當(dāng)I=1.0時,V=Kh1-h2L△HL

土的類型K(m/d)土的類型K(m/d)漂石(無砂質(zhì)充填)

500～1000粉砂0.5～

1卵石

100～

500黃土0.25～

0.5礫石

50～

150粘砂土0.1～

0.5粗砂

20～50輕砂粘土0.05～

0.1中砂

5～

20重砂粘土0.001～

0.05細(xì)砂

1～

5粘土<0.001滲透系數(shù)K經(jīng)驗近似值

土的可松性運用例：建筑物外墻為條形毛石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平均截面面積為3.0m2,基坑深2.0m，底寬為1.5m，地基為亞粘土，計算100延米長的基槽土方挖方量、填土量和棄土量。（Ks=1.30，K/s=1.05）解：

二、基坑土方施工

二、基坑工程施工主要內(nèi)容1：土方的邊坡2：基（槽）坑開挖土方量計算3：基坑土方邊坡穩(wěn)定4:

基坑坍塌防治

1：土方的邊坡一、土方邊坡土方邊坡坡度以其挖方深度H與邊坡底寬B之比來表示。m=B/H，稱為坡度系數(shù)。土方邊坡大小應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、開挖深度、開挖方法、施工工期、地下水位、坡頂荷載及氣候條件等因素確定

1：土方邊坡的坡度一、土方邊坡在基坑（槽）開挖時，如果地質(zhì)條件、周圍條件允許，可放坡開挖；但在建筑密集的地區(qū)施工，常受場地的限制無法放坡，則需支護m=B/H，稱為坡度系數(shù)。土方邊坡大小應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、開挖深度、開挖方法、施工工期、地下水位、坡頂荷載及氣候條件等因素確定BH

1：土方邊坡的坡度邊坡可做成直線形、折線形或階梯形，土方邊坡坡度一般在設(shè)計文件上有規(guī)定，若設(shè)計文件上無規(guī)定，可按照《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002第6.2.3的規(guī)定執(zhí)行如表1.3

。m的確定原則：保證土體穩(wěn)定、施工安全，又要節(jié)省土方。

1：土方邊坡的坡度《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002規(guī)定臨時性挖方邊坡值土方類別邊坡值（寬：高）砂土（不包括細(xì)砂、粉砂）1：1.25~1：1.50一般粘性土硬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1：0.50~1：1.10充填砂土1：1.00~1：1.50注：1、設(shè)計有要求時，應(yīng)符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2、如采用降水或其他加固措施，可不受本表限制，但應(yīng)計算復(fù)核；

3、開挖深度，對軟土不應(yīng)超過4m，對硬土不應(yīng)超過8m.

2：計算基槽土方量基槽土方量可沿長度方向分段計算什么是基槽？Ｖ1－－第一段土方量。Ｌ1——第一段的長度。

2：計算基槽土方量

2：計算基坑土方量什么是基坑？

4、某基坑底面積為40m×80m，基坑深4m，地下水位在地面下1.5m，地下室外圍尺寸為78m×3.8m，基坑邊坡為1：0.5，（Ks=1.5，K/s=1.05）（1）基坑土方開挖土方量（2）外運土土方量

土方工程綜合單價的三層含義(課外補充)（1）人工費+材料費+機械費+企業(yè)管理費+利潤；（2）根據(jù)施工方案超出部分得到工程量；（3）需外運土或取土?xí)r的運輸費；雙面放坡雙面支擋土板2：計算基槽土方量

土壁的穩(wěn)定主要是由土體內(nèi)磨擦阻力和粘結(jié)力來保持平衡的。一旦土體失去平衡，土體就會塌方，這不僅會造成人身安全事故、影響工期，有時還會危及附近的建(構(gòu))筑物。

⑴邊坡過陡；⑵雨水、地下水滲入基坑；⑶基坑上口邊緣堆載過大；⑷土方開挖順序、方法未遵守“從上至下、分層開挖；開槽支撐、先撐后挖”的原則。造成土壁塌方的原因基坑塌方搶險救人3：基坑土方邊坡穩(wěn)定

基坑土方邊坡穩(wěn)定

邊坡的穩(wěn)定主要靠土體的內(nèi)摩阻力和粘聚力來保持平衡，一旦土體失去平衡，基坑邊坡土方局部或大面積坍塌或滑塌。邊坡塌方會引起人身事故，也妨礙基礎(chǔ)或基坑的施工，有時還會危及附近的建筑。3：基坑土方邊坡穩(wěn)定

基坑土方邊坡穩(wěn)定

造成邊坡塌方的主要原因：（1）基坑開挖比較深，邊坡過陡，使土體本身的穩(wěn)定性不夠，而引起塌方。尤其是土質(zhì)差、開挖深、面積大的基坑，常會遇到這種情況；（2）在有地下水、地下水作用的土層開挖基坑，未采取有效的降排水措施，使土層濕化，粘聚力降低，在重力作用下失去穩(wěn)定而引起塌方；

基坑土方邊坡穩(wěn)定

造成邊坡塌方的主要原因：（3）邊坡頂部堆載過大，或受車輛、施工機械等外力振動影響，使邊坡土體中所產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強度而導(dǎo)致塌方（4）土方開挖順序、方法未遵守“從上往下，分層開挖，開槽支撐，先撐后挖；為防止塌方，保證施工安全，在基坑開挖超過一定深度時，土壁應(yīng)做成有斜率的邊坡，或?qū)ν帘谶M(jìn)行支護以保持邊坡土壁的穩(wěn)定

上?！吧徎ê优暇霸贰痹诮欠空w倒塌

6月27日6時左右，上海閔行區(qū)“蓮花河畔小區(qū)”一棟在建13層住宅樓整體倒塌。這是建國以來建筑業(yè)最令人恐怖的倒樓事件。

兩側(cè)壓力差產(chǎn)生的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力

駭人聽聞的上海倒樓事件令土木人蒙羞，開發(fā)商、承包商、監(jiān)理工程師和負(fù)有監(jiān)管職責(zé)的政府官員將被釘在土木建設(shè)史的恥辱柱上！

邊坡的留設(shè)應(yīng)符合規(guī)范的要求。

挖填高度——高度大則坡度系數(shù)大，高度小則坡度系數(shù)小，甚至不放坡；

土的工程性質(zhì)——土的類別、含水量，有無地下水等。土的類別低（密度?。?、含水量大，則坡度系數(shù)大；土的類別高（密度大）、含水量小，則坡度系數(shù)??；

施工的特點——坡頂是否有荷載？施工期長短？施工季節(jié)？

人工作業(yè)還是機械作業(yè)？1、放足邊坡

對坡頂有荷載（尤其是有動荷載）、使用時間長、且跨越冬雨季施工的邊坡應(yīng)留有充足的安全系數(shù)。4：防治基坑坍塌的措施

⑴對可能產(chǎn)生滑坡的地段，不宜在雨期挖方，并應(yīng)遵循先整治后開挖和由上至下的開挖順序，嚴(yán)禁先切除坡腳或在滑坡體上棄土。4、完善施工技術(shù)措施

⑵應(yīng)根據(jù)挖方深度、邊坡高度和土的類別確定挖方上邊緣至土堆坡腳的距離，當(dāng)土質(zhì)干燥密實時不小于3m，當(dāng)土質(zhì)松軟時不小于5m。2、土壁支護

為縮小施工面，減少土方，或受場地的限制不能放坡時，則可設(shè)置土壁支撐。3、做好施工排水防止流沙

三、基坑支護

1：土壁支護當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件和周圍環(huán)境不允許放坡或為防止地下水滲入基坑時，需使用如下特殊支護結(jié)構(gòu)支撐土壁，以保證施工的順利和安全，減少對周圍建筑物的不利影響。土壁支撐形式應(yīng)根據(jù)開挖深度和寬度、土質(zhì)和地下水條件以及開挖方法、相鄰建筑物等情況進(jìn)行選擇和設(shè)計。常用的支護結(jié)構(gòu)體系排樁式土釘墻噴錨支護鋼管樁挖孔灌注樁鋼板樁板墻式板樁式組合式粉體噴射注漿樁墻鉆孔灌注樁高壓噴射注漿樁墻深層攪拌水泥土樁墻逆作拱墻式邊坡穩(wěn)定式排樁與板墻式水泥擋土墻式現(xiàn)澆地下連續(xù)墻灌注樁與水泥土樁結(jié)合加筋水泥土圍護墻型鋼橫擋板1.1

擋土灌注樁支護適于開挖面積大、深度大于6m、不允許放坡、鄰近有建（構(gòu)）筑物的基坑支護。

開挖前在基坑周圍設(shè)置砼灌注樁，樁的排列有間隔式、雙排式和連續(xù)式，樁頂設(shè)置砼連系梁或錨樁、拉桿。施工方便、安全度好、費用低。深基坑的間隔式排樁支護1.2

擋土灌注樁與土層錨桿結(jié)合支護適于大型較深基坑,施工期較長,鄰近有建筑物,不允許支護,、鄰近地基不允許有下沉位移時使用

樁頂不設(shè)錨樁、拉桿，而是挖至一定深度，每隔一定距離向樁背面斜向打入錨桿，達(dá)到強度后，安上橫撐，拉緊固定，在樁中間挖土，直至設(shè)計深度。深基坑的間隔式排樁支護樁頂連系梁懸臂支護樁錨桿及橫撐1.3土層錨桿支護在立壁土層上鉆（掏）孔至要求深度，孔內(nèi)放入鋼筋，灌入水泥砂漿或化學(xué)漿液，使之與土層結(jié)合成抗拉錨桿，將立壁土體側(cè)壓力傳至穩(wěn)定土層。適于較硬土層或破碎巖石中開挖較大較深基坑，鄰近有建筑物須保證邊坡穩(wěn)定時采用基坑錨桿支護施工中天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置土釘(亦稱砂漿錨桿)并與噴射砼面板相結(jié)合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以抵抗墻后的土壓力，保持開挖面的穩(wěn)定。也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻。1.4土釘墻支護鉆孔插筋、注漿鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射砼護面土釘墻支護1.5鋼板樁支撐當(dāng)基坑較深、地下水位較高且未施工降水時，采用板樁作為支護結(jié)構(gòu)，既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。板樁支撐可分為無錨板樁(懸臂式板樁)和有錨板樁兩大類。鋼板樁＋水平支撐U型鋼板樁插打入土U型板樁相互連接1.6

內(nèi)撐式支護

由支護樁或墻和內(nèi)支撐組成，適用于各種地基土層，缺點是內(nèi)支撐會占用一定的施工空間。北京地鐵熊貓環(huán)島車站基坑鋼管支護大型深基坑的鋼管對撐支護制作深基坑砼構(gòu)架構(gòu)架支護下挖樁間土方構(gòu)架支護下逆作法施工

1.7

地下連續(xù)墻支護地下連續(xù)墻成槽施工

先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻，達(dá)到強度后在墻間用機械挖土。該支護法剛度大、強度高，可擋土、承重、截水、抗?jié)B，可在狹窄場地施工，適于大面積、有地下水的深基坑施工。SH350連續(xù)墻抓斗—成槽機三一重工槽段的連接導(dǎo)墻施工導(dǎo)墻施工完泥漿系統(tǒng)--泥漿池成槽施工鋼筋籠吊裝鎖口管起拔砼澆筑

四、基坑排水和降水

1.在場地平整施工前,測設(shè)平場范圍線和標(biāo)高。思考：土方開挖前要做哪些準(zhǔn)備工作？2.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.進(jìn)行施工排降水。4.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。5.制定施工方案（包括基坑支護方案）

1：基坑施工降水排水一、排除地面水一般排水溝的橫斷面不小于500×500mm，縱向坡度一般不小于3‰，平坦地區(qū)不小于2‰，沼澤地區(qū)可降至1‰，施工過程中應(yīng)注意保持排水溝暢通。山坡上開挖截水溝，在平坦或低洼地區(qū)施工時，除開挖排水溝外，必要時還要修筑土堤擋水。

二、降低地下水位1.集水井法(明排水法)（1）用于土質(zhì)較好、水量不大、基坑可擴大者（2）挖至地下水位時，挖排水溝→設(shè)集水井→抽水→再挖土、溝、井（3）要求：排水溝：基礎(chǔ)邊線0.4米之外，地下水走向的上游。底寬≮300mm，溝底低于坑底500mm，坡度1％。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，有護壁和0.3米厚碎石壓底。水泵：離心泵、潛水泵、污水泵

2.井點降水：開挖前，在基坑四周預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開挖前和開挖過程中，利用抽水設(shè)備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。

降水類型及適用條件3施工排水

基坑開挖時，流入坑內(nèi)的地下水和地表水如不及時排除，會使施工條件惡化、造成土壁塌方，亦會降低地基的承載力。3.1明排水法一般采用截、疏、抽的方法。

截：在現(xiàn)場周圍設(shè)臨時或永久性排水溝、防洪溝或擋水堤，以攔截雨水、潛水流入施工區(qū)域；

疏：在施工范圍內(nèi)設(shè)置縱橫排水溝，疏通、排干場內(nèi)地表積水；

抽：在低洼地段設(shè)置集水、排水設(shè)施，然后用抽水機抽走。施工