7第七章-土石方及混凝土施工基本知识

第七章 土石方及混凝土施工基本知识土石方及混凝土工程应用范围很广，尤其在水利工程中，土石方及混凝土工程所占的比例更大，因此，土石方及混凝土工程的施工是工程建设及维修养护的基础，是河道修防工需重点掌握的技术技能之一。本章将介绍工程建设管理的基本知识，重点讲述土方工程、石方工程及混凝土工程的施工知识。第一节 工程建设基本知识一、基本建设程序根据水利工程建设项目管理规定，水利工程的基本建设程序分为：项目建议书、可行性研究报告、初步设计、施工准备、建设实施、生产准备、竣工验收、后评价等阶段。其中项目建议书、可行性研究报告、初步设计称为前期工作。（一）项目建议书阶段该阶段的任务是编制项目建议书；项目建议书，是为取得项目的建设立项，根据国民经济和社会发展规划、流域综合规划、区域综合规划、专业规划，按照有关投资建设方针，对拟进行建设项目提出的初步说明（包括投资估算）；项目建议书应委托有相应资格的工程咨询或设计单位编制，按规定权限向主管部门申报审批。（二）可行性研究报告阶段项目建议书经批准后，进入可行性研究报告阶段；可行性研究报告是根据批准的项目建议书，对项目进行方案比较，对技术上是否可行、经济上是否合理，进行充分的科学分析和论证，估算总投资；可行性研究报告应委托有相应资格的工程咨询或设计单位、按照可行性研究报告编制规程进行编制，按规定的审批权限报批。经批准的可行性研究报告，是项目决策和进行初步设计的依据。（三）初步设计阶段初步设计是根据批准的可行性研究报告和准确的勘测设计资料，对拟建项目进行通盘研究，进一步阐明拟建工程在技术上的可行性和经济上的合理性，确定项目的各项技术参数，编制项目的总概算。其中概算静态总投资原则上不能突破已批准的可行性研究报告估算的静态总投资，由于条件、规模、标准、方案等变化，致使静态总投资超过15%以下时，要提出专题报告，超过15%（含15%）以上时，重新编制可行性研究报告并报批。初步设计应选择有相应资格的设计单位承担，并按水利水电工程初步设计报告编制规程编制初步设计报告；工程初步设计由项目法人组织审查，按规定权限向主管部门申报审批。有关设计阶段的划分和任务：根据水利水电工程设计的有关规定，水利工程设计阶段一般可分为初步设计、招标设计、施工图设计，对于重大项目和技术复杂的项目，可根据需要增加技术设计。其中，初步设计是在建设程序的初步设计阶段完成；而招标设计、技术设计、以及施工图设计不属于独立的建设程序，是在施工准备期间、甚至是在建设实施期间，根据需要穿插（或称为平行）完成。招标设计：是在批准的初步设计基础上，将确定的方案进一步具体化，详细确定总体布置、轮廓尺寸、标高、材料、工艺和技术要求等，达到可以根据招标设计图较准确地计算出各种建筑材料（品种、规格、型号、数量）、建筑工程量（如土石方、混凝土等工程的开挖与回填工程量）、机械设备及安装工程量等，以满足招标的需要。技术设计：是针对初步设计中的重大技术问题而进一步进行的设计。一般是在研究与试验的基础上，具体明确初步设计中有关的主要技术问题（如：特出工艺流程、关键部位的结构形式、工程措施、新型设备等），并编制修正概算。施工图设计：是在初步设计或技术设计的基础（原则、方案、尺寸等）上，根据建筑安装施工的需要，分期分批编制施工详图的设计（又称施工详图设计）。施工详图是工程施工的依据，也是工程承包或结算的依据。施工图设计中，要编制施工图预算。（四）施工准备阶段施工准备（包括为招标而进行的设计工作），是指建设项目的主体工程开工前必须完成的各项准备工作，主要工作内容包括：施工现场的征地、拆迁；完成施工用水、电、路、通信的准备和场地平整（简称四通一平）；生产、生活临时工程建设；组织招标设计（为施工以及设备材料招标而进行的设计）；组织施工、监理、设备和物资采购的招标投标，确定相应的承包商。（五）建设实施阶段建设实施阶段是指主体工程的建设实施，项目法人按照批准的建设文件，组织工程建设，实现建设目标。主体工程开工必须具备的条件是：前期各阶段文件已批准；施工详图设计可以满足主体工程初期施工的需要；建设项目已列入投资年度计划，年度投资已落实；已招标，已签定合同；现场施工准备和征地移民等外部条件能够满足主体工程开工需要。在建设实施阶段的主要工作是：项目法人或其代理机构按审批权限，向主管部门提出开工申请，批准后主体工程方能正式开工；项目法人充分发挥建设管理的主导作用，协调设计、监理、施工、以及地方等方面的关系，实行项目管理，严格履行合同；按照“政府监督、项目法人负责、社会监理、企业保证”的要求，建立健全质量管理（保证）体系（六）生产准备（运行准备）阶段生产准备（运行准备）指为建设项目投入生产（运行）前所进行的准备工作，是由建设转入生产的必要工作，一般包括：组织准备（管理机构、管理制度）；人员配备，岗前培训；技术准备（技术资料、生产技术方案、操作规程）；物资准备（生产运行所需的材料、工器具、备品备件）；生活福利设施。（七）竣工验收竣工验收是完成建设目标的标志，是考核建设成果、检验设计和施工质量的重要步骤，只有竣工验收合格的建设项目才可以转入生产（运行）。（八）后评价对竣工验收合格、转入生产（运行）12年的工程项目，进行一次系统的评价。主要内容包括：影响评价（投入运行后对各方面的影响评价）；经济效益评价（投资、国民经济效益、财务效益、技术进步、规模效益、可行性研究深度）；过程评价（过程是否规范）。二、基本建设管理水利工程项目的建设，实行项目法人责任制、招标投标制、及建设监理制，简称“三项”制度。为加强政府监督，实行强制性工程质量监督检查；对重大项目派出稽查特派员进行稽查（质量是稽查的重点）。（一）项目法人责任制项目法人由投资各方派代表组成，对建设项目从筹划、筹资、建设实施、生产经营、债务偿还、及资产保值增值，实行全过程负责，并承担投资风险。社会公益类项目的项目法人职责，可由参与投资的各方协商委托的项目法人的代表建设单位履行。实行项目法人责任制，是为了建立建设项目的投资约束机制，规范项目法人的建设行为，提高投资效益，保证工程建设质量和建设工期。（二）招标投标制招标投标制是指通过招标投标的方式，择优选择工程建设的勘察、设计、施工、监理、材料设备供应等单位。以规范建设管理、保证工程质量、降低工程造价、提高投资效益；同时，也能促进建设市场的健康有序竞争，激发企业提高施工技术能力、管理水平、以及市场竞争力。（三）建设监理制建设监理单位受项目法人的委托，依据有关工程建设的法律、法规、批准的项目建设文件、以及合同，对工程建设实施管理。建设监理的主要内容是：按照合同控制工程的投资、工期、质量；进行合同管理和信息管理；协调有关各方的工作关系；即“三控制、两管理、一协调”。另外，也包含安全管理，成为“三管理”。以上各方都接受代表行业主管部门和地方政府质量监督机构的工程质量监督检查及以工程质量为重点的稽察。三、发包人与承包人的义务和责任（一）发包人的一般义务和责任（1）遵守法律、法规和规章。（2）发布开工通知。发包人委托监理人发布。（3）安排监理人及时进点实施监理。发出开工通知后，在承包人进点前，提前安排监理人进入工地，开展监理工作。（4）提供施工用地。（5）提供部分施工准备工程。这些准备工程一般指道路、桥梁、房屋、供水、供电、和通信等。（6）提供测量基准。发包人委托监理人向承包人提供测量基准点、基准线、水准点及其有关资料，并对其正确性负责；承包人应进行复核，并由此建立自己的施工测量控制网，进行测量放线和施工控制。（7）办理保险。一般情况下，由承包人以承包人和发包人的共同名义投保工程险和第三者责任险；但当一个项目有多个承包人时，宜由发包人统一投保。（8）提供已有的水文和地质勘探资料。（9）及时提供图纸。（10）支付合同价款。（11）统一管理工地的文明施工。（12）治安保卫和施工安全。（13）环境保护。统一筹划本工程的环境保护工作，审查承包人采取的环境保护措施，并监督其实施。（14）组织工程验收。（二）承包人的一般义务和责任（1）遵守法律、法规和规章。（2）提交履约担保证件。接中标通知书后、签定协议书之前，提交履约保函或履约担保书。（3）及时进点施工。中标后即可进行进点准备，接到开工通知后及时调遣人员、设备、材料进入工地；进入工地后，做各项开工准备，具备开工条件后，由监理人下达开工令。（4）执行监理人的指示，按时完成各项承包工作。（5）提交施工组织设计、施工措施计划、和部分施工图纸。承包人按合同要求的内容和时间，编制施工组织设计、施工措施计划、和由承包人负责的施工图纸，对现场作业、施工方法的完备和可靠负责，提交的图纸和计划经监理人审批后执行。（6）办理保险。（7）文明施工。（8）保证工程质量。建立质量保证体系，严格按图纸和合同的质量要求完成任务；完工验收后，在缺陷责任期内负责缺陷保修。（9）保证工程施工和人员的安全。（10）环境保护。工程施工对环境的污染和破坏，由承包人治理，并接受国家环保部门和发包人的监督。（11）避免施工对公共利益的损害。保障其他人的财产和利益、以及使用公用道路、水源和公共设施的权利免受损害，如果发生，由承包人承担责任、负责赔偿。（12）为他人提供方便。提供方便的内容包括：场内交通道路的使用；施工控制网的使用；办公住宿用房、生产系统、的租用、施工设备、储存仓库、现场试验设备、临时设施等的短期或临时性租用；水、电等基础设施的使用；施工材料的临时性调剂借用等。（13）工程维护和保修。未移交前，负责照管和维护；移交后，在缺陷责任期内负责缺陷保修。（14）完工清场和撤离。颁发移交证书前，除保留承担保修任务的人员、设备、材料、临时设施外，承包人应清场撤离；所留守部分，到缺陷责任期满或发包人颁发缺陷责任终止证书为止。四、施工组织设计施工组织设计是研究工程施工条件、选择施工方案、指导和组织施工的技术文件；不同的阶段，施工组织设计编制的内容不同。初步设计阶段，施工组织设计的内容包括：施工条件，施工导流，料场的选择与开采，主体工程施工，施工交通运输，施工工厂设施，施工总体布置，施工总进度，主要技术供应，及附图。工程投标和施工阶段，由施工承包商（施工单位）编制的施工组织设计包括以下主要内容：工程任务，施工条件分析；施工总方案，主要施工方法，施工进度计划，单位工程综合进度计划，施工力量及部署；施工组织技术措施，包括质量、进度、安全防护、文明施工、环境污染防治等各种措施；施工总平面布置图；总包和分包的分工范围、以及交叉施工问题的部署。施工进度计划的表示方法有：横道图、进度曲线、网络图、形象进度图等。五、工程建设施工的项目划分为加强工程建设施工的管理，统一质量检查及评定，需将工程项目划分为单位工程、分部工程、单元工程三级。（一）单位工程单位工程，是指具有独立发挥作用的建筑物，或具有独立施工条件的建筑物。如河道整治工程中的一个坝垛、堤防工程中的主体工程、附属工程（如排水沟等）。单位工程，按方便设计、方便施工部署、以及便于质量管理的原则进行划分。（二）分部工程分部工程，是指在一个建筑物内、能组合发挥一种功能的建筑安装工程，它是单位工程的组成部分。如坝垛中的沿子石砌筑、填腹石、坝胎土回填；堤防主体工程中的清基、土方填筑等。（三）单元工程单元工程，是指分部工程中、由几个工种施工完成的最小综合体。如沿子石砌筑中的一个砌坯、土方填筑中的一坯土等。单元工程，是日常质量检查、考核的基本单位，按照施工方法、便于质量控制和考核的原则划分。六、工段划分这里讲的工段的划分，既不同于设计、招标时的项目或段落划分（如标段）、也不同于施工管理中的工程项目（单位工程、分部工程、单元工程）划分，而是仅就同一施工范围分成几个施工工段，由不同的施工队伍或同一施工队伍的不同工种施工班组进行施工流水作业、以及便于施工与质量检查验收的循环作业。划分工段以便于调度管理、利于施工进度平衡、保证质量、能形成各工序施工以及施工与质量检查验收流水作业为原则，需考虑的因素主要有：地形、地质、施工条件的变化；工程任务、进度要求、施工能力（机械、人员数量）；施工工序划分、各工序施工以及施工与质量检查的流水作业；工段长度、便于施工组织及调度管理等。每个工段的长度应根据施工方法和施工能力确定，机械施工时，工段长不应小于100m ，人工施工的工段长可适当短些。工段划分时，一般应使各工序施工及质量检查验收总程序数与工段数相等，如表71所示某合同段施工工段的划分：施工分成铺土、平土洒水、压实、刨毛四道工序，考虑到刨毛用时短，故将刨毛与质量检查验收合并为一道程序，所以总共有四道程序；为了形成流水作业，也将整个合同段分成了“、”四个施工段，这可在各工段上同时展开不同的作业，形成连续的循环，便于有序组织管理和提高工效。表7-1 工段划分示意表合同段某合同段施工段施工内容（程序）铺土平土、洒水压实质检、刨毛平土、洒水压实质检、刨毛铺土压实质检、刨毛铺土平土、洒水质检、刨毛铺土平土、洒水压实第二节 土方工程施工一、施工准备（一）一般准备这里所讲的施工准备，是在完成施工准备阶段各项工作、施工组织设计、项目划分、工段划分等工作的基础上，围绕施工开始所做的必要准备。1、项目法人（或建设单位）应组织设计和施工单位进行设计交底；2、设计单位做好设计文件的技术交底工作，及时提供设计文件和施工图纸，解决有关设计和技术问题，对于大中型工程，应在施工现场设立设计代表机构或派驻设计代表；一般所说的技术交底，往往既包含了设计单位对施工单位的技术交底，也包含了施工单位内部技术和管理人员对施工人员的交底、要求。主要包括：组织施工单位或参与施工人员认工地，交待工程情况，讲解技术要点，介绍质量标准、施工技术规范、操作规程，说明施工中容易出现的问题及预防和处理措施，强调安全施工。3、施工单位，根据发包人提供的测量基准线、水准点，建立自己的施工控制网，作为施工放样、施工控制和施工验收的依据。施工用的水准基点，应按三（四）等水准测量的精度要求引设；测设断面除埋设中心桩、边界桩、分界桩等控制桩外，还应在足够的保护距离外再埋设控制桩的保护桩。熟悉图纸，准确进行施工放样，重要的放样请监理和设计单位一并参加，或请有相应测量资质的单位进行放样。具体的施工放样方法见工程测量基本知识（二）土场的规划确定与使用1、土场的规划确定实际上，取土场的初步确定在设计阶段就已进行，因为这涉及设计方案选择、土料指标选取、投资概预算等。而在施工前的土场划分，更侧重于土场的分配与使用。规划确定土场，主要考虑质量、储量、位置三要素。（1）质量确定土场的土料，首先在质量上满足设计要求。不同的工程或同一工程的不同部位，对土料的要求是不同的，设计当中应提出相应的控制指标，按设计的控制指标去选择土场，土料不满足设计要求是不允许使用的；或在允许的范围内，根据初步确定的土场，结合测定的土料指标，做出相应的设计。（2）储量土场的储量既要满足总量的要求，还要满足各个阶段对用量的要求。根据进度计划安排，单项的施工强度往往是不均等的，而受取土条件的限制，土场的使用也往往具有很强的季节性（如涨水淹没、雨季含水量及运土道路），所以选择土场除考虑总量外、还要考虑满足不同时间段的施工对用量的要求。确定料场的实际可开采量，应考虑天然密度（自然方）与坝体压实密度（压实方）的差异、施工中的损失（开挖、运输、坝面清理、削坡、返工等）、以及查勘的精度，实际可开采量与坝体填筑量的比值一般为2.02.5（3）位置位置，包括料场的平面位置和高程，要求土场在平面位置和高程上的分布都合理。在满足工程安全要求和有关管理规定的前提下，力求土料的运输距离尽可能短；土场的分布有利于同时施工，以减少施工干扰，利于均衡进展；料场的位置应有利于布置施工设备、运输道路及排水措施，满足安全防护的要求；减少挖用良田；高程上，满足不同时间段的挖土需求（如雨季及洪水到来之前，挖用低处的土场，雨季及洪水期有非淹没土场）、并尽可能有利于重载下坡，做到低料低用、高料低用、高料高用、尽可能避免或减少低料高用。规划确定土料场时：在满足质量要求的前提下，要充分利用其他建筑物的开挖渣料；可分别选择主料场和备用料场，主料场土质好、储量大、运距近、开采条件好、可开采时间长；备用料场通常位于淹没区外，主料场不能开采时才使用备料场。2、土场的使用（1）土场清基：清除表层杂物及腐植土，清除或拣除树根、草根、砖瓦块等杂质。（2）使用原则：根据设计的用料要求划分用土场，按照近土先用、低土先用的原则，优先并用足近处的土场和易淹没的土场，土场使用期间，始终规划好交通道路和行车路线，避免运输干扰，尽可能提高土场的挖用率，减少挖土面积。（3）土料调配：事先确定土场土质、含水量等状况，根据用土要求，确定土场的开挖顺序；在土质、含水量变化不大的情况下，按照使用规划尽量实行一次性挖用到位；当土质、含水量不能直接满足要求时，要进行土料调配：如按土质挖用或通过混掺达到土质要求；先开挖含水量较小的土场或土层，使含水量高的土场或土层得以凉晒；对于含水量高的土场，可实行作业面凉晒、土场内翻晒、挖排水沟排水等措施；对于含水量小的土场，可采取作业面洒水（沙性土）、土场加水（粘性土）措施。（4）土方计量：对于土场挖取土方的计量，一是通过填筑体积（压实方、上方）计算，也可在土场收方，土场收方要利用高程控制或预留土标。（三）工程清基土方工程、尤其是土方填筑工程，施工前要做好清基工作。清基范围应根据工程的放样位置线确定，一般超出设计边线0.30.5m；要清除表层草皮、杂质杂物、腐植土、淤泥、大颗粒砂层、以及不符合设计要求的土层，并进行平整；清基范围内如有坟墓、房基、水井、泉眼、洞穴、钻孔、以及应拆除的建筑物，均应按设计要求彻底清除及处理，并对各种坑、塘、低洼处按填筑要求分层压实填平；属于续建工程的，要对老建筑物进行检查，发现隐患及时进行处理，要将接触面上的松土层、树木、草皮、杂物清除干净，要填垫水沟浪窝、树坑，要处理好接头（如放缓坡度，一般要求坡度缓于15）、接坡（如开成台阶状）等。清基完成后，在铺第一坯土前，要对基底进行普遍压实（称为封底），验收合格（达到设计压实度）后方能上土填筑。二、土方开挖工程施工这里讲的土方开挖工程，是指独立的开挖工程（如河道、渠道开挖）或其它工程的开挖部分（如基坑开挖）；不是填筑土方工程中的取土。（一）土方开挖注意事项1、熟悉设计图纸，准确施工放样，按照设计的开挖线和高程开挖。当开挖至临近设计高程时，应留出0.20.3m的保护层暂不开挖，待上部结构建设时再予以清除。2、重视开挖施工当中的边坡稳定问题，边坡过陡影响安全，边坡过缓增加开挖量，要选择合理的边坡。有设计开挖线的，按设计施工，也可视情加以支护；没有设计开挖线的，根据土质和土的含水量情况选择稳定坡度，并解决好排水或降低地下水位的问题，以进一步提高边坡的稳定性，一般开挖坡度在1111.5，坚硬的粘性土可到10.75。3、规划好开挖土料的利用或弃放。当开挖土料可利用时，要经济合理地确定开挖料的用途，在满足质量要求的前提下，力求物尽其用、时间匹配（利用的时间与开挖的时间一致，减少临时堆放的中转环节，节约费用）、容量相当（开挖量和利用量相当）；当开挖料不能直接利用时，要合理规划确定堆料场，使开挖量与堆料场的容量相当，堆料场的位置应节约运力、不影响后续施工、不增加后期整理的工作量。4、合理规划开挖施工区域的施工及交通道路，以利于安全、高效施工。（二）土方开挖的排水对于深度较大的土方开挖施工，排水问题非常重要，有时甚至是影响施工安全和制约进度的关键问题。土方开挖当中的排水主要有明排和暗排两种方式。1、基坑明排水土方开挖过程中，当基坑内出现明水时，才开始在基坑内采取排水措施：在基坑四周或中部，开挖低于基坑底部高程的排水干沟，基坑内可再挖若干排水支沟，将坑内积水汇集到集水坑（井）内，用设置在集水坑内的抽水机泵将水抽排到基坑外，以利于基坑内的开挖施工。采用基坑明排水，易于操作，设备简单；但也存在着明显的不足：随着开挖的进展，常常需要多次降低排水沟和集水坑（井）的高程、抽水机泵的位置，对施工干扰较大；这种排水往往是与施工同步进行或交替进行，不适宜进度较快的开挖施工；采用明排水，所提供的开挖场面仍比较泥泞湿滑，施工条件比较差；基坑明排水，只是降低了基坑内的水面，并没有更大范围地降低两岸土体内的地下水位，两岸土体仍可能处于高含水量或饱和状态，随着开挖的不断加深，两岸地下水位与坑底的高差愈来愈大，在渗透压力的作用下，容易产生边坡脱滑、坍塌、或坑底隆起等险象，诱发不安全事故，或增加开挖量，不利于开挖工作的如期完成。根据以上分析，采取基坑明排水的方式，只适合于开挖深度不大、开挖量较小、工期较短的工程。2、暗排水降低地下水位为了保持基坑开挖工作始终在干地或较干的场地进行，可以采取预先抽水而降低地下水位、使地下水位始终低于开挖高程的排水方式，称为暗排水，也称为人工降低地下水位。暗排水的优点是：排水可以提前，排水比较彻底，能使整个开挖过程始终在比较干的场地上进行，适宜快速、大场面、机械开挖，开挖施工工效高；通过提前排水，可促使土壤固结，提高土壤的密实度和内摩擦角，可采用较陡的开挖坡度而减少开挖工程量、或按已设计的坡度开挖而增加施工安全度，也能减少工程建成后的沉降量。这种排水方法适宜于开挖深度较大的大型开挖工程。暗排水的不足是：需要成套的专用机械设备，排水运行成本比较高。暗排水又分井点排水和井管排水两种。（1）井点排水井点排水法，是沿基坑四周布设许多井管（井管的下段带有滤网），用井管直接作为抽水泵的吸水管，各吸水管汇总到总管，用抽气设备抽气，使井管滤水段附近形成真空，把附近的地下水及土中的空气吸入集水箱，经水、气分离后，分别由抽水泵和真空泵抽出，从而起到降低地下水位的目的。井点排水法中的抽真空，起到主动抽吸地下水的作用，不是等地下水自然汇集到井管内，这可明显增加排水效果，尤其对于渗透系数小的土壤，更适宜采用井点法排水。为了提高抽真空的效果，井管顶部的周围地面必须密封，顶部附近的一定范围内用粘土回填密实；各井管到总管、以及总管到真空泵的各连接处，也要结合严密、以防漏气。井管的安设：一般用射水法下沉，下沉到设计深度，在井管的周围填沙砾料作为反滤层，在距井口（管口）1米范围内改用粘土回填密实、以防漏气，安设合格后的井管作为抽水泵的吸水管。井点排水分深井点和浅井点。浅井点的设备包括主机（能抽真空、能抽水）、总管、滤水管（井管）。工作时，先开动真空泵，形成井点系统的真空状态（借助于井管滤水段附近的真空抽吸作用，可加快地下水向井管内的汇集），把附近的地下水及土中的空气一齐从滤水管吸入集水箱（空气位于集水箱的上部），经水、气分离后，气被真空泵抽出，随着气被抽出、更多的水进入集水箱，当集水箱积存很多水后，再开动水泵抽水，水泵的开启可借助于集水箱内的压力大小自动控制。浅井点降低地下水的能力一般为降深45m，开挖工程要求的降深更大时，可采用分层布置、逐步降深的方法，每层控制深度34m、一般按不超过三层布置。当降深要求较大时，可采用深井点法。另外，在渗透系数小于每昼夜0.1m的粘土或淤泥中降低地下水位时，用电渗井点排水比较有效。（2）管井排水管井排水，是在基坑四周布设一些单独工作的水井，地下水在重力作用下自然流入水井，用抽水设备借助在水井内另设的抽水管将水抽走，从而降低地下水位。管井的布设：用射水法或振动射水法下沉设置套管；套管中插入井管。井管由三段组成：最下很短的一段是沉淀管，中间一段是滤水管，滤水管是井管的重要组成部分，其构成对水井的出水量和可靠性有直接影响，要求滤网过水能力大、过滤效果好、有足够的强度和耐久性，一般采用网式滤水，最上一段是不透水管；套管与井管之间回填反滤料，边填料、边提升套管，套管拔出，水井布设完成。抽水时，将抽水管下入水井内，用抽水设备抽水。用离心泵抽水时，一次吸水高度不超过56m，当需要降低地下水位的深度较大时，可采用分层布设管井、分次降低地下水位的方法。要求降深大于20m时，可考虑使用深井泵抽水设备。（三）土方开挖方法土方工程的开挖方法主要分人工开挖和机械开挖。1、人工开挖土方的人工开挖，因为所使用的工具和操作都很简单，所以具有灵活、方便的优势，至今应用范围仍较广泛，尤其在很多小型土方工程或大型机械开挖工程中的零星工程施工中仍是不可缺少的施工方法。人工开挖使用的工具主要是铁锨和镐，对于13类土可以直接用脚蹬铁锨进行开挖；对于3类以上的土需要用镐配合铁锨进行开挖；对于更坚硬的土或石，人工很难进行开挖。人工开挖的施工次序比较灵活，一般是全面逐层下挖，也可分区、分块呈台阶状下挖，施工中要安排好出土方式和出土坡道，合理组织施工。由于人工开挖的工效低、进度慢，难以满足更大范围、更大工程量、更快施工进度的要求，只有在不具备采用机械开挖的条件下、才得以使用。2、机械开挖可用于土方开挖工程的机械很多，如单斗挖掘机、斗轮挖掘机、装载机、采沙船、铲运机、推土机等，主要挖土机械有：挖掘机、装载机、铲运机、推土机。（1）挖掘机及其施工1）挖掘机分类单斗挖掘机按挖掘方式的不同分为正向铲挖掘机、反向铲挖掘机、抓斗式挖掘机、和索式（反向铲）挖掘机，常用的是反向铲挖掘机。见图7-1 。正向铲挖掘机：挖掘装斗过程中，铲斗向远离机身方向运动或铲斗可以随机身的前进而挖掘装土，具有强力的推压机构和较大的挖掘能力，它适用于挖取停机面以上（上掌子）的各种土壤或爆破后的松碎岩石。由于正向铲挖掘机的卸土半径较小，挖土时常与运输工具配合。反向铲挖掘机：挖掘装斗过程中，铲斗向机身方向运动，即铲斗的运动方向与机身的前进方向相反。抓斗式挖掘机：挖掘机配带可以张开、可以抓装的斗，抓斗多以绳索连接，它适用于挖掘窄而深的沟槽，可以进行水下开挖，更善于抓取各种散粒状材料（如爆破碎石）。索式（反向铲）挖掘机：索式挖掘机的工作装置由支杆、升降索、牵引索和斗组成，斗悬挂在升降索上，依靠操纵升降索和牵引索而完成装土和卸土作业。它适宜地面以下的挖土、尤其是地下水位以下的挖土。由于支杆和绳索较长，所以它的挖土和卸土的范围较大，但它准确挖卸土的效率较低。按行走装置分为履带式挖掘机和轮胎式挖掘机，斗容量较大的一般都是履带式挖掘机，斗容量小的（如0.3、0.6m3）多为轮胎式挖掘机。按挖掘机的工作能力分类：挖掘机的工作能力，常以其所配带的斗容量大小为标志，所以也常以斗容量大小进行分类，如1方、0.5方挖掘机等。2）挖掘机的结构组成挖掘机由行走装置、机身、及工作装置组成。挖掘机是循环式工作机械，每一循环包括：铲装土、转运（升高、水平转动、降低）、卸土、空斗转回。3）反向铲挖掘机的施工挖掘机在一个停机位置所能开挖到的工作面，被称为掌子，也习惯称为掌子面。挖掘机一次所能开挖土层的高度或深度（也称为掌子高度）与挖掘机的型号（悬臂长短、挖掘半径）、土壤性质等有关。反向铲挖掘机更适用于开挖停机面以下的土方，采用倒退开挖的方法，多用于开挖沟槽、基坑，减少了修筑临时道路的工作量，但效率往往比正向铲挖掘机低。当挖掘机需配以运输汽车（工具）进行作业时，按挖掘机与运输工具的相对停放位置不同，分为侧向开行和正向开行两种：运输工具停放在挖掘机的侧面，挖掘机挖装土后臂杆旋转90以内即可卸土、装车，这种装运方式称为侧向开行，这种方式的优点是避免了水平回转角过大、运输车辆可以不用倒车或转弯、生产效率较高，适合于循环运输路线；运输工具停放在挖掘机的后方，挖掘机挖装土后臂杆旋转近180才能卸土、装车，这种装运方式称为正向开行，由于采用正向开行装运方式时运输工具在停车或出车时需倒车（一般空车时倒车）、且挖掘机水平回转角大，所以其生产效率降低，该种方法使用于工作面窄深、无法侧向装车的施工，如基坑、渠道、洞室开挖等。（2）装载机及其施工装载机是应用较广泛的施工机械，装载机有履带式和轮胎式两种，常见的多为轮胎式。装载机与挖掘机相比，它具有行走方便灵活、适应范围广等特点，不仅能进行挖掘、装（适宜挖装停机面以上的土石等料物）运（短距离运输）卸作业，还能进行集渣、装载、推运、整平、起重、牵引等多种作业。装载机的工作能力，也常以斗的容量大小为标志。（3）铲运机及其施工铲运机是集铲（装）、运、卸于一体的施工机械，能综合完成挖土、运土、卸土、铺土（铺填）、以及平土（刮平）等作业，所以在适宜距离的挖运土、平整场地、开挖较松软土质的基槽等工程施工中得到广泛应用。铲运机有自行式和拖式两大类，目前多为拖式，其工作装置是用履带式拖拉机牵引装有铲刀的土斗，通过操纵机构的控制，使土斗完成挖装土和卸土工作，并靠控制斗门开启的大小实现铺土和刮平作业。铲运机的工作能力也多以斗容的大小为标志，2.5m3和6m3的使用较广。铲运机的适宜运离为80800m，又以200350m效率最高。（4）推土机及其施工推土机是在拖拉机前面加装推土器而构成的，它能完成挖土、运土、平土等工作，广泛用于清除表层土（清基）、平整场地、施工作业面平土、浅层开挖、短运距推土、修筑围堰道路、以及其他辅助性作业。推土机的适宜运距为不超过60100m。三、土方填筑工程施工土方填筑工程（如修堤）的施工，除了施工放样、清基处理等土方工程施工的共性工序以外，其余工序可分为取土、运土、填土、压实。土方填筑工程的施工也有人工施工和机械施工之分。所谓土方填筑工程的人工施工，是指借助人力用锨、镐取土；用抬筐、独轮车、架子车等工具运土至填筑作业面；摊铺整平；用石硪（夯）击实；修整成符合要求（设计尺度）的填筑体；由于人力施工的工效低、进度和质量都难以达到更高的要求，所以人工施工已很少采用，除非无法使用机械施工的零星工程或局部区域应用某些人工施工工序（如人工平整、人工硪实）。以下重点介绍土方填筑工程的机械施工方法：（一）取土取土是指从规划确定的土场中、按照使用计划安排和土料调配要求、用挖土机械进行挖土（取土）。由于土场使用的方法、要求前面已经讲述，取土所使用的挖土机械同土方开挖工程中的开挖机械，所以对该部分内容不再多介绍。另外注意：取土所配置的挖装机械数量（挖装能力）要适应填筑进度的要求。（二）运土机械运输土方的方式很多，主要有水力运输、有轨运输、皮带机运输、自卸汽车运输、铲运机运输等。运输方式的选择应考虑的因素有：工程规模、施工进度、施工条件；土场的位置、储量、分布、以及取土条件；运输设备的性能、效率、以及与取土和填筑作业面（坝面）施工机具的匹配；运输条件；施工经验；经济合理等。1、水力运输水力运输有两种方式：一是借助于居高临下的水的自然势力，将泥沙挟带到低处，达到运输的目的，如修筑水力冲填堤坝；二是靠输送泥浆（浑水）的抽水机械，将泥沙输送到指定地点，达到运输的目的，排水沉沙后起到填筑、加固的作用，如黄河堤防的淤背加固。水力运输，适合于土源在水下（中）、所修筑的工程有好的排水条件、排水沉沙后能达到设计质量（如干容重、透水性、防渗性等）要求的工程。2、有轨运输指借助于已铺设的轨道或铺设专用轨道、利用与轨道配用的机车、所进行的运输。有轨运输所用轨道一般为宽轨道（轨距1435mm），原来的窄轨道（762mm）已基本淘汰。有轨运输的优点是运输费用低；缺点是初期线路基建费用高、对场地（转弯、坡度）要求高、车辆的灵活性差、物料不能直接送到填筑作业面上。所以，有轨运输的应用受到很大局限，以逐渐被皮带机运输和汽车运输所代替。3、皮带机运输皮带机运输，又名传送带运输，也称胶带输送机运输，属于连续运输方式，它是借助机械的转动、带动设置在支架和转轮上的皮带转动、靠连续运转的皮带输送物料。皮带机运输的优点有：构造简单，设备费用低，功率消耗较低；适应不同的地形，尤其对高差大、崎岖不平、狭窄、以及跨越沟渠的运输更有优势；装、运、卸连续均匀，生产效率稳定可靠，便于施工组织安排；运转安全，操作简单，易于维修养护。皮带机运输的缺点是：适宜用皮带机运输的料物受限，如混凝土不宜在皮带上长距离运输，不能用来运送机械、设备、工具、人员等；输送线路仍比较固定，灵活性还较差，往往不能将土石料直接输送到填筑作业面上或填筑作业面上的需要部位；倾斜运输时的倾斜角受到限制；一处的故障造成全线停运。4、自卸汽车运输、铲运机运输这是目前使用最多的运输方式，具有操作灵活、机动性大、便于组合、适应性强的特点。由于铲运机运输往往受到经济运输距离的限制，所以更多采用的是自卸汽车运输。用于土石方运输的自卸汽车有多种，并有不同的分类方法：自卸汽车按行驶条件分为公路自卸汽车和越野自卸汽车。公路自卸汽车与卡车相类似，一般可在公路上行驶；越野自卸汽车的载重量大、行驶速度较低，对地形道路的适应能力强。自卸汽车按卸料方式的不同分为后卸式、底卸式、侧卸式。后卸式最为多见，它比较灵活，对运送料物及卸料场地的适应性较强，但卸料时一般需要停车、倒车、升降车斗，卸料耗时较长；底卸式自卸汽车是在运输、卸料（散卸）时都可高速行驶，但一般只适用于运输干燥的、可以自由卸出的散装料物；侧卸式适用于有固定卸车点的运输，多用于列车组。自卸汽车按其构造组成分为自卸卡车、自卸运土车、自卸列车。一般常用的是自卸卡车，可在公路上行驶，也可越野行驶；自卸运土车相当于特制车，一般由牵引车和拖车组成，拖车多采用底卸式卸土方式，拖车较长时可设多个底卸舱，卸料时先打开后舱门，后打开前舱门；自卸列车是由自卸运土车再加挂几个底卸式拖车组成。目前，我国生产的自卸汽车，均为后卸式、公路自卸卡车。（三）填土填土包括卸土、摊铺、平整，是压实（或硪实）前的一道工序，习惯也称为铺土，铺土也分人工和机械施工两种方法。人工铺土，是人力借助铁锨、铁耙等工具完成卸土、摊铺、平整各项工作，该项施工人员也称为平土工或边铣工。现在已很少采用人工铺土方法，或仅作为机械施工方法的辅助。机械施工的铺土，一般是自卸汽车按指定位置卸土、推土机或平地机完成摊铺整平。铺土，实行随卸随平、齐头并进的施工方法，要严格把关、及时检查，确保“均匀、平整、符合尺度和厚度指标”的铺土质量，满足各项施工规定要求；1、地基及已压层面的处理（1）地面起伏不平时，按水平分层、由最低处开始逐层填筑，不得顺坡铺填；（2）地面坡度陡于15时，应削坡至缓于15；（3）在软土地基上填筑时，各部分平衡上土，防止出现不均匀沉陷；（4）在软土地基上填筑或采用较高含水量土料填筑，应尽可能延缓施工速度，以增加排水固结及沉陷的时间；（5）对光面碾压的粘性土层，在再次铺土前应刨毛处理；（6）对出现质量问题（如弹簧土、层间中空、松土层等）的土层，应先处理，验收合格后方能再次铺土；2、两工接头的处理（1）相邻施工段的作业面尽量均衡上升，出现高差时，以斜坡相接，两工接头斜坡的坡度1315，见图7-2；（2）作业面应分层统一铺土、统一碾压，严禁出现界沟，上、下层的分段接缝位置应错开；3、铺土施工（1）铺土一般宜沿平行坝轴线方向、由一端向另一端齐头并进地卸铺平整，铺土要均匀、平整（或向两侧按12%的坡度倾斜，以免雨后积水），符合铺土厚度要求，超粒径（一般48cm）土要打碎或清除；（2）清除土料杂质；（3）非均质坝铺土，要按设计分区（如防渗体、垫层等）将不同土料铺至相应部位，严禁土料混杂；（4）粘性土料采用进占法（运土车辆或重载车辆在新铺的土层上行驶）卸土摊铺，防止底层粘土面压光或超压，防止超压引起的剪切破坏，以有利于土层间的结合；沙性土采用后退法（运土车辆在已碾压的土层上行驶）卸土摊铺；（5）沙砾料卸料时如发生分离现象，应将其掺拌均匀；（6）已铺土料的表面或表层在碾压前变得较干时，应洒水湿润；（7）土场土料较干时，粘性土宜在土场加水、调配，沙性土宜在作业面洒水；（8）铺土应铺至边界以外（超铺）一定尺度，以保证成型整坡后的表面压实质量，超铺余量按机械施工30cm、人工施工10cm以上控制；（9）对占压堤身断面的上堤临时坡道做补缺口处理时，应将已板结土层刨松或清除、与新铺土料统一按填筑要求分层铺平压实；（10）铺土工序与碾压工序衔接，以免含水量变化过大而影响碾压质量；（四）压实压实方法有硪实（或夯实）及机械压实之分：硪实（或夯实）是通过人工提拉硪具或借助于电动夯对土层的夯击、使土层达到密实，硪实（或夯实）适用于零星工程或作为机械无法碾压区域的补充；应用更广泛的是利用压实机械对土层的碾压。1、影响压实质量的因素与压实参数影响压实质量的因素很多，主要有土料性质（类别、颗粒成分、颗粒级配等）、含水量、压实机具（性能、重量）、铺土厚度、碾压变数、碾压方法（开行方向、路线、速度）等。以上因素当中，对于土料，早在初步设计阶段、或在施工前随着土场的按要求确定而确定，施工过程中的压实是对已运输至填筑作业面土料的压实，故在压实期间不再考虑土料性质的选择；关于压实方法，基本是各工程通用，可以直接采用；而对于含水量、压实机具（性能、重量）、铺土厚度、碾压遍数等参数，则不同的工程有不同的选择，对于同一工程也有不同的组合，是压实前需重点分析选择、更多的是通过现场压实试验确定的参数，故常将土料的含水量、压实机具的重量、铺土厚度、碾压遍数称为压实参数。2、压实机具根据机械性能的不同，压实机械分为静压碾压、震动碾压和夯击三种基本类型。（1）静压碾压静压碾压，是利用碾压机械重量对土料产生的静荷载（以碾压机械的自重为静荷载，荷载的大小不随作用时间而变化）作用而使土颗粒移动、排列、逐渐（随着碾压数遍的增加）达到密实。常用的静压碾压机械有：无震（无震动功能或不开启震动功能）平碾（也称为钢碾）、羊脚碾、气胎碾、以及链轨拖拉机等。1）平碾无震（无震动功能或不开启震动功能）平碾，其自身重量是一个定值；虽然有的平碾可借助于滚筒侧壁的填料孔、通过填料（如砂）而调整碾子的自重，但一旦完成填料（如砂）、其自重仍是一个恒定值。平碾的压力或压强较小，压实土层厚度较小（一般在2025cm），土层压实不够均匀，压实土层的层面光滑，不利于上下土层的结合，不宜用于粘性土的压实。2）羊脚碾羊脚碾的滚筒上设置了许多凸出于滚筒表面的“羊脚”（棱台式），这增加了羊脚底部的压强，羊脚侧面也对土料有挤压作用，对土料有更好的压实效果，或可碾压较大厚度的土层；用羊脚碾压过的土层表面被翻松，更利于上下层结合；但这种挤压、翻松，会使沙性土料产生反复的侧向移动，反而降低压实效果。所以，羊脚碾仅适用于碾压粘性土料，是粘性土料的专用碾压机械。3）气胎碾气胎碾由可以通过装载的多少而调节荷重的载重体和装在同一轴上的多个轮胎组成。在气胎碾的压实过程中，气胎的变形是随着土料的变形、接触压强的大小而变化的：碾压初期，土料变形大，气胎变形小，气胎与土料有较大的接触面；随着碾压的进行，土层的强度提高，土料的变形渐渐变小，气胎变形增大，仍使气胎与土层有较大的接触面积。所以，气胎碾压有以下优点：全应力作用时间长，可以使受压土料有比较长的压力作用时间，会产生较好的压实效果；接触面积大，应力分布均匀，压实深度增大；气胎碾的荷重可以通过装载而调整，气胎的内气压又可以通过冲气而调整，接触压强还随气胎的变形（接触面积变化）而变化，以适应不同的压实对象，不至于使土料结构遭到破坏。对于含粘性的土料，气胎碾碾压过的土层表面比较光滑。所以，气胎碾更适用于土方工程表面（如坝顶）的压实，尤其是堤防维修养护中的压实；在工程建设施工中，气胎碾不适用于粘性土料的压实，过光的压实面不利于上下层的结合，或需要进行刨毛处理。4）链轨推土机链轨推土机在土方工程施工中得到广泛应用，除用于清基、平整场地、整修道路、推土、摊铺平整填土、牵引铲运机斗等以外，还曾作为主要的压实机具。链轨推土机用于土方压实，操作简便、灵活、运行成本低；对土料的适应范围广；由于齿状链轨板的翻松作用，其压过的土层利于上下层的结合；但由于重量小，压实土层薄，压实效率低，如八、九十年代以前黄河修堤时，多用75马力推土机进行碾压，干幺重要求1.5t/m3、铺土厚度2025cm、需压68遍才能合格。现在，链轨推土机不再用于主要的或专用的碾压机械，一般可用于小型工程、薄土层、干密度要求低的碾压。（2）震动碾压震动碾压，是利用震动碾压机械提供的、大小随时间呈周期性变化的重复作用力，对土料实施的碾压。震动碾压所用的压实机械为震动碾。震动碾是一种将震动和碾压作用结合于一体的压实机械，不开启震动装置可作为平碾使用，开启震动装置时，借助于装置在旋转轴上的偏心块，迫使碾滚产生高频震动，震动力以波的形式传递到压实土层内，土料也随之震动，可使非粘性土料土粒间的内摩擦力迅速降低，更容易使散粒状的土颗粒互相移动、排列、充填空隙、逐渐密实，从而得到良好的压实效果，所以震动碾压更适用于非粘性土的压实；对于粘性土，粘结力是主要的，土颗粒相对比较均匀，在震动作用下，土颗粒并不能很容易地互相充填空隙，所以不能取得与非粘性土同样的震动压实效果。震动碾压的压实影响深度比一般碾压大13倍，所以适宜的压实土层厚度较大。（3）夯击夯击，是借助于夯具产生的冲击力（瞬时冲击动力，其大小与硪具的重量、提升的高度、下落速度大小等有关）对土层施加压力，由于夯具与土的接触面比较小、产生的压强较大，更容易使土颗粒移动位置、重新排列、充填空隙，逐渐达到密实。这种击实方法对粘性土和非粘性土均可使用。夯击采用的机具主要有硪具、动力夯具。其中，硪具包括木硪子、石硪、铁硪；动力夯具包括蛙式打夯机、起重机械夯板（如强夯）。人工夯击，是靠人力、利用硪具进行的夯实，适用于工作场面小的局部夯实、以及零星土方工程的夯实。人工夯击，一般采用先普遍夯打（排打）一遍、然后进行套打、并一次套足遍数的夯打方法。机械夯实，是借助于机械或电力机械设备、利用夯具进行的夯实。1）蛙式打夯机蛙式打夯机，是由电动机带动偏心块旋转、靠偏心块的离心力作用而带动夯具上下跳动、利用跳动所产生的冲击力对土进行击实，在夯击的同时夯机也能自行跳跃前进。由于夯机的重量较小、离心作用产生的上下跳跃高度不大，故对压实土层的影响厚度较小，夯机的供电线路也给施工增加一定干