东北师范大学出版社-建筑施工技术课件

建筑施工技术,主讲人：,内容简介,本课以水利土建类专业就业所需的专业知识和操作技能作为着眼点，采用项目化教学的理念组织课程内容。本课共分为10个项目，主要内容有：土方工程施工、地基与桩基础工程施工、砌筑工程施工、钢筋混凝土工程工程、预应力混凝土工程施工施工、结构安装工程施工、防水工程施工、装饰工程施工、建筑节能工程施工以及季节性施工等。,第一章土方工程施工,第一节土方工程预备知识,一、土的工程分类,土的工程类别在选择土方施工机械和确定基坑边坡支护方式等方面都有重要影响,在土方工程施工中，按土的开挖难易程度分为八类，一至四类为土，五至八类为岩石。土的分类与现场鉴别方法见表1-1。,表1-1土的工程分类与现场鉴别方法,二、土的工程性质,土的工程性质对土方工程的施工有直接影响，其中基本的工程性质有：土的密度、可松性、含水量、渗透性等。,1.土的密度,土的密度分天然密度和干密度。土的天然密度，指土在天然状态下单位体积的质量。它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。=m/V式中土的天然密度；m土的总质量；V土的天然体积。土的干密度，指单位体积土中固体颗粒的质量。土的干密度愈大，表示土越密实。工程上常把干密度用以检验填土压实质量的控制指标。d=ms/V式中d土的干密度；ms土中固体颗粒的质量；V土的天然体积。土的密度可用环刀试验确定。,土的可松性是指在天然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，也不能恢复其原来的体积。土的可松性程度用可松性系数表示，即式中Ks最初可松性系数；Ks最后可松性系数；不同类型土的可松性系数可参照表1-1。V1土在天然状态下的体积(m3)；V2土经开挖后的松散体积(m3)；V3土经回填压实后的体积(m3)；由于土方工程量是以天然状态的体积来计算的，所以在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具数量等的时候，必须考虑土的可松性。Ks是计算土方施工机械及运土车辆等的重要参数，Ks/是计算场地平整标高及填方时所需挖土量等的重要参数。,2.土的可松性,土中所含水的质量与土的固体颗粒质量之比的百分率。式中：m湿含水状态时土的质量，kg；m干烘干后土的质量，kg；mw土中所含水的质量，kg；mS土的固体颗粒的质量，kg.,3.土的含水量,特别提示土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的夯实质量，如土的含水量超过2530，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车。每种土都有其最佳含水量，例如粘土、砂质土的最佳含水量分别为1923%和812%土，在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的密度最大。,4.土的渗透性,土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数K表示。渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性，一般应通过扬水试验确定，表1-2所列数据可供参考。,表1-2土的渗透系数参考值,三、土方工程施工中常用的土方机械,当前土方的开挖、运输、填筑、压实等施工过程均已采用机械化施工，常用的土方施工机械有推土机、铲运机、平土机、松土机、单斗挖土机和各种辗压、夯实机械。,1.推土机,推土机操作机动灵活，运转方便迅速，所需工作面小，易于转移，在建筑工程中应用最多。按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机。履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强，其外形如图1-1所示。轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。推土机适应于场地清理和平整，开挖深度1.5m以内的基坑、填平沟坑，也可配合铲运机和挖土机工作。推土机可推挖一三类土，经济运距为100m以内，4060m时效率最高。为提高生产率，推土机可采用下坡推土、并列推土、槽形推土和多铲集运四种推土方法。,1）下坡推土,推土机顺地面坡度沿下坡方向切土和推土，以借助机械本身的重力作用，增加推土能力和缩短推土时间。一般可提高生产效率30%40%，但推土坡度应在15%以内。,2）并列推土平整场地面积较大时，可用23台推土机并列作业。铲刀相距1530cm，一般两机并列推土可增大推土量15%30%，但平均运距不宜超过5070m，也不宜小于20m。,3）槽形推土推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽，以减少土从铲刀两侧流散，可以增加推土量10%30%。,4）多铲集运在硬质土中，切土深度不大，可以采用多次铲土，分批集中，一次推送的方法，以便有效地利用推土机的功率，缩短运土时间。,2.铲运机,铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。可在一三类土中直接挖、运土，常用于坡度在20以内的大面积土方挖、填、平整和压实，大型基坑、沟槽的开挖，路基和堤坝的填筑，不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。坚硬土开挖时要用推土机助铲或用松土机配合。铲运机按行走方式分为自行式和拖式两种。如图1-2、图1-3所示。自行式铲运机行走速度快，适用于运距8003500m的大型土方，一般经济运距为8001500m，但开挖时必须用推土机助铲。拖式铲运机适用于运距80800m的土方工程，运距在600m以内较为适宜，当运距在250350m时效率最高。,图1-3拖式铲运机,图1-2自行式铲运机,铲运机运行路线应根据填方、挖方区的分布情况并结合当地具体条件进行合理选择，一般有以下两种形式：环形路线和“8”字路线,1）环形路线,当地形起伏不大，施工地段较短时，多采用环形路线。如图1-4（a）（b）所示。环形路线每一循环只完成一次铲土和卸土，挖土和填土交替；挖填之间距离较短时，则可采用大循环路线。见图1-4（c）。一个循环能完成多次铲土和卸土，这样可减少铲运机的转弯次数，提高工作效率。采用环形路线时，为了防止机件单侧磨损，应每隔一定时间按顺、反时针方向交换行驶，避免仅向一侧转弯。,图1-4铲运机运行路线,(a)(b)环形路线；(c)大环形路线；(d)“8”字路线,2）“8”字路线,施工地段较长或地形起伏较大时，多采用“8”字形运行路线,如图1-4（d）所示。铲运机在上下坡时斜向行驶，每一循环完成两次作业，即两次铲土和卸土，比环形路线运行时间短，减少了转弯和空驶距离。,3.单斗挖土机,单斗挖土机按工作装置不同分为正铲挖土机、反铲挖土机、拉铲挖土机、抓铲挖土机及装载机。按操纵机构不同分为机械式和液压式两种,如图1-5所示。,（a）机械式（b）液压式,图1-5单斗挖土机,（1）、（5）-正铲挖土机；（2）、（6）-反铲挖土机；（3）-拉铲挖土机；（4）-抓铲挖土机,1）正铲挖土机,正铲挖土机的特点是：前进向上，强制切土。如图1-6所示。可以用于开挖停机面以上的一三类土和爆破后的岩石、冻土等。需与相当数量的自卸运土汽车配合作业，其挖掘力大，生产率高，可以用于开挖大型干燥基坑以及土丘等。,图1-6正铲挖土机开挖方式示意图（a）后方卸土装车（b）、（c）侧向卸土装车,正铲挖土机有两种挖土方式：一种是正向挖土，后方卸土（如图1-6a所示），即挖土机沿前进方向挖土，运输车辆停在挖土机后方装土。此法挖土机卸土时动臂转角大、生产率低，运输车辆要倒车进入。一般在基坑窄而深的情况下采用。另一种是正向挖土，侧向卸土（如图1-6b、c所示）。即挖土机沿前进方向挖土，运输车辆停在侧面装土。,2）反铲挖土机,反铲挖土机的工作特点是：后退向下，强制切土。其挖掘力比正铲小，能开挖停机面以下的一三类土。适用于一次开挖深度在4m左右的基坑、基槽、管沟，亦可用于地下水位较高的土方开挖，比较经济的挖土深度为1.5m3.0m。对于较大较深的基坑可采用多层接力法开挖，可配备自卸汽车运土。,反铲挖土机的开挖方式有沟端开挖和沟侧开挖两种，如图1-7所示。沟端开挖，就是挖土机停在基坑（槽）的端部，向后倒退挖土，汽车停在基槽两侧装土。沟侧开挖，就是挖土机沿基槽的一侧直线移动，边走边挖土。,图1-7反铲挖土机开挖方式示意图1反铲挖土机；2自卸汽车；3弃土堆（a）沟端开挖；（b）沟侧开挖,3）拉铲挖土机,拉铲挖土机的工作特点是：后退向下，自重切土。如图1-8所示。其挖土深度和挖土半径较大，由于铲斗是挂在钢丝绳上，可以甩得较远，挖得较深，但不如反铲灵活。适用于挖掘停机面以下的一二类土，开挖较深较大的基坑（槽）、沟渠，挖取水中泥土以及填筑路基、修筑堤坝等。最大挖土深度16.3m。拉铲挖土可将土直接甩在坑、槽、沟旁，或配备推土机将土推送到较远处堆放，或配备自卸汽车运土。,图1-8拉铲挖土机开挖方式示意图（a）侧弃土（b）汽车运土,4）抓铲挖土机,抓挖土机的工作特点是：直上直下，自重切土。如图1-9所示。只能开挖停机面以下的一二类土。宜于挖窄而深的基坑，疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥等，或用于装卸碎石、矿渣等松散材料，在软土地基的地区，常用于开挖基坑等，也可直接开挖直井或在开口沉井内挖土，可以装车也可以甩土。抓铲挖土机由于使用钢丝绳牵拉，工效不高，液压式的深度又受到限制，因此，除在面积小的深基础及深基坑槽之外，应用范围很小。,图1-9抓铲挖掘机,第二节场地平整,一般情况下，场地平整的基本原则是场地内挖填平衡，即场地内总挖方量等于总填方量。场地平整一般施工工艺流程为：现场勘察清除地面障碍物标定整平范围设置水准基点确定场地设计标高设置方格网计算土方挖填工程量编制土方调配方案挖、填土方场地碾压验收。,一、场地平整的土方量计算,场地平整土方量的计算通常采用方格网法，其计算步骤为：1.划分方格网依据已有地形图（一般用1/500的地形图）划分成边长相等的若干个方格网，尽量与测量的纵、横坐标网对应，方格边长一般采用a=2040m。在后续计算中，将相应的设计地面标高和自然地面标高分别注在方格点的左下角和右下角。设计地面标高与自然地面标高的差值，即为各个角点的施工高度（挖或填），并标注在方格点的右上角，挖方为（-），填方为（+）。,2.确定各方格角点的自然地面标高,方法一：利用地形图上的等高线求得每个方格的角点标高，在地形平坦时，可根据地形图上相邻两条等高线的高程求得。,假定两等高线之间的地面坡度按线变化，某相邻两等高线分别与方格网的某条边交于A、B两点，角点n位于A、B之间，如图1-10所示，可由A、B两点的高程Ha、Hb求得角点n的高程Hn，即：,（1）插入法计算,图1-10插入法计算简图图1-11图解法,（2）图解法,为避免繁琐的计算，可采用图解法，如图1-11所示，图中A、B两点之间的高差为44.5-44.0=0.5m，用一张透明纸，上面画6根等距离的平行线，即5等分。把该透明纸放到标有方格网的地形图上，将6根平行线的最外边两根分别对准A点和B点，这时6根等距离的平行线将A、B之间的0.5m高差分成5等分，每份0.1m，于是便可直接读得角点4的地面标高H4=44.34m。,方法二：用水准仪现场实测,当地形起伏较大（用插入法有较大误差）或无地形图时，可在现场用木桩打好方格网，用水准仪现场实测得到。,3.计算场地的设计标高H0,场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。按挖填平衡原则确定设计标高。如场地高差起伏不大，对场地设计标高无特殊要求，可按照挖、填土方量相等的原则确定场地设计标高H0，如图1-12所示。,图1-12场地设计标高计算示意图,a）地形图方格网；b）设计标高示意图,1等高线；2自然地面；3设计平面,H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4NH1一个方格独有的角点地面标高。H2二个方格共有的角点地面标高。H3三个方格共有的角点地面标高。H4四个方格共有的角点地面标高。N方格的数量。,4.计算各方格角点的设计标高Hn,实际场地往往须有一定的泄水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。,图1-13单向泄水坡度的场地图1-14双向泄水坡度的场地,1）当场地按单向排水时，以计算出的设计标高H0作为场地中心线（与排水方向垂直的中心线）的标高（如图1-13所示），场地内任一角点的设计标高为：式中Hn场地内任一角点的设计标高；i场地泄水坡度（不小于2）；l该角点到与排水方向垂直的场地中心线的距离。,2）当场地按双向排水时，以计算出的设计标高H0作为场地中心点的标高（如图1-14所示），场地内任一角点的设计标高为：式中该点对场地中心线x-x、y-y轴的距离。x-x、y-y方向的泄水坡度。,5.求各角点的施工高度,各角点设计标高与其自然地面标高的差值即为该角点的施工高度。式中：角点施工高度，即填挖高度（以“”为填，“”为挖）；角点的设计标高；角点的自然地面标高。,6.计算“零点”位置，确定零线,在方格网中，凡是一端施工高度为“+”，另一端施工高度为“-”的方格网边线，其上必然存在一个既不需要挖也不需要填的点，此点即为“零点”，如图1-15所示O点。将方格网中各相邻的零点连接起来，即为零线。零线将场地划分为挖方和填方两个部分。,零点的位置按下式计算：,式中,角点至零点的距离（m）；,两相邻角点的施工高度（m），均用绝对值；,方格网的边长（m）。,图1-15零点位置计算示意图,7.计算方格土方工程量,根据各方格底面图形按表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。,注：a方格网的边长（m）；b、c零点到一角的边长（m）；h1、h2、h3、h4、方格网角点的施工高程（m），用绝对值代入；h填方或挖方施工高程的总和（m），用绝对值代入；V挖方或填方体积（m3）。,特别提示本表中的公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高程而得出的。故该表格中的公式可用通用以下公式表示：式中各方格内的挖方量或填方量；各计算图形的底面积；各计算图形所含角点的平均施工高程。,8.计算边坡土方量,场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体（图1-16中、），另一种为三角棱柱体（图1-16中）。,图1-16场地边坡平面示意图,（1）三角棱锥体边坡体积的计算,三角棱锥体边坡体积的计算公式为：,式中l1边坡的长度（m），A1边坡的端面积（m2），计算公式为：A1=,h2角点的挖土高度（m），m边坡的坡度系数，m=宽/高。,，,（2）三角棱柱体边坡的计算三角棱柱体边坡的计算公式为：,当两端横断面面积相差很大的情况下，计算公式为：,式中l4边坡的长度（m），A0、A1、A2边坡两端及中部的横断面面积（m2），计算方法同上。,9.计算土方总量,将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。,【工程案例1-1】某场地地形图和方格网（边长a=20.0m）布置如图1-17、1-18所示。土壤为二类土，场地地面泄水坡度ix=0.3%，iy=0.2%。试确定场地设计标高（不考虑土的可松性影响，余土加宽边坡），请计算各方格挖、填土方工程量。,图1-17某场地地形图和方格网布置图1-18方格网法计算土方量图,【解】1)计算各方格角点的地面标高可根据地形图上相邻两条等高线的高程用图解法求得。各角点地面标高标注于图1-18中各角点左下角。2）计算场地设计标高H0H1=9.45+10.71+8.65+9.52=38.332H2=2(9.57+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.14)=151.963H3=04H4=4(9.43+9.68+9.16+9.41)=150.72则：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4N=（38.33+151.96+0+150.72）/（49）=9.47（m）3)根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高以场地中心点(几何中心O)为H0，得各角点设计标高为：H1=H0300.3%+300.2%=9.47-0.09+0.06=9.44(m)H2=H1+200.3%=9.44+0.06=9.50(m)H5=H0-300.3%+100.2%=9.47-0.09+0.02=9.40(m)同理求出其余各角点设计标高，并标注于图1-18各角点右下角。,4)计算各角点的施工高度（以“+”为填方，“-”为挖方）：h1=9.44-9.45=-0.01(m)h2=9.50-9.75=-0.25(m)h3=9.56-10.14=-0.58(m)同理求出其余各角点施工高度，并标注于图1-18各角点右上角。5)确定“零线”，即挖、填方的分界线首先确定零点的位置。15角点连线上的零点距角点1的距离为：，则x5-1=20-0.67=19.33m同理求得：x2-6=17.9mx6-2=2.1mx6-7=3.2mx7-6=16.8mx7-11=13.9mx11-7=6.1mx11-12=3.6mx12-11=16.4mx15-16=18.8mx16-15=1.2m将相邻的零点相连，即为“零线”，如图1-18所示。,6）计算各方格土方工程量(以“+”为填方，“-”为挖方),全填或全挖方格：方格2-1、3-1、3-2、1-3四角点全为挖（填）方，其土方量为：,同样计算得：V3-1=(+)196m3V3-2=(+)110m3V1-3=(-)252m3,三填一挖或三挖一填方格：方格1-2、2-2、2-3属此类型，其土方量分别为：,同理：,方格1-1、3-3各有两个角点为挖方，另两个角点为填方，其土方量分别为：,同理：,将计算出的各方格土方工程量按挖、填方分别相加，总计得挖方量为454.8m3，填方量为475.3m3。,二、土方调配,土方调配就是对挖土的利用、堆弃及填土的取得三者之间的关系进行综合协调的处理。好的土方调配方案，应该是使土方运输量最小或费用最少，而且又能方便施工，从而可以达到缩短工期、降低成本的目的。在土方工程量计算完成后，即可着手对土方进行平衡与调配。,1.土方调配的原则,（1）应力求达到挖、填基本平衡和就近调配，使土方运输量或费用最小的原则。（2）应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。当工程分期分批施工时，先期工程的土方余额应结合后期工程的需要而考虑其利用数量与堆放位置，以便就近调配。堆放位置的选择应为后期工程创造良好的工作面和施工条件，力求避免重复挖运。如先期工程有土方欠额时，可由后期工程地点挖取。（3）尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。当大型建筑物位于填土区而其基坑开挖的土方量又较大时，为了避免土方的重复挖、填和运输，该填土区暂时不予填土，待地下建筑物施工之后再行填土。为此，在填方保留区附近应有相应的挖方保留区，或将附近挖方工程的余土按需要合理堆放，以便就近调配。,（4）考虑分区与全场相结合的原则，合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、运输线路，调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小（如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。（5）将好土用在要求回填质量高的地区。总之，进行土方调配，必须根据现场的具体情况、有关技术资料、工期要求、土方机械与施工方法，结合上述原则，予以综合考虑，从而做出经济合理的调配方案。,2.土方调配的步骤与方法,（1）划分调配区在场地平面图上先划出挖、填区的分界线（零线），然后在挖方区和填方区适当地分别划出若干个调配区。（2）计算各调配区的土方量，并将它标注于图上（3）计算每对调配区之间的平均运距平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。,1)取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，分别求出各区土方的重心坐标、：,式中,第,个方格的重心坐标；,第,个方格的土方量,2)求挖、填方区之间的平均运距L为：,式中XOW、YOW填方区的重心坐标；XOT、YOT挖方区的重心坐标。,为了简化计算，可用作图法近似地求出形心位置来代替重心位置。重心求出后，标注于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。,（4）确定土方最优调配方案,最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础的，常用“表上作业法”来求解。使总土方运输量W为最小值，即为最优调配方案。总土方运输量W的计算公式为：式中各调配区之间的平均运距（m）；各调配区的土方量（m3）,5）画出土方调配图,根据表上作业法求得的最优调配方案，在场地地形图上标出调配方向、土方数量及平均运距，如图1-19所示即为某工程的土方调配图。,图1-19某工程的土方调配图注：箭头上面数量表示土方调配量（m3）；箭头下面数量表示平均运距（m3）；W为挖方区；T为填方区,3场地平整的施工机械和施工方法,一般场地平整多采用机械施工辅以部分人工进行。运距在100200m范围内，可采用推土机进行平整。推土机的类型和功率，可根据土方量、工期和机械费用综合考虑确定。对地形起伏不大，土的含水量不大于27%的一三类土，平均运距在1000m以内时，场地平整采用铲运机较适宜。对场地中有小土丘等高出地面较多时，宜采用正铲挖掘机挖土，在配合推土机推平。如遇河沟淤泥则应以反铲挖掘机挖土。机械的型号与功率根据土方量和土的坚实程度确定。,第三节土方工程施工降水,当基坑（槽）开挖和基础施工期间的最高地下水位高于坑底设计标高时，应对地下水位进行处理，以保证开挖期间获得干燥的作业面，保证坑（槽）底、边坡和基础底板的稳定，同时确保邻近基坑的建筑物和其他设施的正常运行。根据基坑（槽）开挖深度、场地水文地质条件和周围环境，可采用集水井降水法和井点降水法进行降水。,一、集水井降水法,集水井降水法又称明沟排水法，是在基坑或沟槽开挖时，采用截、疏、抽的方法来进行排水。开挖时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，再在沟底设集水井，使基坑内的水经排水沟流向集水井，然后用水泵抽走(如图l-20所示)。集水井降水法由于设备简单和排水方便，采用较为普遍。,图1-20集水井降水1排水沟；2集水井；3水泵,1.集水井的设置,基坑四周的排水沟及集水井应设置在基础范围以外，地下水流的上游。排水明沟的纵坡宜控制在l2；集水井应根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，每隔2040m设置一个。集水井的直径或宽度，一般为0.70.8m。其深度随着挖土的加深而加深，要始终低于挖土面0.81.0m。井壁可用竹、木等简易加固。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底l2m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。,2.流砂现象,当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时，若用集水井法降水，当挖至地下水水位以下时，有时坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌人基坑。这种现象称为流砂现象。发生流砂时，土完全丧失承载能力。使施工条件恶化，难以达到开挖设计深度。严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜、倒塌等。,1）流砂现象形成的原因,流砂现象的形成有其内因和外因。内因取决于土壤的性质，当土的孔隙度大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中。但会不会发生流砂现象，还需具备一定的外因条件，即地下水及其产生动水压力的大小。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力也就愈大。当动水压力大于或等于浮土重度（或称土的饱和密度）时，则土粒处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土粒能随着渗流的水一起流动，形成流砂现象。经验表明，在可能发生流砂的土质（如细砂、粉砂及粉土）中，当基坑挖深超过地下水位0.5m左右，就会发生流砂现象。此外，当基坑位于不透水层内，而不透水层下面为承压蓄水层，坑底不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时，基坑底部还可能发生管涌冒砂现象。,2）防治流砂的方法,防治流砂总的原则是“治流砂必先治水”。其途径有三：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。具体措施有：枯水期施工因地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预防和减轻流砂现象。打板桩将板桩沿基抗周围打入不透水层，便可起到截住水流的作用；或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引至坑底以下流入基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力方向从而可达到减小动水压力的目的。水中挖土即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉，进行水中挖土，水下浇筑混凝土，这些都是防治流砂的有效措施。,人工降低地下水位即截住水流，不让地下水流入基坑，从而不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。地下连续墙法此法是沿基坑的周围先浇筑一道钢筋混凝土的地下连续墙，从而起到承重、截水和防流砂的作用，它又是深基础施工的可靠支护结构。抛大石块，抢速度施工如在施工过程中发生局部的或轻微的流砂现象，可组织人力分段抢挖，挖至标高后，立即铺设芦席并抛大石块、增加土的压力，以平衡动水压力，力争在未产生流砂现象之前，将基础分段施工完毕。此外，在含有大量地下水土层中或沼泽地区施工时，还可以采取土壤冻结法；对位于流砂地区的基础工程、应尽可能用桩基或沉井施工，以节约防治流砂所增加的费用。,二、井点降水法,井点降水法就是在基坑开挖前，先在基坑周围埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底以下，直至基础工程施工完毕为止。这样，可使基坑始终保持干燥状态，防止流砂发生，改善了工作条件。但降水前，应考虑在降水影响范围内的已有建筑物和构筑物可能产生附加沉降、位移，从而引起开裂、倾斜和倒塌，或引起地面塌陷，必要时应事先采取有效的防护措施。,井点降水法的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井泵井点等。各种井点降水方法的适用范围见表1-4。,表1-4各种井点降水适用范围,1.轻型井点,轻型井点（如图121所示），就是沿基坑四周将许多直径较小的井点管埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，使原有的地下水位降至坑底以下。此种方法适用于土壤的渗透系数K=0.150m/d的土层中；降水深度为：一级轻型井点36m，多级轻型井点612m。,图121轻型井点设备1地面；2水泵；3总管；4井点管；5滤管；6降落后的水位；7原地下水位；8基坑底,（1）轻型井点设备,轻型井点设备主要包括：井点管（下端为滤管）、集水总管、弯联管及抽水设备。井点管用直径3855mm的钢管。长69m，下端配有滤管和一个锥形的铸铁塞头，其构造如图122所示。,图122滤管构造,1钢管,2管壁上的孔,3塑料管,4细滤网,5粗滤网,6粗铁丝保护网,7井点管,8铸铁头,滤管长1.01.5m，管壁上钻有1218mm成梅花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网，内层为3050孔/cm2的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为310孔/cm2的粗滤网或棕皮。为避免滤孔淤寒，在管壁与滤网间用塑料管或梯形铅丝绕成螺旋状隔开，滤网外面再绕一层粗铁丝保护网。集水总管一般用75100mm的钢管分节连接，每节长4m，其上装有与井点管联接的短接头，间距为0.81.6m。,抽水设备常用的有真空泵、射流泵和隔膜泵井点设备。真空泵井点设备系由真空泵、离心泵和水气分离箱等组成（图123），其工作原理是：开动真空泵19，将水气分离箱10内部抽成一定程度的真空，在真空度吸力作用下，地下水经滤管1、井管2吸上，进入总管5，再经过滤管8过滤泥砂石进入水气分离箱10。水气分离箱内有一浮筒11，沿中间导杆升降，当箱内的水使浮筒上升，即可开动离心泵24将水排出，浮筒则可关闭阀门12，避免水被吸入真空泵。副水气分离器16，也是为了避免将空气中的水分吸入真空泵。为对真空泵进行冷却，特设一冷却循环水泵23。,图123干式真空泵工作原理,1滤管；2井管；3弯管；4阀门；5集水总管；6闸门；7滤网；8过滤室；9淘砂孔；10水气分离器；11浮筒；12阀门；13真空计；14进水管；15真空计；16副水气分离器；17挡水板；18放水口；19真空泵；20电动机；21冷却水箱；22冷却水箱；23循环水泵；24离心水泵,（2）轻型井点布置,轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑的深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。1）平面布置根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置，当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置。如图1-24所示。,图124井点的平面布置,（a）单排布置；（b）双排布置；（c）环形布置；（d）U形布置,单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m的情况，井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度。双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。环形布置适用于大面积基坑，如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。,2）高程布置,高程布置系确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离H，主要考虑降低后的水位应控制在基坑底面标高以下，保证坑底干燥。可按下式计算（如图125所示）：,HH1h+iL式中Hl井点管埋设面至坑底面的距离（m）；h降低后的地下水位至基坑中心底面的距离，一般为0.51m；i水力坡度，双排和环形井点为1/10，单排井点为1/4；L井点管至基坑中心的水平距离；在单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离（m）。,图125井点高程布置计算图126二级井点,如H值小于降水深度6m时，则可用一级井点；当H值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面后，可满足降水深度要求时，仍可采用一级井点；当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（如图1-26所示)或喷射井点。此外，在确定井点管埋置深度时，还要考虑井点管露出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层内。,（3）轻型井点的计算,轻型井点计算的目的，是求出在规定的水位降低深度时每昼夜抽取的地下水流量，即涌水量；确定井管数量和间距，并选择设备。井点系统的涌水量是以水井理论进行计算的。根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。水井布置在含水土层中，当地下水表面为自由水时，称为无压井；当含水层处于两个不透水层之间，地下水表面有一定水压时，称为承压井。井底达到不透水层顶面时的井称为完整井，否则称为不完整井（如图127所示）。,图1-27水井的分类,1-承压完整井；2-承压非完整井；3-无压完整井；4-无压非完整井,各类井的涌水量计算方法不同，其中以无压完整井的理论较为完善。对于无压完整井的环状井点系统(如图1-28所示)，涌水量计算公式为：,式中Q井点系统的涌水量（,K土的渗透系数（,H含水层厚度（,s基坑中心降水深度（,）；,）；,），可以由实验室或现场抽水试验确定；,）；,R抽水影响半径（,）,可用公式,环状井点系统的假想圆半径（,），对于矩形基坑，当其长宽比,不大于5时，可以看做一个假想半径为的圆，,则得计算公式，式中，F为环状井点系统包围的面积（m2）。,图1-28无压完整井的环状井点系统涌水量计算简图,2)计算井点管数量,确定井点管数量先要确定单根井管的出水量。单根井点管的最大出水量为：,井点管间距经计算确定后，布置时还需注意：井点管间距不能过小，否则彼此干扰大，出水量会显著减少，一般可取虑管周长的510倍；在基坑周围四角和靠近地下水流方向一边的井点管应适当加密；当采用多级井点排水时，下一级井点管间距应较上一级的小；实际采用的井点管间距，还应与总管上接头间距相适应，即采用0.8、1.2、1.6或2.0m。,（4）抽水设备的选用,真空泵按照总管长度选用，主要有W5、W6型。当总管长度不大于100m时可选用W5型，当总管长度不大于200m时可选用W6型。水泵按照涌水量大小选用，要求水泵的抽水能力应大于井点系统的涌水量（约增大10%20%）。通常一套抽水设备配两台离心泵，既可轮换备用，又可在地下水量较大时同时使用。,（5）轻型井点系统的埋设,埋设程序是：排放总管埋设井点管用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备。井点管的埋设一般用水冲法进行，并分为冲孔与埋管两个过程，如图1-29所示。冲孔时，先用起重设备将冲管吊起并插在井点的位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲管则边冲边沉。冲孔直径一般为300mm，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5m左右，以防冲管拔出时，部分土颗粒沉于底部而触及滤管底部。,图1-29井点管的埋设,1-冲管；2-冲嘴；3-胶管；4-高压水泵；5-压力表；6-起重机吊钩；,7-井点管；8-滤管；9-粗砂；10-粘土封口,井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管与孔壁之间迅速填灌砂滤层，一般宜选用干净粗砂，填灌均匀，并填至滤管顶上11.5m，以保证水流畅通。井点填砂后，在地面以下0.51.0m范围内须用粘土封口，以防漏气。井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽水，检查有无漏水、漏气，出水是否正常，有无淤塞等现象，如有异常情况，应检修好后方可使用。,3）井点管的使用,轻型井点使用时应保证连续抽水（特别是开始阶段）。如果时抽时停，则滤网容易堵塞，造成“死井”。正常的出水规律是“先大后小，先混后清”。降水工作应持续到基础（包括地下水位以下的回填土）施工完成。,4）井点管的拆除,拔出井点管多借助于倒链、起重机等，所留孔洞用砂或土填实，对地基有防渗要求时，地面上2m应用粘土填实。,2喷射井点,当基坑开挖较深，采用多级轻型井点不经济时，宜采用喷射井点，其降水深度可达820m。喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水、排水管路组成（如图130所示）。喷射井管由内管和外管组成，在内管下端装有喷射扬水器与滤管相连，当高压水经内外管之间的环形空间由喷嘴喷出时，地下水即被吸入而压出地面。,图130喷射井点,(a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器详图；(c)喷射井点平面布置,1喷射井管；2滤管；3进水总管；4排水总管；5高压水泵；6集水池；7低压水泵；8内管；9外管；10喷嘴；11混合室；12扩散管；13压力表,3电渗井点,电渗井点适用于土壤渗透系数小地0.1m/d，用一般井点不可能降低地下水位的含水层中，尤其宜用于淤泥排水。电渗井点排水的原理如图1-31所示，以井点管作负极，以打入的钢筋或钢管作正极，当通以直流电后，土颗粒即自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集中排出。土颗粒的移动称电泳现象，水的移动称电渗现象，故名电渗井点。,图131电渗井点,1井点管；2电极；3小于60V的直流电源,4管井井点,管井井点（如图1-32所示），就是沿基坑每隔2050m距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。此法适用土壤的渗透系数大（K=20200m/d），地下水量大的土层中。如要求降水深度较大，在管井井点内采用一般离心泵或潜水泵不能满足要求时，可采用特制的深井泵，其降水深度大于15m，故又称深井泵法。,图132管井井点,（a）钢管管井；（b）混凝土管井,1沉砂管；2钢筋焊接骨架；3滤网；4管身；5吸水管；6离心泵；7小砾石过滤层；8粘土封口；9混凝土实壁管；10混凝土过滤管；11潜水泵；12出水管,5深井井点,深井井点降水是在深基坑的周围埋置深于基坑的井管，通过设置在井管内的潜水泵将地下水抽出，以达到降低地下水位的目的。适用于渗透系数较大（10250m/d），土质为砂类土，地下水丰富，降水深（可达50m），面积大，时间长的情况，对在有流砂和重复挖填土方区使用，效果尤佳。深井井点系统主要由井管和潜水水泵等组成，如图1-33所示。井管可用钢管、塑料管或混凝土管制成，管径一般为300mm，井管内径一般应大于水泵外径50mm。井管下部过滤部分带孔，外面包裹10孔/cm2镀锌钢丝两层，41孔/cm2镀锌钢丝两层或尼龙网。水泵可采用QY-25型或QJ-50-52型油浸式潜水泵或深水泵。,图1-33深井构造,1-600井孔；2-井口（粘土封口）；3-300井管；4-潜水泵；5-过滤段（内填碎石）；6-滤网；7-导向段；8-开孔底板（下铺滤网）；9-50出水管；10-5070出水总管；11-小砾石或中粗砂；12-中粗砂；13-钢板井盖,深井的布置一般沿基坑四周每1530m设一个深井井点。深井成孔方法可采用钻孔或水冲法成孔。孔径应较井管直径大300mm以上。井管沉放前应用压缩空气清孔，井管与土壁间填充砂滤料，潜水泵可用绳子吊入深井内水滤层部位。设置深井泵时，电动机的机座应安放平稳牢固，转向严禁逆转（应有阻逆装置），防止转动轴解体。安设完毕应进行试抽，满足要求方可正常工作。,6.井点降水对周围建筑的影响及预防措施,（1）井点降水对周围建筑物的影响在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时，由于地下水流失造成地下水位下降、地基自重应力增加和土层压缩等原因，会产生较大的地面沉降；又由于土层的不均匀性和降水后地下水位呈漏斗曲线，四周土层的自重应力变化不一而导致不均匀沉降，使周围建筑物基础下沉或房屋开裂。,在建筑物附近进行井点降水时，为防止降水影响或损害区域内的建筑物，就必须阻止建筑物下的水流失。可采取以下措施：1）设置固体抗渗屏幕在降水区域和原有建筑物之间的土层中设置一道固体抗渗屏幕。2）设置井点回灌在降水井点与原有建筑物之间打设回灌井点并将抽出的水回灌，使原有建筑物下的地下水位保持不变或降低较少。是防止井点降水损害周围建筑物的一种经济、简便、有效的方法。为确保基坑施工的安全和回灌的效果，回灌井点与降水井点之间应保持一定的距离，一般不宜小于6m。,（2）预防措施,第四节基坑（槽）开挖,一、建筑物的定位与放线,基坑(槽)的施工，首先应进行房屋定位和标高引测，然后根据基础的底面尺寸、埋置深度、土质好坏、地下水位的高低及季节性变化等不同情况，考虑施工需要，确定是否需要留工作面、放坡、增加排水设施和设置支撑，从而定出挖土边线和进行放灰线工作。,1.定位,将建筑设计总平面图中建筑物外轮廓的轴线交点测定到地面上，用木桩标定出来，木桩顶部钉小钉指示点位，这些桩称为角桩（轴线桩），然后根据角桩进行细部测定。为进一步控制各轴线位置，应将主要轴线延长引测到安全地点并做出标志，称为控制桩。为便于开槽后施工各阶段的轴线位置控制，应把轴线引测到龙门板上或引测到混凝土桩墩上，用轴线钉标定。龙门板顶部标高一般为0.000m，以便控制挖基槽和基础施工时的标高，如图1-34所示。,图1-34龙门板的设置,1龙门板（标志板；2龙门桩；3轴线钉；4轴线桩（角桩）；5轴线；6控制桩（引桩、保险桩）,2.放线,根据定位确定的轴线位置，用石灰划出基槽（坑）开挖的边线，基槽（坑）上口尺寸应根据基础的设计尺寸和埋置深度、土类别及地下水等情况，并结合留置工作面或放坡条件确定，如图1-35所示。,图1-35放线示意图,1墙（柱）轴线；2龙门板；3白灰线（基础边线）；4基槽宽度,工作面的留置要求为：砖基础不小于150mm，混凝土及钢筋混凝土基础为300mm，需做地下防水时为800mm。,根据房屋主轴线控制点，首先将外墙轴线的交点用木桩测设在地面上，并在桩顶钉上铁钉作为标志。房屋外墙轴线测定以后，再根据建筑物平面图，将内部开间所有轴线都一一测出。最后根据边坡系数计算的开挖宽度在中心轴线两侧用石灰在地面上撒出基槽开挖边线。同时在房屋四周设置龙门板，以便于基础施工时复核轴线位置。,（1）基槽放线,在基坑开挖前，从设计图上查对基础的纵横轴线编号和基础施工详图，根据柱子的纵横轴线，用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点，同时在每个柱基中心线上，测定基础定位桩，每个基础的中心线上设置四个定位木桩，其桩位离基础开挖线的距离为0.51.0m。若基础之间的距离不大，可每隔l2个或几个基础打一个定位桩，但两个定位桩的间距以不超过20m为宜，以便拉线恢复中间柱基的中线。桩顶上钉一个钉子，标明中心线的位置。然后按施工图上柱基的尺寸和按边坡系数确定的挖土边线的尺寸，放出基坑上口挖土灰线，标出挖土范围。大基坑开挖，根据房屋的控制点用经纬仪放出基坑四周的挖土边线。,（2）柱基放线,二、基坑（槽）开挖的方式,基坑（槽）开挖时，可根据地质条件、地下水位、开挖深度、场地环境及地下管线的情况，有三种方式供选择：,当地质条件良好，土质均匀且地下水低于基坑（槽）底面标高时，挖方边坡可以成直立壁开挖不加支撑，但深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)1.5m；坚硬的粘土2.0m。当挖方深度超过上述规定时，应考虑放坡开挖或做支护开挖。,1.直立壁开挖,2.放坡开挖,放坡开挖适合于基坑四周空旷、有足够的放坡场地，周围没有建筑设施或地下管线的情况。在软弱地基条件下，不宜挖深过大，一般控制在67m左右，在坚硬土中，则不受此限制。边坡可做成直线形、折线形或踏步形（图1-36）。,图1-36土方放坡(a)直线形；(b)折线形；(c)踏步形,土方边坡坡度以其高度H与其底宽度B之比表示。,土方边坡坡度=,式中m坡度系数，m=B/H。,施工中，土方放坡坡度的留设应考虑土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载及气候条件因素。土方开挖临时性挖方边坡值可参考表1-5。,表1-5临时性挖方边坡值,在建筑稠密地区施工，或有地下水渗入基坑(槽)时，往往不可能按要求的坡度放坡开挖，就需要进行基坑(槽)支护，以保证施工的顺利和安全，并减少对相邻建筑、管线等的不利影响。,3.基坑(槽)支护开挖,三、基坑(槽)支护,1.基槽支护开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板式和垂直挡土板式两类，前者挡土板的布置又分间断式和连续式两种。如图1-37所示。湿度小的粘性土挖土深度小于3m时，可用间断式水平挡土板支撑；对松散、湿度大的土壤可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，挖土深度不限。,a)断续式水平挡土板支撑b)连续式水平挡土板支撑c)连续式垂直挡土板支撑图137横撑式支撑,2.浅基坑的支护,开挖深度小于5m时，属于浅基坑，常用的支护方法有：,水平挡土板钉在柱桩内侧，柱桩外侧用斜撑支顶，斜撑底端支在木桩上，在挡土板内侧回填土。适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土时。如图1-38所示。,（1）斜柱支撑,图1-38斜柱支撑,（2）锚拉支撑水平挡土板支在柱桩的内侧，柱桩一端打人入土中，另一端甩拉杆与锚桩拉紧，在挡土板内侧回填土。适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用。,（3）型钢桩横挡板支撑沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩，间距l.01.5m，然后边挖方，边将36cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土，并在横向挡板与型钢桩之间打上楔子，使横板与土体紧密接触。适于地下水位较低、深度不很大的一般粘性或砂土层中使用。,打入小短木桩或钢桩，部分打入土中，部分露出地面，钉上水平挡土板，在背面填土、夯实。适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用。,沿坡脚用砖、石叠砌或用装水泥的聚丙烯扁丝纺织袋、草袋装土、砂堆砌