建筑施工技术

1、1 建建建建建建 筑筑筑筑筑筑 施施施施施施 工工工工工工 技技技技技技 术术术术术术 主讲主讲主讲主讲主讲主讲：赵珍玲赵珍玲赵珍玲赵珍玲赵珍玲赵珍玲 2 绪绪 论论 v建筑施工技术：如何最有效地建造房屋的理论、建筑施工技术：如何最有效地建造房屋的理论、 方法和有关的施工规律。方法和有关的施工规律。 v建筑施工方面的主要规范建筑施工方面的主要规范 施工及验收规范gbj 建筑工程质量检验评定标准 gbj v组成工种工程（按工艺流程）组成工种工程（按工艺流程） 土方工程、桩基础工程、砌筑工程、钢筋混凝土 工程、预应力混凝土工程等 3 第一章第一章 土方工程土方工程 1.概述 2. 场地设计标高的确

2、定 3.土方工程量的计算 4.井点降水 5.边坡稳定及土壁支护 6.土方开挖与填筑 4 1.1 概述 1.1.1 引言引言 1.1.2 施工中土方分类方法施工中土方分类方法 1.1.3 土的工程性质土的工程性质 5 1.1.1 引引 言言 土方工程土方工程：包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程 以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。 最常见的土方工程最常见的土方工程（在土木工程中）（在土木工程中） ： 场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑 及基坑回填土等。及

3、基坑回填土等。 6 1.1.2施工中土方分类方法施工中土方分类方法 按土的按土的开挖难易程度开挖难易程度将土分为将土分为八类八类（表（表1-1），这也是确定土木工，这也是确定土木工 程劳动定额的依据。程劳动定额的依据。 类别类别土的名称土的名称开挖方法开挖方法可松性系数可松性系数 ksks 第一类 （松软土） 1.081.17 1.011.04 第二类（普通土） 1.141.28 1.021.05 第三类（坚土） 1.241.30 1.041.07 第四类 （砾砂坚土） 1.261.37 1.061.09 第五类（软石） 1.301.45 1.101.20 第六类 （次坚石） 1.301.45

4、 1.101.20 第七类 （坚石） 1.301.45 1.101.20 第八类 （特坚石） 1.451.50 1.201.30 7 1.1.3 土土 的的 工工 程程 性性 质质 土的主要工程性质有：土的主要工程性质有：土的天然含水量，土的密度，土的可松 性，土的渗透性等； 土的可松性：土的可松性：土具有可松性。即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松 散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复。土的可松性程度用可松性系数表 示，即 （1-1） 式中 最初可松 性系数； 最后可松性 系数； 土在天然状态下的体积(m3) 土经开挖后的松散体积(m3)； 土经回填压实后的体积(m3)。 8 1.2场

5、地设计标高的确定场地设计标高的确定 引言引言 一般方法一般方法 设计标高调整设计标高调整 9 1.2.1 引引 言言 设计标高一般要求设计标高一般要求 大型工程项目通常都要确定场地设计平面，进行场地 平整。场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的 平面。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。 设计标高确定方法设计标高确定方法 一般方法：如场地比较平缓，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； 10 1.2.2 一一 般般 方方 法法 原理原理 将场地划分成边长为a的若干方格，并将方格网角点

6、的原地形标高标在图上（图 1-1）。原地形标高可利用等高线用插入法求得或在实地测量得到。 按照挖填土方量相等的原则（图1-2），场地设计标高可按下式计算： 即 : 式中 : z 所计算场地的设计标高（m）； n 方格数； zi1, zi2, zi3, zi4 第i个方格四个角点的原地形标高（m）。 11 由图1可见，11号角点为一个方格独有，而12，13，21，24号角点为两个方格共 有，22，23，32，33号角点则为四个方格所共有， 在用式（1-3）计算z0的过程中类似11角点的标高仅加一次，类似12号角点的标 高加两次，类似22号角点的标高则加四次，这种在计算过程中被应用的次数pi， 反

7、映了各角点标高对计算结果的影响程度，测量上的术语称为“权”。 考虑各角点标高的“权”，式（1-3）可改写成更便于计算的形式： （1-4） 式中: z1 一个方格独有的角点标高； z2, z3, z4分别为二、三、四个方格所共有的角点标高。 12 计算方法计算方法 1)标高标高 场地设计标高确定的一般方法是按如下步骤计算的：场地设计标高确定的一般方法是按如下步骤计算的： 1划分场地方格网； 2.计算或实测各角点的原地形标高； 3按式（1-4）计算场地设计标高； 4设计标高调整。 设计标高的调整主要是泄水坡度的调整，由于按式（1-4）得到的设计平面为一 水平的挖填方相等的场地，实际场地均应有一定的

8、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。 以z作为场地中心的标高（图1-2），则场地任意点的设计标高为 （1-5） 式 中: zi考虑泄水坡度的角点设计标高。 13 2)施工高度施工高度 土方的施工高度土方的施工高度 求得 zi后，即可按下式计算各角点的施工高度hi，施工高度的含义是该角点的设 计标高与原地形标高的差值： （1-6） 式中: zii角点的原地形标高。 若hi为正值，则该点为填方，hi为负值则为挖方。 14 1.2.3 设设 计计 标标 高高 调调 整整 设计标高的调整设计标高的调整 实际工程中，对计算所得的设计标高，还应考虑下述因素进行调整，此 工作在

9、完成土方量计算后进行。 (1)考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，以达到土方量的实际 平衡 (2)考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计标高。 (3)根据经济比较结果，如采用场外取土或弃土的施工方案，则应考虑 因此引起的土方量的变化，需将设计标高进行调整。 场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改设计标高，则须重新计场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改设计标高，则须重新计 算土方工程量。算土方工程量。 15 1.3土方工程量的计算土方工程量的计算 1.引言引言 2 .基坑（槽）及路堤土方量基坑（槽）及路堤土方量 3.场地平整土方量计算步骤场地平整土方量计算步骤 16 1.3 .1

10、引引 言言 引言引言 在土方工程施工之前，通常要计算土方的工程量。但土方工程的外形往往复 杂，不规则，要得到精确的计算结果很困难。一般情况下，都将其假设或划分 成为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计 算。 17 1.3.2 基坑（槽）及路堤土方量基坑（槽）及路堤土方量 基坑（槽）及路基土方量基坑（槽）及路基土方量 基坑（槽）和路堤的土方量可按拟柱体积的公式计算（图1-4），即 （1-13） 式中 v土方工程量（m3）； h，f1，f2如图所示。 对基坑而言，h为基坑的深度，f1，f2分别为 基 坑的上下底面积（m2） ； 对基槽或路堤，h为基槽或路堤的长度（m），

11、f1，f2为两端的面积（m2）； f0f1与f2之间的中截面面积（m2）。 18 基槽与路堤通常根据其形状（曲线、折线、变截面等）划分成若干计算段，分段 计算土方量，然后再累加求得总的土方工程量。 如果基槽、路堤是等截面的，则h，f1=f2=f 0，由式（1）计算v=hf1。 图图1-4 土方量计算土方量计算 a）基坑土方量计算； b）基槽、路堤土方量计算 19 1.3. 3 场地平整土方量计算步骤场地平整土方量计算步骤 场地平整土方量计算步骤场地平整土方量计算步骤 1. 场地设计标高确定后，求出平整的场地各角点的施工高度hi。 2. 确定“零线”的位置确定“零线”的位置有助于了解整个场地的挖

12、、填区域分 布状态。 3. 然后按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量， 这样即得到整个场地的填、挖土方总量。 20 补充知识补充知识 1.方格网法方格网法 图示 计算步骤方法 适用范 围 1划方格网 根据地形图划分方格网，尽量使其与测量或施工 坐标网重合，方格一般采用20m20m40m40m，将相应设计 标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角，求 出各点的施工高度(挖或填)，填在方格网左上角，挖方为(+)， 填方为(-)。 2计算零点位置 计算确定方格网中两端角点施工高度符号不 同的方格边上零点位置，标于方格网上，联接零点，即得填方 与挖方区的分界线。零

13、点的位置按下式计算，见图(a)： 式中 、 角点至零点的距离 m； 、 相邻两角点的高程 m，均用绝对值； a 方格网的边长 m。 3计算土方工程量 按方格网底面图形和下表体积计算公式， 计算每个方格内的挖方或填方量。 4汇总 分别将挖方区和填方区所有方格计算土方量汇总，即 得该建筑场地挖方区和填方区的总土方量。 适于地 形较平 缓或台 阶宽度 较大的 地段采 用计算 方法较 为复杂， 但作为 平整场 地土方 量计算， 精度较 高。 21 方格网零线及零点的确定方格网零线及零点的确定 零线即挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高度为0。零线的确定方法是： 在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线

14、上，用插入法求出零点（0）的位置 （图1-5），将各相邻的零点连接起来即为零线。 图图1-5 零点计算示意图零点计算示意图 如不需计算零线的确切位置，则绘出零线的大致走向即可。 零线确定后，便可进行土方量的计算。方格中土方量的计算有两种方法： “四方棱柱体法”和“三角棱柱体法”。 22 四方棱柱体的体积计算方法四方棱柱体的体积计算方法 四方棱柱体的体积计算方法粉两种情况： 1方格四个角点全部为填或全部为挖（图1-6a）时： （1-14） 式中 v挖方或填方体积（m3）； h1，h 2，h3，h4方格四个角点的填挖高度，均取绝对值（m）。 2方格四个角点，部分是挖方，部分是填方（图1-6b和c）

15、时： （1-15） （1-16） 式中 h填（挖）方格角点中填（挖）方施工高度的总和，取绝对值（m）； h方格四角点施工高度之总和，取绝对值（m）； a方格边长（m）。 23 图图1-6 四方棱柱体的体积计算四方棱柱体的体积计算 a) 角点全填或全挖 b）角点二填二挖 c）角点一填（挖）三挖（填） 24 补充知识补充知识 2. 常用方格网计算公式常用方格网计算公式 项目 图示 计算公式 一点填方或 挖方(三角形) 当 时， 二点填方或 挖方 (梯形) 三点填方或 挖方 (五角形) 四点填方或 挖方 (正方 形) 25 上表注：上表注： 1） a方格网的边长,m； b、c零点到一角的边长,m；

16、h1,h2,h3,h4方格网四角点的施工高程,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； 挖方或填方体积,m。 2）本表公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高程而得出的。 26 例题例题 某建筑场地地形图和方格网(边长a=20.0 m)布置如图所示。土壤为二类土，场 地地面泄水坡度 ， 。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)，计算各方格挖、填土方工程量。 27 解：解：(1) 计算场地设计标高 (2) 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 ，由式得各角点设计标高为： 其余各角点设计标高均可求出，详见图2.12。 2

17、8 (3) 计算各角点的施工高度 得各角点的施工高度(以“+”为填方，“-”为挖方)： 各角点施工高度见图2.12。 (4) 确定“零线”，即挖、填方的分界线 确定零点的位置，将相邻边线上的零点相连，即为“零线” 。如1-5线上： ，即零点距角点1的距离为0.67m。 (5) 计算各方格土方工程量(以“+”为填方，“-”为挖方) 全填或全挖方格： (+) (+) (+) (-) 29 三填一挖或三挖一填方格，由式(2.13)： (+) (-) (-) (+) (+) (-) 将计算出的各方格土方工程量按挖、填方分别相加，得场地土方工程量总计： 挖方：503.92 m3 填方：504.26 m3

18、 挖方、填方基本平衡。 30 1.4井井 点点 降降 水水 引言引言 降水方法降水方法 集水井降水 流 砂 井点降水 31 1.4.1 引引 言言 引言引言井点降水 在基坑开挖过程中，当基底低于地下水位时，由于土的含水层被切断，地下 水会不断地渗入坑内。雨期施工时，地面水也会不断流入坑内。如果不采取降 水措施，把流入基坑内的水及时排走或把地下水位降低，不仅会使施工条件恶 化，而且地基土被水泡软后，容易造成边坡塌方并使地基的承载力下降。另 外，当基坑下遇有承压含水层时，若不降水减压，则基底可能被冲溃破坏。因 此，为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措 施，控制地下水位，

19、使地基土在开挖及基础施工时保持干燥。 32 1.4.2 降降 水水 方方 法法 （一）集水井降水施工（一）集水井降水施工 施工过程 构造 设置 1）施工过程）施工过程 基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水 沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。 2）构造）构造 四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑 面积较大时，可在基坑范围内设置盲沟排水。根据地下水量、基坑平面形状及水 泵能力，集水井每隔2040m设置一个。 33 3）设置）设置 集水坑的直径或宽度一般为0.60.8m，其深度随着挖土的加深而加深，并保 持低于挖土面0.7

20、1.0m。坑壁可用竹、木材料等简易加固。当基坑挖至设计标高 后，集水坑底应低于基坑底面1.02.0m，并铺设碎石滤水层（0.3m厚）或下部 砾石（ 0.1m厚）上部粗砂（0.1m）的双层滤水层，以免由于抽水时间过长而将 泥砂抽出，并防止坑底土被扰动。 34 （二）（二） 流流 砂砂 流砂现象 产生流砂现象的原因 流砂的防治 1）流砂现象）流砂现象 基坑挖土至地下水位以下，土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时， 坑下的土有时会形成流动状态，随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象。出现流砂现 象时，土完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。 严重

21、时会引起基坑边坡塌方；临近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。 2）产生流砂现象的原因）产生流砂现象的原因 流砂现象产生的原因，是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。 引起流砂的因素大致有引起流砂的因素大致有： 1)主要外因取决于水力坡度的大小，即该地区地下水位越高，基坑挖深越大，水力压力差 越大，越容易产生流砂现象； 2)土的颗粒组成中粘土含量小于10%，而粉砂含量大于75%； 3)土的不均匀系数d60/d105（式中d60为限定颗粒，即小于某粒径的土粒重量计百分数 为60%时；d10为有效粒径，即小于某粒径的土粒重量计百分数为10%时）。易发生流砂地 区取得不均匀系数

22、的值在1.63.2之间； 4)土的含水量大于30%； 5)土的空隙率大于43%； 6)在粘性土中有砂夹层的地质构造中，砂质粉土或砂层的厚度大于250mm 35 3）流砂的防治）流砂的防治 防治流砂的主要途径有：减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断 地下水流。 其具体措施有其具体措施有： （1）枯水期施工法。 （2）抢挖并抛大石块法。 （3）设止水帷幕法。 （4）人工降低地下水位法。 此外，采用地下连续墙、压密注浆法、土壤冻结法等，阻止地下水流入基坑，以 防止流砂发生。 36 （三）（三）井井 点点 降降 水水 井点降水原理 井点降水的作用 井点降水的类型 1）井点降水原理）井点降水

23、原理 井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井）。 在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低 到坑底以下。 37 2）井点降水的作用）井点降水的作用 1）防止地下水涌入坑内（图a）； 2）防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方（图b）； 3）使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此防止了坑底的管涌（图c）； 4）降水后，使板桩减少了横向荷载（图d）； 5）消除了地下水的渗流，也就防止了流砂现象（图e）； 6）降低地下水位后，还能使土壤固结，增加地基土的承载能力。 a) 防止涌水 b) 稳定边坡 c) 防止管涌 d) 减少横向荷载 e) 防

24、止流砂 井点降水的作用井点降水的作用 38 3）井点降水的类型）井点降水的类型 井点有两大类：轻型井点和管井。 一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定，可参照下 表选择。 39 轻轻 型型 井井 点点 设设 备备 设设 计计 施施 工工 设备设备 轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成（图） 1）管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管。 40 滤管滤管（图）为进水设备，通常采用长1.01.5m、 直径38mm或51mm的无缝钢管， 管 壁 钻有直径为1219mm的滤孔。骨架管外 面包以两层孔径不同的生丝布或塑料 布 滤网。 为 使流水畅通，在骨架 管与滤网之间用塑料管或梯

25、形铅丝 隔开，塑料管 沿骨架绕成螺旋形。 滤网外面在绕一层粗铁丝保护网、 滤管下端为一铸铁塞头。 滤 管上端与井点管连接 井点管井点管为直径38mm 和51mm、长57m的 钢管。井点管的上端用弯联管与总管相连。 集水总管集水总管为直径100127mm的无缝钢管， 每段长4m，其上端有井点管联结的短接 头，间距0.8m或1.2m。 。 41 2）抽水设备）抽水设备 抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器（又叫集水箱）等组成， 一套抽水设备的负荷长度（即集水总管长度）为100120m。常用的 w5，w6型干式真空泵，其最大负荷长度分别为100m和 120m。 42 轻型井点的设计轻型井点的设计

26、平面布置 高程布置 涌水量计算 1）设计的基础资料）设计的基础资料 轻型井点布置和计算 井点系统布置应根据水文地质资料、工程要求和设备条件等确定。一般要求 掌握的水文地质资料有：地下水含水层厚度、承压或非承压水及地下水变化情 况、土质、土的渗透系数、不透水层的位置等。要求了解的工程性质主要有：基 坑（槽）形状、大小及深度，此外尚应了解设备条件，如井管长度、泵的抽吸能 力等。 43 2）平面布置）平面布置 根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置（图a）、双排布置 （图b）、环形布置（图c），当土方施工机械需进出基坑时，也可采用 u形布置（图d）。 单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水深

27、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。 44 3）高程布置）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，可按 下式计算（图）： 式中： h井点管埋深（m）； h1总管埋设面至基底的距离（m）； h基底至降低后的地下水位线的距离（m）； i 水力坡度； l井点管至水井中心的水平距离， 当井点管为单排布置时，l为井点管至对边坡角的水平距离（m）。 45 4）涌水量计算）涌水量计算 （1）水

28、井分类）水井分类 确定井点管数量时，需要知道井点管系统的涌水量。井点管系统的涌水量根 据水井理论进行计算。根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井 布置在具有潜水自由面的含水层中时（即地下水面为自由面），称为无压井；当 水井布置在承压含水层中时（含水层中的水充满在两层不透水层间，含水层中的 地下水水面具有一定水压），称为承压井。当水井底部达到不透水层时称为完整 井，否则称为非完整井，各类井的涌水量计算方法都不同。 （2）无压完整井涌水量计算）无压完整井涌水量计算 群井涌水量的计算，可把由各井点管组成的群井系统，视为一口大的单井，设该 井为圆形的， 系统涌水量的计算公式： 式中 r为单

29、井的降水影响半径（m）； r为单井的半径（m）。 46 在实际工程中往往会遇到无压完整井的井点系统（图b），这时地下水不仅从井 的面流入，还从井底渗入。因此涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用 公式（3）。此时式中h换成有效含水深度换成有效含水深度h0，即 （m3/d） h0可查下表。当算得的h0大于实际含水层的厚度h时，取h0=h。 有有 效效 深深 度度 h0 值值 注：s/（s+l）的中间值可采用插入法求h0。上表中，s为井点管内水位降落值（m），参阅 图；l为滤管长度（m）。有效含水深度h0的意义是，抽水是在h0范围内受到抽水影响，而 假定在h0以下的水不受抽水影响，因而也可将h

30、0视为抽水影响深度。 s/（s+l）0.20.30.50.8 h01.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.84(s+l) 47 应用上述公式时，先要确定x0，r，k。 由于基坑大多不是圆形，因而不能直接得到x0.。当矩形基坑长宽比不大于5 时，环形布置的井点可近似作为圆形井来处理，并用面积相等原则确定，此时将 近似圆的半径作为矩形水井的假想半径： 式中 x0环形井点系统的假想半径（m）； f环形井点所包围的面积（m2）。 抽水影响半径，与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等 因素有关。在抽水25d后，水位降落漏斗基本稳定，此时抽水影响半径可近似地 按下式计算： （m）

31、式中， s，h的单位为m；k的单位为m/d。 渗透系数k值对计算结果影响较大。k值的确定可用现场抽水试验或实验室测定。 对重大工程，宜采用现场抽水试验以获得较准确的值。 48 （3）井点管数量计算）井点管数量计算 井点管最少数量由下式确定： （根） 式中，q为单根井管的最大出水量，由下式确定： (m3/d) 式中，d为滤管直径（m）； 其它符号同前。 井点管最大间距便可求得 (m) 式中： l总管长度（m）； n井点管最少根数。 实际采用的井点管间距d应当与总管上接头尺寸相适应。即尽可能采用0.8， 1.2，1.6或2.0m且dn，一般n应当超过1.1n，以防 井点管堵塞等影响抽水效果。 49

32、 轻型井点施工轻型井点施工 1）准备工作 包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，开挖排水沟，观测附近建筑 物标高以及实施防止附近建筑物沉降的措施等。 2）埋设井点的程序 排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。 冲孔冲孔 埋管埋管 填砂填砂 封口封口 50 1.5边坡稳定及土壁支护边坡稳定及土壁支护 边坡稳定边坡稳定 土壁支护土壁支护 边坡稳定边坡稳定边坡可做成直线形、折线形或踏步形（图1-12）。 图图1-12 土方放坡土方放坡 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= （1-25） 式中，m=b/h，称为坡

33、度系数。 51 土壁支护土壁支护 基槽支护 基坑支护 基槽支护基槽支护 市政工程施工时，常需在地下铺设管沟，因此需开挖沟槽。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（图 1-13a）以及垂直挡土板式（图1-13b）两类。前者挡土板的布置又分为间断式和 连续式两种。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，其挖土深度不限。 52 图图1-13 横撑式支撑横撑式支撑 a) 间断式水平挡土板支撑； b) 垂直挡土板支撑 1 水平挡

34、土板；2立柱；3工具式横撑； 4垂直挡土板；5横楞木；6调节螺丝 53 基坑支护基坑支护 1）重力式支护结构重力式支护结构 水泥土搅拌桩（或称为深层搅拌桩）支护结构是近年来发展起来的一种重力式支 护结构。它是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌 桩）。 图图1-15 水泥土墙水泥土墙 搅拌桩； 插筋； 面板 如图：深层搅拌桩挡墙如图：深层搅拌桩挡墙 54 2）板式支护结构板式支护结构 板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑(或拉锚)系统(图1-19)，悬臂式 板桩支护结构则不设支撑(或拉锚)。 图1-19 板式支护结构 1板桩墙；2围檩；3钢支撑；4斜撑；5拉锚； 6

35、土锚杆；7先施工的基础；8竖撑 3）单锚板桩结构单锚板桩结构 55 1.6土方开挖和填筑土方开挖和填筑 1.土方机械性能及选择土方机械性能及选择 2.土方开挖土方开挖 56 土方机械性能及选择土方机械性能及选择 推土机推土机 推土机是土方工程施工的主要机械之一。常用推土机的发动机功率有45kw、75 kw、90 kw、120kw等数种。推土板多用油压操纵。如图所示是液压操纵的t2- 100型推土机外形图，液压操纵推土板的推土机除了可以升降推土板外，还可调 整推土板的角度，因此具有更大的灵活性。 推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面较小、行驶速度快、易于转移，能爬 30左右的缓坡，因此 应用范围

36、较广。 57 推土机适于开挖一至三类土。多用于平整场地，开挖深度不大的基坑，移挖作填， 回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。 推土机作业以切土和推运土方为主，切土时应根据土质情况，尽量采用最大切土 深度在最短距离（610m）内完成，以便缩短低速行进的时间，然后直接推运到 预定地点。上下坡坡度不得超过35，横坡不得超过10。几台推土机同时作业 时，前后距离应大于8m。 推土机经济运距在100m以内，效率最高的运距为60m。为提高生产率，可采用槽 形推土、下坡推土以及并列推土等方法 图图1-40 t2-100型推土机外形图型推土机外形图 58 铲运机铲运机 铲运机是一种能综合完成

37、全部土方施工工序（挖土、装土、运土、卸土和平土） 的机械。按行走方式分为自行式铲运机（图1-41）和拖式铲运机（图1-42）两 种。常用的铲运机斗容量为2m3，5m3，6m3，7m3等数种，按铲斗的操纵系统又 可分为机械操纵和液压操纵两种。 图图1-41 自行式铲运机外形图自行式铲运机外形图 图图1-42 拖式铲运机外形图拖式铲运机外形图 59 铲铲 运运 机机 60 铲运机操纵简单，不受地形限制，能独立工作，行驶速度快，生产效率高。 铲运机适于开挖一至三类土，常用于坡度20以内的大面积土方挖、填、平整、 压实，大型基坑开挖和堤坝填筑等。 铲运机运行路线和施工方法视工程大小、运距长短、土的性质

38、和地形条件等而定。 其 运行线路可采用环形路线或8字路线（图1-43）。适用于运距为600 1500m，当 运距为200 350m时效率最高。采用下坡铲土、跨铲法、推土机助铲法等，可缩 短装土时间，提高土斗装土量，以充分发挥其效率。 图图1-43 铲运机开行路线铲运机开行路线 a）环形路线； b）环形路线； c）大环形路线； d）8字型路线 61 挖掘机挖掘机 1正铲挖掘机 图1-44正铲挖掘机外形 2反铲挖掘机 加长臂反铲式挖土机 图1-45 62 3抓铲挖掘机 图图1-48 抓铲挖掘机外形抓铲挖掘机外形 4拉铲挖掘机 拉拉 铲铲 63 土方开挖土方开挖 土料选用 填土方法 压实方法 影响因

39、素 质量检查 土料的选用与处理土料的选用与处理 填方土料应符合设计要求，保证填方的强度与稳定性，选择的填料应为强度高、 压缩性小、水稳定性好、便于施工的土、石料。如设计无要求时，应符合下列规 定： （1）碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3）可用于表层下的 填料。 （2）含水量符合压实要求的粘性土，可为填土。在道路工程中粘性土不是理想 的路基填料，在使用其作为路基填料时必须充分压实并设有良好的排水设施。 （3）碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方。 （4）淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理含 水量 符合压实要求，可用于填方中的次要

40、部位。 填土应严格控制含水量，施工前应进行检验。当土的含水量过大，应采用翻松、 晾晒、 风干等方法降低含水量，或采用换土回填、均匀掺入干土或其他吸水材 料、打石灰桩等措 施；如含水量偏低，则可预先洒水湿润，否则难以压实。 64 自卸式土方运输车自卸式土方运输车 65 填土的方法填土的方法 填土可采用人工填土和机械填土。 人工填土一般用手推车运土，人工用锹、耙、锄等工具进行填筑，从最低部分开 始由一端向另一端自下而上分层铺填。 机械填土可用推土机、铲运机或自卸汽车进行。用自卸汽车填土，需用推土机推 开推平，采用机械填土时，可利用行驶的机械进行部分压实工作。 填土必须分层进行，并逐层压实。特别是机

41、械填土，不得居高临下，不分层次， 一次倾倒填筑 66 压实方法压实方法 填土的压实方法有碾压、夯实和振动压实等几种。 碾压碾压适用于大面积填土工程。 碾压机械有平碾（压路机）、足碾 和汽胎碾。羊足碾需要较大的牵引 力而且只能用于压实粘性土，因在 砂土中碾压时，土的颗粒受到羊足 较大的单位压力后会向四面移动， 而使土的结构破坏。汽胎碾在工作 时是弹性体，给土的压力较均匀， 填土质量较好。应用最普遍的是刚 性平碾。利用运土工具碾压土壤也 可取得较大的密实度，但必须很好 地组织土方施工，利用运土过程进 强夯地基加固机械强夯地基加固机械 行碾压。如果单独使用运土工具进行土壤压实工作，在经济上是不合理

42、的，它的压实费用要比用平碾压实贵一倍左右。 67 振动式压路机振动式压路机 夯实夯实主要用于小面积填土，可以夯实粘性土或非粘性土。夯实的优点是可以压实较厚的土 层。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。夯锤借助起重机提起并落下，其重量大 于1.5t，落距2.54.5m，夯土影响深度可超过1m，常用于夯实湿陷性黄土、杂填土以及含有 石块的填土。内燃夯土机作用深度为0.40.7m，它和蛙式打夯机都是应用较广的夯实机械。 人力夯土（木夯、石硪）方法则已很少使用。 振动压实振动压实主要用于压实非粘性土，采用的机械主要是振动压路机、平板振动器等。 68 影响填土压实的因素影响填土压实的因素 填土压实

43、质量与许多因素有关，其中主要影响因素为：压实功、土的含水量以及 每层铺土厚度。 1. 压实功的影响 填土压实后的重度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。土的重度与所耗 的功的关系见图1-50。当土的含水量一定，在开始压实时，土的重度急剧增加， 待到接近土的最大重度时，压实功虽然增加许多，而土的重度则没有变化。实际 施工中，对不同的土应根据选择的压实机械和密实度要求选择合理的压实遍数。 此外，松土不宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现象，效率不高。 如果先用轻碾，再用重碾压实就会取得较好效果。 图图1-50 土的重度与压实功的关系土的重度与压实功的关系 69 2. 含水量的影响 在

44、同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥 的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大而不易压实。当土具有适当含水量 时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。每种土 壤都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进 行压实，所得到的重度最大（图1-52）。各种土的最佳含水量p和所 能获得的最大干重度，可由击实试验取得。施工中，土的含水量与最佳 含水量之差可控制在4% +2%范围内。 图图1-51 土的含水量对其压实质量的影响土的含水量对其压实质量的影响 70 3. 铺土厚度的影响 土在压实功的作用下，压应力随深度增加而逐渐减小（图1-52），其影 响深度与

45、压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机 械压土时的有效作用深度，而且还应考虑最优土层厚度。铺得过厚，要 压很多遍才能达到规定的密实度；铺得过薄，则要增加机械的总压实遍 数。最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少。填土的铺土 厚度及压实遍数可参考表1-14选择。 图图1-52 压实作用沿深度的变化压实作用沿深度的变化 71 填方每层的铺土厚度和压实遍数填方每层的铺土厚度和压实遍数 表表1-14 压实机具每层铺土厚度mm每层压实遍数 平碾 羊足碾 蛙式打夯机 人工打夯 200300 200350 200250 200 68 816 34 34 72 填土压实的质量检查填土压

46、实的质量检查 填土压实后应达到一定的密实度及含水量要求。密实度要求一般由设计 根据工程结构性质、使用要求以及土的性质确定，例如建筑工程中的砌 体承重结构和框架结构，在地基主要持力层范围内，压实系数（压实 度）应大于0.96，在地基主要持力层范围以下，则应在0.930.96之 间。 73 第一章第一章 结结 束束 74 第二章第二章 桩桩 基基 础础 工工 程程 1.混凝土预制桩混凝土预制桩 引言 预制桩分类 预制桩制作与吊运 预制桩沉桩施工 2.灌注桩灌注桩 引言 灌注桩成孔方法 75 2.1 混 凝 土 预 制 桩 引言 预制桩分类 预制桩制作与吊运 预制桩沉桩施工 引言引言 一般多层建筑物

47、当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。 如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进 行人工加固，形成人工地基。 如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层 建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。 桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。 76 桩的类型桩的类型 1.桩按承载性状可分为摩擦型桩和端承型桩，前者又分为摩擦桩、端承摩擦桩； 后者又分为端承桩、摩擦端承桩。 2.桩按成桩时挤土状况可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。 3.按桩的施工方法，桩可分为预制桩和灌注桩两类。 预制桩是在工厂或施工现场

48、制成的各种材料和形式的桩（如木桩、混凝土方桩、 预应力混凝土管桩、钢管或型钢的钢桩等），用沉桩设备将桩打入、压入或振入 土中，或有的用高压水冲沉入土中。 77 2.1.1 预 制 桩 制 作 与 吊 运 混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放混凝土预制桩的制作、起吊、运输和堆放 混凝土管桩是以离心法在工厂生产的，通常都施加预应力，直径多为400600mm，壁厚 80100mm，每节长度810m，用法兰连接，桩的接头不宜超过4个，下节桩底端可设桩尖， 亦可以是开口的。 混凝土预制方桩多数是在打桩现场或附近就地预制，较短的桩亦可在预制厂生产，预应力 管桩则均在工厂生产。 钢钢 筋、模筋、模 板板 施

49、施 工工 混凝土浇筑混凝土浇筑 78 当桩的混凝土强度达到设计强度的70%方可起吊；达到100%方可运输和打桩。如 提前起吊，必须采取措施并经验算合格方可进行。 桩在起吊和搬运时，必须平稳，并且不得损坏。吊点应符合设计要求，一般节点 的设置如图2-1所示。 打桩前，桩从制作处运到现场前以备打桩， 并应根据打桩顺序随打随运以避免二次搬 运。桩的运输方式，在运距不大时，可用 起重机吊运；当运距较大时，可采用轻便 轨道小平台车运输。 堆放桩的地面必须平整、坚实，垫木间距 应与吊点位置相同，各层垫木应位于同一 垂直线上，堆放层数不宜超过4层。不同 规格的桩，应分别堆放。 图图2-1 桩的合理吊点桩的合

50、理吊点 a）一点起吊；b）两点起吊；c）三点起吊 79 2.1.2 预预 制制 桩桩 沉沉 桩桩 施施 工工 锤击法 静力压桩 振动法 (一)锤击法：锤击法：是利用桩锤的冲击克服土对桩的阻力，使桩沉到预定深度或达到 持力层。这是最常用的一种沉桩方法。 打桩设备打桩设备包括桩锤、桩架和动力装置。 （1）桩锤 桩锤是对桩施加冲击，将桩打入土中的主要机具。桩锤主要有落锤、蒸汽锤、 柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。 80 （2）桩架 桩架是支持桩身和桩锤，在打桩过程中引导桩的方向，并保证桩捶能沿着所要求 方向冲击的打桩设备。 常用的通用桩架（能适应多种桩锤）有两种基本形式：一种是沿轨道行驶的多

51、能 桩架；另一种是装在履带底盘上的桩架。 (3）动力装置 动力装置的配置取决于所选的桩锤。当选用蒸汽锤时，则需配备蒸汽锅炉和卷扬 机。 多多 能能 桩桩 架架 履带式桩架履带式桩架 1桩锤;2桩帽;3桩;4立柱;5斜撑;6车体 81 打桩前的准备工作打桩前的准备工作 打桩前应做好下列准备工作：清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；平整施工场 地;定位放线；设置供电、供水系统；安装打桩机等。 桩基轴线的定位点及水准点，应设置在不受打桩影响的地点，水准点设置不少于 2个。在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的入土深度。 打桩顺序打桩顺序 根据桩群的密集程度，可选用下述打桩顺序：由一侧向单一方向进行（

52、图2-4a）； 自中间向两个方向对称进行（图2-4b）；自中间向四周进行（图2-4c）。 图图2-4 打桩顺序打桩顺序 a）由一侧向单一方向进行；b）由中间向两个方向进行；c）由中间向四周进行 82 打打 桩桩 方方 法法 要要 点点 打桩机就位后，将桩锤和桩帽吊起，然后吊桩并送至导杆内，垂直对准桩位缓 缓送下插入土中，垂直度偏差不得超过0.5%，然后固定桩帽和桩锤，使桩、桩帽、 桩锤在同一铅垂线上，确保桩能垂直下沉。在桩锤和桩帽之间应加弹性衬垫，桩 帽和桩顶周围四周应有510mm的间隙，以防损伤桩顶。 打桩开始时，锤的落距应较小，待桩入土至一定深度且稳定后，再按要求的落距 锤击。用落锤或单动

53、汽锤打桩时，最大落距不宜大于1m，用柴油锤时，应使锤 跳动正常。在打桩过程中，遇有贯入度剧变、桩身突然发生倾斜、移位或有严重 回弹、桩顶或桩身出现严重裂缝或破碎等异常情况时，应暂停打桩，及时研究处 理。 如桩顶标高低于自然土面，则需用送桩管将桩送入土中时，桩与送桩管的纵轴线 应在同一直线上，拔出送桩管后，桩孔应及时回填或加盖。 多节桩的接桩，可用焊接或法兰锚接。目前焊接接桩应用最多。接桩的预埋铁件 表面应清洁，上、下节桩之间如有间隙应用铁片填实焊牢，焊接时焊缝应连续饱 满，并采取措施减少焊接变形。接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于 10mm，节点弯曲矢高不得大于1桩长。 打桩过程中，应做好

54、沉桩记录，以便工程验收。 83 2.电电 焊焊 接接 桩桩 1.打入预制桩第一节桩体打入预制桩第一节桩体 3.打入预制桩打入预制桩 末节桩体末节桩体 84 打桩的质量控制打桩的质量控制 打桩的质量检查包括桩的偏差、最后贯入度与沉桩标高，桩顶、桩身是 否打坏以及对周围环境有无造成严重危害。 桩的垂直偏差应控制在1%之内，平面位置的允许偏差，对于建筑物桩 基，单排或双排桩的条形桩基，垂直于条形桩基纵轴线方向为100mm， 平行于条形桩基纵轴线方向为150mm；桩数为13根桩基中的桩为 100mm；桩数为416根桩基中的桩为1/3桩径或1/3边长；桩数大于16根 桩基中的桩最外边的桩为1/3桩径或1

55、/3边长，中间桩为1/2桩径或边长。 85 (二二 )静静 力力 压压 桩桩 静力压桩是利用静压力将桩压入土中，施工中虽然仍然存在挤土效应，但没有振 动和噪音，适用于软弱土层和邻近有怕振动的建（构）筑物的情况。 静力压桩机有机械式和液压式之分，目前使用的多为液压式静力压桩机，压力可 达5000kn，如图2-5示。 图图2-5 液压式静力压桩机液压式静力压桩机 1操纵室；2电气控制台； 3液压系统；4导向架； 5配重；6夹持装置； 7吊桩把杆；8支腿平台； 9横向行走与回转装置； 10纵向行走装置； 11桩静力压桩机 86 （三）振动法沉桩（三）振动法沉桩 振动法是利用振动锤沉桩（图2-7），将

56、桩与振动锤连接在一起，振动锤产生的 振动力通过桩身带动土体振动，使土体的内摩擦角减小、强度降低而将桩沉入土 中。该方法在砂土中施工效率较高。 图图2-7 振动锤振动锤 1振动器；2弹簧；3竖轴；4横梁； 5起重环；6吸振 87 2.2 灌灌 注注 桩桩 引言引言 灌注桩成孔方法灌注桩成孔方法 干作业成孔 泥浆护壁成孔 套管成孔 88 2.2.1 引引 言言 何谓灌注桩何谓灌注桩 灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注 混凝土而成。根据成孔工艺不同，分为干作业成孔的灌注桩、 泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩和爆扩成孔的灌注 桩等。灌注桩施工工艺近年来发展很快，还出现夯扩沉管

57、灌注 桩、钻孔压浆成桩等一些新工艺。 灌注桩能适应各种地层的变化，无需接桩，施工时无振动、无 挤土、噪音小，宜在建筑物密集地区使用。但其操作要求严格， 施工后需较长的养护期方可承受荷载，成孔时有大量土渣或泥 浆排出。 89 2.2.2 灌灌 注注 桩桩 成成 孔孔 方方 法法 1.干作业成孔灌注桩干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的土质， 勿需 护壁可直接取土成孔。目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。 图图2-10 步履式螺旋钻机步履式螺旋钻机 1上底盘；2下底盘； 3回转滚轮；4行车滚轮； 5钢丝滑轮；6回转轴； 7行车油缸；8支盘 90 2.泥

58、浆护壁成孔灌注桩泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔是用泥浆保护孔壁并排出土渣而成孔，不论地下水位高或低的土层 皆适用。多用于含水量高的软土地区。泥浆具有保护孔壁、防止塌孔、排出土渣 以及冷却与润滑钻头的作用。泥浆一般需专门配制，当在粘土中成孔时，也可用 孔内钻渣原土自造泥浆。 成孔机械有回转钻机、潜水钻机、冲击钻等，其中以回转钻机应用最多。 图图2-13 潜水钻机潜水钻机 1钻头；2潜水钻机； 3电缆；4护筒；5水管； 6滚轮支点；7钻杆； 8电缆盘；9卷扬机；10控制箱 91 泥浆的作用泥浆的作用 泥浆具保护孔壁、防止坍孔的作用，同时在泥浆循环过程中还可携砂，并对钻头 具有冷却润滑作用。 泥浆

59、护壁成孔可用多种形式的钻机钻进成孔。在钻孔过程中，为防止孔壁坍塌， 在孔内注入高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆，也可利用钻削下来的粘性土与 水混合自造泥浆保护孔壁。同时这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出泥 浆，同时进行孔内补浆。当钻孔达到规定深度后，进行孔底清渣，然后安放钢筋 笼，在泥浆下灌注混凝土而成桩。 泥浆的组成泥浆的组成 护壁泥浆是由高塑性粘土或膨润土和水拌合的混合物，还可在其中掺入其他掺 合剂，如加重剂、分散剂、增粘剂及堵漏剂等 护壁泥浆一般可在现场制备，有些粘性土在钻进过程中可形成适合护壁的浆液， 则可利用其作为护壁泥浆，这种方法也称自造泥浆。 92 护壁泥浆应达到一定的性能

60、指标，膨润土泥浆的性能指标如表1- 1所示。 表表1-1 膨润土泥浆的性能指标膨润土泥浆的性能指标 项 次 项 目 性能指标 检验方法 1 相对密度 1.051.25 泥浆密度计 2 粘度 1825s 500/700ml漏斗法 3 含砂率 98% 量杯法 5 失水量 30ml/30min 失水量仪 6 泥皮厚度 13mm/30min 失水量仪 7 静切力 1min 23pa 10min 510pa 静切力计 8 稳定性 0.03g/cm2 9 ph值 79 ph试纸 93 泥浆循环泥浆循环 正循环回转钻机成孔的工艺如图2-16a所示。泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底 部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁