第一章 土方工程—课件

1、 多媒体教学课件第一章第一章 土石方工程土石方工程第一节第一节 概述概述 一、土方工程的类型、特点与施工要求一、土方工程的类型、特点与施工要求 1 1、类型、类型 （1）场地平整（含挖填）：机械开挖，泄水坡度要求； （2）基坑基槽、管沟施工：人工/机械开挖，满堂开挖； （3）填土构筑物：地面以上填筑路基/堤坝等，机械施工； （4）土方回填：基坑基槽/房心等回填，人工/机械； （5）大型地下挖方工程：设备基础/地下室/地铁等，难度大，施工复杂；例：卸煤坑、黄河小浪底厂房（可容纳几栋20多层楼房）、宝钢加热炉基础141*106*（-11.914.0）米，30多万方土方量； 2 2、施工特点、施工特

2、点 （1 1）量大面广、劳动强度高）量大面广、劳动强度高统计, A: 民用建筑 0.50.6 方土/ 平米， B: 工业建筑1.5方土/ 平米； （2 2）施工条件复杂）施工条件复杂 受气候、工程/水文地质影响大。 A: 冬雨季施工塌方、支护、养护措施 B: 地下水位高人工降水、沉降防护 C: 地下管线（燃气、给排水、电缆）、障碍物 （3 3）施工现场环境）施工现场环境 A: 人、机、料集中 B: 交通、安全、文明、环保要求 3 3、组织施工的要求、组织施工的要求 （1）在条件允许的情况下应尽可能采用机械化施工； （2）要合理安排施工计划，尽量避开冬、雨期施工； （3）为了降低土方工程施工费用

3、，减少运输量和占用农田，要对土方进行合理调配、统筹安排。 （4）在施工前要做好调查研究， 拟定合理的施工方案和技术措施，以保证工程质量和安全，加快施工进度。 二、土的工程分类及性质二、土的工程分类及性质 ( (一一) )土的工程分类土的工程分类 土的分类方法较多（颗粒级配、塑性指数、沉积年代等），在施工中按开挖的难易程度将土分为八类。（表1-1-1） （二）土的工程性质（二）土的工程性质直接影响施工直接影响施工 1 1土的质量密度土的质量密度 与施工有关分天然密度和干密度。 天然密度指土在天然状态下单位体积的质量，用表示；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。 干密度指单位体积土中固体颗粒的

4、质量，用d表示；是检验填土压实质量的控制指标。 2 2土的含水量土的含水量 指土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分比表示： W = GW = G湿湿- G- G干干/ G/ G干干100100% （11） 式中G湿含水状态时土的质量；G干烘干后土的质量。分类：干土W5%，湿土30%，潮湿土介于之间。影响：边坡稳定、填土压实质量 3.3.土的渗透性土的渗透性指水在土体中渗流的性质，一般以渗透系数K表示。 达西地下水流动速度公式V =KI， I=H1-H2/L；影响：降排水方案和设备选用4 4土的可松性土的可松性 指自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢

5、复其原来的体积。 问题：两者谁大？均大于1？影响：土方调配、运输机具数量计算12sVVK天然状态下的体积开挖后的松散体积最初可松性系数13sVVK天然状态下的体积回填压实后的体积最后可松性系数 例题例题：某场地平整有4000m3 的填方量，填土为密实砂黏土，Ks=1.2,Ks=1.05,试计算： （1）填土的挖方量； （2）已知运输工具的斗容量为2m3，需运多少车？ 可松性系数参考表： 三、土方施工的准备工作三、土方施工的准备工作(1)制定施工方案(2)场地清理(3)排除地面水(4)修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。(5)做好材料、机具、物资及人员的准备工作。(6)设置测量控制网，打设方格

6、网控制桩，进行建筑物、构筑物的定位放线等。 (7)根据土方施工设计做好边坡稳定、基坑(槽)支护、降低地下水等土方工程的辅助工作。第二节第二节 土方计算与调配土方计算与调配一、基坑、基槽和路堤的土方量计算（简单而常见）一、基坑、基槽和路堤的土方量计算（简单而常见） 基坑土方量即可按拟柱体的体积公式 式中 H 基坑深度(m)； F1，F2 基坑上下两底面积(m2)； F0 F1与F2之间的中截面面积(m2)； )F4F(F6HV201 当基槽和路堤沿长度方向断面呈连续性变化时用同样方法分段计算。 式中 V1第一段的土方量(m3)； L1第一段的长度(m)； 将各段土方量相加即得总土方量:V=Vi

7、式中 V1，V2Vn为各分段土的土方量(m3)。)F4F(F6LV20111 二、场地平整土方量的计算二、场地平整土方量的计算 原则： 挖填平衡（场区内） 思路： 挖填平衡求初步设计标高求挖填施工高度（相对值）求土方量土方调配（土的调用方向） 步骤： 划分方格网测角点自然地面标高（绝对值）求初步设计标高（绝对值）Ho Ho调整（可松性、泄水坡度）求挖填施工高度hn（可正可负）定零点连零线求方格土方量（四角、三角）求总土方量 （一）确定场地设计标高（一）确定场地设计标高 1 1初步设计标高初步设计标高 （1）划分方格网：场地地形图-边长a ，常用20米 （2）测角点标高：插入法（等高线间）、水准

8、仪法 （3）H。计算 为各方格平均标高的平均值，可按下式计算（详细推 演写在黑板上）： 式中：H。所计算的场地设计标高(m)； a方格边长(m)，1040米； N方格总数； H1l，H22任一方格的四个角点的标高(m)。4N)HHH(HH222112110 图14 场地设计标高Ho计算示意图 (a)方格网划分；(b)场地设计标高示意图 1一等高线；2-自然地面，3一场地设计标高平面 (a) (b) 如令 H11个方格仅有的角点标高； H22个方格共有的角点标高； H33个方格共有的角点标高； H44个方格共有的角点标高。 则H0可改写成下列形式: 例：临时设计（可只几个方格，含14个角点）4N

9、H4H3H2HH43210 2 2场地设计标高的调整场地设计标高的调整 (1)(1)土的可松性影响土的可松性影响 H0H0+h(h在黑板上推演) 式中：Vw按Ho算出的总挖方体积 FW，FT按Ho计算出的挖方区/填方区总面积 Ks土的最后可松性系数sWTsWKFF1)(KVh图15 考虑土的可松性调整设计标高计算示意图(a)(b) (2)(2)场内挖方和填土的影响场内挖方和填土的影响(挖填不平衡，就近借或弃) H0=HoQ/Na (3) (3)场地泄水坡度的影响场地泄水坡度的影响 1）单向泄水时 各方格角点 的设计标高 HnH0Li (a)(b) 图16 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水；(

10、b)双向泄水 2）双向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0lxixlyiy (a)(b) 图16 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水；(b)双向泄水 （二）场地土方量计算（二）场地土方量计算 1.求各方格角点的施工高度(即挖、填方高度) hn hnHn- Hn (1-13)式中hn该角点的挖、填高度，以“”为填方高度，以“”为挖方高度(m)； Hn该角点的设计标高(m)； Hn该角点的自然地面标高(m)。 2 2、绘出、绘出“零线零线” 方格线上的零点位置见图19，可按下式计算： 式中：h1，h2相邻两角点挖、填方施工高度(以绝对值代入)； x零点距角点A的距离。 a方格边长； 211hhah

11、x图19 零点位置计算 3.3.场地土方量计算场地土方量计算 （1 1）四方棱柱体法）四方棱柱体法 1）全挖全填 式中： V挖方或填方的土方量（m）； h1,h2,h3,h4方格四个角点的挖填高度，以绝对值代人（m）。 )hhh(h4aV432122）部分挖填h)h(4aV22挖挖h)h(4aV22填填 （2 2）三角棱柱体法）三角棱柱体法 1）全挖全填 式中 a方格边长(m)； hl，h2，h3三角形各角点的施工高度(m)，用绝对值代人。 )hh(h6aV3212图113 按地形将方格划分成三角形2)有挖有填 其中楔体部分的体积为: 锥体部分的体积为: 问题：两种计算方法比较)h)(hh(h

12、h6aV3221332锥2133231332hhh)h)(hh(hh6aV楔 三、土方调配与优化三、土方调配与优化 目的：总运输量最小或费用最省 步骤：划分调配区（含若干方格）求平均运距编制初始调配方案（就近调配）最优判别（线性规划法）调整直至最优 ( (一一) ) 划分土方调配区，计算平均运距或土方施工划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价单价 1调配区的划分：原则-4点见书 2平均运距Cij的确定：几何中心或重心间距 3土方施工单价的确定：单一运具查预算定额，多种运具综合单价 （二）最优调配方案的确定（二）最优调配方案的确定 1. 1. 编制初始调配方案编制初始调配方案-例如下表例如下

13、表1-11-1 方法：最小元素法（就近调配）最小元素法（就近调配） 则总运输量为： Z0=50050+50040+3006100110+10070+40040 =97000(m3m)挖 填B1B2B3挖方量A1500 50 70 100500A2 70 500 40 90 500A3300 60 100 110 100 70 500A4 80 100 400 40400填方量800600500 1900 2 2、最优方案判别、最优方案判别 初始方案其总运输量是较小的，但不一定最小，需作最优判别。 判别的方法“位势法”（又叫“假想运距法”，简单常用），用检验数ij来判别。“线性规划法”证明，只要

14、所有ij0，则方案最优；否则，需调整（用“闭回路法”）。 为了使线性方程有解，要求初始方案中调动的土方量要填够mn1个格（m为行数，n为列数），不足时可在任意格中补“0”。 如：表11中已填6个格，而mn13416，满足要求。 下面介绍用“位势法”求检验数： （1 1）求位势数）求位势数UiUi和和VjVj 思路：假想运距是假设方案最优时的虚拟运距，在任意假想运距之下，若总是原Cij 其对应的假想运距，则总Z不再能降低，方案已是最优；否则，非最优。 方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出（表1-2），然后按下式求出两组位势数： CijUiVj 式中： Ui，Vj位势数， i1，2， m；j

15、1，2，n 计算：令某个Ui或Vj为任意数，一般取U1=0 最简单，由此可求出全部位势数Ui和Vj。 例如，本例两组位势数计算：设 U10， 则 V1 C11U150050； U3 C31V1605010； V211010100； ，见表12所示。 其余位势数请几位同学完成！ 位势表位势表1-21-2挖挖 填填位势数位势数B1B2B3位势数位势数Ui VjV1=50V2=100V3= 60A1U1=0500 50 A2U2=-60 500 40 A3U3=10300 60 100 110100 70 A4U4= -20 400 40（2 2）计算各方格的检验数）计算各方格的检验数 ijij 按

16、照下式： ijCijUiVj 1270010030（0） 1310006040（0） 21 ？ 23 ？ 41 ？ 42 ？ 从表1-3可知：有调配数的区格均ij =0，本案有1 1个检验数为负，说明方案非最优，需调整。挖挖 填填 B1B2B3 Ui VjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070 090 A3U3=10000A4U4=-2080100 0位势数位势数5060 110404070-308050204090 3 3、方案调整、方案调整(“(“闭回路法闭回路法”） (1) 在所有负检验数中选取最小的一个（本例中为C12)，把它所对应的变量X12作为

17、调整的对象。 （2）找出X12的闭回路：从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有调配土方的区格作90转弯，依次前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路(表14)。 （3）从空格X12出发，沿着闭回路方向，在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的土方量(本表即为500、100中选100)，将它调到空格X12中， X32格变为空格。 （4）同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去该调动值（100），偶次转角上数字都增加该调动值，使得填挖平衡，得到新方案（表15）。填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900 4005

18、00500300100100表表1414(400) (0)(100)X12(400) 表15填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500400400100 01004、再求位势及空格的检验数（表1-6） 若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij0而得到最优解。 5、绘出调配图、绘出调配图： 包括调运的流向、数量、运距 6、最优方案的总运输量、最优方案的总运输量：Z= 40050100705004040060100704004094000m3-m 。 +40+50+60+50+50U1= 0V1=5

19、0V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20位势数位势数挖挖 填填 B1B2B3Ui VjA1A2 A3A4 5060 110404070801007070 10090+30 0 0 0 0 0 05.5.绘制土方调配图绘制土方调配图图117 土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）第三节第三节 排水与降水排水与降水 基坑沟槽开挖，降水方法： 重力降水：集水井、明渠 强制降水：轻型/喷射管井/深井/电渗井点 一、地面排水一、地面排水 排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法，并尽量利用原有的排水系统，或将临时性排水设施

20、与永久性设施相结合使用。 二、集水井（坑）降水二、集水井（坑）降水 集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。将水汇入集水井内，用水泵抽走(图118)。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。 图1-18 集水井降水法 1排水沟；2集水井；3离心式水泵；4基础边线；5原地下水位线；6降低后地下水位线 1 1排水沟的设置排水沟的设置 排水沟底宽应不少于0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡， 在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5m。 2. 2. 集水井的设置集水井的设置 集水井应设置在基础范围以外的边角处。直径或宽度一般0.60.8m

21、，深度低于挖土面0.71.0m，间距应根据水量大小、基坑平面形状及水泵能力确定，一般为2040m。至设计标高，井底应铺设碎石滤水层。 3 3水泵性能与选水泵性能与选用用 (1) (1) 离心泵离心泵 泵体是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等 图1-19 离心泵工作简图1泵壳；2泵轴；3叶轮；4滤网与底阀；5吸水管；6出水管 (2) (2) 潜水泵潜水泵 潜水泵是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。 水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。 图120 潜水泵工作简图 1叶轮；2轴；3电动机；4进水口；5出水胶管；6

22、电缆 三、流砂及其防治三、流砂及其防治 集水井降水方法简单、经济应用广，但当涌水量较大、水位差较大尤其是细砂或粉砂土，易产生流砂现象、边坡塌方及管涌！ 1 1流砂发生的原因流砂发生的原因 动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力，其性质通过图120所示的试验说明。 Wh1FWh2FTLF0WW21ILhhT图121 动水压力原理图 (a) 水在土中渗流的力学现象；(b) 动水压力对地基土的影响 l、2土颗粒（a）（b）1 T = GD 由上式可知，动水压力GD与水力坡度I成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。 流砂现象产生原因：主要是

23、由于地下水的水力坡度大，即动水压力大，而且动水压力的方向(与水流方向一致)与土的重力方向相反，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。 2 2流砂的防治流砂的防治 流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力或改变其方向。具体措施为： （1）抢挖法 （2）水下挖土法 （3）打钢板桩或作地下连续墙法 （4）枯水期施工 （5）井点降水法 （6）冻结法 （7）改善土质注入水泥浆或硅花注浆 四、井点降水法四、井点降水法 井点降水法是开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中

24、抽水，使地下水位降落到坑底设计标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。 井点降水种类多，教材P33表1-1-12，一般轻型井点降水最长用。（一）轻型井点（一）轻型井点 1. 1. 轻型井点设备轻型井点设备 由管路系统和抽水设备组成。 管路系统包括：井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。 抽水设备：干式真空泵、射流泵及隔膜泵等。图1-22 轻型井点法降低地下水位全貌图1井管；2滤管；3总管；4弯联管；5水泵房；6原有地下水位线；7降低后地下水位线 图1-23 滤管构造 1钢管；2管壁上的小孔；3缠绕的塑料管；4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井管；8铸铁头 图12

25、4 真空泵轻型井点设备工作原理简图 l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；2l冷却水管；22冷却水箱；23循环水泵；24离心水泵图l25 射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图； (b)射流器构造 1一水泵；2一射流器；3一进水管；4一总管；5一井点管；6一循环水箱；7隔板；8一泄水口；9一真空表；10一压力表；11一喷嘴：12一喷管；13一接水管（a）（b） 2. 2. 轻型井点布置轻型井点布置 轻型井点布置：

26、单排/双排/U型/环状，教材P34图1-1-36（1 1）平面布置及特点）平面布置及特点图1-26 单排井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2点管；3一抽水设备（2 2）高程布置及特点）高程布置及特点图1-27 环形井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备 井管埋置深度H（不含滤管）可按下式计算： HH1十十h十十iL (m) 式中 H1 井点管埋设面至坑底面的距离(m)； h 基坑中心底面至降低后的地下水位的距离，一般取0.51.0m； I 水力坡度，实测：环形井点为110，单排井点为14，双排井点为17 ； L 井点管至基坑中心的水平

27、距离； 问题：1、环形井点L取长边还是短边？ 2、如果出现HH1十h十iL ，怎么办？ 3、井点管离坑边0.71.0m，为什么？ 图128 二级轻型井点1第一层井点管；2第二层井点管 3 3轻型井点计算轻型井点计算 步骤：井点分类 丘布依水井理论及假定各井点系统涌水量计算单根井点管抽水能力井点管数量、间距（1 1）井点分类）井点分类（教材P36图1-1-38） 按是否有压和是否达到不透水层分： 无压/承压完整井、无压/承压非完整井（2 2）丘布依水井理论及假定）丘布依水井理论及假定 丘布依法国水力学家 水井理论假定： A 、 B、C、D四点详书 公式适用条件：L/B5或B2R，否则，分成小的区

28、域（3 3）涌水量计算）涌水量计算 无压完整井（群井） 图1-30 环形井点涌水量计算简图 (a)无压完整井；(b)无压非完整井 (m3d) 0lgxlgRS)S(2HK366.1Q式中 K渗透系数(md)，应由实验测定，表112仅供参考； H含水层厚度(m)； S水位降低值(m)； R抽水影响半径(m)，取： x0环形井点的假想半径(m)： F基坑周围井点管所包围的面积(m2)。 HKS95.1R Fx0 无压非完整井（群井） (m3d) 00lgxlgRS)S(2HK366. 1Q 有效深度有效深度H0值值 表表112S(S l)0.20.30.50.8H01.3(S l)1.5(S l)

29、1.7(S l)1.85(S l)注：表中S为井管内水位降低深度；l为滤管长度。 承压完整井（群井） 涌水量计算公式为：式中 M承压含水层厚度(m)； K、R、x0、S与公式(1-22)相同。 承压非完整井（群井） 涌水量计算公式为： 略 (m3d) 0lgxlgRMSK73.2Q（3) 3) 确定井点管数量与井距确定井点管数量与井距 单井最大出水量（抽水能力） 单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：式中 d滤管直径(m)； l滤管长度(m)； K渗透系数(md)。 (m3d) 3Kld65q 井点管数量 井点管的最少根数nmin，按下式计算： 式中 1.1

30、备用系数，考虑井点管堵塞等因素。其它符号同前。 最大井距 式中 L总管长度(m)； (根) qQ1.1nmin (m) minmaxnLD确定井点管间距时，应注意以下几点： (a) 井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距宜大于15倍管径，且小于2米。 (b) 在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。 (c) 环形井点角部及靠近河流处，井点宜适当加密。 (d) 实际井距D应与总管的接头间距相配合，采用0.81.21.62.0m，且D Dmax ，则实际井点管数nnnim。4 4轻型井点施工轻型井点施工 施工过程：准备工作井点系统埋设使用及拆除 井点埋设程序：放线定位冲孔埋管安装

31、总管用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备 试抽。 要点：如图 图131 井点管的埋设 (a) 冲孔；（b）埋管1一冲管，2一冲嘴；3一胶皮管；4一高压水泵，5一压力表；6一起重吊钩；7一井点管，8一滤管；9一填砂；10一粘土封口 （a） （b） （二）喷射井点（二）喷射井点 当基坑开挖较深，多级轻型井点不经济，降水深度较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。 设备：喷射井管、高压水泵及进/排水管路 施工顺序：安装水泵设备及泵的进出水管路铺设进水总管和回水总管沉设井点管(包括灌填砂滤料)，接通进水总管单根试抽、检验全部井点管沉设

32、完毕，接通回水总管全面试抽，检查整个降水系统的运转状况及降水效果。图1-35 喷射井点设备及平面布置简图 (a)喷射井点设备简图；(b)喷射扬水器原理图；(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；5一高压水泵；6集水池；7水泵；8内管；9外管；10喷嘴；11混合室；12扩散管；13压力表（c）（b）（a）（三）管井井点（三）管井井点 管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。在土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。 管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。 图1-36 管井井点 (a) 钢管管井

33、； (b) 混凝土管管井1一沉砂管；2一钢筋焊接骨架；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混凝土实管；10无砂混凝土管；11潜水泵；12一出水管（a）（b）（四）深井井点（四）深井井点 当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位3040m，有的甚至可达百米以上。 常用的深井泵有两种类型。 一种是深井潜水泵， 另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。 （五）电渗井点（五）电渗井点 电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形成，主要用于渗透系数小于0.1md的土层。 电极：

34、钢筋或钢管作正极，井点管负极 通低压直流电，水由正向负（电渗），土颗粒由负向正（电泳） 图137 电渗井点 1一井点管；2一电极；3直流电源五、降水对周围地面的影响及预防措施五、降水对周围地面的影响及预防措施 降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周周地面沉降。由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，地面沉降多为不均匀沉降，可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。因此，井点降水时，必须采取相应措施，以防造成危害。 1回灌井点法 2设置止水帷幕法 3减缓降水速度法 4 砂井、砂沟回灌（a）（b）图138 回灌井点布置示意图（a）降水与回灌井点；（b ）加阻水支护结构的回

35、灌井点1原有建筑物；2开挖基坑；3降水井点；4回灌井点；5原有地下水位线； 6降灌井点间水位线；7降水后的水位线；8不回灌时的水位线；9基坑底 第四节第四节 土方边坡与坑壁支护土方边坡与坑壁支护 一、土方边坡一、土方边坡 1 1、边坡类型、边坡类型 （a）（b）（c）（d）图140 土方边坡（a）直线边坡；（b）不同土层折线边坡；（c）不同深度折线边坡；（d）阶梯边坡 2 2、边坡坡度、边坡坡度 式中m边坡系数m:1B/H1BH 3 3、问题、问题：为何留设边坡？ （1）稳定 （2）经济 4 4、影响边坡稳定的因素、影响边坡稳定的因素 实质：边坡稳定抗剪强度土体摩擦力内聚力 因素： （1）土质

36、：砂土坡平缓，黏土坡可陡 （2）挖填方深度：越深则越陡 （3）排水：雨水/施工用水含水量 自重 抗剪强度 （4）坡上荷载（动、静）：荷载 剪应力稳定性坡度小，m大 （5）施工方法及边坡留置时间 二、土壁支护二、土壁支护 ( (一一) )基槽支护结基槽支护结构构 开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。 图139 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调节螺栓（a）（b） 一般沟槽的支撑方法工程中几种简化主动土压力分布图：（a）（b）（c）图140 基槽支撑计算土压力 （a）密砂；（b）松砂；（c）粘土 ( (二

37、二) )基坑支护结构施工基坑支护结构施工 1 1、支护结构、支护结构： 包括挡墙系统+支撑系统（拉锚）+围檩（冠梁）。 （1 1）挡墙系统一般分为）挡墙系统一般分为： 重力式支护结构：通过加固基坑周围土形成一定厚度的重力式墙，以挡土和隔水。包括：深层搅拌水泥土挡墙、旋喷桩挡墙、水泥粉喷桩挡墙。 桩墙式（非重力式）支护结构：由围护墙+支撑系统。 围护墙分： 桩式：钢板桩/钢筋砼板桩（连续试排桩）、钻孔灌注桩、人工挖孔桩、大直径沉管灌注桩、钢筋砼预制桩、H型/工字型钢桩（分离式排桩） 板式：地下连续墙、加劲性钢筋水泥土桩 （2 2）支撑系统：）支撑系统： 大型钢管、H型钢、格构式钢支撑、现浇钢筋砼

38、 （3 3）拉锚系统：）拉锚系统：钢筋、钢索、型钢、土层锚杆2 2、一般基坑、一般基坑+ +深基坑的支撑方法深基坑的支撑方法典型支护结构简介： 3 3、（重力式）水泥土挡墙支护结构、（重力式）水泥土挡墙支护结构 （1 1）一般做法）一般做法图141 水泥土墙的一般构造（a）水泥土墙剖面；（b）连续式劲性水泥土墙平面；（c）格栅式平面布置 1搅拌桩；2插筋；3面板；4H型钢41（a）（c） (2) (2)水泥土搅拌桩施工水泥土搅拌桩施工 工艺：一次喷浆，二次搅拌或二次喷浆，三次搅拌图142 搅拌水泥土墙施工流程（a）定位；（b）预埋下沉；（c）提升喷浆搅拌；（d）重复下沉搅拌 （e）重复提升搅拌

39、；（f）成桩结束 （3 3）特点与适用范围）特点与适用范围 按施工机具和方法不同， 分为：深层搅拌法、旋喷法和 粉喷法。 4 4土钉墙与喷锚支护土钉墙与喷锚支护 (1)(1)土钉墙（土层锚杆）支护土钉墙（土层锚杆）支护 1）一般构造图1-43 土钉墙支护 1土钉；2喷射混凝土面层3垫板 2）土钉墙支护的施工(见光盘) 一般施工顺序： 按设计要求自上而下分段、分层开挖工作面，修整坡面埋设喷射混凝土厚度控制标志，喷射第一层混凝土钻孔，安设土钉钢筋注浆，安设连接件绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。 若土质较好亦可采取如下顺序： 开挖工作面、修坡绑扎钢筋网成孔安设土钉注浆、安

40、设连接件喷射混凝土面层。 （2 2）喷锚支护）喷锚支护 图145 喷锚支护 (a)喷锚支护结构；(b)土钉墙与喷锚网复合支护；(c)锚杆头与钢筋网和加强筋的连接 1喷射混凝土面层；2钢筋网层；3锚杆头；4锚杆(土钉)；5加强筋；6锁定筋二根与锚杆双面焊接 5 5、（排）桩式挡墙、（排）桩式挡墙 图146 挡土灌注桩支护形式（a）间隔式；（b）双排式；（c）连续式1挡土灌注桩；2连系梁（圈梁）；3前排桩；4后排桩 5 5板桩挡墙（板式支护结构）板桩挡墙（板式支护结构） （1 1）型钢横挡板挡墙）型钢横挡板挡墙 图147 型钢桩横档板支护1一型钢桩； 2一横向挡土板；3木楔 （2 2）钢板桩挡墙）

41、钢板桩挡墙 板桩挡墙常见工程事故：建工教材P26图图1-48 常用钢板桩截面形式(a) 一字形钢板桩（平板式） (b) U形板桩(“拉森”板桩或波浪型)（a） 6.6.地下连续墙地下连续墙 该类支护结构是指现浇或预制的地下连续墙。 7. 7. 逆作拱墙支护逆作拱墙支护 逆作拱墙支护，是在开挖过程中，随开挖深度分段，浇筑平面为闭合的圆形、椭圆形钢筋混凝土墙体 8 8. 挡墙的支护结构（前面已有，可不要）挡墙的支护结构（前面已有，可不要） 挡墙的支护结构按构造特点可分为自立式（悬臂式）、斜撑式、锚拉式、锚杆式、坑内支撑式等几种，其中坑内支撑又可分为水平支撑、桁架支撑及环梁支撑等。如图如图1 149

42、49 图149 挡土灌注桩支护形式（a）悬臂式；（b）斜撑式；（c）锚拉式；（d）锚杆式；（e）内撑式1挡墙；2围檩（冠梁或连梁）；3支撑；4斜撑；5拉锚；6锚杆；7先施工的基础；8支承柱（a）（b）（c）（d）H0.30.5H1（e）（1）悬臂支撑挡墙 （2）斜撑式支撑 （3）拉锚式支撑 （4）土层锚杆（5）坑内支撑图150 土层锚杆构造图 1挡墙；2承托支架；3横梁；4台座；5承压垫板；6锚具；7钢拉杆；8水泥浆或砂浆锚固体；9非锚固段；10滑动面；D锚固体直径：d拉杆直径 910 第五节第五节 土方工程的机械化施工土方工程的机械化施工 机械种类：机械种类：推土机、铲运机、平土机、松土机、

43、挖土机（单斗/多斗）、碾压及夯实机械 一、场地平整施工一、场地平整施工 （一）推土机施工（一）推土机施工 1. 1. 推土机组成推土机组成：拖拉机+推土铲刀，按行走的方式分履带式和轮胎式，按铲刀的操作方式分为索式和液压式，按铲刀的安装方式又分为固定式和回转式。 2. 2. 推土机：推土机：是一种自行式的挖土、运土工具。适于运距在l00m以内的平土或移挖作填，以3060m为最佳。一般可挖运一三类土。 3. 3. 提高生产效率方法提高生产效率方法 途径：增大铲刀前的土壤体积、减少推土过程中土的流失、缩短切土/运土/回程工作循环时间。常用施工方法： (1)下坡推土法 (2)分批集中，一次推送法 (3

44、) 沟槽推土法 (4) 并列推土法 (5)斜角推土法图151 并列推土法图152 槽形推土法 图153 并列推土法图154 斜角推送法作业 ( (二二) ) 铲运机施工铲运机施工 1 1、适用范围、适用范围完 成：铲土、运土、卸土、填筑、压实工作斗容量：2.58m3，经济运距：自行式8001500m，拖式 200350m。适 用：大面积场地平整/开挖大型基坑基槽/路基路堤填筑（a）自形式铲运机图155 铲运机（b）拖式铲运机 2. 2. 铲运机的开行路线铲运机的开行路线 （1)1)环形路线环形路线 （2)“8”2)“8”字形路线字形路线 图156 铲运机开行路线（a）、（b）环形路线；（c）大

45、环形路线；（d）8字路线（c）（d） 3. 3. 提高生产效率的施工方法提高生产效率的施工方法 (1)下坡铲土 （2)跨铲法 （3)助铲法 图157 助铲法示意图1铲运机；2推土机 二、基坑开挖二、基坑开挖 ( (一一) )单斗挖土机施工单斗挖土机施工 1、类型；如图，分液压和机械传动 2、 适用：基坑基槽、场地平整图1-58 单斗挖土机工作简图（a）正铲挖土机；（b）反铲挖土机；（c）拉铲挖土机；（d）抓铲挖土机 3 3、正铲挖土机施工、正铲挖土机施工 适用：开挖停机面以上土壤，土质较好，无地下水 开挖方式：正向挖土侧向卸土+正向挖土后方卸土 提问： 哪重 效率 高？ 图1-59 正铲挖土机

46、开挖方式(a)正向挖土侧向卸土；(b)正向挖土后方卸土； l一正铲挖土机；2一自卸汽车 图1-60 正铲挖土机开挖基坑 4 4反铲挖土机施工反铲挖土机施工 （1 1）挖土特点）挖土特点 “后退向下，强制切土”。挖掘力比正铲小，适于开挖停机面以下的一三类土的基坑、基槽或管沟，尤其是独立柱基及泥泞的/地下水位较高的土壤；每层经济合理的开挖深度为1.53.0m，对地下水位较高处也适用。 （2 2）开挖方式）开挖方式 沟端开挖：挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土 沟侧开挖：挖土机沿沟一侧直线移动挖土 图161 反铲挖土机开挖方式（a）沟端开挖；（b）沟侧开挖1反铲挖土机；2自卸汽车；3弃土

47、堆 3 5 5拉铲挖土机施工拉铲挖土机施工（1 1）挖土特点）挖土特点 “后退向下，自重切土”。铲斗悬挂在钢丝绳下而无刚性的斗柄上，自重切土，其挖土半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的一二类土，可开挖水下和沼泽土。（2 2）开挖方式）开挖方式 沟端开挖 沟侧开挖图162 拉铲挖土机的工作尺寸 6 6抓铲挖土机施工抓铲挖土机施工 挖土特点：“直上直下，自重切土”。能开挖一二类土，适于施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。图1-63 抓铲挖土机工作示意(a)抓铲开挖柱基基坑；(b)抓铲斗工作示意 （a）（b） ( (二二) ) 土方工

48、程综合机械化施工土方工程综合机械化施工 综合施工：主导机械+辅助机械配套作业 1 1挖土机（主导）数量确定挖土机（主导）数量确定 (台) 式中 Q土方量(m3)； P挖土机生产率(m3台班) ，可查定额手册或按公式137计算； T工期(工作日)； C每天工作班数； K时间利用系数(0.80.9)。KCT1PQN (m3台班) t挖土机每次作业循环延续时间(s)， W1-100正铲挖土机为2540s，W1-100拉铲挖土机为 4560s； q 挖土机斗容量(m3)； Kc土的充盈系数，可取0.81.1； Ks土的最初可松性系数； KB工作时间利用系数，一般为0.70.9。 2 2自卸汽车（辅助）配套计算自卸汽车（辅助）配套计算32C1SttvL2tTBSCKKKqt36008P式中： Ts自卸汽车每一工作循环的延续时间(min)； t1自卸汽车每次装车时间(min)，t1nt； n自卸汽车每车装土次数： Ql自卸汽车的载重量(m3)； L运土距离(m)； 实土表观密度，一般取1