第1章土方工程

1、1、施工准备阶段、施工准备阶段建设单位建设单位应准备的工作：应准备的工作：（1）三通一平：通电、水、道路，一平为场地平；）三通一平：通电、水、道路，一平为场地平；（2）场内原有管线分布情况及场地周围的市政管网的）场内原有管线分布情况及场地周围的市政管网的分布情况；分布情况；（3）施工图纸齐全，完整；）施工图纸齐全，完整；（4）工程招投标工作业已完成；）工程招投标工作业已完成；（5）已办理施工许可证和工程已报质检；）已办理施工许可证和工程已报质检；（6）与工程有关外部协调工作已完成；）与工程有关外部协调工作已完成；2、施工单位施工单位在工程施工前应作好的工作在工程施工前应作好的工作（1）学习和审

2、查图纸，研究工程地质资料；）学习和审查图纸，研究工程地质资料；（2）编写施工组织设计（土方工程施工方案）编写施工组织设计（土方工程施工方案） 研究施工现场的场地平整情况，基坑施工方案；研究施工现场的场地平整情况，基坑施工方案； 绘制施工总平面布置图及基坑开挖示意图；绘制施工总平面布置图及基坑开挖示意图； 确定开挖路线、顺序、范围，底板标高、边坡坡度，确定开挖路线、顺序、范围，底板标高、边坡坡度， 排水沟的设置、集水井的位置等。以及挖出土方的堆排水沟的设置、集水井的位置等。以及挖出土方的堆 放位置，机械设备的配置，安全方案。放位置，机械设备的配置，安全方案。（3）修筑好场地临时道路及供水、供电等

3、临时设施；）修筑好场地临时道路及供水、供电等临时设施；（4）做好材料、机具及土方机械进场工作；）做好材料、机具及土方机械进场工作；（5）做好土方工程测量放线工作；）做好土方工程测量放线工作；（6）根据土方工程设计做好土方工程的辅助工作，如边坡）根据土方工程设计做好土方工程的辅助工作，如边坡 稳定、基坑支护、降低地下水等；稳定、基坑支护、降低地下水等； （7）做好图纸交底工作。）做好图纸交底工作。定位放线的概念定位放线的概念:（1） 当建筑物角桩位置定好后，把角桩之间的轴线位置引测当建筑物角桩位置定好后，把角桩之间的轴线位置引测到主基坑（槽）以外的龙门板上。到主基坑（槽）以外的龙门板上。（2）依

4、据龙门板标定的基础底面尺寸、埋置深度、土质和底）依据龙门板标定的基础底面尺寸、埋置深度、土质和底下水位的情况及施工的要求，确定挖土边线，进行基坑（槽）下水位的情况及施工的要求，确定挖土边线，进行基坑（槽）的放线。的放线。 施工中开挖基坑时，流入坑内的水有：施工中开挖基坑时，流入坑内的水有：地面水地面水和和地下水地下水。地面水：筑土坝、排水沟、截水沟引至低洼处或河沟中。地面水：筑土坝、排水沟、截水沟引至低洼处或河沟中。地下水：基底面标高处于地下水位以下，采用地下水：基底面标高处于地下水位以下，采用人工降水。人工降水。一、降低地下水位一、降低地下水位（人工降水人工降水） 在土方开挖过程中，地下水渗

5、入坑内，不但会使施工在土方开挖过程中，地下水渗入坑内，不但会使施工条件恶化，而更严重的是会造成条件恶化，而更严重的是会造成边坡塌方边坡塌方和和地基承载能力地基承载能力下降下降。因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，必须采取。因此，在基坑土方开挖前和开挖过程中，必须采取措施降低地下水位。降低地下水位的方法有措施降低地下水位。降低地下水位的方法有集水坑（井）集水坑（井）降水法降水法和和井点降水法井点降水法。 二、集水坑（井）降水法（明排水法）二、集水坑（井）降水法（明排水法） 集水井降水法是在基坑开挖过程中，在基坑范围集水井降水法是在基坑开挖过程中，在基坑范围以外设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖

6、排水沟，以外设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水坑中，然后用水泵抽走。使水流入集水坑中，然后用水泵抽走。1）定义：定义：在基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑在基坑或沟槽开挖时，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。内，然后用水泵抽出坑外。 2）设置：设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以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，可在基础范围内设外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基础范围内设置盲沟。置盲沟

7、。 根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔2040m设置一个；基坑四个角应各设一个。设置一个；基坑四个角应各设一个。 3）集水井大小：集水井大小：直径或宽度一般为直径或宽度一般为0.60.8m,深度低于挖深度低于挖土面土面0.51.0m。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底铺。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出。设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出。 4）排水沟大小：排水沟大小：宽为宽为0.40.6m,深为深为0.3-0.6m,并有一定并有一定的坡度的坡度(一般不小于一般不小于3%)。 5）盲沟：盲沟

8、：置于基础底板下，基础施工完毕后无法看见叫盲置于基础底板下，基础施工完毕后无法看见叫盲沟。盲沟相当于看不见的排水沟。盲沟的尺寸同排水沟。沟。盲沟相当于看不见的排水沟。盲沟的尺寸同排水沟。（动画演示）（动画演示） 在建筑工地上，排水用的水泵主要有：离心泵、潜水泵在建筑工地上，排水用的水泵主要有：离心泵、潜水泵和软轴水泵等。和软轴水泵等。（1）离心泵：由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成，其管路）离心泵：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。系统包括滤网与底阀、吸水管及出水管等。 离心泵的抽水原理：是利用叶轮高速旋转时所产生的离离心泵的抽水原理：是利用叶轮高速旋

9、转时所产生的离心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。此时心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。此时叶轮中心形成部分真空，这样，水在大气压力作用下，就能叶轮中心形成部分真空，这样，水在大气压力作用下，就能源源不断地从吸水管自动上升进入水泵。源源不断地从吸水管自动上升进入水泵。 水泵的主要性能：包括流量、总扬程、吸水扬程和功率水泵的主要性能：包括流量、总扬程、吸水扬程和功率等。等。 流量是指水泵单位时间内的出水量。流量是指水泵单位时间内的出水量。 吸水扬程表示水泵能吸水的最大高度，是确定水泵安装吸水扬程表示水泵能吸水的最大高度，是确定水泵安装高度的一个重要数据。（从理论上说，水

10、泵能将水吸上高度的一个重要数据。（从理论上说，水泵能将水吸上10.3m，但水泵限于构造关系，其最大吸水扬程只有，但水泵限于构造关系，其最大吸水扬程只有3.58.5m。实际吸水高度（扬程）还要扣除吸水管路阻力和。实际吸水高度（扬程）还要扣除吸水管路阻力和水泵进口处的流速水头损失。在水泵口径不大、吸水管不水泵进口处的流速水头损失。在水泵口径不大、吸水管不长时，实际吸水高度可按性能表上的最大吸水扬程减去长时，实际吸水高度可按性能表上的最大吸水扬程减去1.2m（有底阀）（有底阀）0.6m（无底阀）估算。（无底阀）估算。 总扬程总扬程(H)包括吸水扬程和出水扬程两部分。包括吸水扬程和出水扬程两部分。离心

11、泵的选择：主要根据需要的流量与扬程而定。对基坑离心泵的选择：主要根据需要的流量与扬程而定。对基坑来说，离心泵的流量应大于基坑的涌水量，一般选用吸水来说，离心泵的流量应大于基坑的涌水量，一般选用吸水口径口径24英寸的离心泵；离心泵的扬程在满足总扬程的前英寸的离心泵；离心泵的扬程在满足总扬程的前提下，主要是考虑吸水扬程是否能满足降水深度要求，如提下，主要是考虑吸水扬程是否能满足降水深度要求，如果不够，则可另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上。果不够，则可另选水泵或将水泵降低至坑壁台阶或坑底上。离心泵的抽水能力大，宜用于地下水量较大的基坑。离心离心泵的抽水能力大，宜用于地下水量较大的基坑。离心泵的

12、安装，要特别注意吸水管接头不漏气及吸水至少应在泵的安装，要特别注意吸水管接头不漏气及吸水至少应在水面以下水面以下0.5m，以免吸入空气，影响水泵正常进行。，以免吸入空气，影响水泵正常进行。 离心泵的使用：要先向泵体与吸水管内灌满水，排除空离心泵的使用：要先向泵体与吸水管内灌满水，排除空气，然后开泵抽水。为了防止所灌的水漏掉。在底阀内装气，然后开泵抽水。为了防止所灌的水漏掉。在底阀内装有单向阀门。离心泵在使用中要防止漏气与脏物堵塞等。有单向阀门。离心泵在使用中要防止漏气与脏物堵塞等。 （2）潜水泵）潜水泵 是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸是由立式水泵与电动机组合而成，工作时完全浸在水中

13、。在水中。 水泵装在电动机上端，叶轮可制成离心式或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。螺旋桨式；电动机设有密封装置。 潜水泵的出水口径，常用的有：潜水泵的出水口径，常用的有：40、50、100、125mm，其流量相应为：，其流量相应为：15、25、65、100 m/h ，扬程相应为扬程相应为25、15、7、3.5m。这种泵具有体积小、。这种泵具有体积小、重量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优重量轻、移动方便、安装简单和开泵时不需引水等优点，因此在基坑排水中采用较广。点，因此在基坑排水中采用较广。 使用潜水泵时，为了防止电机烧坏，不得脱水运使用潜水泵时，为

14、了防止电机烧坏，不得脱水运转，或陷入泥转，或陷入泥 中，也不得排灌含泥量较高的水质或泥中，也不得排灌含泥量较高的水质或泥浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。 三、三、 井点降水法（人工降低地下水位法）井点降水法（人工降低地下水位法） 1、含义、含义：在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管：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，使地下水位降低（井），在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，使地下水位降低到坑底以下。到坑底以下。 2、作用：、作用： 1）防止地下水涌入坑内；）防止地下水涌入坑内； 2）防止边坡由

15、于地下水的渗流而引起的塌方；）防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方； 3）使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此防止了管涌；）使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此防止了管涌； 4）降水后，降低了深基坑围护结构的水平荷载；）降水后，降低了深基坑围护结构的水平荷载； 5）消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现象；）消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现象； 6）降低地下水位后，还使土体固结，增加地基土的承载力。）降低地下水位后，还使土体固结，增加地基土的承载力。3、适用范围：、适用范围： 1）土壤的渗透系数）土壤的渗透系数K=0.1250m/d的土层中；的土层中； 2）降水深度一般为：单

16、级轻型点为）降水深度一般为：单级轻型点为3-6m；多级轻型点为；多级轻型点为612m。 地下水涌入坑内地下水涌入坑内边坡由于地下水的渗流而引起的塌方边坡由于地下水的渗流而引起的塌方使坑底的土层消除了地下使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，因此水位差引起的压力，因此防止了管涌防止了管涌消除了地下水的的渗消除了地下水的的渗流，也防止了流砂现流，也防止了流砂现象象使坑底的土层消除了地使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力下水位差引起的压力 4、井水降水的类型：、井水降水的类型：井点主要有两个类型：轻型井点和管井，一般可根据渗透系井点主要有两个类型：轻型井点和管井，一般可根据渗透系数、降水深度、设

17、备条件和经济比较来确定，可参照下表。数、降水深度、设备条件和经济比较来确定，可参照下表。井点类别井点类别土的渗透性土的渗透性(m/d)降水深度降水深度(m)轻型井点轻型井点一级轻型井点一级轻型井点0.1 50503 6 6多级轻型井点多级轻型井点0.1 50506 1212视井点级数而定视井点级数而定喷射井点喷射井点0.1 50508 2020电渗井点电渗井点15 各种井点的适用范围各种井点的适用范围5.轻型井点（应用较广）轻型井点（应用较广）1）轻型井点设备：）轻型井点设备：设备主要有：井点管（下端为滤管）、集设备主要有：井点管（下端为滤管）、集水总管、弯联管及抽水设备。水总管、弯联管及抽水

18、设备。参考动画参考动画设备布置与作用设备布置与作用井点管：井点管：直径直径3855的钢管，长的钢管，长69m，下端配有，下端配有滤管和一个锥形铸铁塞头。滤管和一个锥形铸铁塞头。滤管：滤管：长长1.01.7m，管壁上钻有，管壁上钻有1218成梅花形成梅花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网，内层为排列的滤孔；管壁外包两层滤网，内层为3050孔孔/cm2的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为310孔孔/cm2粗滤网，以防泥砂进入井点管。粗滤网，以防泥砂进入井点管。集水总管：集水总管：直径直径75100的钢管分节连接，每节长的钢管分节连接，每节长46m ，其上装有与井点管联接

19、的短接头，间距为，其上装有与井点管联接的短接头，间距为0.81.6m。总管应有。总管应有2.555坡向泵房的坡度。坡向泵房的坡度。总管与井点管用总管与井点管用90900 0弯头或塑料管连接。弯头或塑料管连接。抽水设备：抽水设备：真空泵设备。真空泵设备。2）轻型井点布置）轻型井点布置：平面布置与高程布置平面布置与高程布置 轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑轻型井点系统的布置，应根据基坑平面形状及尺寸、基坑深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。深度、土质、地下水位及流向、降水深度要求等确定。步骤：平面布置高程布置计算井点管数量等调整。步骤：平面布置高程布置计算井点管数量等

20、调整。（1）平面布置）平面布置(1)n确定井点布置的形式、总管长度、井点管数量、水泵数量及位置。n单排线布置：坑宽小于6M（B6M），水位降低值不超过5M（H5M）；布置在上游一侧，伸长量不宜6M，或土质不良。n环状布置：当基坑面积较大时(大基坑)，则采用环状井点。nU形布置：大基坑，方便大型机械出入基坑，开口设在下游。（1）平面布置）平面布置(2) 一套抽水设备能带动的总管长度，一般为一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100200m。 采用多套抽水设备时，井点系统要分段，各段长采用多套抽水设备时，井点系统要分段，各段长度应大致相等，其分段地点宜选择在基坑拐弯处，度应大致相等，其分段地点宜选

21、择在基坑拐弯处，以减少总管弯头数量，提高水泵抽吸能力，泵宜设以减少总管弯头数量，提高水泵抽吸能力，泵宜设置在各段总管的中部，使泵两边水流平衡。置在各段总管的中部，使泵两边水流平衡。 采用环形井点时，宜在泵的对面（即环圈的一半采用环形井点时，宜在泵的对面（即环圈的一半处）的总管上装设阀门或将总管断开，以控制总管处）的总管上装设阀门或将总管断开，以控制总管内水流方向，改善总管内的水流状态，提高抽水效内水流方向，改善总管内的水流状态，提高抽水效果。果。 采用多套井点设备时，各套总管之间应装设阀门采用多套井点设备时，各套总管之间应装设阀门隔开，这样，当其中一套泵组发生故障时，可开启隔开，这样，当其中一

22、套泵组发生故障时，可开启相邻阀门，借助邻近的泵组来维持抽水。同时，装相邻阀门，借助邻近的泵组来维持抽水。同时，装设阀门也可以避免总管内水流紊乱。设阀门也可以避免总管内水流紊乱。（2）高程布置（）高程布置（1） 确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离：确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离： HH1+h+iL，H井点管埋深（井点管埋深（m），）， Hhpmax 抽水设备的最大抽水高度，抽水设备的最大抽水高度，6-7米；米； H1总管埋设面至基底的距离（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（基底至降低后的地下水位线的距离（m）；）； I水力坡度，水力坡度

23、，单排单排I=1/4-5，双排，双排I=1/7，环状，环状I=1/10 ； L井点管至基坑中心的水平距离。井点管至基坑中心的水平距离。（2）高程布置（）高程布置（2） 高程布置轻型井点的降水深度，从理论上说，利高程布置轻型井点的降水深度，从理论上说，利用真空泵抽吸地下水可达用真空泵抽吸地下水可达10.3m，但考虑抽水设备，但考虑抽水设备的水头损失后，一般不超过的水头损失后，一般不超过6m。当一级轻型井点达不到降水深度要求时，可视土当一级轻型井点达不到降水深度要求时，可视土质情况，先用其他方法降水（如集水坑降水），然后质情况，先用其他方法降水（如集水坑降水），然后将总管安装在原有地下水位线以下，

24、以增加降水深度；将总管安装在原有地下水位线以下，以增加降水深度；或采用二级轻型井点（图或采用二级轻型井点（图1.10），即先挖去第一层），即先挖去第一层井点所疏干的土，然后再在其底部装设在第二层井点。井点所疏干的土，然后再在其底部装设在第二层井点。（3）轻型井点计算）轻型井点计算n内容：确定涌水量内容：确定涌水量Q、井点管数量、井点管数量N、井距、井距D、选择设备。、选择设备。n水井的分类：水井的分类：P8图图1.11。 分为：分为： 无压完整井、承压完整井、无压非完整井、承压非完整井无压完整井、承压完整井、无压非完整井、承压非完整井 。 无压井无压井：水井布置在含水土层中，地下水表面为自由水

25、面；：水井布置在含水土层中，地下水表面为自由水面； 承压井：承压井：当含水层处于二不透水层之间，地下水表面边有一定水压；当含水层处于二不透水层之间，地下水表面边有一定水压； 完整井：完整井：当水井底部达到不透水层时；当水井底部达到不透水层时； 非完整井：非完整井：当水井底部达不到透水层时。当水井底部达不到透水层时。水井的分类图示水井的分类图示A、涌水量计算：、涌水量计算：Q 法，水力学家裘布依的水井理论法，水力学家裘布依的水井理论 井点计算受水文地质和井点设备等许多因素影响，算出井点计算受水文地质和井点设备等许多因素影响，算出的数值只是近似值的数值只是近似值。 轻型井点涌水量计算之前，先要确定井点系统布置方式轻型井点涌水量计算之前，先要确定井点系统布置方式和基坑计算图形面积。若矩形基