任务三土方工程施工要点讲解

1、任务三 土方工程施工要点 土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。造成土壁塌方的主要原造成土壁塌方的主要原因有：因有： 边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。 雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度 一、一、 土壁稳定土壁稳定 1 1、 土方边坡土方边坡 土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度) h与底宽b之比表示(图图1. .11)，即 土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1m

2、 式中 m=b/h 称为边坡系数。 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：v 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；v 硬塑、可塑的粉土及粉质粘土： 1.25m；v 硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)： 1.5m；v 坚硬的粘土： 2m。 挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。 基坑放坡坡度较大，施工期和暴露时间较长，为防止基坑边坡因气温变化或失水而风化或松散等，应采取一定边坡保护措施，以保证基坑边坡稳定。常见方法有： 薄膜覆盖或砂浆覆盖法 挂网或挂网抹面法 喷射混凝土或

3、混凝土护面法 土袋或砌石压坡法 挂网或挂网抹面法 喷射混凝土或混凝 土护面法2 2、 基坑及管沟支护基坑及管沟支护 土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。v 横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。v 根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图见图1. .12)。 (1) (1) 横撑式支撑横撑式支撑3 3、基坑支护、基坑支护 支护结构一般有具有挡土、止水功能的围护结构和维持围护结构平衡的支撑结构组成。1、水泥土挡墙式（1）深层搅拌水泥土桩以水泥作为固化剂，通过机械，将图与水

4、泥强制搅拌形成水泥土，使软土硬化成整体性，具有一定强度的挡土、防渗墙。深搅桩施工 （2）旋喷桩 钻机钻孔后，钻杆逐渐上提，利用钻杆上的喷嘴，向周围土体喷射固化剂，将软土与固化剂强制混合，胶结硬化后形成直径均匀的圆柱体。2 2、板桩式支撑、板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。 v钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。v平板桩(图图1.13(1.13(a)a)防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；v波浪式板桩（图图1.13(1.13(b)b)）的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。 钢板桩施工 钢板桩施工 钢筋混

5、凝土排桩 常见的有钻孔灌注桩和人工挖孔桩 不具备挡水功能 人工挖孔桩 地下连续墙 采用泥浆护壁放钢筋笼浇筑混凝土 大跨度时采用内支撑 采用逆作法施工 3.边坡稳定式 土钉墙 钢筋或钢管（钢丝束）锚杆（锚索）+喷射混凝土护面 起主动嵌固作用 为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水井降水法和井点降水法。 二、二、 施工排水施工排水原理原理：开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外()。适用范围适用范围：适用于水流较大的

6、粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。 1 1、 集水井降水集水井降水 设置要求： （1）集水井一般设置再基础范围意外、地下水流的上游 （2）每隔20-40m设置一个集水井 （3）集水井的宽度或直径，一般为 （4）集水井的深度随挖土的加深而加深，一般低于挖土面；挖至设计标高后，井底应低于坑底1-2m 优缺点： 优点：简单、经济，对周围影响小 缺点：易产生流沙，边坡塌方及管涌等v流砂：当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地

7、下水涌入基坑，这种现象称为流砂。 流砂现象流砂现象v如果土层中产生局部流砂现象，应采取减小动水压力的处理措施，使坑底土颗粒稳定，不受水压干扰。其方法有：如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m； 水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡； 采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生。 原理原理：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。 优缺点优缺点：优点是可以防止流沙，同时提高地基承载力；缺点是可能造成周围地面沉降和影响

8、环境 2 2、井点降水法、井点降水法 类型：轻型井点： 轻型井点设备：管路系统：滤管、井点管、弯联管、总管。抽水设备：真空泵、射流泵、隔膜泵。井点类型井点类型K(m/d)H(m)轻型井点轻型井点0.15036（612）喷射井点喷射井点0.12820电渗井点电渗井点0.1管井井点管井井点2020035深井井点深井井点1025015(1) 轻型井点轻型井点 轻型井点()就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。 轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中；降低

9、水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。 轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。 滤管(图图1. .18)为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大。 轻型井点布置：平面布置：单排线状布置：B6m双排线状布置；环状布置。 高程布置：L 高程布置：式中：HA井点管的埋设深度（m）； H1井点管埋设面至基坑底面的距离； h1基坑底面至降低后的地下水位的距离； 取0.51m。 I水力坡度；单排：1/4；双排：1/10。 L井点管至基坑中心的水平距离。 （当井点管为 单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离）示例：基坑底宽，深3m，地下水位距地面，

10、土方边坡1：， 采用轻型井点降水。 试确定： 平面布置类型； 井点管最小埋深及要求的降水深度； 当采用6m长井点管时，其实际埋深及降水深度。LIhHHA 11最小降水深度S：基坑中心的降水深度轻型井点的轻型井点的水平布置水平布置 v当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度一般不小于沟槽宽度(图图1. .19)。 v如宽度大于6m或土质不定，渗透系数较大时，宜用双排井点，面积较大的基坑宜用环状井点(图图1. .20)；为便于挖土机械和运输车辆出入基坑，可不封闭，布置为U形环状井点。 轻型井点的轻型井点的水平布置水平布置 v在考虑到

11、抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m。井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图图1.19(1.19(b)b)： 式中 H1井点管埋设面至基坑底的距离，m； hm； i地下水降落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4； L井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m。 1H +h+iLH (1.14) 一些计算基本参数： 井点管距离基坑壁不宜过小，一般取，通常取1m 井点管露出地面的长度一般为轻型井点的安装 v轻型井点的施工分为准备工作及井点系统安装。 v准备工作包括井点设备、动力、水泵及必要材料准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高监测以

12、及防止附近建筑沉降的措施等。v埋设井点系统的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽。 v井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔(图图1. .22(a)和埋管(图图1.22(b)两个过程 。轻型井点使用 v轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。 v井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法检查。 v地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。 例1：某基坑底宽米，深3米，地下水位距离地面米，土方边坡为，采用轻型井点降水。求（1）平面布置类型

13、（2）井点管最小埋深及要求的降水深度 （3）当采用6米长井点管时，其实际埋深 例2：某基坑底长12米，宽8米，深米，基坑平、剖面如图所示，土方边坡为，采用轻型井点降水。求（1）平面布置类型 （2）井点管最小埋深及要求的降水深度 1.5 土方回填1.5.1 土料的选择和填筑方法1土料的选择： 碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料；含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。回填土宜优先利用基槽中挖出的优质土，经济、亲和力不能选用的几种土： 含水量大的土； 淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量8%的土；硫酸盐含量5%的土。在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。2填筑方法： 接近水平的分层填土、

14、分层压实；采用两种回填土时，应分层填筑，不得混杂使用。1.5.2 填土压实的方法：碾压法 大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯振动压实法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器1.5.3 影响填土压实质量的因素 土的含水量、铺土厚度、压实功。1土的含水量：最优含水量：使填土压实获得最大密实度时的含水量。2铺土厚度：填方每层铺土厚度应根据土质、压实的密实度要求和压实机械的性能确定。一般H取：200mm300mm。3压实功：不同机械有效影响深度不同。w0小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土； 应为最优含水量z压实机械压实机械每层

15、铺土厚度每层铺土厚度（mm）压实遍压实遍数数平碾平碾25030068振动压实振动压实机机250350 34柴油打夯柴油打夯机机20025034W(Nm)0压实遍数1.4.4 填土压实的质量检查1质量要求：压实系数（c）：是土的施工控制干密度和土的最大干密度的比值。maxcdcd2检查方法：ddc1d采用“环刀法”按规定取样。（一般场地平整，填土作地基）土的最优含水量和最大干密度参考表项次项次土的种土的种类类变动范围变动范围最优含水量最优含水量（%）（质量比）（质量比）最大干密度最大干密度（103kg/m3）1砂砂 土土8121.801.882粘粘 土土19231.581.703粉质粘粉质粘土土

16、12151.851.954粉粉 土土16221.611.80 当基坑（槽）挖至设计标高后，应组织当基坑（槽）挖至设计标高后，应组织勘察、勘察、设计、监理、施工方设计、监理、施工方和和业主代表业主代表共同检查坑底土层共同检查坑底土层是否与勘察、设计资料相符，是否存在是否与勘察、设计资料相符，是否存在填井、填塘、填井、填塘、暗沟、墓穴暗沟、墓穴等不良情况，这称为等不良情况，这称为验槽验槽。 验槽验槽的方法以的方法以观察观察为主，辅以为主，辅以夯、拍夯、拍或或轻便轻便勘探勘探。基坑验槽 基坑验槽共41页 第1页 观察验槽的内容包括：观察验槽的内容包括： 检查基坑检查基坑( (槽槽) )的的位置、位置

17、、断面尺寸、标高断面尺寸、标高和和边坡边坡等是否符等是否符合设计要求。合设计要求。 检查槽底是否已挖至老土层(地基持力层)上，是否继续下挖或进行处理。 对整个槽底土进行全面观察：土的颜色是否均匀一致；土的坚硬程度是否均匀一致，有无局部过软或过硬；土的含水量情况，有无过干过湿；在槽底行走或夯拍，有无振颤现象或空穴声音等。 挖掘探查拉线检查共41页 第2页填土的施工流程填土的施工流程 基坑（槽）地坪清理检验土质分层铺土压（夯）密实检验密实度修整找平验收基坑（槽）地坪清理：清理基坑底部保证清洁、无水检验土质：保证土质符合建筑工程施工及验收规范分层铺土：分人工铺和机械铺检验密实度：压实系数填土应按整个

18、宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。 填土的要求填土的要求 填土的土料应符合设计要求。 v含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；v以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；v一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。 土的压实方法土的压实方法填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。 碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮

19、子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。 夯实方法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实填土，适用于小面积填土的压实。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。 填土质量检查填土质量检查填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度d(或规定的压实系数)作为检查标准。 土的控制干密度与最大干密度之比称为压实系数。土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度d的值。 土的实际干密度可用“环刀法”测定。填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程

20、度等。填土压实的影响因素填土压实的影响因素 填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。 一、 压实功的影响 填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见图图1. .33。 二、 含水量的影响 v填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。 v较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实；当土具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量最佳含水量(图图1. .34)。三、 铺土厚度的影响 在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小()，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。 各种压实机械

21、的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。 对于重要填方工程，其达到规定密实度所需的压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定。若无试验依据应符合的规定。 表1.8 填土施工时的分层厚度及压实遍数 压实机具 分层厚度(mm) 每层压实遍数 平碾 250300 68 振动压实机 250350 34 柴油打夯机 200250 34 人工打夯 200 341.5 土方回填1.5.1 土料的选择和填筑方法1土料的选择： 碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料；含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。回填土宜优先利用基槽中挖出的优质土，经济、亲和力不能选用的几种土： 含水量大的土