建筑施工-土方工程.

1、第一章第一章2第一章第一章 土方工程土方工程第五节第五节 土方工程的机械化施工土方工程的机械化施工第六节第六节 土方的填筑与压实土方的填筑与压实第四节第四节 土方工程的准备与辅助工作土方工程的准备与辅助工作第三节第三节 土方工程量的计算与调配土方工程量的计算与调配第二节第二节 场地设计标高的确定场地设计标高的确定第一节第一节 概述概述第一节第一节4第一节第一节 概概 述述n土方工程的内容土方工程的内容n土方工程的特点土方工程的特点n土方工程的设计要求土方工程的设计要求5一、土的工程分类一、土的工程分类 在建筑工程施工中，按土的开挖难易在建筑工程施工中，按土的开挖难易程度将土分为八类程度将土分为

2、八类: : 第一类第一类 松软土松软土 第二类第二类 普通土普通土 第三类第三类 坚土坚土 第四类第四类 砂砾坚土砂砾坚土 第五类第五类 软石软石 第六类第六类 次坚石次坚石 第七类第七类 坚石坚石 第八类第八类 特坚石特坚石6二、土的工程性质二、土的工程性质式中：式中： Ks 最初可松性系数最初可松性系数 最后可松性系数最后可松性系数 V1 土在天然状态下的体积（土在天然状态下的体积（m m3 3） V2 土经开挖后的松散体积（土经开挖后的松散体积（m m3 3） V3 土经回填压实后的体积（土经回填压实后的体积（m m3 3） 12VVKS13VVKS1. 1. 土的可松性土的可松性 sK

3、72. 2. 土的含水量土的含水量式中式中 G G1 1含水状态时土的重量含水状态时土的重量 土的土的含水量是土中所含的水与土的固体颗含水量是土中所含的水与土的固体颗粒的重量比，以百分数表示粒的重量比，以百分数表示G G2 2烘干后土的重量烘干后土的重量%100221GGGW83. 3. 土的压缩性土的压缩性松土经填压后会压缩，回填时对松土可按填方松土经填压后会压缩，回填时对松土可按填方断面增加断面增加10%20%考虑松土的土方数量考虑松土的土方数量各类土的压缩率可参考下表各类土的压缩率可参考下表9土的压缩率土的压缩率土的类别土的名称土的压缩率（%）单位体积松散土压实后体积一二类土种植土200

4、.80一般土100.90砂土50.95三类土天然湿度黄土12170.85一般土5100.95干燥坚实黄土570.9410 原状土经机械压实后的沉降量原状土经机械压实后的沉降量根据不同的土质，沉陷量一般在根据不同的土质，沉陷量一般在3 330cm30cm之间，之间，可按经验公式计算可按经验公式计算沉陷量沉陷量 （cmcm）P P机械压实的有效作用力（机械压实的有效作用力（MPaMPa）C C原状土的抗陷系数（原状土的抗陷系数（MPaMPa）按下表参考）按下表参考 CPS 11 原状土质C（MPa）原状土质C（MPa）沼泽土凝滞的土、细粒砂松砂、松湿粘土、耕土0.010.0150.0180.025

5、0.0250.035大块胶结的砂、潮湿粘土坚实的粘土泥灰石0.0350.060.10.1250.130.18不同土不同土C C值参考表值参考表第二节第二节13第二节第二节 场地设计标高的确定场地设计标高的确定 一一 场地设计标高确定的一般方法场地设计标高确定的一般方法二二 用最小二乘法原理求最佳设计平面用最小二乘法原理求最佳设计平面三三 设计标高的调整设计标高的调整VWVTVWVTh14一一 场地设计标高确定的一般方法场地设计标高确定的一般方法1.1.场地中心设计标高的确定场地中心设计标高的确定 将场地划分成边长为将场地划分成边长为a a的若干方格，如图的若干方格，如图 图 场地设计标高计算示

6、意图地形图方格网等高线自然地面15 按照挖填土方量相等的原则，场地设计标高按照挖填土方量相等的原则，场地设计标高可按下式计算：可按下式计算： niiiiizzzzazna14321202)4(即即niiiiizzzznz143210)(41式中式中：4321,iiiizzzz场地设计标高场地设计标高0z第第 个方格四个角点的原地形标高个方格四个角点的原地形标高in方格数方格数16 考虑各角点标高在计算过程中被应用的次数，考虑各角点标高在计算过程中被应用的次数，式式（1-41-4）可改写为可改写为)432(4143210zzzznz式中式中：一个方格独有的角点标高一个方格独有的角点标高1z432

7、,zzz分别为二、三、四个方格所共有的角分别为二、三、四个方格所共有的角 点标高点标高172.2.场地任意点设计标高的确定场地任意点设计标高的确定图 场地泄水坡度18yyxxiililzz0式中式中：场地任意角点场地任意角点i 的设计标高的设计标高izlx、ly该点对场地中心线该点对场地中心线xx， yy的距离的距离ix、iy场地场地 xx、yy方向的泄水坡度方向的泄水坡度 191.场地最佳设计平面的概念场地最佳设计平面的概念2.2.最小二乘法原理最小二乘法原理二二 用最小二乘法原理求最佳设计平面用最小二乘法原理求最佳设计平面在直角坐标系中任何一在直角坐标系中任何一个平面都可以用三个参个平面都

8、可以用三个参数数 来确定，来确定，其平面方程为其平面方程为yxiic,图 一个平面的空间位置20 zi= c + xi ix+ yi iy 式中：式中：xi i点在点在 x 方向的坐标方向的坐标 yi i点在点在 y 方向的坐标方向的坐标ix、iy场地场地 x、y方向的坡度方向的坡度 c 原点标高原点标高平面上任意点平面上任意点i 的标高的标高iz21 该场地方格网各角点的施工高度该场地方格网各角点的施工高度Hi 为为Hi = zi - zi = c + xiix+ yiiy - zi （i=1, n） 式中式中：场地任意角点场地任意角点i 的设计标高的设计标高iz场地任意角点场地任意角点i

9、的原地形标高的原地形标高izHi 角点施工高度，即填挖高度，以角点施工高度，即填挖高度，以“”为填，为填，“”为挖为挖 22 施工高度之和与土方工程量成正比，令施工高度之和与土方工程量成正比，令为土方施工高度平方和，则为土方施工高度平方和，则22221112HPHPHPniii2nnHPiP式中：式中：该角点施工高度在土方工程量计算该角点施工高度在土方工程量计算 中被使用的次数中被使用的次数23 当当的值最小时，该设计平面能使土方的值最小时，该设计平面能使土方工程量最小。即最小二乘法工程量最小。即最小二乘法将上述公式代入得将上述公式代入得2222221111)()(ziyixcPziyixcP

10、yxyx2)(nynxnnziyixcP24yxiic,对上式的对上式的分别求偏导数，并分别求偏导数，并令其等于零，得令其等于零，得0)(1iyixiniiziyixcPc0)(1iyixiiniixziyixcxPi0)(1iyixiiniiyziyixcyPi25经整理可得下列准则方程：经整理可得下列准则方程： 0PziPyiPxcPyx0PxziPxyiPxxcPxyx0PyziPyyiPxycPyyx26式中式中 nPPPP21nnxPxPxPPx2211nnnxxPxxPxxPPxx222111nnnyxPyxPyxPPxy22211127 解联立方程组，可求得解联立方程组，可求得c

11、，ix，iy 三三个参数，即得最佳设计平面，然后算个参数，即得最佳设计平面，然后算出各角点的施工高度出各角点的施工高度Hi = zi - zi 3. 3. 最佳设计平面的确定最佳设计平面的确定28三三 设计标高的调整设计标高的调整 对计算所得的设计标高，应考虑以下因素进对计算所得的设计标高，应考虑以下因素进行调整行调整 1.1.考虑土的可松性考虑土的可松性 2.2.考虑工程余土或工程用土考虑工程余土或工程用土 3.3.考虑场外取土或弃土等考虑场外取土或弃土等第第 三三 节节30第三节第三节 土方工程量的计算与调配土方工程量的计算与调配一一 基坑（槽）和路堤的土方量计算基坑（槽）和路堤的土方量计

12、算二二 场地平整的土方工程量计算场地平整的土方工程量计算三三 土方调配土方调配31一一 基坑（槽）和路堤的基坑（槽）和路堤的土方量计算土方量计算 基坑土方量可按立体几何中的拟柱体体积基坑土方量可按立体几何中的拟柱体体积公式计算公式计算图图 基坑土方量计算基坑土方量计算)4(6201FFFHV式中式中：F F1 1、F F2 2基坑上下底面积基坑上下底面积F F0 0基坑中截面的面积基坑中截面的面积H H基坑深度基坑深度32 基槽和路堤的土方量可沿长度方向分段后，基槽和路堤的土方量可沿长度方向分段后，用同样的方法计算用同样的方法计算图图 基槽土方量计算基槽土方量计算33二二 场地平整的土方量计算

13、场地平整的土方量计算1.1.计算场地各方格角点的施工高度计算场地各方格角点的施工高度iiizzH 式中式中：场地任意角点场地任意角点i的设计标高的设计标高iziz场地任意角点场地任意角点i的原地形标高的原地形标高场地任意角点场地任意角点i的施工高度的施工高度iH342 2确定确定“零线零线” 填方区与挖方区的分界线，即填方区与挖方区的分界线，即“零线零线”。在相邻角点施工高度在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边为一挖一填的方格边线上，用插入法求出线上，用插入法求出零点（零点（0）的位置，连）的位置，连接相邻的零点组成的接相邻的零点组成的线即为零线线即为零线axh1h2图图 求零点的图解法求零点

14、的图解法0211hhahx353 3计算场地填挖土方量计算场地填挖土方量 （1 1）四方棱柱体的体积计算方法）四方棱柱体的体积计算方法a a）角点全填或全挖）角点全填或全挖b b）角点二填二挖）角点二填二挖c c）角点一填）角点一填( (挖挖) )三挖三挖( (填填) )图图 四方棱柱体的体积计算四方棱柱体的体积计算36a）角点全填或全挖角点全填或全挖)(443212HHHHaV式中式中 a小方格的边长 H1、H2、H3、H4小方格四角的施工高度，取绝对值37b）角点部分填部分挖角点部分填部分挖HHaV224）（填填HHaV224）（挖挖式中式中 H方格四角的施工高度，取绝对值 H挖、H填方格

15、角点的挖方或填方施工高度38三三 土方调配土方调配 土方调配工作是土方施工设计的一个重要土方调配工作是土方施工设计的一个重要内容内容 土方调配的目的是在使土方总运输量最小土方调配的目的是在使土方总运输量最小或土方运输成本、土方施工费用最小的条件下，或土方运输成本、土方施工费用最小的条件下，确定填挖方区土方的调配方向和数量，从而达确定填挖方区土方的调配方向和数量，从而达到缩短工期和降低成本的目的到缩短工期和降低成本的目的【连云港装饰公连云港装饰公司司】391. .土方调配区的划分，平均运距和土方施工单土方调配区的划分，平均运距和土方施工单价的确定价的确定调配区的划分应注意下列几点：调配区的划分应

16、注意下列几点：1）应与房屋或构筑物的平面位置相协调，并）应与房屋或构筑物的平面位置相协调，并考虑它们的开工顺序、工程的分期施工顺序考虑它们的开工顺序、工程的分期施工顺序2）调配区的大小应满足土方施工主导机械的）调配区的大小应满足土方施工主导机械的技术要求技术要求403）调配区的范围应该和土方工程量计算时的调配区的范围应该和土方工程量计算时的方格网和零线相协调，这样可以方便地计算各方格网和零线相协调，这样可以方便地计算各调配区的工程量调配区的工程量4）当考虑平整场地以外的取土或弃土时，一）当考虑平整场地以外的取土或弃土时，一个取土区或弃土区可作为一个独立的调配区个取土区或弃土区可作为一个独立的调

17、配区4122)()(TjWiTjWiijyyxxL 任意两个挖填调配区之间的平均运距按任意两个挖填调配区之间的平均运距按下式计算下式计算式中式中ijL从挖方区从挖方区i到填方区到填方区j的平均运距的平均运距WiWiyx ,挖方区挖方区i的重心坐标的重心坐标TjTjyx ,填方区填方区j的重心坐标的重心坐标平均运距和土方施工单价的确定平均运距和土方施工单价的确定42各调配区的重心坐标按下式计算各调配区的重心坐标按下式计算式中式中V调配区调配区i i中每方格的土方量中每方格的土方量iiyx ,第第i调配区的重心坐标调配区的重心坐标yx,每方格的几何中心坐标每方格的几何中心坐标VxVxiVyVyi重

18、心xy图图 重心示意图重心示意图 0ixiy43 当采用多种机械施工时，运距并不能确切反当采用多种机械施工时，运距并不能确切反映施工的经济性问题，这时可用土方的施工单价映施工的经济性问题，这时可用土方的施工单价进行计算进行计算442. 用线性规划法建立土方调配的数学模型用线性规划法建立土方调配的数学模型 设各挖方区的挖方量为设各挖方区的挖方量为ai，（i=1，m） 设各填方区的填方量为设各填方区的填方量为bj，（j=1，n） 因挖填平衡得因挖填平衡得 ai=bj 45 设由挖方区设由挖方区Wi到填方区到填方区Tj的价格系数（平均的价格系数（平均运距或土方运价）为运距或土方运价）为Cij，土方运

19、量为土方运量为xij，于是于是土方调配问题可以用下列数学模型表达，求一土方调配问题可以用下列数学模型表达，求一组组xij的值，使目标函数的值，使目标函数 minjijijxcZ11为最小，并满足以下约束条件：为最小，并满足以下约束条件：46,m,iaxinjij211,n,jbxjmiij2110ijx473 3. 用用“表上作业法表上作业法”求土方调配的最优解求土方调配的最优解 下面结合一个例子，说明表上作业法求土方下面结合一个例子，说明表上作业法求土方调配最优解的步骤与方法调配最优解的步骤与方法 48图 各调配区的土方量和平均运距 500 800 500 400 500 600 50050

20、6070704010011090807010040W1W2W3W4T1T2T349（1 1）编制初始调配方案）编制初始调配方案 首先将已知数据填入计算表首先将已知数据填入计算表 用最小元素法确定初始调配方案用最小元素法确定初始调配方案50W TT1T2T3ai2704090500W36011070500W48010040400bj800600500190051W TT1T2T3ai2704090500W36011070500W48010040400bj8006005001900136254650040050030010010052W TT1T

21、2T3aiW15005070100500W2705004090500W33006010011010070500W48010040040400bj800600500190053该初始方案的目标值为：该初始方案的目标值为： Z1=50050+50040+30060+100110 +10070+40040=9700054pfeqpqefcccc即构成任意一矩形的四个方格中，对角线即构成任意一矩形的四个方格中，对角线上的假想价格系数相等。上的假想价格系数相等。ijijcc 令有调配土方格令有调配土方格 的假想价格系数的假想价格系数无调配土方格无调配土方格 的假想价格系数用下式计算：的假想价格系数用下式

22、计算：（2 2）最优方案判别（假想价格系数法）最优方案判别（假想价格系数法）ijc1 1）求出表中各方格的假想价格系数）求出表中各方格的假想价格系数55W TT1T2T3aiW1500507010050050W270500409050040W330060100110100705006011070W4801004004040040bj8006005001900有土方格的假想价格系数有土方格的假想价格系数= =该格的实际价格系数该格的实际价格系数56W TT1T2T3aiW1500507010050050W270500409050040W330060100110100705006011070W48

23、01004004040040bj8006005001900-108010030 60 0其他格的假想价格系数按四边形对角相加相等的原则计算其他格的假想价格系数按四边形对角相加相等的原则计算57ijijijcc 2 2）最优性检验）最优性检验计算无调配土方方格的检验数计算无调配土方方格的检验数ij若所有的若所有的0ij则该方案为最优解则该方案为最优解否则，该方案不是最优解，需进一步调整否则，该方案不是最优解，需进一步调整58W TT1T2T3aiW150050701005005010060W2705004090500-10400W330060100110100705006011070W48010

24、040040400308040bj8006005001900+在无土方格中，用该格的实际价格系数在无土方格中，用该格的实际价格系数-假想价格系数假想价格系数得到该格的检验数（得到该格的检验数（+ + 或或 - - ）-593）方案调整）方案调整4）对调整后方案进行最优性检验）对调整后方案进行最优性检验604040707080100110110308060601900500600800bj400400W4500100100300W3040-10500904050070W260100505001007050500W1aiT3T2T1W T12x61W TT1T2T3aiW1507010050050

25、10060W2705004090500-10400W3600110100705006011070W48010040040400308040bj800600500190010040040062W TT1T2T3aiW140050100701005005070W270500409050040W340060110100705006070W4801004004040040bj800600500190020805030306063W TT1T2T3ai1005005070W2+7050040+9050040W340060+110100705006070W4+80+1004004

26、040040bj800600500190020805030306064该方案所有检验数该方案所有检验数0,该方案为最优解该方案为最优解Z*=40050+10070+50040+40060 +10070+40040=94000最优目标值为：最优目标值为：第第 四四 节节66第四节第四节 土方工程的准备与辅助工作土方工程的准备与辅助工作一一 土方工程施工前的准备工作土方工程施工前的准备工作二二 土方边坡及其稳定土方边坡及其稳定三三 基坑（槽）支护基坑（槽）支护四四 土方工程排水与降低地下水位土方工程排水与降低地下水位 67一一 土方工程施工前的准备工作土方工程施工前的准备工作土方工程施工前做好下述

27、准备工作：土方工程施工前做好下述准备工作：1.1.场地清理场地清理2.2.排除地面水排除地面水3.3.修好临时道路及供水、供电等临时设施修好临时道路及供水、供电等临时设施4.4.做好材料、机具及土方机械的进场工作做好材料、机具及土方机械的进场工作5.5.做好土方工程测量、放线工作做好土方工程测量、放线工作6.6.做好土方工程的辅助工作做好土方工程的辅助工作68 二 土方边坡及其稳定 为了防止塌方，保证施工安全，当挖方为了防止塌方，保证施工安全，当挖方深度（或填方高度）超过一定限度时，则应深度（或填方高度）超过一定限度时，则应设置边坡，或者设置临时支撑以保证土壁的设置边坡，或者设置临时支撑以保证

28、土壁的稳定稳定69 1. 1.土方的边坡土方的边坡 土方边坡的坡度以其挖方深度（或填方高土方边坡的坡度以其挖方深度（或填方高度）度）H与底宽与底宽B之比表示，即之比表示，即 边坡坡度边坡坡度= = mHBBH1/1 式中，式中，m=B/H，称为坡度系数，称为坡度系数 边坡可以做成直线形边坡、折线边坡及阶梯边坡可以做成直线形边坡、折线边坡及阶梯形边坡形边坡 70a) ) 直线形直线形 b) ) 折线形折线形 c) ) 踏步形踏步形图图 土方边坡土方边坡712.2.土方边坡的稳定土方边坡的稳定 土方边坡的大小与土质、开挖深度、开挖方法、土方边坡的大小与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短，

29、附近有无荷载、堆土、车辆，边坡留置时间的长短，附近有无荷载、堆土、车辆，以及排水情况有关以及排水情况有关 在一般情况下，土坡失去稳定、发生滑动，主要在一般情况下，土坡失去稳定、发生滑动，主要是土体内抗剪强度降低或边坡土体中剪应力增加的结是土体内抗剪强度降低或边坡土体中剪应力增加的结果。因此，凡是能影响土体中剪应力和土体抗剪强度果。因此，凡是能影响土体中剪应力和土体抗剪强度的因素，皆能影响边坡的稳定的因素，皆能影响边坡的稳定 72 G O R F S G N F S N a）直线滑动面直线滑动面 （砂土）（砂土） b）圆弧滑动面（粘土）圆弧滑动面（粘土） 图图 土坡的滑动土坡的滑动73 三三 基

30、坑（槽）支护基坑（槽）支护 在基坑或沟槽开挖时，为了缩小施工面，在基坑或沟槽开挖时，为了缩小施工面，减少土方量或因受场地的限制不能放坡时，可减少土方量或因受场地的限制不能放坡时，可采用设置土壁支护的方法施工采用设置土壁支护的方法施工 基坑或沟槽支护结构的形式有多种基坑或沟槽支护结构的形式有多种, ,根据受根据受力状态可分为横撑式支撑、板桩式支护结构、力状态可分为横撑式支撑、板桩式支护结构、重力式支护结构重力式支护结构74a) 间断式水平挡土板支撑间断式水平挡土板支撑 b)垂直挡土板支撑垂直挡土板支撑图图 横撑式支撑横撑式支撑 75板桩支护结构由两大系统组成板桩支护结构由两大系统组成: :挡墙系

31、统和支挡墙系统和支撑系统。悬臂式板桩则不设支撑或拉锚撑系统。悬臂式板桩则不设支撑或拉锚 图图 板桩支护结构板桩支护结构1钢支撑；2斜撑；3拉锚；4土锚杆；5先施工的基础；6板桩墙；7竖撑；8围檩76钢土钉喷射混凝土面层钢丝网图图 土钉墙支护土钉墙支护77坑底滑移线锚杆注浆部分（锚固段）预应力锚固件喷射混凝土层图图 喷锚支护喷锚支护78 总结单支点板桩的工程事故，其失败的原因总结单支点板桩的工程事故，其失败的原因主要有主要有: : 79图图 板桩的工程事故板桩的工程事故a）板桩下部走动 b）拉锚破坏 c）拉锚长度d）板桩失稳弯曲 e）板桩变形及桩背土体沉降80 根据板桩入土深度与基坑深度比值的大

32、小根据板桩入土深度与基坑深度比值的大小, ,单支点板桩分成自由支撑单支点板桩和嵌固支撑单支点板桩分成自由支撑单支点板桩和嵌固支撑单支点板桩单支点板桩a a）自由支撑）自由支撑 b b）嵌固支撑）嵌固支撑图图 单支点板桩的两种计算类型单支点板桩的两种计算类型81 两种类型单支点板桩的两种类型单支点板桩的 土压力、弯矩和变土压力、弯矩和变形如图形如图图图 入土深度不同的单锚板桩的土压力、弯矩和变形图入土深度不同的单锚板桩的土压力、弯矩和变形图82 板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，使打后的板桩满足质量要求流水段划分，使打后的板桩满足质量要求 钢

33、板桩通常有三种打桩方法：钢板桩通常有三种打桩方法： （1 1）单独打入法）单独打入法 （2 2）围檩插桩法）围檩插桩法 （3 3）分段复打法）分段复打法83图图 围檩插桩法围檩插桩法843.3.重力式围护结构重力式围护结构 深层水泥土搅拌桩结构是近年来发展起来深层水泥土搅拌桩结构是近年来发展起来的重力式围护结构的重力式围护结构 深层水泥土搅拌桩由搅拌桩机将水泥和土深层水泥土搅拌桩由搅拌桩机将水泥和土强行搅拌，形成柱状的水泥土搅拌桩强行搅拌，形成柱状的水泥土搅拌桩85图图 深层搅拌桩机深层搅拌桩机86图图 水泥土重力式围护结构水泥土重力式围护结构1 1水泥土搅拌桩；水泥土搅拌桩； 2 2插筋；插

34、筋； 3 3混凝土面层混凝土面层87 四四 土方工程排水与降低地下水位土方工程排水与降低地下水位 开挖基坑或沟槽时，土的含水层被切断，地开挖基坑或沟槽时，土的含水层被切断，地下水会不断地渗入基坑。雨季施工时，地面水也下水会不断地渗入基坑。雨季施工时，地面水也会流入基坑。为了保证施工的正常进行，防止边会流入基坑。为了保证施工的正常进行，防止边坡塌方和地基承载力下降，在坡塌方和地基承载力下降，在【连云港装饰公司连云港装饰公司】基坑开挖前和开挖基坑开挖前和开挖时，必须做好排水降水工作。基坑排水方法，可时，必须做好排水降水工作。基坑排水方法，可分为明排水法和人工降低地下水位法分为明排水法和人工降低地下

35、水位法881.1.明排水法明排水法 明排水法系采用截、疏、抽的方法来进行排明排水法系采用截、疏、抽的方法来进行排水。即在开挖基坑时，沿坑底周围或中央开挖排水。即在开挖基坑时，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，然后用水泵抽走沟流向集水井，然后用水泵抽走89图图 明排水法明排水法1 1排水沟；排水沟；2 2集水井；集水井；3 3水泵水泵90 明排水法由于设备简单和排水方便，采用较为明排水法由于设备简单和排水方便，采用较为普遍。但当开挖深度大、地下水位较高而土质又普遍。但当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时，用

36、明排水法降水开挖，当开挖至地下水不好时，用明排水法降水开挖，当开挖至地下水位以下时，有时坑底下面的土会形成流动状态，位以下时，有时坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂 91 流砂产生的原因，是水在土中渗流所产生的流砂产生的原因，是水在土中渗流所产生的动水压力动水压力D D 对土体作用的结果对土体作用的结果 图图 动水压力原理图动水压力原理图a a）水在土中渗流时的力学现象；）水在土中渗流时的力学现象； b b）动水压力对地基土的影响）动水压力对地基土的影响1 1、2 2土粒土粒92 上图所示的试验说明，水由高水位的左端经上图所示的试验

37、说明，水由高水位的左端经过长度为过长度为L，断面面积为断面面积为F的的土体向低水位的土体向低水位的右端渗流时，作用于土体上的力有：右端渗流时，作用于土体上的力有： Fhrw 1Fhrw2A，B两端的静水压力，分别为两端的静水压力，分别为和和；水渗流时受到土颗粒的阻力水渗流时受到土颗粒的阻力TLF 由静力平衡条件得：由静力平衡条件得：021 FLTFhrFhrww化简得：化简得：wrLhhT21 93上式中上式中Lhh21 为水头差与渗透路程长为水头差与渗透路程长度之比，称为水力坡度，以度之比，称为水力坡度，以 I 表示。因而上式表示。因而上式可写成：可写成：wrIT 由于单位土体阻力与动水压力

38、由于单位土体阻力与动水压力GD大小相等，大小相等，方向相反，所以：方向相反，所以：GD= -T = -I rw 94 由以上分析可知：动水压力由以上分析可知：动水压力GD 与水力坡度成与水力坡度成正比，即水位差愈大，正比，即水位差愈大，GD愈大；而渗透路程愈愈大；而渗透路程愈长，长，GD愈小。动水压力的作用方向与水流方向相愈小。动水压力的作用方向与水流方向相同。当水流方向向上时，动水压力使土颗粒受到同。当水流方向向上时，动水压力使土颗粒受到向上的压力，当动水压力等于或大于土的浸水容向上的压力，当动水压力等于或大于土的浸水容重时，即重时，即GD w 则土颗粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强则土

39、颗粒失去自重，处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒能随渗流的水一起流动，产生度等于零，土颗粒能随渗流的水一起流动，产生流砂现象流砂现象 95 细颗粒、颗粒均匀、松散、饱和的非粘性土容细颗粒、颗粒均匀、松散、饱和的非粘性土容易发生流砂现象，但是否出现流砂现象的重要条件易发生流砂现象，但是否出现流砂现象的重要条件是动水压力的大小和方向。在一定的条件下土转化是动水压力的大小和方向。在一定的条件下土转化为流砂，而在另一条件下，如改变动水压力的大小为流砂，而在另一条件下，如改变动水压力的大小和方向，又可将流砂转变为稳定土和方向，又可将流砂转变为稳定土 因此，在基坑开挖中，防治流砂的原则是因此，在基坑

40、开挖中，防治流砂的原则是“治治流砂必治水流砂必治水”。主要途径有消除、减少或平衡动水。主要途径有消除、减少或平衡动水压力压力 96 防治流砂的具体措施有：防治流砂的具体措施有：1 1）抢挖法）抢挖法 2 2）打板桩法）打板桩法 3 3）水下挖土法）水下挖土法4 4）人工降低地下水位）人工降低地下水位5 5）地下连续墙法）地下连续墙法 此外，在含有大量地下水土层或沼泽地施工此外，在含有大量地下水土层或沼泽地施工时，寒冷地区还可以采用土壤冻结法施工时，寒冷地区还可以采用土壤冻结法施工97 2. 2. 人工降低地下水位法人工降低地下水位法 人工降低地下水位的方法有：轻型井点、喷人工降低地下水位的方法

41、有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井井点等。各射井点、电渗井点、管井井点及深井井点等。各方法的选用，视土的渗透系数、降低水位的深方法的选用，视土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点、设备条件及经济比较等具体条件度、工程特点、设备条件及经济比较等具体条件参照下表选用参照下表选用98各类井点的适用范围各类井点的适用范围项项次次井点类型井点类型土层渗透系数土层渗透系数(md)降低水位深度降低水位深度(m)123456单层轻型井点单层轻型井点多层轻型井点多层轻型井点喷射井点喷射井点电渗井点电渗井点管井井点管井井点深井井点深井井点 0.1500.1500.12 0.12020010250 3

42、6612(视井点层数而定视井点层数而定)820根据选用的井点确定根据选用的井点确定3515 99(1)(1)轻型井点轻型井点 轻型井点降水就是在基坑开挖前，预先在轻型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），利用基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降落在抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降落在坑底以下，直至施工结束为止。降水稳定后即坑底以下，直至施工结束为止。降水稳定后即可使所挖的土始终保持干燥状态，改善施工条可使所挖的土始终保持干燥状态，改善施工条件，同时还使动水压力方向向下，从根本上防件，同时还使动水压力方向向下，从根本上防止

43、流砂发生，并增加土中有效应力，提高土的止流砂发生，并增加土中有效应力，提高土的强度或密实度强度或密实度 100图图 井点降水的作用井点降水的作用a a）防止涌水）防止涌水 b b）稳定边坡）稳定边坡 c c）防止管涌）防止管涌 d d）减少横向荷载）减少横向荷载 e e）防止流砂）防止流砂101图图 轻型井点法降低地下水位全貌图轻型井点法降低地下水位全貌图102图图 轻型井点设备工作原理轻型井点设备工作原理1滤管；2井点管；3弯管；4集水总管；5过滤室；6水气分离器；7进水管；8副水气分离器；9放水口；10真空泵；11电动机；12循环水泵；13离心水泵图图 滤管构造滤管构造1钢管；2管壁上的小

44、孔；3缠绕的塑料管；4细滤网；5粗滤网；6粗铁丝保护网；7井点管；8铸铁头103图图 轻型井点的平面布置轻型井点的平面布置a）单排布置 b）双排布置 c）环形布置 d）U型布置104 当基坑或沟槽宽度小于当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低值不大于，水位降低值不大于5m时，可用单排线状井点，布置在地下水流的上游时，可用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长一般不小于沟槽宽度一侧，两端延伸长一般不小于沟槽宽度 如沟槽宽度大于如沟槽宽度大于6m或土质不良，宜用双排井点或土质不良，宜用双排井点 面积较大的基坑宜用环状井点，也可布置为面积较大的基坑宜用环状井点，也可布置为U形，形，以利挖土机

45、械和运输车辆出入基坑。环状井点四角以利挖土机械和运输车辆出入基坑。环状井点四角部分应适当加密部分应适当加密 1052）高程布置井点管的埋设深度高程布置井点管的埋设深度 h 按下式计算：按下式计算： hh1hiL 式中式中 h滤管上口至总管埋设面的距离滤管上口至总管埋设面的距离(m) 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, ,一一般为般为0.51.0m i 水力坡度，水力坡度， 环状井点环状井点110， 单排线状单排线状井点为井点为14，双排线状井点为双排线状井点为1/7 L 井点管至基坑中心的水平距离（单排井点井

46、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）中为井点管至基坑另一侧的水平距离）106图图 高程布置计算高程布置计算a）单排井点 b）双排、U形或环形井点107（4 4） 轻型井点计算轻型井点计算 轻型井点的计算包括：涌水量计算，井点轻型井点的计算包括：涌水量计算，井点管数量与井距确定，以及抽水设备的选用等。管数量与井距确定，以及抽水设备的选用等。 1 1）井点系统涌水量计算井点系统的涌水量是）井点系统涌水量计算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，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，根据井点是否达到水井分为无压井和承压

47、井，根据井点是否达到不透水层，又可分为完整井和非完整井不透水层，又可分为完整井和非完整井 ，水，水井类型不同其涌水量的计算公式亦不相同井类型不同其涌水量的计算公式亦不相同108图图 水井的分类水井的分类a）承压完整井； b）承压非完整井； c）无压完整井； d）无压非完整井109图图 单井计算图单井计算图110 对于无压完整井环状井点系统，其涌水量对于无压完整井环状井点系统，其涌水量的计算公式为：的计算公式为：)/(lg)lg()2(364. 1300dmxxRSSHKQ 式中式中 Q 井点系统的涌水量井点系统的涌水量（m3d） K土壤的渗透系数土壤的渗透系数（md） H含水层厚度含水层厚度(m) S井点管处水位降低值井点管处水位降低值（m） R抽水影响半径抽水影响半径（m），），常按下式计算常按下式计算：111)(95. 1mHKSR x0环状井点系统的假想