第一章 土石方工程(3-3)

1、2022-5-2711.4 1.4 排水、降水施工排水、降水施工降水的原因：土的含水层被切断排水：排出雨水、基坑渗水等。降水的方法：集水坑降水、井点降水1.4.1 1.4.1 集水坑降水法集水坑降水法一、方法简介 沿坑底周围或中央设置集水坑、排水沟，排水沟有一定的坡度，水沿水沟流向集水坑，用水泵将其抽走。地下水流向2022-5-272剖面示意图剖面示意图二、集水坑设置二、集水坑设置1 1 位置位置 基坑内地基以外，地下水上游。基坑内地基以外，地下水上游。2022-5-2732 间距、数量 根据涌水量、基坑平面尺寸和形状、水泵的抽水能力计算设定。一般设置间距2040m。3 排水沟、集水坑的大小、

2、标高 排水主沟底应较最深基坑底低12m；集水坑直径或宽度0.60.8m，低于沟底0.41.0m，集水坑底底铺碎石（卵石），壁用竹笼或木板加固。铺碎石（卵石），壁用竹笼或木板加固。 三、适用与特点三、适用与特点特点：简便、费用低。适用：面积小，降水深度不大，土质不能产生流沙。适用：面积小，降水深度不大，土质不能产生流沙。易产生流沙的土质：细沙、粉沙、淤泥。易产生流沙的土质：细沙、粉沙、淤泥。2022-5-274四、水泵的选择四、水泵的选择 1 1 离心泵离心泵 2 2 潜水泵潜水泵潜水泵工作简图重点与考点重点与考点 排水沟设置的位置，集水坑底、坑壁的处理措施，排水沟设置的位置，集水坑底、坑壁的处

3、理措施，集水坑降水方法适用条件。集水坑降水方法适用条件。2022-5-2751.4.2 1.4.2 流砂及其防治流砂及其防治流砂现象：当基坑开挖到地下水位以下时，有时坑底流砂现象：当基坑开挖到地下水位以下时，有时坑底 土会进入流动状态，随地下水涌入基坑。土会进入流动状态，随地下水涌入基坑。1 1 成因成因GDGD2 21 1 动力压力原理图动力压力原理图(a)(a)水在土中渗流的力学现象水在土中渗流的力学现象 (b)(b)动力压力对地基土的影响动力压力对地基土的影响 1 1、2-2-土颗粒土颗粒bw wh2 2F Fh1 1h2 2w wh1 1F FbaaTLFL 地下水的水力坡度大，动水压

4、力大。动水压力的方向与水流方地下水的水力坡度大，动水压力大。动水压力的方向与水流方向一致，与土粒的重力方向相反，土粒在浮力和动水压力共同向一致，与土粒的重力方向相反，土粒在浮力和动水压力共同作用下浮起，随地下水流入基坑。作用下浮起，随地下水流入基坑。2022-5-2762 危害 基坑土丧失承载力。 轻，边挖边冒，施工条件恶化； 重，塌方，危及附近建筑物。3 3 易发土质易发土质 细砂、粉砂、亚砂土。细砂、粉砂、亚砂土。4 4 防治防治途径：减小或平衡动水压力、改变动水压力的方向、途径：减小或平衡动水压力、改变动水压力的方向、截断地下水流。截断地下水流。方法：方法： 抢挖法；打钢板桩法；水下挖土

5、法；在枯水季节开抢挖法；打钢板桩法；水下挖土法；在枯水季节开挖基坑；地下连续墙法；用井点法降低地下水位。挖基坑；地下连续墙法；用井点法降低地下水位。 重点与考点：重点与考点：流沙现象易发生的土质，防治途径。流沙现象易发生的土质，防治途径。 2022-5-277杭州地铁工地坍塌事故2022-5-278杭州地铁工地坍塌事故2022-5-279各类井点适用范围1.4.3 1.4.3 井点降水法井点降水法降水方法：打井、抽水使地下水位下落至基底以下。作用：消除流砂现象 、稳定边坡、加速土的固结。井点类型土层渗透系数/（m/d）降低水位深度/m单层轻型井点单层轻型井点0.15036多层轻型井点0.150

6、612（由井点层数而定）喷射井点0.12820电渗井点0.1根据选用的井点确定管井井点管井井点2020035深井井点深井井点10250152022-5-2710一、一、轻型井点轻型井点( (真空井点真空井点) )1 1 工作原理工作原理2022-5-27112 2 井点设备井点设备管路系统管路系统 井点管：直径50mm，长5 m7m的钢管 滤 管：直径同井点管，长1m或1.5m 总 管：直径100127mm，每段4m， 接头间距0.8m。排水设备排水设备 真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离箱 射流泵设备：射流器、离心泵、循环水箱7 76 65 54 43 32 21 18 810001000

7、15001500 滤管构造滤管构造1-1-钢管钢管;2-;2-管壁上小孔管壁上小孔;3-;3-缠缠绕的铁丝绕的铁丝;4-;4-细滤网细滤网;5-;5-粗滤粗滤网网;6-;6-粗铁丝保护网粗铁丝保护网;7-;7-井点井点管管;8-;8-铸铁头铸铁头滤管的作用：渗入水，阻隔泥沙。滤管的作用：渗入水，阻隔泥沙。2022-5-27123 3 井点布置井点布置平面布置平面布置 （1）单排井点单排井点 基坑上口宽度基坑上口宽度BH(实际含水层厚度)，取H0 =HS S SS+LS+L0.20.20.30.30.50.50.80.8H H0 01.3(S+L)1.3(S+L) 1.5 (S+L)1.5 (S

8、+L) 1.7 (S+L)1.7 (S+L) 1.85 (S+L)1.85 (S+L)2 2）无压非完整井）无压非完整井RH0sY0基坑Hh0lS00(2)1.366lglgHs sQKRx2022-5-2723S3 3）承压完整井）承压完整井4 4）承压非完整井）承压非完整井（3 3）井点管数量计算与间距确定）井点管数量计算与间距确定 单根井点管的最大出水量 式中: q 单根井点管的最大出水量 m3/d d 滤管直径 (m) l 滤管长度 (m)365qdl K000()2lnKM HhQRrM 含水层厚度R0 影响半径 r0 井点管直径 2022-5-2724井点管根数井点管间距式中: L

9、总管长度，m。 在确定井点管间距时，还应注意以下几点： a.井距不能过小，否则彼此干扰大，影响出水量，因此 井距必须大于5d。 b.在总管拐弯处及靠近河流处，井点管宜适当加密。 c.在渗透系数小的土中，考虑到抽水使水位降落的时间 比较长，宜使井距缩小。 d.间距应与总管上的接头间距相配合。1.1QnqLDn2022-5-2725球阀球阀开放开放球阀球阀关闭关闭直接用井点管水冲下沉法直接用井点管水冲下沉法 (a)(a)水冲下射时水冲下射时 (b)(b)抽水时抽水时(a)(a)(b)(b) 冲水管冲孔法冲水管冲孔法 1-1-冲管冲管;2-;2-冲嘴冲嘴;3-;3-胶皮管胶皮管;4-;4-高压水泵高

10、压水泵;5-;5-压力表压力表; ;6-6-起重吊钩起重吊钩;7-;7-井点管井点管;8-;8-滤管滤管;9-;9-填砂填砂;10-;10-粘土封口粘土封口5 5 轻型井点施工与运行轻型井点施工与运行施工顺序施工顺序 挖井点沟槽挖井点沟槽排放总管排放总管成孔成孔埋设井点管埋设井点管填砂填砂 密封密封用弯联管连接用弯联管连接安装抽水设备安装抽水设备试抽试抽成孔方法成孔方法射水法、冲孔（钻孔）法、套管法。2022-5-2726填砂滤层填砂滤层 在井壁与井点管之间填干净粗砂，至滤管顶以上在井壁与井点管之间填干净粗砂，至滤管顶以上11.5m封口封口 埋设面下埋设面下0.51.0m粘土封口，防止漏气。粘

11、土封口，防止漏气。 运行运行 使用时连续抽水（先大后小，先混后清）；使用时连续抽水（先大后小，先混后清）； 注意对周围建筑物沉降的观测。注意对周围建筑物沉降的观测。2022-5-27272022-5-2728二、喷射井点二、喷射井点 1 组成 喷射井点、高压水泵、管路系统2 工作原理高压水经内外管环形通道喷嘴截面变小流速增加形成局部真空抽吸地下水混合室喷射井点设备布置喷射井点设备布置 1-喷射井管喷射井管;2-滤管滤管;3-井水总管井水总管;4-排水总管排水总管;5-高压水泵高压水泵;6-集水池集水池;7-水泵水泵;8-内管内管;9-外管外管;10-喷嘴喷嘴;11-混合室混合室;12-扩散管扩

12、散管;13-压力表压力表3 3 适用适用降水深度降水深度820m，在渗透系数在渗透系数3 50m/d的砂土中应用的砂土中应用最有效。最有效。2022-5-2729三、管井井点三、管井井点1 1 特点特点 每个管井单独使用一台水泵抽水降低地下水位。每个管井单独使用一台水泵抽水降低地下水位。 2 2 适用适用 适宜地下水量大的土层中。适宜地下水量大的土层中。 土的渗透系数土的渗透系数 K20m/d，降水深度，降水深度815m。四、深井井点四、深井井点1 1 特点特点 每个管井单独使用一台潜水泵抽水降低地下水每个管井单独使用一台潜水泵抽水降低地下水位，水泵在管井内部。位，水泵在管井内部。 2 2 适

13、用适用 适宜地下水量大、降水较深的砂土、粉土层中。适宜地下水量大、降水较深的砂土、粉土层中。 降水深度可达降水深度可达50m。2022-5-2730五、井点降水对临近建筑物的影响和预防措施五、井点降水对临近建筑物的影响和预防措施 影响：基础下沉、房屋开裂影响：基础下沉、房屋开裂 预防措施：预防措施： 回灌井点法回灌井点法 在降水井点与建筑物之间设置一排回灌地下水， 回灌点与降水井点之间的距离不宜小于6m，回回 灌与降水同步进行。灌与降水同步进行。 设置止水帷幕法设置止水帷幕法 常用：深层搅拌法、压密注浆法、冻结法。 减缓降水速度法2022-5-2731重点与考点重点与考点 井点平面布置的形式，

14、高程布置高程的确定；井点平面布置的形式，高程布置高程的确定； 水井的分类及特点；水井的分类及特点； 轻型井点施工程序与运行；轻型井点施工程序与运行； 轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点的轻型井点、喷射井点、管井井点、深井井点的特点与适用；特点与适用； 井点降水对临近建筑物影响的预防措施。井点降水对临近建筑物影响的预防措施。2022-5-27321.5 1.5 土方填筑与压实土方填筑与压实质量问题2022-5-27331.5 1.5 土方填筑与压实土方填筑与压实 一、填土压实质量标准一、填土压实质量标准 1 1 压实系数压实系数压实系数压实系数=施工控制干密度施工控制干密度d土的最大干密度土

15、的最大干密度d,max压实系数压实系数 设计给出或查表设计给出或查表施工控制干密度施工控制干密度d d 施工中获取或计算得出施工中获取或计算得出土的最大干密度土的最大干密度d,maxd,max 受填入土质的影响，可受填入土质的影响，可通过通过 查表、计算、实测等方式得到查表、计算、实测等方式得到 项项次次土的土的种类种类变动范围变动范围项项次次土的土的种类种类变动范围变动范围最优含水量最优含水量/%(WT)最大密度最大密度/(gcm?)最优含水量最优含水量/%(WT)最大密度最大密度/(gcm?)1 1砂土砂土8121.801.883 3粉质粉质粘土粘土12151.851.952 2粘土粘土1

16、9 231.581.704 4粉土粉土16221.611.802022-5-27342 2 土的最大干密度土的最大干密度 查表 实验确定 计算w ds 1 + 0.01 wop ds土的最大干密度土的最大干密度d,max= 为经验系数为经验系数w 为水的密度为水的密度ds 为土粒相对密度为土粒相对密度wop 为最优含水量，可通过查表、按当地经为最优含水量，可通过查表、按当地经 验数据或验数据或 wp+2 计取计取2022-5-27353 3 施工控制干密度施工控制干密度4 实际干密度 取样：环刀法 组数：基坑 2050 m3一组； 基槽（管沟） 2050 m一组； 室内回填 每层400900

17、m2一组。 取样位置：每层压实后的下半部取样。 测定：土样的湿密度和含水率。施工控制干密度施工控制干密度= 土的最大干密度土的最大干密度d,max 压实系数压实系数1 + 0.1 w计算：计算： 0 = 土的湿密度土的湿密度w 土的含水量土的含水量控制：控制： 0 d 2022-5-2736二、填方土粒的选择和要求二、填方土粒的选择和要求1 不允许做填方的土料不允许做填方的土料（含水量大的）粘土、冻土、有机物含量（含水量大的）粘土、冻土、有机物含量8%的土、的土、水溶性硫酸盐含量水溶性硫酸盐含量 5%的土。的土。 2 填筑要求填筑要求 分层进行压实，尽量采用同类土；分层进行压实，尽量采用同类土

18、； 不同类的土，则透水性较小的在上层，透水性较不同类的土，则透水性较小的在上层，透水性较 大的土在较小的下层；大的土在较小的下层； 不得任意将土混杂后使用。不得任意将土混杂后使用。三、填土压实方法三、填土压实方法 碾压、夯实、振动碾压、夯实、振动 2022-5-2737三方法2022-5-27381 1 碾压法碾压法 平碾、羊足碾平碾适用平碾适用 砂类土、粘性土砂类土、粘性土羊足碾适用羊足碾适用粘性土粘性土操作：慢行23km/h2022-5-27392 2 夯实法夯实法方法：机械 人工适用：工程量小，作业面受限制。3 3 振动压实法振动压实法机械：比平碾提高效率12倍。适用：非粘性土、石渣、碎

19、石类土、适用：非粘性土、石渣、碎石类土、 杂填土、轻亚粘土。杂填土、轻亚粘土。原理：振动土颗粒之间发生位移密实2022-5-2740四、影响压实质量的因素四、影响压实质量的因素1 1 压实功的影响压实功的影响结论：（机械和铺土厚度一定）压实一定遍数即可，结论：（机械和铺土厚度一定）压实一定遍数即可， 过多遍数无用。过多遍数无用。操作：先轻后重操作：先轻后重2022-5-27412 2 含水量的影响含水量的影响说明：含水量小，土颗粒之间摩擦力较大，不易被压实；含水量较大，饱和状态土颗粒粘性大，也不易被压实。结论：结论：最优含水量时压实，可得到最优含水量时压实，可得到最大干密度。较干的土压实前先润

20、湿，水会起到润滑最大干密度。较干的土压实前先润湿，水会起到润滑的作用，土容易被压实。的作用，土容易被压实。2022-5-2742项项次次土的土的种类种类变动范围变动范围项项次次土的土的种类种类变动范围变动范围最优含水量最优含水量/%(WT)最大密度最大密度/(gcm?)最优含水量最优含水量/%(WT)/%(WT)最大密度最大密度/(gcm?)1砂土砂土8121.80 1.883粉质粉质粘土粘土12 151.85 1.952粘土粘土19 231.58 1.704粉土粉土16 221.61 1.80土的最优含水量和最大干密度参考表土的最优含水量和最大干密度参考表推广：不适宜含水量土的处理方法推广：

21、不适宜含水量土的处理方法含水量偏高，将土翻松、晾晒或掺入吸水剂，降低含水量偏高，将土翻松、晾晒或掺入吸水剂，降低含水率；含水率；含水量偏低，预先洒水润湿，增加压实遍数，使用含水量偏低，预先洒水润湿，增加压实遍数，使用大功率的压实机械。大功率的压实机械。2022-5-27433 3 铺土厚度铺土厚度 填土施工时的分层厚度和压实遍数压实机械每层铺土厚度每层铺土厚度(mm)每层压实遍数平碾2503006 8振动压实机2503503 4柴油打夯机2002503 4人工打夯0.96在地基主要持力层范围内砌体承重结构和框架结构0.85一般堆放物件场地回填土0.9室内地坪、管道地沟回填土0.910.93在地

22、基主要持力层范围以下0.930.96在地基主要持力层范围以下压实系数c填土部位结构类型填土压实系数2022-5-2745重点与考点：重点与考点： 施工压实系数的含义；施工压实系数的含义； 不允许做填方的土料，填筑要求；不允许做填方的土料，填筑要求； 干密度与压实功的关系、含水量干密度的关系，干密度与压实功的关系、含水量干密度的关系，处理不适宜含水量的方法；处理不适宜含水量的方法； 分层填土每层的大致厚度。分层填土每层的大致厚度。2022-5-27461.6 1.6 土方工程机械化施工土方工程机械化施工机械化施工的优点1.6.1 平整场地机械1 推土机构成2022-5-2747作业方法作业方法1

23、）下坡推土）下坡推土，可提高生产率，坡度不超，可提高生产率，坡度不超15度。度。2）并列推土）并列推土，用，用23台推土机并列，铲刀相距台推土机并列，铲刀相距 1530cm，可减少土的散失，提高生产率，两机，可减少土的散失，提高生产率，两机增加运土增加运土15%30%，三机增加，三机增加30%40%，运距，运距不超不超5075m，不小于，不小于20m。2022-5-27483）多刀送土：在硬土中，切土深度不大，可先将土堆到一起，然后集中送到卸土区，堆积距离不大于30m。4）槽形推土槽形推土：推土机重复在一条线上切土，推土，使工作面形成一条浅槽，在槽中推土，可减少土的散失，可增加10%30%的运

24、土量，土埂宽约50cm。适用、经济运距适用、经济运距适用场地清理、场地平整、开挖深度不大的基坑以及回填作业等。经济运距经济运距100m 之内，最佳运距为之内，最佳运距为3060m。2022-5-27492 2 铲运机铲运机能够独立完成铲土能够独立完成铲土 、运土、运土、卸土卸土 、填筑、压实的施工、填筑、压实的施工机械。机械。构成1-1-驾驶室驾驶室;2-;2-前轮前轮;3-;3-中央枢架中央枢架;4-;4-转向油缸转向油缸;5-;5-辕架辕架;6-;6-提斗油缸提斗油缸; ; 7- 7-斗门斗门;8-;8-铲斗铲斗;9-;9-斗门油缸斗门油缸;10-;10-后轮后轮;11-;11-尾架尾架2

25、022-5-2750工作原理、作业方法1）环行路线2）8字形路线施工方法下坡铲土、跨铲法、助铲法。经济运距适宜6001500m，经济运距200350m。 铲运机作业示意图铲运机作业示意图 (a)(a)铲土铲土; (b); (b)卸土卸土2022-5-27511.6.2 1.6.2 挖掘机械挖掘机械常用四种：正铲、反铲、拉铲、抓铲。工作工作特点特点后退向下，强制切土。后退向下，强制切土。适用适用开挖停机面以下的开挖停机面以下的类土，类土，开挖深度4m左右的基坑、基槽和管沟及含水量大的土。开挖方式1 1 反铲挖掘机反铲挖掘机2022-5-2752（1 1）沟端作业）沟端作业作业方便，挖掘深作业方便

26、，挖掘深度、宽度均较大。度、宽度均较大。（2 2）沟边作业）沟边作业可将土弃远，稳定可将土弃远，稳定性差，挖掘深度、性差，挖掘深度、宽度较小。宽度较小。2022-5-27532 2 正铲挖掘机正铲挖掘机工作特点工作特点前进向上，强制切土。前进向上，强制切土。挖掘力大，可开挖停机面以上的类土。适用坑内作业，开挖高度3m以上的干燥基坑。开挖方式正向挖土，侧向卸土；正向挖土，后方卸土。2022-5-27543 3 拉铲挖土机拉铲挖土机工作特点工作特点后退向下，自重切土，后退向下，自重切土，开挖开挖停机面以下的停机面以下的、类土。类土。 适用坑内作业，开挖高度3m以上的干燥基坑，挖土深度和半径较大。开挖方式正向挖土，侧向卸土；正向挖土，后方卸土。2022-5-27554 4 抓铲挖土机抓铲挖土机工作特点工作特点直上直下，自重切土。开挖直上直下，自重切土。开挖停机面以下的停机面以下的、类土。类土