土方工程3课件

1、第三节 施工准备与辅助工作一、施工准备： 1、场地清理清除原有的建筑物与构筑物，迁移树木，去除 耕植土及河塘淤泥等工作。 2、排除地面水排除积水、雨水，保持场地干燥。排水沟，截水沟、挡水坝的设置。 3、修筑临时设施道路、水电、临时停机棚与修理间等二、土方边坡与土壁支撑防止塌方，保证施工安全土壁塌方的原因：1、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。2、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。3、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）土方边坡坡度：土方

2、挖方深度H与放坡宽度B之比。边坡的表示方法边坡系数影响边坡大小的因素：土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间、边坡附近荷载状况、排水情况等挖方边坡可做成直立壁不加支撑的规定：前提：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。 深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土：1.0m硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土：1.5m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。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，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合下表的规定。土的类别 边坡坡度(高

3、宽) 坡顶无荷载 坡顶有静载 坡顶有动载 中密的砂土 11.00 1：1.251：1.50中密的碎石类土(充填物为砂土) 1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土 1：0.671：0.751：1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土) 1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土 1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.33软土(经井点降水后) 1：1.00-表1.5 深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度 永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合下表的规定。 临时性挖方边坡值 土的类别 边坡值(高宽) 砂土(不包括细

4、砂、粉砂) 11.2511.50 一般性粘土 硬 10.7511 .00硬、塑 11.0011.25 软 11.50或更缓 碎石类土 充填坚硬、硬塑粘性土 10.5011.00 充填砂土 11.0011.50 及时施工：基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。坡面保护：当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法、喷混凝土法、土钉墙等。在边坡施工中应该注意的其他问题（二） 土壁支撑 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

5、开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。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。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，见下图。根据挡土板的布置分为断续式或连续式两种。(1) 横撑式支撑横撑式支撑施工要点加支撑时：随挖随撑、支撑牢固、经常检查、及时加固或更换。拆除支撑时：自下而上逐层拆除，随拆随填补充：大面积深基坑支护1.支护特点 2 .一些先进施工技术主要支护方法:钢板桩、柱列式钢筋砼桩、连续墙等，对方形或圆形基坑采用拱圈。利用深层搅拌法加固基坑四周土体逆作法施工技术日益被重视特点地下连续墙柱列式灌注桩土锚杆土钉墙先进施工技术1.

6、地下连续墙地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结构之一。对地下结构层数多的深基坑的施工非常有利。优点：结构整体性好，刚度大，可作防渗墙，形状灵活缺点：需用专用机械，成本较高NOTE： 分段施工 接头严密 钢筋混凝土地下连续是在地面上用专门的挖槽设备，沿开挖工程周边已铺砌的导墙，在泥浆护壁的条件下，开挖一条狭窄的深槽，在槽内放置钢筋笼，浇注混凝土，筑成一道连续的地下墙体。 地下连续墙施工工艺过程是：修筑导墙挖槽吊放接头管（箱）、吊放钢筋笼浇注混凝土。地下连续墙加固土壁用水泥搅拌桩施工砼防渗墙施工导槽漏浆垮坝地下连续墙导墙施工 德国利渤海尔成槽机 地下连续墙成槽施工地下连续墙钢筋笼制作地下连续墙预埋

7、钢筋接驳器及地连墙保护层地下墙体钢筋应力监测：钢铉式钢筋计连续墙水下混凝土灌注用管地下连续墙砼浇注.2 、柱列式灌注桩以钢筋砼灌注桩配合土锚杆或横向支撑以减少柱身弯距的挡土结构优点：可使用钻孔机械，按通常灌注柱施工缺点：整体性能较差，无防水能力3. 土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中。 钻孔安放拉杆灌浆养护安装锚头张拉锚固和挖土。4 土钉墙土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙。 土钉墙自上而下施工，靠土钉的相互作用形成复合整体作用。施工工艺：开挖工作面 喷射砼 设置土钉 铺设钢筋网 设置排水系统

8、土钉墙三、土方工程施工排水与降低地下水位 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，常采用的措施是明沟排水法和井点降水法。（一）明沟排水法 施工方法：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 (见下图)设置排水沟及集水井的要求：基坑四周的排水沟与集水井设置在基础范围外。排水沟要有一定的坡度，集水井根据地下水量、 基坑平面形状及水泵能力隔2040m 设置一个。集水井直径或宽度一般为0.70.8m，深度随挖 土加深始终低于挖土面0.81.0

9、m，井壁用竹、 木等简易加固。基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底12m， 并铺设0.3m碎石滤水层。 明沟排水法的适用范围： 水流较大的粗粒土层的排水、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。 流砂的定义： 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，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。 流砂产生的原因流砂现象产生的原因 流砂现象的产生是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。动水压力GD的大小与水力坡度成正比，即水位差愈大，渗透路径L愈短，

10、则GD愈大。当动水压力大于土的浮重度时，土颗粒处于悬浮状态，土颗粒往往会随渗流的水一起流动，涌入基坑内，形成流砂。流砂的危害 使土丧失承载能力，恶化施工条件，难以达到开挖设计深度，造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜、倒塌等。 易产生流砂的土：主要是细砂、粉砂及粉土 流砂的防治方法出现流砂的重要条件是动水压力的大小、方向。防治流砂的原则是“治流砂必治水”。主要途径是消除、减少、平衡动水压力。主要措施： 抢挖法：分段抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，挖到标高以石块平衡动水压力，解决轻微流砂现象。打板桩法：将板桩打入坑底下面一定深度，增加了地下水的渗流长度，减小了动水压力。水下挖土法：使坑内水压力与地下

11、水压力平衡，消除动水压力。人工降低地下水位：轻型井点降水，消除动水压力。可靠，应用广。地下连续墙法：在基坑的周围浇筑一道混凝土或钢筋混凝土墙。其他方法：土壤冻结法，尽可能采用桩基或沉井地下含水构造的种类滞水层不透水层潜水层不透水层承压水层不透水层 管涌现象 当基坑坑底位于不透水层内，而不透水土层下面为承压蓄水层，坑底不透水层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力，基坑底部发生冒涌现象。井点降水：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。 井点降水有两类：一类为轻型井点(包括电渗

12、井点与喷射井点)；另一类为管井点(深井泵)。 降水方法的选用根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点、设备及经济技术比较参照下表选用。 （二）人工降低地下水位 降水类型及适用条件 适合条件降水类型渗透系数(cm/s) 可能降低的水位深度(m) 轻型井点多级轻型井点 10-210-5 36612 喷射井点 10-310-6 820 电渗井点 10-6 宜配合其他形式降水使用 深井井管 10-5 10 1、 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

13、型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中；降低水位深度：一级轻型井点36m，二级井点可达69m。 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、离心泵、水气分离器滤管构造真空泵井点设备工作原理图轻型井点降水现场轻型井点降水现场（2）轻型井点的布置 布置的依据：基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度。平面布置： 单排线状井点：基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低值不大于5m时。布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长不小于沟槽宽度。双排井点：沟槽宽度大于6m，土质不良。环形或U型井点：面积较大的基坑，U型有利于机械进出。 高程布置： 在考虑到抽水设备的水

14、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。 H1井点管埋设面至基坑底的距离（m）；示意图 h基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离 井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离， 一般为0.51.0m； 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）。若计算出的H值大于井点管长度，应降低井点管的埋置面（但不低于地下水位）滤管必须埋在透水层内，总管的布置标高宜接近地下水位线。当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底

15、部装设第二级井点，使降水深度增加（示意图）；如果上层土的土质较好，可先用集水井排水法挖去一层土再布置井点系统。(3)轻型井点的计算主要包括涌水量计算，井点管数量与井距确定、抽水设备的选用。井点系统涌水量的计算水井的分类：完整井与不完整井，无压井与承压井。无压完整井涌水量计算： Q ：井点系统的涌水量（ m3 /d） K ：土的渗透系数（m/d ），试验确定 s : 水位降低值（m） R : 抽水影响半径（m），常用下式表示 x0 :环状井点系统的假象半径（m）,对于矩形基坑，其长度与宽度之比不大于5时，可按下式计算： F: 环状井点系统所包围的面积对于无压非完整井点系统：地下潜水不仅从井的侧面

16、流入，还从井点的底部渗入，因此涌入量较完整井大。为简化计算，仍采用上面的公式，但式中的H换成有效抽水影响深度H0，按表1-8确定。当算得H0大于实际含水厚度H时，仍取H值。对于承压完整井点系统，涌水量计算公式为：用以上公式计算时的注意事项：要先确定井点系统布置方式和基坑的计算面积。如矩形基坑的长宽比大于5或基坑宽度大于抽水影响半径的两倍时，需将基坑分块。井点管数量与井距的确定单根井点管最大出水量 井点管的最少根数 井点管的平均间距D为：井点管布置时的注意事项间距不能太小，否则彼此干扰，出水量减少基坑周围四角和靠近地下水流方向一边的井点管应适当加密采用多级井点排水时，下一级井点管间距应较上一级的

17、小采用的间距应与总管上短接头间距相适应 抽水设备的选择真空泵主要有W5、W6型，按总管长度选用水泵按涌水量大小选用 井点管的安装使用轻型井点的安装程序排放总管埋设井点管连接井点管与总管安装抽水设备关键工作井点管的埋设一般采用水冲法，分为冲孔和埋管两个过程井点管埋设动画演示砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键试抽： 检查有无漏水、漏气，出水是否正常 轻型井点使用注意事项轻型井点运行后，应保证连续抽水。正常的排水是细水长流，出水澄清注意检查是否有井点淤塞，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。 地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，

18、停机拆除井点排水设备。 轻型井点系统降水设计实例示意图解答：示意图示意图2、喷射井点喷射井点的应用 当基坑开挖所需降水深度超过6m时，一级的轻型井点就难以收到预期的降水效果，这时如果场地许可，可以采用二级甚至多级轻型井点以增加降水深度，达到设计要求。但是这样一来会增加基坑土方施工工程量、增加降水设备用量并延长工期，二来也扩大了井点降水的影响范围而对环境不利。为此，可考虑采用喷射井点。 喷射井点用作深层降水，应用在粉土、极细砂和粉砂中较为适用。在较粗的砂粒中，由于出水量较大，循环水流就显得不经济，这时宜采用深井泵。一般一级喷射井点可降低地下位820m，甚至20m以上。 喷射井点的主要设备与工作原理根据工作流体的不同，以压力水作为工作流体的为喷水井点；以压缩空气作为工作流体的是喷气井点，两者的工作原理是相同的。喷射井点系统主要是由喷射井管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成。喷射井管由内管和外管组成，在内管下端装有喷射扬水器与滤管相连，当高压水经内外管之间的环形空间由喷嘴喷出时，地下水即被吸入而压出地面。 喷射井点的平面布置 基坑宽度小于10m时，井点可单排布置，当大于10m时，可双排布置，基坑面积较大，宜采用环形布置，井点间距一般23米。 喷射井点安装及