土木工程施工-第2讲-土方工程施工要点

第2讲土土方工程程施工要要点1土方开挖挖2土壁支护护3施工排水水4流砂的防防治第1章土方工程程邵阳学院院杨杨宗耀（教授级级高工））1土方开挖挖⑴踏勘勘现场；；⑵熟悉悉图纸、、编制施施工方案案；⑶清除除现场障障碍物，，平整施施工场地地,进行地下下墓探，，设置排排水降水水设施；；⑷永久久性控制制坐标和和水准点点的引测测,建立测量量控制网网，设置置方格网网、控制制桩等；；⑸搭设设临时设设施、修修筑施工工道路；；⑹施工工机具、、用料准准备。1.1土方施工工准备工工作第2讲土方工程程施工要要点共60页第1页踏勘现场场编编制方方案场场地清清表场场地地测量1.2边坡开挖挖场地边坡坡开挖应应采取沿沿等高线线自上而下下、分层、分分段依次进行行。在边坡上上采取多台阶同时进行行开挖时时，上台台阶应比比下台阶阶开挖进深深不少于于30m，以防塌塌方。1土方开挖挖边坡台阶阶开挖，，应作成成一定坡势以利泄水。边坡下下部设有有护脚矮墙墙及排水沟时，在边边坡修完完后，应应立即进进行护脚脚矮墙和和排水沟沟的砌筑和疏疏通，以保证证坡面不被被冲刷和坡脚范围围内不积积水。土方工程程的多台台阶开挖挖共60页第2页1.3基坑（槽槽）和管管沟开挖挖⑴基坑坑开挖，，上部应应有排水措施施，防止地表水流流入坑内内冲刷边坡坡，造成成塌方和破坏基土。(施工排水水的内容容详见第第3节)1土方开挖挖⑵基坑坑开挖，，应进行行测量定定位、抄抄平放线线，定出出开挖宽宽度，根根据土质质和水文文情况确确定在四四侧或两两侧、直直立或放放坡开挖挖，坑底底宽度应应注意预留施工工操作面面。⑶应根根据开挖挖深度、、土体类类别及工工程性质质等综合合因素确确定保持持土壁稳定定的方法和和措施。。(土壁支护护的内容容详见第第2节)基坑的切切线开挖挖共60页第3页⑷基坑坑开挖的的一般程程序：测量放线线→切线线分层开开挖→排排降水→→修坡→→整平→→留足预预留土层层等。相邻基基坑开挖挖时应遵遵循先深后浅浅或同时进行行的施工程程序，挖挖土应自上而下下水平分分段分层层进行，边边挖边检检查坑底底宽度及及坡度，，每3m左右修一一次坡，，至设计计标高再再统一进进行一次次修坡清底底。1.3基坑（槽槽）和管管沟开挖挖大型工程程基坑施工工全景图图共60页第4页⑸基坑坑开挖应应防止对对基础持持力层的的扰动。。基坑挖好好后不能能立即进进入下道道工序时时，应预留15(人工)～30cm(机械)一层土不不挖，待下道道工序开开始前再再挖至设设计标高高，以防防止持力层土壤被阳光曝晒晒或雨水浸泡泡。1.3基坑（槽槽）和管管沟开挖挖超挖后回回填的松松软土层层持力层被被雨水浸浸泡后留留下的水水渍这两种情情况都是基坑坑土方施工要要避免出现的的!共60页第5页⑹在地地下水位位以下挖挖土，应应在基坑坑内设置置排水沟、、集水井井或其它施工降水水措施，降水工工作应持续到基基础施工工完成；⑺雨季季施工时时基坑槽槽应分段开挖挖，挖好一段段浇筑一一段垫层层；⑻弃土土应及时时运出，，在基坑坑槽边缘缘上侧临临时堆土土、材料料或移动动施工机机械时，，应与基基坑上边边缘保持持1m以上的距离，，以保证坑壁壁或边坡的稳稳定；1.3基坑（槽）和和管沟开挖⑼基坑挖完完后，应组织织有业主、、设计计、勘勘察、、监理理四方参参与的的基坑验验槽，并报报质监监站验验证。。符合合要求求后方方可进进入下下一道道工序序。四方参参与基基坑验验槽共60页第第6页2土壁支支护土壁的的稳定定主要要是由由土体体内磨擦擦阻力力和粘结力力来保持持平衡衡的。。一旦旦土体体失去去平衡衡，土土体就就会塌塌方，，这不不仅会会造成成人身身安全全事故故、影影响工工期，，有时时还会会危及及附近近的建建(构)筑物。。⑴边边坡过过陡；；⑵雨雨水、、地下下水渗渗入基基坑；；⑶基基坑上上口边边缘堆堆载过过大；；⑷土土方开开挖顺顺序、、方法法未遵遵守“从上至至下、、分层层开挖挖；开开槽支支撑、、先撑撑后挖挖”的原则则。2.1造成土土壁塌塌方的的原因因第2讲土方工工程施施工要要点共60页第第7页基坑塌塌方抢抢险救救人边坡的的留设设应符符合规规范的的要求求。挖填高高度——高度大大则坡坡度系系数大大，高高度小小则坡坡度系系数小小，甚甚至不不放坡坡；土的工工程性性质——土的类类别、、含水水量，，有无无地下下水等等。土土的类类别低低（密密度小小）、、含水水量大大，则则坡度度系数数大；；土的的类别别高（（密度度大））、含含水量量小，，则坡坡度系系数小小；施工的的特点点——坡顶是是否有有荷载载？施施工期期长短短？施施工季季节？？人工作作业还还是机机械作作业？？2.2防治塌塌方的的措施施2.2.1放足边边坡对坡顶顶有荷载（尤其是是有动动荷载载）、使使用时间长长、且跨越冬冬雨季季施工工的边坡坡应留有有充足的的安全全系数数。2土壁支支护共60页第第8页2.2.2土壁支支护为缩小小施工工面，，减少少土方方，或或受场场地的的限制制不能能放坡坡时，，则可可设置置土壁壁支撑撑。2.2防治塌塌方的的措施施⑴基基槽槽支护护基(沟)槽开挖挖一般般采用用横撑式式土壁壁支撑撑。根据据挡土土板的的不同同，分分为水平挡挡土板板及垂直挡挡土板板两类。。前者者挡土土板的的布置置又分分为间断式式和连续式式两种。。湿度度小的的粘性性土挖挖土深深度小小于3m时，可可用间间断式式水平平挡土土板支支撑；；共60页第第9页间断式式水平平挡土土板支支撑对松散散、湿湿度大大的土土可用用连续式式水平平挡土土板支支撑，挖土土深度度可达达5m。对松散和和湿度度很高高的土土可用垂直挡挡土板板式支支撑，其挖挖土深深度不不限。。2.2防治塌塌方的的措施施连续式式水平平挡土土板支支撑共60页第第10页垂直挡挡土板板式支支撑⑵一一般基基坑的的支护护方法法一般基基坑的的支护护方法法有：：斜柱支支撑法法、锚锚拉支支撑法法、短短柱横横隔板板支撑撑法、、临时时挡土土墙支支撑法法等，施施工时时按适适用条条件进进行选选择。。①简简易支支护2.2防治塌塌方的的措施施仅适用用于部分地地段放坡不不够的宽度度较大的基基坑使使用仅适用用于部分地地段下部放放坡不够的的宽度较大大的基坑使使用共60页第第11页先沿基基坑边边缘打打设柱柱桩，，在柱柱桩内内侧支支设挡挡土板板并用用斜撑撑支顶顶，挡挡土板板内侧侧填土土夯实实。②斜斜柱支支撑③锚拉支撑先沿基基坑边边缘打打设柱柱桩，，在柱柱桩内内侧支支设挡挡土板板，柱柱桩上上端用用拉杆杆拉紧紧，挡挡土板板内侧侧填土土夯实实。2.2防治塌塌方的的措施施适用于于深度度不大大的大型基基坑或或机械械挖土时使使用适用于于深度度不大大的大大型基坑或或用机机械挖挖土不不能安设横横（斜斜）撑撑时使使用共60页第第12页2.2.3做好施施工排排水防防止流流砂施工排排水的的内容容将在在第3节专门门讨论论。⑴对对可能能产生生滑坡坡的地地段，，不宜宜在雨雨期挖挖方，，并应应遵循循先整治治后开开挖和由上至至下的的开挖挖顺序序，严禁先先切除除坡脚脚或在在滑坡坡体上上弃土土。2.2.4完善施施工技技术措措施⑵应应根根据据挖挖方方深深度度、、边边坡坡高高度度和和土土的的类类别别确确定定挖方方上上边边缘缘至至土土堆堆坡坡脚脚的的距距离离，当当土土质质干干燥燥密密实实时时不不小小于于3m，当当土土质质松松软软时时不不小小于于5m。坡顶顶堆堆土土的的最最小小距距离离共60页第13页2土壁壁支支护护⑶边边坡坡有有危岩岩、、孤孤石石、、崩崩塌塌体体等不不稳稳定定的的迹迹象象时时要要先先做做妥妥善善处处理理。。对对软软土土土土坡坡和和极极易易风风化化的的软软质质岩岩石石边边坡坡，，开开挖挖后后应应对对坡脚脚、、坡坡面面采取取喷浆浆、、抹抹面面、、嵌嵌补补、、砌砌石石等等保保护护措措施施，并并作作好好坡顶顶、、坡坡脚脚排排水水。高达达530m的边边坡坡锚锚固固共60页第14页2土壁壁支支护护边坡坡支支护护支撑撑垛垛防防治治边坡坡崩崩塌塌大石石加加固固崩塌塌防防治治共60张第第15张2土壁壁支支护护边坡坡简简易易护护理理边坡坡主主动动防防护护网网石笼笼网网护护坡坡石笼笼网网护护岸岸漓江江石石笼笼护护岸岸共60张第第16张2土壁壁支支护护宜万万铁铁路路岩岩崩崩滑滑坡坡事事故故2007年11月20日，，高高阳阳寨寨隧隧道道发发生生岩岩崩崩事事故故，，滑滑坡坡体体总总方方量量约约3000m3。施施工工人人员员1死1伤2失踪踪。。一一辆辆长长途途客客车车途途经经事事发发现现场场被被埋埋入入巨巨石石下下，，31人无无人人生生还还。。2土壁壁支支护护岩崩崩滑滑坡坡事事故故现现场场全全景景岩石石崩崩塌塌处处崩崩塌塌的的巨巨石石客车车被被埋埋,车上上有乘乘客客31人共60页第17页2.3深基基坑坑的的支支护护深基基坑坑支支护护的的基基本本要要求求：：●确保保支护护结结构构能能起起挡挡土土作作用用，基基坑坑边边坡坡保持持稳稳定定；●确确保保相相邻邻的的建建（（构构））筑筑物物、、道道路路、、地地下下管管线线的的安安全全，，不不因因土体体的的变变形形、、沉沉陷陷、、坍坍塌塌受受到到危危害害；●通过过排水降水水等措施，，确保基础施工工在地下下水位以以上进行行。上海环球球金融中中心基础施工工地铁车站站的深基坑支支护共60页第18页2土壁支护护常用的支支护结构构体系排桩式土钉墙喷锚支护护钢管桩挖孔灌注注桩钢板桩板墙式板桩式组合式粉体喷射射注浆桩桩墙钻孔灌注注桩高压喷射射注浆桩桩墙深层搅拌拌水泥土土桩墙逆作拱墙墙式边坡稳定定式排桩与板板墙式水泥挡土土墙式现浇地下下连续墙墙灌注桩与与水泥土桩桩结合加筋水泥泥土围护护墙型钢横挡挡板共60页第19页2.3深基坑的的支护2.3.1挡土灌注注桩支护护适于开挖挖面积大大、深度度大于6m、不允许许放坡、、邻近有有建（构构）筑物物的基坑坑支护。。开挖前在在基坑周周围设置置砼灌注桩桩，桩的排排列有间隔式、、双排式式和连续式，桩顶设设置砼连系梁梁或锚桩、拉拉杆。施工方方便、安安全度好好、费用用低。深基坑的的间隔式式排桩支支护共60页第20页2.3深基坑的的支护2.3.2挡土灌注注桩与土土层锚杆杆结合支支护适于大型型较深基基坑,施工期较较长,邻近有建建筑物,不允许支支护,、邻近地地基不允许有下沉位位移时使使用桩顶不设设锚桩、、拉杆，，而是挖挖至一定定深度，，每隔一一定距离离向桩背面斜斜向打入入锚杆，达到强强度后，，安上横撑撑，拉紧紧固定，在桩中中间挖土土，直至至设计深深度。深基坑的的间隔式式排桩支支护共60页第21页桩顶连系系梁悬臂支护护桩锚杆及横横撑2.3深基坑的的支护2.3.3土层锚杆杆支护在立壁土土层上钻钻（掏））孔至要要求深度度，孔内内放入钢筋筋，灌入水泥砂浆浆或化学浆液液，使之与与土层结结合成抗拉锚杆杆，将立壁土体体侧压力力传至稳稳定土层层。适于较硬硬土层或或破碎岩岩石中开开挖较大大较深基基坑，邻邻近有建建筑物须须保证边边坡稳定定时采用用基坑锚杆杆支护施施工中2.3深基坑的的支护共60页第22页天然土体通过过钻孔、插筋、、注浆来设置土钉(亦称砂浆锚杆杆)并与喷射砼面板相结合，形成类似重重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后后的土压力，，保持开挖面面的稳定。也也称为喷锚网加固边边坡或喷锚网挡墙。2.3.4土钉墙支护钻孔插插筋、、注浆铺铺设钢筋网网喷喷射射砼护面土钉墙支护2.3深基坑的支护护共60页第23页2.3.5钢板桩支撑当基坑较深、、地下水位较较高且未施工工降水时，采采用板桩作为为支护结构，，既可挡土、、防水，还可可防止流砂的的发生。板桩支撑可分分为无锚板桩(悬臂式板桩)和有锚板桩两大类。钢板桩＋水平平支撑U型钢板桩插插打入入土U型板桩相互连连接2.3深基坑的支护护共60页第24页2.3.6内撑式支护由支护桩或墙墙和内支撑组组成，适用于于各种地基土土层，缺点是是内支撑会占用一定的施施工空间。北京地铁熊猫猫环岛车站基坑钢管管支护大型深基坑的的钢管对撑支支护共60页第25页2.3深基坑的支护护制作深基坑砼砼构架构架支护下挖桩间土方构架支护下逆作法施工共60页第26页2.3深基坑的支护护2.3.7地下连续墙支支护地下连续墙成成槽施工先建造钢筋砼砼地下连续墙墙，达到强度度后在墙间用用机械挖土。。该支护法刚刚度大、强度度高，可挡土土、承重、截截水、抗渗，，可在狭窄场场地施工，适适于大面积、有地地下水的深基基坑施工。SH350连续墙抓斗—成槽机三一重工槽段的连接点击动画水泥搅拌桩共60页第27页2.3深基坑的支护护导墙施工导导墙施工工完泥泥浆系统--泥浆池成槽施工钢钢筋筋笼吊装锁锁口管起拔拔砼砼浇筑2.3深基坑的支护护共60页第28页深基坑边坡支支护坍塌事故故杭州地铁塌陷陷事故2008年11月15日下午，杭州州萧山湘湖段段地铁施工现现场发生塌陷陷事故。风情情大道长达75m的路面坍塌并并下陷15m。行驶中的11辆车陷入深坑坑，数十名地地铁施工人员员被埋。共60页第30页2土壁支护共60页第31页2土壁支护事故附近的房房屋已被全部推倒倒陷落的车辆被吊起清理塌陷现场场事故造成21人死亡，经济济损失约1.5亿元，是中国国地铁建设史史上最惨痛的的事故。共60页第32页2土壁支护上海“莲花河畔景景苑”在建楼房整体体倒塌6月27日6时左右，上海海闵行区“莲花河畔小区区”一栋在建建13层住宅楼整体体倒塌。这是是建国以来建建筑业最令人人恐怖的倒楼楼事件。共60页第33页2土壁支护共60页第34页2土壁支护共60页第35页2土壁支护两侧压力差产产生的水平力力超过了桩基基的抗侧能力力骇人听闻的上上海倒楼事件件令土木人蒙蒙羞，开发商商、承包商、、监理工程师师和负有监管管职责的政府府官员将被钉钉在土木建设设史的耻辱柱柱上！共60页第36页2土壁支护3施工排水基坑开挖时，，流入坑内的的地下水和地地表水如不及及时排除，会会使施工条件恶化化、造成土壁塌方，亦会降低地基的承承载力。3.1明排水法一般采用截、疏、抽的方法。截：在现场周围设设临时或永久久性排水沟、、防洪沟或挡挡水堤，以拦拦截雨水、潜潜水流入施工工区域；疏：在施工范围内内设置纵横排排水沟，疏通通、排干场内内地表积水；；抽：在低洼地段设设置集水、排排水设施，然然后用抽水机机抽走。施工排水可分为明排水法和人工降低地下下水位法两种。第2讲土方工程施工工要点共60页第37页⑴明沟与集集水井排水在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在四角或每每隔20～30m设一集水井，排水沟始终终比开挖面低低0.4～0.5m，集水井比排排水沟低0.5～1m，在集水井内内设水泵将水抽排排出基坑。适用于土质质情况较好、地下下水量不大的基坑坑排水3.1明排水法普通明沟与与集水井排排水法共60页第38页⑵分层明明沟排水当基坑开挖挖土层由多多种土层组组成，中部部夹有透水水性强的砂砂类土时，，为防止上层地地下水冲刷刷基坑下部部边坡，宜在基坑坑边坡上分层设置明明沟及相应应的集水井井。适用于深度度较大、地下水位较较高、上部有透水性性强的土层的基坑排排水3.1明排水法点击动画明沟与集水水井排水分层明沟排排水法共60页第39页⑶深层层明沟排水水当地下基坑坑相连，土土层渗水量量和排水面面积大，为为减少大量量设置排水水沟的复杂杂性，可在在基坑内的的深基础或或合适部位位设置一条条纵、长、、深的主沟，其余部位位设置边沟或支沟与主沟连通通，通过基础部位用用碎石或砂砂子作盲沟。适用于深度度大的大面积地下下室、箱基的基坑坑施工排水3.1明排水法深层明沟排排水法共60页第40页3.2施工降水在含水丰富富的土层中中开挖大面面积基坑时时，明沟排排水法难以以排干大量量的地下涌涌水，当遇遇粉细砂层层时，还会会出现严重重的翻浆、冒泥泥、涌砂现现象，不仅基坑坑无法挖深深，还可能能造成大量量水土流失、、边坡失稳稳、地面塌塌陷，严重者危及及邻近建筑筑物的安全全。遇有此种种情况时应应采用井点降水的的人工降水水方法施工工。3施工排水地下室电梯梯井局部二二次降水全基坑轻型型井点降水水共60页第41页3.2.1井点降水的的作用防止地下水涌入坑内防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方使坑底的土土层消除了地下下水位差引起的的压力，因此防防止了坑底的管管涌3.2施工降水共60页第42页降水后，使使板桩减少了了横向荷载消除了地下下水的渗流，，也就防止了了流砂现象降低地下水水位后，还能能使土壤固结结，增加地基基土的承载能能力3.2施工降水共60页第43页3.2.2井点降水的的种类轻型井点是是沿基坑四四周将井点管埋入入蓄水层内内，利用抽水水设备将地地下水从井点管内不不断抽出，将地下水位降降至基坑底底以下。⑴轻型井井点适用于渗透透系数为0.1～50m/d的土层中。降降水深度为：单级级井点3～6m，多级井点6～12m3.2施工降水点击动画轻型井点降降水共60页第44页⑵喷射井井点是在井点管管内设特制制的喷射器器，用高压压水泵或空空气压缩机机向喷射器器输入高压压水或压缩缩空气，形形成水气射流，将地下水水抽出排走走。其降水水深度可达达8～20m。适用于开挖挖深度较深深、降水深度大于8m，土渗透系系数为3～50m/d的砂土或渗渗透系数为0.1～3m/d的粉砂、淤泥质土、、粉质粘土土。3.2施工降水共60页第45页⑶电渗井井点电渗井点以以井点管作负负极，打入的钢筋作正极极，通入直流流电后，土土颗粒自负负极向正极极移动，水则自正极极向负极移移动而被集集中排出。本法常与轻轻型井点或或喷射井点点结合使用用。适用于渗透透系数很小的的饱和粘性土土、淤泥或淤淤泥质土中的的施工降水3.2施工降水共60页第46页⑷管井井井点管井井点由由滤水井管、、吸水管和抽水机组成。管井井埋设的深深度和距离离根据需降降水面积、、深度及渗渗透系数确确定，一般般间距10～50m，最大埋深深可达10m，管井距基基坑边缘距距离不小于于1.5m(冲击钻成孔孔)或3m(钻孔法成孔孔)，适用于降降水深度3～5m、渗透系数数为20～200m/d的基坑中施施工降水。。管井井点设设备简单、、排水量大大、易于维维护、经济济实用。3.2施工降水管井填充滤滤料管管井井抽排水PVC简易管井共60页第47页如需降水深深度较大，，可采用深深井井点，，适用于降降水深度＞15m、渗透系数数为10～250m/d的基坑。故故称为“深井泵法法”。3.2施工降水管井井点降降水点击动画管井井点降降水共60页第48页3.2.3轻型井点降降水点击井点降水动动画⑴轻型井井点的设备备由管路系统统（滤管、、井点管、、弯联管及及总管）和和抽水设备备（真空泵泵、离心泵泵和水气分分离器）组组成。轻型型井点工作作原理及滤滤管构造见见图：3.2施工降水共60页第49页⑵轻型型井点的平平面布置①单排布布置：当基坑(槽)宽度＜6m、降水深度度≯5m时可采用单单排布置。。井点管应应布置在地下水的上上游一侧，两端端的延伸长长度不宜小小于坑槽的的宽度B。②双排布布置：当基坑(槽)宽度＞6m时应采用。3.2施工降水共60页第50页③环型或或U型布置：当基坑面积积较大时，，应采用环环型布置（（考虑施工机机械进出基基坑时宜采采用U型布置）。●采用双双排、环型型或U型布置时，，位于地下下水上游一一排的井点点间距应小小些，下游游井点的间间距可大些些。●如采用用U形布置，则则井点管不不封闭的一一段应在地地下水的下下游方向。。3.2施工降水共60页第51页⑶轻型型井点的高高程布置轻型井点降降水深度一一般不大于于6m。井点管埋埋置深度H(不包括滤管管)，可按下式式计算：●如H值小于降水水深度6m时，则可用用一级井点点；●当H值稍大于6m时，如降低低井点管的的埋置面可可满足降水水深度要求求时，仍可可用一级井井点降水；；3.2施工降水共60页第52页●在确定定井点管埋埋置深度时时，还应考考虑井点管管露出地面面0.2～0.3m，滤管必须须埋在透水水层内。●当一级级井点达不不到降水深深度要求时时，则可采采用二级井井点（见右右图）。3.2施工降水地下室三级级井点降水水共60页第53页⑷轻型井井点的设计计及计算井点系统的的设计应掌掌握施工现现场地形图图、水文地地质勘察资资料、基坑坑的施工图图设计等资资料。设计内容除进进行井点系统统的平面布置置和高程布置置外,尚应进行涌水量的计算算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。⑸轻型井点点的埋设程序序排放总管→埋埋设井点管→→用弯联管将将井点与总管管接通→安装装抽水设备。。3.2施工降水共60页第54页⑹防范井点点降水不利影影响的措施井点降水必然然会形成降水漏斗，从而导致周周围土壤固结并引引起地面沉陷陷，为减少井点点降水对周围围建筑物及地地下管线造成成影响，可考考虑在井点设设置线外4～5m处设置回灌井点，将井点中抽抽出水经沉淀淀后用压力注注入回灌井中中，形成一道道水墙。设置挡土帷幕也可减少井点点降水引起的的不利影响。。3.2施工降水共60页第55页4流砂的防治在细砂或粉砂砂土层的基坑坑开挖时，地地下水位以下下的土在动水压力的推动下极易易失去稳定，，随着地下水水涌入基坑。。称为流砂现象。流砂发生后后，土完全丧丧失承载力，土体边挖边冒冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到到设计深度。严重时会引引起基坑边坡塌方,临近建筑物出出现下沉、倾斜甚至倒