土方工程施工要点图文讲义

土方工程施工张健为大连大学工程管理技术研发中心1土方工程主要内容：包括土方规划、土方工程施工的要点，土方工程机械化施工。在土方规划中，涉及了土的工程分类和性质、土方边坡、土方量计算、场地设计标高的确定和土方调配等问题；在土方工程施工要点中，重点论述了土壁稳定、护坡支护、施工排水、流砂防治和填土压实，以上是土方工程施工的关键；在土方工程机械化施工中，着重阐述常用土方机械的类型、性能及提高生产率的措施。土木工程施工中，常见的土方工程：（1）场地平整——确定场地设计标高，计算挖、填土方量，合理地进行土方调配等。（2）开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝，其中包括施工排水、降水，土壁边坡和支护结构等。（3）土方回填与压实——其中包括土料选择，填土压实的方法和密实度检验等。1土方工程1土方工程土方工程概念土石方工程是土木工程施工中主要的分部工程之一，其内容包括土石方的开挖（爆破）、运输、填筑与弃土、平整与压实等主要的施工过程，以及场地清理、测量放线、施工排水、降水和土壁支护等准备与辅助工作。土方工程施工的特点工程量大、面广；露天作业，不确定性影响因素较多；施工条件复杂；劳动强度较大。5678910组织土土方工工程施施工的的要求求（1）在条条件允允许的的情况况下应应尽可可能采采用机械化化施工工；（2）要合理安安排施施工计计划，尽量量避开开冬、、雨期期施工工；（3）为了了降低低土石石方工工程施施工费费用，，减少少运输输量和和占用农农田，，要对对土方方进行行合理调调配、、统筹筹安排排。（4）施工工前要要做好好调查查研究究，拟拟定合理施施工方方案和技术措措施，，保证证工程程质量量和安安全，，加快快施工工进度度。学习重点：土的工程性质及及其对施工的影影响，土壁支护护与边坡，以及及降低地下水位位的方法。1土方工程学习要求:了解土的分类和和现场鉴别土的的种类；掌握基坑(槽)、场地平整土土石方工程量的的计算方法；了解土壁塌方和和发生流砂现象象的原因及防止止方法；熟悉常用土方施施工机械的特点点、性能、适用用范围及提高生生产率的方法；；掌握土方量计计算与基（槽））坑土方施工、、土方边坡与土土壁支撑方法;掌握排除地面水水、人工降低地地下水位（轻型型井点降水）的的方法;掌握回填土施工工方法及质量检检验标准与安全全措施。1土方工程1.1土的分类及工程程性质1.2土方量计算1.3施工准备与支护护排降水1.5基坑(槽)施工工1.4土方机械化施工工1.6填土与压实End本章内容容按土开挖的难易易程度将土分为：松软软土、普通土、、坚土、砂砾坚坚土、软石、次次坚石、坚石、、特坚硬石等八八类。松土和普通土可可直接用铁锹开开挖，或用铲运运机、推土机、、挖土机施工；；坚土、砂砾坚土土和软石要用镐镐、撬棍开挖，，或预先松土，，部分用爆破的的方法施工；次坚石、坚石和和特坚硬石一般般要用爆破方法法施工。土的工程分类与1.1土的分分类及工程性质质1.1.1土的分类与鉴别别表1.1土土的工程分类类与现场鉴别方方法土的分类

土的名称

可松性系数

现场鉴别方法

KSK’s一类土(松软土)

砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)

1.08～1.17

1.01～1.03

能用锹、锄头挖掘

二类土(普通土)

亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土

1.14～1.28

1.02～1.05

用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松

三类土(坚土)

软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土

1.24～1.30

1.04～1.07

要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍

四类土(砂砾坚土)

重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石

1.26～1.32

1.06～1.09

整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤

土的分类

土的名称

可松性系数

现场鉴别方法

KSK’s五类土(软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩

1.30～1.451.10～1.20用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土(次坚石)泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩，片麻岩1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖,部分用风镐七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩

1.30～1.451.10～1.20用爆破方法开挖

八类土(特坚硬石))

安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩1.45～1.501.20～1.30用爆破方法开挖土的含水量：土中水的质量量与固体颗粒质质量之比的百分分率。1.1.2土的工程性质1.1.2.1土的含水量式中：m湿——含水状态土的质质量，kg；m干——烘干后土的质量量，kg；mW——土中水的质量，，kg；mS—固体颗粒的质量量，kg。土的含水量随气气候条件、雨雪雪和地下水的影影响而变化，对对土方边坡的稳稳定性及填方密密实程度有直接接的影响。(1.1)土的天然密度:在天然状态下，，单位体积土的的质量。它与土土的密实程度和和含水量有关。。土的天然密度按按下式计算：1.1.2.2土的天天然密度和干干密度式中ρ——土的天然密度度，kg/m3；m——土的总质量，，kg；V—土的体积，m3。(1.2)干密度:土的固体颗粒粒质量与总体体积的比值，，用下式表示示：式中ρd——土的干密度，，kg/m3；mS——固体颗粒质量量，kg；V—土的体积，m3。在一定程度上上，土的干密密度反映了土土的颗粒排列列紧密程度。。土的干密度度愈大，表示示土愈密实。。土的密实程程度主要通过过检验填方土土的干密度和和含水量来控控制。(1.3)1.1.2.3土的可可松性系数土的可松性：：天然土经开挖挖后，其体积积因松散而增增加，虽经振振动夯实，仍仍然不能完全全复原，土的的这种性质称称为土的可松松性。土的可松性用用可松性系数表示，即式中KS、KS′——土的最初、最最终可松性系系数；V1——土在天然状态态下的体积，，m3；V2——土挖出后在松松散状态下的的体积，m3；V3——土经压(夯)实后的体积积，m3。土的最初可松松性系数KS是计算车辆装装运土方体积积及挖土机械械的主要参数数；土的最终可松松性系数是计计算填方所需需挖土工程量量的主要参数数，各类土的的可松性系数数见表1.1所示。1.1.2.4土的渗渗透性土的渗透性：指土体被水透透过的性质。。土的渗透性性用渗透系数数表示。渗透系数：表示单位时间间内水穿透土土层的能力，，以m/d表示；它同土土的颗粒级配配、密实程度度等有关，是是人工降低地地下水位及选选择各类井点点的主要参数数。土的渗透透系数见表1.2所示。表1.2土的渗透系数数参考表土的名称

渗透系数(m/d)

土的名称渗透系数(m/d)

粘土

＜0.005

中砂

5.00～20.00

亚

粘

土

0.005～0.10

均质中砂

35～50

轻亚粘土

0.10～0.50

粗砂

20～50

黄土

0.25～0.50

圆

砾

石

50～100

粉砂

0.50～1.00

卵石

100～500

细砂

1.00～5.00

1.2土土方计算算1.2.1基坑与基槽土土方量计算基坑土方量可按立体几何何中拟柱体(由两个平行行的平面作底底的一种多面面体)体积公公式计算(图1.1)。即式中H——基坑深度，m；A1、A2——基坑上、下底底的面积，m2；A0—基坑中截面的的面积，m2。(1.6)基槽土方量计算可沿长度度方向分段计计算(图1、2)：式中V1——第一段的土方方量，m3；L1—第一段的长度度，m。将各段土方量量相加即得总土方量：(1.7)(1.8)1.2.2场地平整土方方计算对于在地形起起伏的山区、、丘陵地带修修建较大厂房房、体育场、、车站等占地地广阔工程的的平整场地，，主要是削凸凸填凹，移挖挖方作填方，，将自然地面面改造平整为为场地设计要要求的平面。。场地挖填土方方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的的场地划分成成若干横截面面后，用横截截面计算公式式逐段计算，，最后将逐段段计算结果汇汇总。横截面面法计算精度度较低，可用用于地形起伏伏变化较大地地区。对于地形较平平坦地区，一一般采用方格格网法。方格网法计算算场地平整土土方量步骤为为：(1)读识识方格网图方格网图由设设计单位(一一般在1/500的地形形图上)将场场地划分为边边长a=10～40m的若干方格，，与测量的纵纵横坐标相对对应，在各方方格角点规定定的位置上标标注角点的自自然地面标高高(H)和设计标高(Hn)，如图1.3所所示。1.2.2场地平整土方方计算（2）确定场地设设计标高考虑的因素：：满足生产工艺艺和运输的要要求；尽量利用地形形，减少挖填填方数量；争取在场区内内挖填平衡，，降低运输费费;有一定泄水坡坡度，满足排排水要求。场地设计标高高一般在设计文文件上规定，，如无规定：小型场地――挖填平衡法大型场地――最佳平面设计计法（用最小小二乘法，使使挖填平衡且且总土方量最最小）A、初步标高（按挖填平衡）方法：将场地划分分为每格边长长10～40m的方格网，找找出每个方格格各个角点的的地面标高（（实测法、等等高线插入法法）。aaaaaaH11H12H21H22则场地初步标高高：H0=（H11+H12+H21+H22）/4MH11、H12、H21、H22——一个方格各角角点的自然地地面标高；M——方格个数。或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4MH1－－一个方格格所仅有角点点的标高；H2、H3、H4－－分别为两两个、三个、、四个方格共共用角点的标标高。B、场地设计标标高的调整按泄水坡度、、土的可松性性、就近借弃弃土等调整。。按泄水坡度调调整各角点设设计标高：：LyLxixiyH0(2)双向排水时，，各方格角点点设计标高为为：LH11H0H0iH12H21Hn=H0L•iHn=H0LxixLyiy(1)单向排水时，，各方格角点点设计标高为为:Hn【例】某建筑场地方方格网、地面面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考虑土的的可松性的影影响，确定方方格各角点的的设计标高。。解：（1）初步设计标标高（场地平均标标高）H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）=70.29（m）70.0970.09（2）按泄水坡度度调整设计标标高：Hn=H0LxixLyiy；H1=70.29－30×2‰+30×3‰=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26H0＝70.29H2=70.29－10×2‰+30×3‰‰=70.36H3=70.29+10×2‰+30××3‰=70.40其它见图(3)计算场地各个个角点的施工工高度施工高度为角角点设计地面面标高与自然然地面标高之之差，是以角角点设计标高高为基准的挖挖方或填方的的施工高度。。各方格角点点的施工高度按下式计算：：式中hn——角点施工高度度即填挖高度度(以“+”为填，“-”为挖)，m；n—方格的角点编编号(自然数列1，2，3，…，n)。(1.9)(4)计算“零点”位置，确定零零线方格边线一端端施工高程为为“+”，若另一端为为“-”，则沿其边线线必然有一不不挖不填的点点，即为“零点”(图1.4)。零点位置按下下式计算：式中x1、x2——角点至零点的的距离，m；h1、h2——相邻两角点的的施工高度(均用绝对值值)，m；a—方格网的边长长，m。(1.10)确定零点的办办法也可以用用图解法，如图1.5所示。方法是是用尺在各角角点上标出挖挖填施工高度度相应比例，，用尺相连，，与方格相交交点即为零点点位置。将相相邻的零点连连接起来，即即为零线。它是确定方方格中挖方与与填方的分界界线。(5)场地土方量的的计算：分别按方格求求出挖、填方方量，再求整整个场地总挖挖方量、总填填方量四角棱柱体法法1）全挖、全填填格：V挖（填）=a2(h1+h2+h3+h4)/4h1~h4—方格角点施工工高度绝对值值V挖（填）—挖方或填方的的体积。2）部分挖、部部分填格：V挖（填）=a2[h挖（填）]2/4hh挖（填）—方格角点挖或或填施工高度度绝对值之和和；h—方格四个角点点施工高度绝绝对值总和。。三角棱柱体法法（略）均见教材40四方棱柱体法法1）全挖全填格格V=a2(h1+h2+h3+h4)/4式中：V——挖方或填方的的土方量（m）h1,h2,h3,h4——方格四个角点点的挖填高度度(m)，以绝对值代代入。412）部分挖部部分填格1.2.3土方的调配配：在施工区域域内，挖方方、填方或或借、弃土土的综合协协调。1、要求：总运输量最最小；土方施工成成本最低。。2、步骤：（1）找出零线，，画出挖方方区、填方方区；（2）划分调配配区注意：1）位置与建建、构筑物物协调，且且考虑开、、施工顺序序；2）大小满足足主导施工工机械的技技术要求；；3）与方格网网协调，便便于确定土土方量；4）借、弃土土区作为独独立调配区区。B1A1A2A3A4B2B30000（3）找各挖、、填方区间间的平均运运距（即土方重重心间的距距离）可近似以几几何形心代代替土方体体积重心挖填B1B2B3挖方量A1

50

70

100500A2

70

40

90

500A3

60

110

70

500A4

80

100

40400填方量800600500

1900划分调配区区示例：（4）列挖、填填方平衡及及运距表（5）调配方法：最小元素素法－－就就近调配。。顺序：先从运距距小的开始始，使其其土方量最最大。n列填方量填挖B1B2B3挖方量A1

50

70

100500A2

70

40

90

500A3

60

110

70500A4

80

100

40400800600500

1900m行400500500300100100结果：所得运输输量较小，，但不一定定是最优方方案。（总运输量量97000m3-m)（6）画出调配配图（略）3、调配方案案的优化（线性规划划中—表上作业法法）（1）确定初步步调配方案案（如上）要求：有几个独立立方程土方方量要填几几个格，即即应填m+n-1个格，不足足时补“0”。如例中：m+n－1=3+4－1=6，已填6个格，满足足。（2）判别是否否最优方案案用位势法求求检验数ij，若所有ij0，则方案为为最优解。。1）求位势Ui和Vj：位势和就是是在运距表表的行或列列中用运距距（或单价价）同时减减去的数，，目的是使使有调配数字字的格检验数为零零，而对调调配方案的的选取没有有影响。计算方法：：平均运距（（或单方费费用）Cij=Ui+Vj设U1=0，挖填位势数B1B2B3位势数Ui

VjA150050

70

100A2

70

500

40

90

A330060

100

110100

70

A4

80

100

40040U1=0V1=50U3=10V2=100U2=－60V3=60U4=－20U3=C31－V1=60－50=10；则V1=C11－U1=50－0=50；V2=110－10=100；……2）求空格格的检验验数ijij=Cij–Ui–Vj;11=50－0－50＝0（有土））;结论：表中12为负值，不是最最优方案案。应对对初始方方案进行行调整。。-30+40+80+90+50+2013=100－0－60＝40;挖填

B1B2B3

Ui

VjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070

090

A3U3=10000A4U4=-2080100

0位势数位势数5060110404070求检验数表21=70－(－60)－50＝80;………12=70－0－100＝－30（三）方方案调整整调整方法法：闭回回路法。。调调整顺顺序：从从负值最最大的格格开始。。1)找闭回路路沿水平或或垂直方方向前进进，遇适适当的有有数字的的格转弯弯，直至至回到出出发点。。2）调整调调配值从空格出出发，在在奇数次次转角点点的数字字中，挑挑最小的的土方数数调到空空格中。。且将其其它奇数数次转角角的土方方数都减减、偶数数次转角角的土方方数都加加这个土土方量，，以保持持挖填平平衡。填方量填挖B1B2B3挖方量A1

500A2

500A3

500A4

400800600500

1900400500500300100100X12(100)(0)(400)(400)3）再求位位势及空空格的检检验数若检验数数仍有负负值，则则重复以以上步骤骤，直到到全部ij≥0而得到最最优解。。+40+50+60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=－30U3=10V3=60U4=－20位势数位势数挖填

B1B2B3Ui

VjA1A2

A3A4

506011040407080100707010090+30

0

0

0

0

0

0由于所所有的的检验验数ij≥0，故该该方案案已为为最优优方案案。（5）求求出最最优方方案的的总运运输量量：400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40＝94000m3·m（4）绘出出调配配图：（包括括调运运的流流向、、数量量、运运距））。A1A2A3A4B1B2B3m3m51土方调调配（（回顾顾及例例题））目的：：就是使使土方方总运运输量量或土土方施施工成成本最最小的的条件件下，，达到到缩短短工期期和降降低成成本。思路：：确定填填挖方方区土土方的的调配方方向和和数量量。原则：：①应应力求求达到到挖填平平衡和和运量量最小小的原则则；②应应考虑虑近期施施工与与后期期利用用相结结合的原则则；③应应采取取分区与与全场场相结结合来考虑虑的原原则；；④应应尽可可能与大型型地下下建筑筑物的的施工工相结结合；⑤应应合理理布置置挖填填方分分区线线，选选择恰恰当的的调配配方向向、运运输路路线，，以方便挖挖、填填、运运。52调配步步骤：：①划划分调调配区区②求求出每每对调调配区区之间间的平平均运运距③进进行土土方调调配④画画出土土方调调配图图⑤列列出土土方量量平衡衡表53方法及及步骤骤（以表表上作作业法法为例例）最小元元素法法--对运距距最小小的一一对填填挖区区优先先地、、最大限限度地地供应应土方方量（（可减减少检检验次次数））。①列列出土土方平平衡----运距（（或单单位运运价））表②初初始调调配方方案编编制----采用最最小元元素法法③最最优方方案的的判别别法----闭回路路法、、位势势法、、假想价价格系系数法法。④方方案的的调整整54土方调调配实实例：：“表上作作业法法”进行土土方调调配下图为为一矩矩形广广场，，图中中小方方格中中的数数字为为各调调配区区的土土方量量，箭箭杆上上的数数字则则为各各调配配区之之间的的平均均运距距，试试求最最优土土方调调配方方案。。55（1）编制制初始始调配配方案案初始方方案的的编制制采用用“最小元元素法法”，即对对应于于价格格系数数Cij最小的的土方方量Xij取最大大值，，由此此逐个个确定定调配配方格格的土土方数数及不不进行行调配配的方方格。。56第一步步：将将土方方数及及价格格系数数填入入计算算表中中57第二步步：按按“最小元元素法法”填入土土方数数5859（2）最优优方案案判别别：----假想价价格系系数法法该方法法是设设法求求得无无调配配土方方方格格的检检验数数λij，判别别λij是否非非负，，如所所有检检验数数λij≥0，则方方案为为最优优方案案，否否则该该方案案不是是最优优方案案，需需要进进行调调整。。60①有调配配土方方方格格的假假想价价格系系数C’ij=Cij；②无调调配土土方方方格的的假想想价格格系数数用下下式计计算：：C’ef+C’pq=C’eq+C’pf第二步步：求求出无无调配配土方方方格格的检检验数数：λij=Cij-C’ij第一步步：求求出各各方格格的假假想价价格系系数C’ij：61求各方方格的的假想想价格格系数数:62求无调调配土土方方方格的的检验验数:63（3）方案案的调调整第一步步：在在所有有负检检验数数中选选一个个，把把它所所对应应的变变量Xij作为调调整对对象。。第二步步：找找出Xij的闭回回路。。其作法法是：：从Xij格出发发，沿沿水平平与竖竖直方方向前前进，，遇到到适当当的有有数字字的方方格作作900转弯（也不不一定转弯弯），然后后继续前进进，如果路路线恰当，，有限步后后便能回到到出发点，，形成一条条以有数字字的方格为为转角点的的、用水平平和竖直线线联起来的的闭回路。。64闭回路：65第三步：从从空格Xij出发，沿着着闭回路（（方向任意意）一直前前进，在各各奇数次转转角点（以以Xij出发点为0）的数字中中，挑出一一个最小的的X，将它调到到Xij方格中（即即空格中））。第四步：将将“X”填入Xij方格中，被被挑出的X为0（该格变为为空格）同同时将闭回回路上其他他的奇数次次转角上的的数字都减减去“X”。偶数次转转角上数字字都增加“X”，使得填控控方区的土土方量仍然然保持平衡衡，这样调调整后，便便可得到新新调配方案案。66检验数：67Z=400×50+100×70+500×40+400××60+100×70+400×40=94000（m3.m)最优土方调调配方案的的土方总运运输量为：：土方调配图图：68场地平整土土方机械及及其施工场地平整土土方施工机机械主要为为推土机、、铲运机，，有时也用用挖掘机。。推土机运距在l00m以内的平土土或移挖作作填，以30～60m为最佳。能能爬30度左右的缓缓坡。适于推挖一一致三类土土。铲运机是一种能综综合完成全全部土方施施工工序（（挖土、装装土、运土土、卸土和和平土）的的机械。适适用运距在在600—l500m，以200～350m时效率最高高。适于一致三三类土。69701.3施施工准备与与支护排降降水1.3.1施工准备(1)在场地平整整施工前，，应利用原原场地上已已有各类控控制点，或或已有建筑筑物、构筑筑物的位置置、标高，，测设平场场范围线和和标高。(2)对施工区域域内障碍物物要调查清清楚，制订订方案，并并征得主管管部门意见见和同意，，拆除影响响施工的建建筑物、构构筑物；拆拆除和改造造通讯和电电力设施、、自来水管管道、煤气气管道和地地下管道；；迁移树木木。(3)尽可能利用用自然地形形和永久性性排水设施施，采用排排水沟、截截水沟或挡挡水坝措施施，把施工工区域内的的雨、雪自自然水、低低洼地区的的积水及时时排除，使使场地保持持干燥,便便于土方工工程施工。。(4)对于大型平整场场地，利用经纬纬仪、水准仪，，将场地设计平平面图的方格网网在地面上测设设固定下来，各各角点用木桩定定位，并在桩上上注明桩号、施施工高度数值,以便施工。(5)修好临时道路、、电力、通讯及及供水设施，以以及生活和生产产用临时房屋。。1.3.2土方边坡与土壁壁支撑土壁稳定，主要要是由土体内摩摩阻力和粘结力力保持平衡，一一旦失去平衡，，土壁就会塌方方。造成土壁塌方的的主要原因有：：边坡过陡，使土土体本身稳定性性不够，尤其是是在土质差、开开挖深度大的坑坑槽中，常引起起塌方。雨水、地下水渗渗入基坑，使土土体重力增大及及抗剪能力降低低，是造成塌方方的主要原因。。基坑(槽)边缘缘附近大量堆土土，或停放机具具、材料，或由由于动荷载的作作用，使土体产产生的剪应力超超过土体的抗剪剪强度。1.3.2.1土方边坡土方边坡的坡度度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比表示(图1.11)，即土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h称为边坡系数。。当地质条件良好好、土质均匀且且地下水位低于于基坑(槽)或或管沟底面标高高时，挖方边坡坡可做成直立壁壁不加支撑，但但深度不宜超过过下列规定：密实、中密的砂砂土和碎石类土土(充填物为砂砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉粉土及粉质粘土土：1.25m；硬塑、可塑的粘粘土和碎石类土土(充填物为粘粘性土)：1.5m；坚硬的粘土：2m。挖土深度超过上上述规定时，应应考虑放坡或做做成直立壁加支支撑。当挖地基坑较深深或晾槽时间较较长时，应根据据实行情况采取取护面措施。常常用的坡面保护护方法有帆布、、塑料薄膜覆盖盖法，坡面拉网网法或挂网。当地质条件良好好，土质均匀且且地下水位低于于基坑(槽)或或管沟底面标高高时，挖方深度度在5m以内且不加支撑撑的边坡的最陡陡坡度应符合表1.4规定。基坑(槽)或管管沟挖好后，应应及时进行基础础工程或地下结结构工程施工。。在施工过程中中，应经常检查查坑壁的稳定情情况。表1.4深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最最陡坡度土的类别

边坡坡度(高∶宽)

坡顶无荷载

坡顶有静载

坡顶有动载

中密的砂土

1∶1.00

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----永久性挖方边坡坡坡度应按设计计要求放坡。临临时性挖方的边边坡值应符合表1.5的规定。表1.5临时性挖方边坡坡值土的类别

边坡值(高∶宽)

砂土(不包括细砂、粉砂)

1∶1.25～1∶1.50

一般性粘土

硬

1∶0.75～1∶1.00硬、塑

1∶1.00～1∶1.25

软

1∶1.50或更缓

碎石类土

充填坚硬、硬塑粘性土

1∶0.50～1∶1.00

充填砂土

1∶1.00～1∶1.50

1.3.2.2土壁支撑土壁支撑形式应应根据开挖深度度和宽度、土质质和地下水条件件以及开挖方法法、相邻建筑物物等情况进行选选择和设计。横撑式支撑由挡挡土板、楞木和和工具式横撑组组成，用于宽度度不大、深度较较小沟槽开挖的的土壁支撑。根据挡土板放置置方式不同，分分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图1.12)。(1)横撑式式支撑(2)板桩式式支撑板桩式支撑特别别适用于地下水水位较高且土质质为细颗粒、松松散饱和土的支支护，可防治流流砂现象产生。。板桩支支撑作作用：使地下下水在在土中中的渗渗流路路线延延长，，减小小了动动水压压力，，从而而可预预防流流砂的的产生生；板桩支支撑既既挡土土又防防水，，特别别适于于开挖挖较深深、地地下水水位较较高的的大型型基坑坑；可以防防止基基坑附附近建建筑物物基础础下沉沉。打入板板桩的的质量量要求求：板桩位位置在在板桩桩的轴轴线上上，板板壁面面垂直直，保保证平平面尺尺寸准准确和和垂直直度；；封闭式式板桩桩墙要要求封封闭合合拢；；埋置达达到规规定深深度要要求，，有足足够的的抗弯弯强度度和防防水性性能。。钢板桩桩又可可分平板桩桩和波浪式式板桩桩两类。。平板桩桩(图1.13(.a.))防水和和承受受轴向向压力力性能能良好好，易易打入入地下下，但但长轴轴方向向抗弯弯强度度较小小；波浪式式板桩桩（图1.13(.b.)）的防水水和抗抗弯性性能都都较好好，施施工中中多采采用。。钢板桩桩施工工板桩施施工要正确确选择择打桩桩方法法、打打桩机机械和和流水水段划划分，，以保保证打打设后后的板板桩墙墙有足足够的的刚度度和防防水作作用。。钢板桩桩打入入法一一般分分为单独打打入法法、双层围围檩插插桩法法和分段复复打法法。钢板桩桩单独独打入入法适用于于桩长长小于于10m，且工程程要求求不高高的钢钢板桩桩支撑撑施工工。A打桩方方法的的选择择双层围围檩插插桩法法是在桩桩的轴轴线两两侧先先安装装双层层围檩檩(一一定高高度的的钢制制栅栏栏)支支架后后，将将钢板板桩依依次锁锁口咬咬合全全部插插入双双层围围檩间间。详详见图1.14。分段复复打法法是在在板桩桩轴线线一侧侧安装装好单单层围围檩支支架，，将10～～20块钢钢板桩桩拼装装组成成施工工段插插入土土中一一定深深度，，形成成一段段钢板板桩墙墙，即即屏风风墙。。详见见图1.15。B合理划划分流流水段段施工流流水段段的划划分应应使板板桩墙墙面垂垂直，，满足足墙面面支撑撑安装装要求求，有有利于于封闭闭合拢拢，使使行车车路线线短。。C钢板桩桩打设设准备备工作作E钢板桩桩的拔拔除D钢板桩桩的打打设钢板桩桩、围围檩支支架的的矫正正修理理按施工工图放放板桩桩的轴轴线进进行测测标高高，作作为控控制板板桩入入土深深度的的依据据。桩锤不不宜过过重，，以防防桩头头因过过大锤锤击而而产生生纵向向弯曲曲。准确安安装好好围檩檩支架架。（3）锚固固式支支撑1)锚拉式式――在滑坡坡面外外设置置锚桩桩；2)锚杆式式――地面上上有障障碍或或基坑坑深度度大;某大厦挡土支护结构构造某大厦挡土支护结构构造支架台座垫板锚具拉杆横梁套管拉杆锚固体挡墙土层锚杆的构造及长度划分锚固段段钢绞绞线及及灌浆浆管的的固定定锚杆的的压水水钻进进成孔孔锚杆挖挖孔灌灌注桩桩挡墙墙护壁壁的形形式冠梁槽钢腰腰梁护坡桩桩锚杆拉拉筋锚杆护护坡桩桩构造造槽钢腰腰梁与与锚杆杆锚头头构造造（4）土钉墙墙支护护作用：：土钉与与土体体形成成复合合体，，提高高边坡坡稳定定性和和超载载能力力，增增强土土体破破坏延延性；；特点：：土体稳稳定性性好，，位移移小，，施工工简便便，费费用低低，对对邻近近建筑筑物影影响小小。分分层分分段施施工，，阶段段不稳稳定性性。适用于于：地下水水位以以上的的杂填填土、、粘性性土、、非松松散砂砂土。。边坡坡坡度度70～90°。工艺过过程：：挖土→喷射射混凝凝土→→打孔孔→插插筋、、注浆浆→铺铺放、压压固钢钢筋网网→喷射射混凝凝土→→挖下下层土土土钉墙墙与工工作面面开挖挖用洛阳阳铲人人工开开挖土土钉孔孔土钉与与钢筋筋网连连接喷射土土钉墙墙混凝凝土（5）地下下连续续墙作用：：防渗、、挡土土，地地下室室外墙墙的一一部分分；适用于于：坑深大大，土土质差差，地地下水水位高高；邻邻近有有建（（构））筑物物，采采用逆逆作法法施工工。工艺过过程：：作导槽槽→钻槽孔孔→放钢筋筋笼→水下灌灌注混混凝土土→基坑坑开挖挖与支支撑。。此处介介绍几几个具具体工工程实实例为了保保持基基坑干干燥，，防止止由于于水浸浸泡发发生边边坡塌塌方和和地基基承载载力下下降，，必须须做好好基坑坑的排排水、、降水水工作作，常常采用用的措措施是是明沟排排水法法和井点降降水法法。1.3.3降低地下水水位1.3.3.1明明沟排水法法明沟排水法法是一种设设备简单、、应用普遍遍的人工降降低水位的的方法。施工方法是是，开挖基基坑或沟槽槽过程中，，遇到地下下水或地表表水时，在在基础范围围以外地下下水流的上上游，沿坑坑底的周围围开挖排水水沟，设置置集水井，，使水经排排水沟流入入井内，然然后用水泵泵抽出坑外外(见图1.16)。明沟排水法法适用于水水流较大的的粗粒土层层的排水、、降水，也也可用于渗渗水量较小小的粘性土土层降水，，但不适宜宜于细砂土土和粉砂土土层，因为为地下水渗渗出会带走走细粒而发发生流砂现现象。流砂：当开挖深度度大、地下下水位较高高而土质为为细砂或粉粉砂时，如如果采用集集水井法降降水开挖，，当挖至地地下水位以以下时，坑坑底下面的的土会形成成流动状态态，随地下下水涌入基基坑，这种种现象称为为流砂。流砂现象如果土层中中产生局部部流砂现象象，应采取取减小动水水压力的处处理措施，，使坑底土土颗粒稳定定，不受水水压干扰。。其方法有：如条件许可可，尽量安安排枯水期期施工，使使最高地下下水位不高高于坑底0.5m；水中挖土时时，不抽水水或减少抽抽水，保持持坑内水压压与地下水水压基本平平衡；采用井点降降水法、打打板桩法、、地下连续续墙法防止止流砂产生生。井点降水：：基坑开挖前前，在基坑坑四周预先先埋设一定定数量的滤滤水管(井井)，在基基坑开挖前前和开挖过过程中，利利用抽水设设备不断抽抽出地下水水，使地下下水位降到到坑底以下下，直至土土方和基础础工程施工工结束为止止。井点降水有有两类：一一类为轻型井点(包括电渗渗井点与喷喷射井点)；另一类类为管井点(深井泵)。对不同的土土质应采用用不同的降降水形式，，表1.6为常用的降降水形式。。1.3.3.2井井点降水法法表1.6降水类型及及适用条件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10-2～10-5

3～66～12喷射井点10-3～10-6

8～20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(图1.17)就是沿基基坑周围或或一侧以一一定间距将将井点管(下端为滤滤管)埋入入蓄水层内内，井点管管上部与总总管连接，，利用抽水水设备将地地下水经滤滤管进入井井管，经总总管不断抽抽出，从而而将地下水水位降至坑坑底以下。。轻型井点法法适用于土土壤的渗透透系数为0.1～50m/d的土层中；；降低水位位深度：一级轻型井井点3～6m，二级井点可达6～9m。轻型井点设设备由管路路系统和抽抽水设备组组成。管路路系统包括括滤管、井井点管、弯弯联管及总总管等。滤管(图1.18)为进水设备备，其构造造是否合理理对抽水设设备影响很很大。轻型井点的的布置（1）平面布置置当基坑或沟沟槽宽度小小于6m，水位降低深深度不超过过5m时，可用单单排线状井井点布置在在地下水流流的上游一一侧，两端端延伸长度度一般不小小于沟槽宽宽度(图1.19)。如宽度大于于6m或土质不定定，渗透系系数较大时时，宜用双双排井点，，面积较大大的基坑宜宜用环状井井点(图1.20)；为便于挖挖土机械和和运输车辆辆出入基坑坑，可不封封闭，布置置为U形环状井点点。（2）高程布置置在考虑到抽抽水设备的的水头损失失以后，井井点降水深深度一般不不超过6m。井点管的埋埋设深度H(不包括滤管管)按下式式计算(图1.19(b))：式中H1——井点管埋设设面至基坑坑底的距离离，m；h——基坑中心心处坑底底面(单单排井点点时，为为远离井井点一侧侧坑底边边缘)至至降低后后地下水水位的距距离，一一般为0.5～～1.0m；i——地下水降降落坡度度；环状状井点为为1/10，单单排线状状井点为为1/4；L——井点管至至基坑中中心的水水平距离离(单排排井点中中为井点点管至基基坑另一一侧的水水平距离离)，m。(1.14)当H>=6m时，可采采用降低低埋设面面、采用用二级井井点（图1.21）、选用用其他井井点等方式解解决（3）计算涌涌水量Q：（环状井井点系统统）判断井型型（图））按照滤管管与不透透水层的的关系：：完整井――到不透水水层非完整井井――未到不透透水层.按照是否否承压水水层：承压井无压井水井的分分类无压完整整井群井井井点计计算（积积分解））Q＝1.366K(2H－S)S/(lgR－lgX0)（m3/d）K――土层渗透透系数（（m/d）；H――含水层厚厚度（m）；S――水位降低低值（m）；R――抽水影响响半径（（m），R=1.95S(HK)1/2；X0――环状井点点系统的的假想半半径（m）；当长宽比A/B≯5时，X0=(F/π)1/2，否则分分块计算算涌水量量再累加加。F――井点系统统所包围围的面积积。无压非完完整井群群井系统统涌水量量计算（近似解解）以有效影影响深度度H0代替含水水层厚度度H用上式计计算Q。H0的确定方方法：s’/(s’+l)0.20.30.50.8H01.3(s’+l)1.5(s’+l)1.7(s’+l)1.85(s’+l)注意：1、当H0值超过H时，取H0＝H；2、计算R时，也应应以H0代入。（4）确定井井管的数数量与间间距1）单井出出水量：q＝65πdlK1/3（m3/d）d、l――滤管直径径、长度度（m）；2）最少井井点数：n’＝1.1Q/q（根）1.1－－备用用系数。。3）最大井井距：D’＝L总管/n’（m）；4）确定井井距：取井距D（5）确定井井点数：：n＝L总管/D≤D’≥15d符合总管管的接头头间距。。轻型井点点的安装装轻型井点点的施工工分为准备工作作及井点系统统安装。准备工作作包括井点点设备、、动力、、水泵及及必要材材料准备备，排水水沟的开开挖，附附近建筑筑物的标标高监测测以及防防止附近近建筑沉沉降的措措施等。。埋设井点点系统的的顺序：根据降降水方案案放线、、挖管沟沟、布设设总管、、冲孔、、下井点点管、埋埋砂滤层层、粘土土封口、、弯联管管连接井井点管与与总管、、安装抽抽水设备备、试抽抽。井点管的的埋设一一般用水水冲法施施工，分分为冲孔(图1.22(a))和埋管(图1.22(b))两个过程程。轻型井点点使用轻型井点点运行后后，应保保证连续续不断地地抽水。。井点淤塞塞，一般般可以通通过听管管内水流流声响、、手摸管管壁感到到有振动动、手触触摸管壁壁有冬暖暖夏凉的的感觉等等简便方方法检查查。地下基础础工程(或构筑物物)竣工并进进行回填填土后，，停机拆拆除井点点排水设设备。1.4.1.1推土机按行走的的方式，，可分为为履带式推推土机和轮胎式推推土机。履带式推推土机附着力强强，爬坡坡性能好好，适应应性强；轮胎式推推土机行驶速度度快，灵灵活性好好。目前，我我国生产产的履带带式推土土机有东东方32100、T-120、黄河220等；轮胎胎式推土土机有TL160等。1.4土土方机机械化施施工1.4.1常用土方方施工机机械并列推土土法下坡推土土法槽形推土土法1.4.1.1铲运运机按行走方方式分为为牵引式铲铲运机和自行式铲铲运机；按铲斗斗操纵系系统分，，有液压操纵纵和机械操纵纵两种。为了提高高铲运机机的生产产效率，，可以采采取下坡铲土土、推土机推推土助铲铲等方法，，缩短装装土时间间，使铲铲斗的土土装得较较满。助铲法：：根据填、、挖方区区分布情情况，结结合当地地具体条条件，合合理选择择运行路路线，提高高生产率率。一般般有环形路线线和“8”字形路线线两种形式式。环形路线线见图1.23“8”字形路线见图1.241.4.1.3单单斗挖土机机单斗挖土机机按工作装装置不同，，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种(图1.25)。单斗挖土机机按其操纵纵机构的不不同，可分分为机械式和液压式两类。液压式单斗斗挖土机的的优点是能无级调调速且调速速范围大；；快速作业业时，惯性性小，并能能高速反转转；转动平平稳，可减减少强烈的的冲击和振振动；结构构简单，机机身轻，尺尺寸小；附附有不同的的装置，能能一机多用用；操纵省省力，易实实现自动化。。3、单斗挖土土机（类型）正铲挖掘机反铲挖掘机拉铲挖掘机抓铲挖掘机(1)正正铲挖土机机正铲挖土机机的工作特特点是前进行驶驶，铲斗由由下向上强强制切土，，挖掘力大大，生产效效率高；适适用于开挖挖含水量不不大于27%的一至至三类土，，且与自卸卸汽车配合合完成整个个挖掘运输输作业；可可以挖掘大型干燥燥基坑和土土丘等。正铲挖土机机的开挖方方式，根据据开挖路线线与运输车车辆的相对对位置的不不同，挖土和卸土土的方式有以下两种种：正向挖土，，侧向卸土土(图1.26(b))正向挖土，，反向卸土土(图1.26(a))(2)反铲挖土机机反铲挖土机机的工作特特点是机械后退退行驶，铲铲斗由上而而下强制切切土，用于于开挖停机机面以下的的一至三类类土，适用用于挖掘深深度不大于于4m的基坑、基基槽、管沟沟，也适用用湿土、含含水量较大大的及地下水位以下下的土壤开开挖。反铲挖土机机的开行方方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。沟端开挖(图1.28(a))反铲挖土机机停在沟端端，向后退退着挖土。。沟侧开挖(图1.28(b))挖土机在沟槽一一侧挖土，挖土土机移动方向与与挖土方向垂直直。(3)拉铲挖挖土机拉铲挖土机工作作时利用惯性，，把铲斗甩出后后靠收紧和放松松钢丝绳进行挖挖土或卸土，铲铲斗由上而下，，靠自重切土，，可以开挖一、、二类土壤的基基坑、基槽和管管沟等地面以下下的挖土工程，，特别适用于含含水量大的水下下松软土和普通通土的挖掘。拉拉铲开挖方式与与反铲相似，可可沟端开挖，也可沟侧开挖。。(4)抓铲挖挖土机抓铲挖土机主要要用于开挖土质质比较松软，施施工面比较狭窄窄的基坑、沟槽槽、沉井等工程程，特别适于水水下挖土。土质质坚硬时不能用用抓铲施工。1.4.2.1土方机械选选择的原则施工机械的选择择应与施工内容相适应；土方施工机械的的选择与工程实实际情况相结合合；主导施工机械确确定后，要合理理配备完成其他他辅助施工过程程的机械；选择土方施工机机械要考虑其他他施工方法，辅辅助土方机械化化施工。1.4.2土方机械的选择择1.4.2.2土方开挖方方式与机械选择择(1)平整场地常由土土方的开挖、运运输、填筑和压压实等工序完成成。地势较平坦、含含水量适中的大大面积平整场地地，选用铲运机机较适宜。地形起伏较大，，挖方、填方量量大且集中的平平整场地，运距距在1000m以上时，可选择择正铲挖土机配合自卸车车进行挖土、运运土，在填方区区配备推土机平平整及压路机碾碾压施工。挖填方高度均不不大，运距在100m以内时，采用推推土机施工，灵灵活、经济。(2)地面上上的坑式开挖单个基坑和中小小型基础基坑开开挖，在地面上上作业时，多采采用抓铲挖土机机和反铲挖土机机。抓铲挖土机机适用于一、二二类土质和较深深的基坑；反铲铲挖土机适于四四类以下土质，，深度在4m以内的基坑。(3)长槽式式开挖指在地面上开挖挖具有一定截面面、长度的基槽槽或沟槽，适于于挖大型厂房的的柱列基础和管管沟，宜采用反反铲挖土机；若为水中取土或或土质为淤泥，，且坑底较深，，则可选择抓铲铲挖土机挖土。。若土质干燥，槽槽底开挖不深，，基槽长30m以上，可采用推推土机或铲运机机施工。地面上上的坑式开挖(4)整片开开挖对于大型浅基坑坑且基坑土干燥燥，可采用正铲铲挖土机开挖。。若基坑内土潮潮湿，则采用拉拉铲或反铲挖土土机，可在坑上上作业。(5)对于独立立柱基础的基坑坑及小截面条形形基础基槽的开开挖，则采用小小型液压轮胎式式反铲挖土机配以翻斗车来来完成浅基坑(槽)的挖掘和和运土。（6）自卸汽车与挖挖土机的配套原则：保证挖土土机连续工作：：汽车载重量：以以装3～5斗土为宜；汽车数量：N＝汽车每一工作作循环的延续时时间T／每次装车时间间t；或：N＝（挖土机台班班产量／汽车台台班产量）+1房屋定位：在基础施工之之前根据建筑总总平面图设计要要求，将拟建房房屋的平面位置置和零点标高在在地面上固定下下来。定位一般用经纬纬仪、水准仪和和钢尺等测量仪仪器放线：房屋定位后，根根据基础的宽度度、土质情况、、基础埋置深度度及施工方法，，计算确定基槽槽(坑)上口开开挖宽度，拉通通线后用石灰在在地面上画出基基槽(坑)开挖的上口边线线即放线1.5基坑(槽)施工1.5.1房屋定位与放线线1.5.2基槽(坑)土方方开挖基槽(坑)开挖有人工开挖和小型液压挖土机机开挖两种形式。开挖基槽(坑)应按规定的尺寸寸，合理安排开开挖顺序和分层层进行，且连续施工。土方开挖的顺序、方法必必须与设计工况况一致，并遵循循“开槽支撑，先撑撑后挖，分层开开挖，严禁超挖挖”的原则。1.5.3.1基槽(坑)开挖深度控制制当基槽(坑)挖挖到离坑底0.5m左右时，根据龙龙门板上标高及及时用水准仪抄抄平，在土壁上上打上水平桩，，作为控制开挖挖深度的依据。。1.5.3.2基槽(坑)开挖中注意事事项在开挖基槽(坑坑)之前，应检检查龙门板、轴轴线桩有无走动动现象，并根据据设计图纸校核核基础轴线的位位置、尺寸及水水准点的标高等等。基槽(坑)、管管沟的挖土应分分层进行。在施工过程中，，基槽(坑)、、管沟边堆置土土方不应超过设设计荷载。基槽(坑)土方方施工工中及及雨后后，应应对支支护结结构、、周围围环境境进行行观察察和监监测，，如出出现异异常情情况应应及时时处理理，待待恢复复正常常后方方可继继续施施工。。基槽(坑)开挖挖时，，要加加强垂垂直高高度方方向的的测量量，防防止超超挖，，防止止搅动动基底底土层层。对特大大型基基坑，，应分分区分分块