地基与基础工程施工（中职建筑工程土建类专业）全套教学课件

土方工程施工基坑工程施工地基加固处理施工浅基础施工桩基础施工季节性地基基础施工全套可编辑PPT课件163任务一土方工程开挖任务描述某别墅建设项目，占地面积约为17万m2，为狭长形场地。区内共布置有148套独体别墅，建筑总面积约为8万m2。区内每栋别墅依山势而建，错落有致，为典型的山地群别墅建筑。别墅基础采用天然地基浅基础，局部采用预应力管桩基础，结构为框架结构。标高采用黄海高程系统，坐标采用珠海独立坐标系统。试确定本工程土方开挖施工方案和施工措施。一、土的工程分类与物理性质土的种类繁多，分类方法也较多。在建筑工程土方工程施工中，按开挖的难易程度，土可分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石八类，前四类为一般土，后四类为岩石。正确区分和鉴别土的种类有利于合理选择施工方法和准确套用定额计算土方工程费用。1．土的种类土的工程分类及现场鉴别方法如表1-1-1所示。2．土的物理性质（1）土的天然含水量含水量对挖土的难易、施工时的放坡、回填土的夯实均有影响。若在一定含水量的条件下，用同样的夯实机具，可使回填土达到最大的密实度，则此含水量称为最佳含水量。（2）土的密度土的密度分为天然密度和干密度。（3）土的密实度土的密实度对回填土的施工质量有很大影响，它是衡量回填土施工质量的重要指标。（4）土的可松性和可松性系数土的可松性是指在自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，也不能完全复原的性质。（5）土的渗透性土体孔隙中的自由水在重力的作用下会发生运动，土的渗透性是指土体被水透过的性质，用渗透系数k表示，其单位为m/d或cm/s。渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个指标。渗透系数是人工降低地下水位方法及选择各类井点的主要参数，其数值的正确确定将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性。如表1-1-3所示数据可供参考。岩土工程勘察报告是工程地质勘察的最终结果，是建筑地基基础设计和施工的重要依据。报告是否正确反映工程地质条件和岩土工程特点，直接关系到工程设计的经济、合理和建筑施工的安全、可靠。二、工程地质勘查报告实例在保证外业和试验资料准确可靠的基础上，文字报告和有关图表应按合理的程序编制。编制报告时，要重视现场编录、原位测试和试验资料的检查校核，使之相互吻合，相互印证。地基岩土分层是一个重要环节，应根据岩土地质时代、土的成因类型、岩土的性质和状态、岩土风化程度和物理力学特征合理划分。岩土的工程力学性质应根据原位测试和试验资料的数据统计值综合判定。岩土工程勘察报告要充分搜集、利用相关的工程地质资料，做到内容齐全，论据充足，重点突出，正确评价建筑场地条件、地基岩土条件和特殊问题，为工程设计和施工提供合理适用的建议。受湖南××有限公司的委托，湖南××地质勘察设计研究院，承担了该公司拟建的湖南××国际建筑工程的岩土工程详细勘察工作。（5）拟建区内的地质构造（4）拟建区内的地形地貌、气象、水文（1）拟建场地位置及拟建建筑物概况（3）勘察方案制定依据（2）勘察目的和任务1．前言以下是某民用建筑的岩土工程勘察报告。拟建的湖南××国际工程位于长沙市雨花区韶山南路西侧，临街而建，南距湖南××大学约300m，北临长沙市机动车检测站。该建筑物的初步规划设计由加拿大一设计公司设计，结构形式为框架-剪力墙结构，占地面积16913.95m2，总建筑面积90000m2，主楼顶高控制在100m以下，地下室埋置深度为10～12m，裙楼为三层。建筑物安全等级为二级，对不均匀沉降极为敏感。（1）拟建场地位置及拟建建筑物概况本次勘察的目的是通过详细的岩土工程勘察，对场地的稳定性和适宜性做出岩土工程评价，提供详细的岩土工程资料和技术参数，为基础设计、地基处理、基坑支护以及施工等提供依据。据设计单位提出的任务书和相关规范、标准，本次勘察的主要任务如下。（2）勘察目的和任务①查明场地工程地质条件，包括场地岩土层结构特征及埋藏条件，判断有无影响工程稳定性的不良地质现象。②通过勘察技术手段，综合分析评价场地岩土的物理力学性质，并分层提出地基土的承载力和变形缝指标等。③查明场地水文、地质条件，了解场地地下水类型、埋藏条件及其腐蚀性等。④根据拟建建筑物的抗震设防要求，分析场地饱和土的地震效应，对场地土类型和建筑场地类别做出评价。⑤根据场地工程地质条件和拟建建筑物性质，对适宜的基础形式及持力层做出分析评价，并提出有关建议及设计参数。本次勘察执行的规范、规程如下。①国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）；②行业推荐标准《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004）；③国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）；④国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）；⑤国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015）；⑥行业推荐标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）；⑦行业推荐标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）；⑧国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123—1999）；⑨国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）；⑩设计单位提供的《湖南××国际建筑工程详细岩土工程勘察勘探点的布置图及说明》的技术要求。（3）勘察方案制定依据（4）拟建区内的地形地貌、气象、水文1）地形地貌拟建场地属于湘江冲积阶地，原为低矮的丘岗地貌，城市发展后，现有房屋前临韶山路，后依相对地势较高的缓坡而建。拟建建筑物将临街、背坡而建，场地东、北两侧目前高程为64.0～64.5m，西南两侧为山坡，坡顶高程为76.0～79.0m，高差为12～14.5m。2）气象本场地属亚热带季风气候，四季变化明显，春夏多雨，秋冬干旱，暑热期长，霜期较短，夏季湿热，冬季干寒。年平均气温为17℃，年平均降水量为1200～1750mm。每年雨水期在4～7月份，占全年降水量的46%左右。10月份至次年2月份为枯水期，适宜建筑工程施工。3）水文拟建区属湘江流域之Ⅱ级阶地，场地已城市化，主要为居民区，地表水通过地下管道排泄，水系不发育，地下水类型主要为上层滞水和裂隙潜水。场地位于长沙红色砂岩盆地，发育新华夏系的构造，其构造形式以压性断裂为特征。区内发育的主要断裂为观音堂断裂，位于长沙红色砂岩盆地西南缘，呈北45°东方向展布。勘察中，场地内未见明显的断裂构造形迹，但因场地位于观音堂断裂影响范围内，场地内岩石裂隙很发育，且沿裂隙风化严重，岩石的完整性较差，强度较低。该断裂带无活动迹象，且距场地有一定距离，不影响场地和地基的稳定。（5）拟建区内的地质构造2．勘查工作本次勘察采用冲击和回转钻进、原位测试和室内土工试验相结合的勘察手段，以及岩土工程地质技术人员随机编录的工作方法进行勘察。本次勘察的钻探工作量由设计单位布置，经业主转交于我院，共布置钻孔52孔，勘探孔间距一般小于20m，边坡勘探间距一般小于30m，满足有关规范要求。（1）勘察工作量的布置本次勘察完成的实际工作量如表1-1-4所示。（2）完成的实际工作量3．场地岩土工程条件据钻探揭露，场地内的主要地层从上往下依次划分为：①人工填土；②卵石土；③洪积层粉质黏土；④残积土粉质黏土；⑤粉砂；⑥强风化泥质砂岩；⑦中风化泥质砂岩。（1）地层岩性（2）场地水文地质条件本次勘察在钻孔中取水样进行室内测试分析，根据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）的有关条款判定：本场地地下水对混凝土无腐蚀性。本次勘察对场地内地下水进行了简易水文观测，场地内地下水为上层滞水和承压水。勘察期间，上层滞水稳定水位高程72.1～74.0m；承压水初见水位深度为0.70～31.60m，标高为34.42～70.41m；稳定水位埋深在0.5～9.0m之间，标高变化于64.25～73.97m之间。承压水水头为0.40～2.00m。本区属长江中下游地震亚区的麻城—岳阳—定远地震带。长沙市区据历史记载共发生过28次地震，无大于5级地震的记录，主要以小震形式释放能量，烈度在六度或六度以下。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010），长沙市抗震设防烈度为六度。根据场地地基土的物理力学性质和该地区各岩土层的剪切波速统计表（经验值）估算场地各层土的等效波速估算值为291m/s，覆盖层厚度为23.76m，场地土为中硬场地类型土，建筑场地类别为Ⅱ类。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）有关规定，因建筑场地后有较高的边坡，场地对建筑抗震较为不利。（3）地震效应（1）场地稳定性评价4．场地工程地质条件与评价勘察结果表明，场地内地层分布比较简单，场地等级为二级，地基等级为二级，工程重要性等级为二级，岩土工程勘察为乙级，建筑场地类别为Ⅱ类，场地处于对建筑抗震不利的地段；但整个场地是稳定的，可进行拟建建筑物的建筑。人工填土物理力学性质差，具高压缩性、低强度，不能作为基础持力层。人工填土在地下室分布范围内将被挖除，作为基坑壁土体时，应支护。（2）场地岩土工程条件评价洪积层粉质黏土具较高强度和较低压缩性，厚度较薄，在地下室基坑开挖后已清除，作为基坑壁土体时，应支护。卵石土具较高强度、较低压缩性，在场地南侧、西侧有分布，厚度较稳定，基坑开挖到位后已清除。该层主要分布于西侧和南侧较高的边坡，由于结构较松散，土体黏聚力差，受雨水作用很容易形成滑坡，勘察期间因进行场地平整，形成了较陡的临空面，目前局部已产生了滑坡。因此作为建筑物后的边坡时，应支护，以确保边坡安全稳定。粉砂具高压缩性、低强度、高灵敏度，在基岩中形成夹层，分布不稳定，不宜作为基础持力层。该层扰动后，在抽排地下水时易形成流砂。残积土粉质黏土具较高强度、较低压缩性，在场地内普遍分布，厚度分布不均，且大部分埋深较深，基坑开挖后部分已清除，不能作为基础持力层。持力层或下卧层。局部钻孔分布有粉砂。强风化泥质粉砂岩为场地内基岩，具有一定的强度、压缩性低，在场地内普遍分布，厚度不稳定。本层中不均匀分布有粉砂夹层，不能作为高层建筑基础持力层。中风化泥质粉砂岩厚度大，稳定，具较高强度、低压缩性，埋深较深，可作为桩基础持力层或下卧层。局部钻孔分布有粉砂。本场地地下水有上层滞水和承压水。上层滞水埋藏于人工填土、卵石土中，基坑开挖后，人工填土、卵石土已被挖除，上层滞水水量较大，对基坑及桩基施工影响较大。承压水埋藏于粉砂中，勘察期间正值丰水期，承压水稳定水位最高为0.50m，由于粉砂透水性较强，所以承压水水量较大，对基坑开挖、支护及基础施工有较大影响。建议：①避开丰水期施工。②基坑开挖前，在基坑外围设置降水井（井型以钻孔井为宜），将地下水位降至最低。注意降水时应采取措施避免抽走粉砂中的细颗粒。③基坑开挖到位后，立即在基坑四周设置排水沟，以防止地下水在基坑内漫浸。④基坑南面、西面施工时，加强卵石土、粉砂的护壁，防止塌方。⑤也可以采取帷幕灌浆止水的措施。⑥地下水埋深较浅，而基坑埋深较深，地下水对基础具有浮力，如有必要，设计时应进行抗浮计算。由于本场地含水层（卵石土）的压缩性很小，降水对周边环境影响不大。（3）水文地质条件评价拟建建筑物主楼高约99m，设3层地下室。设计场地整平标高为64.50m。根据其荷载情况和场地工程地质条件，基坑开挖至地下室底板标高后，下伏地层为残积土粉质黏土、粉砂、强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩。结合建筑物较高、荷载较大、基础较深的特点，基础形式建议如下：由于基坑底面高程以下分布的地层有残积土粉质黏土、粉砂、强风化泥质粉砂岩，地层分布不均，建筑物基础不宜直接放置其上，以免产生不均匀沉降；且基坑埋置较深，水位较浅，若采用箱型或筏型基础，须进行抗浮设计，因此不宜采用，应优先考虑人工挖孔桩基础，以中风化泥质粉砂岩作桩端持力层，但要保证清底干净。长沙地区人工挖孔桩施工有成熟的经验，较经济，周期较短，建议优先考虑。成孔作业时，应采取钢筋混凝土护壁。（4）基础方案建议①根据勘察结果，拟建场地在勘察深度范围内未发现有影响场地稳定的不良地质现象，场地和地基稳定，适宜工程建设。②依据现场波速检测，场地的地基土类别为中软土，建筑场地类别为Ⅱ类；建筑安全等级为二级，本次岩土工程勘察等级为乙级，岩土工程设计为甲级。长沙市抗震设防烈度为六度，地震动峰值加速度为0.05g，动反应谱特征周期0.35s，设计地震分组为第一组，场地处于对建筑抗震不利地段。③同一建筑基础砌置于不同地层或选用不同基础形式时，须考虑不均匀沉降对建筑物的影响。④根据现场取水样分析，拟建场地地下水对钢筋混凝土结构及钢筋无腐蚀性。5．结论和建议⑤裙楼与主楼无伸缩缝时，基础形式选择宜与主楼一致；有伸缩缝时，基础形式可另选，建议采用人工挖孔桩或钻孔灌注桩。⑥根据勘察测试及室内土工试验结果，参照相关规范，结合地区建筑经验，当采用天然地基时，场地内各岩土层工程特性指标应结合本场地特点，采用相应特性值。⑦依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）、结合地区经验和《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004），当采用桩基础时，场地内各地层的桩基工程特性指标应结合本场地特点，采用相应特性值。三、常用土方施工机械土方工程施工机械的种类较多，有推土机、铲运机、装载机、单斗挖掘机及多斗挖掘机和各种碾压、夯实机械等。在房屋建筑工程施工中，推土机、铲运机和单斗挖掘机应用最广，也最具有代表性，下面重点介绍这几种机械的性能、适用范围及施工方法。土方工程的施工过程包括土方开挖、运输、填筑与压实等。由于土方工程量大，劳动繁重，施工时应尽量采用机械化与半机械化的施工方法，充分发挥机械的效率，以减轻繁重的体力劳动，提高施工速度。三、常用土方施工机械推土机是场地平整施工的主要机械之一，它是在动力机械（如拖拉机等）的前方安装推土铲等工作装置而成的机械。目前我国生产的推土机有红旗100、上海120、T-120、移山160、T-180、TY-180、黄河220、T-240、T-320和TY320等。如图1-1-1所示为推土机外形图。按行走机构不同，推土机可分为履带式推土机和轮胎式推土机两种。履带式推土机附着牵引力大，爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。1．推土机推土机作业以切土和推运土方为主，切土时应根据土质情况，尽量采用最大切土深度在最短距离（6～10m）内完成，以便缩短低速运行时间，然后直接推运到预定地点。推土机上下坡度不得超过35°，横坡不得超过10°。几台推土机同时作业时，前后距离不大于18m。按发动机功率不同，推土机可分为大型推土机（235kW或320马力以上）、中型推土机（73.5～235kW或100～320马力）和小型推土机（73.5kW或100马力以下）三种。推土机操作灵活、运转方便、所需工作面较小、行驶速度快、易于转移、能爬30°左右的缓坡，因此应用范围较广，多用于平整场地，开挖深度不大的基坑、回填土方、堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机适合开挖一至三类土，其经济运距在100m以内，效率最高的运距为60m。为提高生产率，推土机作业时可采用以下施工方法。下坡推土：在斜坡上，推土机顺地面坡势沿下坡方向推土，借助机械往下的重力作用，以增加推土能力和缩短推土时间。槽型推土：利用前次已推过土的原槽再次推土，可大大减少土的失散。分批集中，一次推送：在较硬的土中，推土机的切土深度小，应采用多次铲土，分批集中，一次推送，提高效率。并列推土：平整较大面积场地时，可采用两台或三台推土机并列推土，减小土的损失，提高效率。铲刀上附加侧板：在铲刀两侧装上侧板，以增加铲刀前的土方体积。铲运机是一种能综合完成全部土方施工工序（挖土、装土、运土、卸土和平土）的机械。它由牵引机械和铲斗组成。铲运机操纵简单，不受地形限制，能独立工作，行驶速度快，生产效率高。按铲斗的操纵系统不同，铲运机又可分为机械操作铲运机和液压铲运机两种。2．铲运机按行走方式不同，铲运机可分为自行式铲运机和拖式铲运机两种，如图1-1-2和图1-1-3所示。自行式铲运机适用于运距为800～3500m的大型土方施工，运距在800～1500m时生产效率最高；拖式铲运机适用于运距在80～800m的土方工程施工，运距在200～350m时生产效率最高。图1-1-2自行式铲运机外形图图1-1-3拖式铲运机外形图铲运机适用于开挖一至三类土，常用于坡度为20°以内的大面积土方挖、填、平整、压实，以及大型基坑开挖和堤坝填筑等。为了提高铲运机的生产效率，可视工程大小、运距长短、土的性质和地形条件等，采取下坡铲土、跨铲法、推土机助铲法等施工方法，以缩短装土时间，提高土斗装土量，充分发挥其效率。①当地形起伏不大、施工地段较短时，多采用环形路线，如图1-1-4a、b所示。环形路线每一循环只完成一次铲土和卸土。②当挖填之间距离较短时，可采用大循环路线，如图1-1-4c所示，一个循环能完成多次铲土和卸土，这样可减少铲运机的转弯次数，提高工作效率。③施工地段较长或地形起伏较大时，多采用“8”字形路线，如图1-1-4d所示。这种开行路线中，铲运机在上下坡时是斜向行驶，受地形坡度限制小；一个循环中两次转弯方向不同，可避免机械行驶时的单侧磨损；一个循环完成两次铲土和卸土，减少了转弯次数及空车行驶距离，可缩短运行时间，提高生产效率。铲运机应避免在转弯时铲土，否则，将会因为铲刀受力不均而引起翻车事故。因此，为了充分发挥铲运机的效能，保证能在直线段上铲土并装满土斗，要求铲土区应有足够的最小铲土长度。单斗挖掘机是基坑（槽）土方开挖中常用的一种机械。按其行走装置不同，单斗挖掘机可分为履带式和轮胎式两类；按其操纵机构不同，单斗挖掘机可分为机械式和液压式两类；按其工作装置不同，单斗挖掘机分为正铲、反铲和抓铲三种，如图1-1-5所示。根据工作的需要，其工作装置可以更换。3．单斗挖掘机正铲挖掘机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”。（1）正铲挖掘机挖掘机的生产效率主要取决于铲斗的每斗装土量和每斗作业的循环时间。为了提高挖掘机的生产效率，需研究挖掘机的开挖方式和运土机械的配合问题，尽量减小回转角度，缩短每个循环的延续时间。根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，正铲挖掘机的开挖方式一般有以下两种。（1）正铲挖掘机正向开挖，侧向卸土法：正铲向前进方向挖土，汽车位于正铲的侧向装车，如图1-1-6a所示。这种开挖方法中，铲臂卸土回转角度较小（小于90°），装车方便，循环时间短，生产效率高，主要用于开挖工作面较大、深度不大的边坡、基坑和沟渠等。正向开挖，后方卸土法：正铲向前进方向挖土，汽车停在正铲的后面，如图1-1-6b所示。这种开挖方法中，铲臂卸土回转角度较大（180°左右），且汽车需倒车开入，增加了工作循环时间，生产效率较低，一般用于开挖工作面较小且较深的基坑（槽）和管沟等。反铲挖掘机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。（2）反铲挖掘机根据挖掘机的开挖路线与运输汽车的相对位置不同，反铲挖掘机的开挖方式一般有以下几种。沟端开挖法：反铲挖掘机停于沟端，后退挖土，同时往沟两侧弃土或装汽车运走，如图1-1-7a所示。沟端开挖时，挖掘机停放平稳，挖掘宽度可不受机械最大挖掘半径的限制，臂杆回转半径为45°～90°，挖土效率高，是基坑开挖采用最多的一种开挖方式。（a）沟端开挖法沟侧开挖法：反铲挖掘机停于沟侧，沿沟槽一侧直线移动，边走边挖，汽车停在机旁装土或往沟一侧卸土，如图1-1-7b所示。沟侧开挖时，铲臂回转角度小，能将土弃于距沟边较远的地方，但挖土宽度比挖掘半径小，边坡不好控制，同时机身靠沟边停放，稳定性较差，适合在横挖土体和需将土方甩到离沟边较远的距离时使用。（b）沟侧开挖法沟角开挖法：反铲挖掘机位于沟前端的边角上，随着沟槽的掘进，机身沿着沟边往后作“之”字形移动，如图1-1-18所示。臂杆回转角度较小，机身稳定性好，可挖较硬的土体，并能挖出一定的坡度，沟角开挖法适于开挖土质较硬、宽度较小的沟槽（坑）。图1-1-8反铲沟角开挖法多层接力开挖法：用两台或多台挖掘机设在不同作业高度上同时挖土，边挖土边将土传递到上层，由地表挖掘机连挖土带装土，如图1-1-9所示。一般两层挖土可挖深10m，三层可挖深15m左右。用多层接力开挖法开挖较深基坑时，可一次开挖到设计标高，一次完成，可避免汽车在坑下装运作业，提高生产效率，且不必设专用垫道。这种方法适于开挖土质较好、深10m以上的大型基坑、沟槽和渠道。图1-1-9反铲多层接力开挖法（3）抓铲挖掘机抓铲挖掘机的挖土特点是：“直上直下，重力切土”。其挖掘力较小，适宜开挖停机面以下一至二类土、开挖窄而深的基坑、疏通原有渠道以及挖取水中淤泥等。挖淤泥时，抓斗容易被淤泥吸住，应避免用力过猛，以防翻车。抓铲施工时，一般均需加配重。抓铲挖掘机能在回转半径范围内开挖基坑内任何位置的土方，并可在任何高度上卸土（装车或弃土）。抓铲应离基坑边一定距离，土方可直接装入自卸汽车运走（参见图1-1-10），或堆弃在基坑旁或用推土机推到远处堆放。图1-1-10抓铲挖掘机挖土土方工程施工中，合理地选择土方机械，对于充分发挥机械效能，使各种机械在施工中配合协调，加快施工进度，保证施工质量，降低工程成本等，具有十分重要的作用。土方机械的选择要点主要有以下几点。4．土方施工机械的选择（1）选择土方机械的要点土方工程的类型和规模：不同的土方工程，各有其特点，应根据开挖或填筑的基坑、工程范围的大小、工程量多少来选择土方机械。地质、水文和气候条件：不同的机械设备有不同的工作特点，适用于不同的工作环境和土质要求，应根据机械设备本身特点在土方工程中选择合适的土方机械。机械设备条件：应根据土方工程对机械设备的要求选择使用不同的机械设备。工期要求：工期长的工程可选择较少的或性能较低的土方机械，工期短的工程要选择较多或性能较好的土方机械。在实际工作中选择土方工程的挖土机械时，要坚持“生产效率高，成本费用低”的原则，并结合各种机械设备的工作特点和开挖方式进行技术经济比较，合理选择施工机械。（2）挖掘机与运土车辆配合土方工程采用单斗挖掘机械施工时，一般需用运土车辆配合，共同作业，将挖出的土随时运走。因此，挖掘机的生产率不仅取决于挖掘机本身的技术性能，还和运土车辆的载重与挖掘机的每斗土重有一定的关系。一般情况下，运土车辆载重量宜为每斗土重的3～5倍，并应有足够数量的运土车辆以保证挖掘机连续工作。1．基坑土方计算量四、土方工程量计算图1-1-11基坑土方量计算2．基槽土方计算量图1-1-12基槽土方量计算图1-1-13基坑放坡示意图图1-1-14土方边坡图1-1-15基坑土方量计算简图五、土方的开挖基坑（槽）开挖有人工施工、半机械施工和机械施工三种方式。当基坑（槽）较深，土方量较大时，应尽量利用机械施工。基坑（槽）的施工，首先应进行房屋定位和标高引测，然后根据基础的底面尺寸、埋置深度、土质好坏、地下水位的高低及季节性变化等情况，确定是否需要留工作面、放坡、增加排水设施和设置支撑，从而定出挖土边线，放灰线，然后开挖。1．基坑（槽）土方开挖（1）定位根据建筑设计总平面图，将建筑外墙的轴线交点测定到地面上，用木桩标定出来，木桩顶部钉铁钉指示点位，这些桩称为角桩（轴线桩），然后根据角桩进行细部测定。为了方便地恢复各轴线位置，应将主要轴线延长引测到安全地点并做出标志，这些标志称为控制桩。为便于开槽后施工各阶段的轴线位置控制，应把轴线引测到龙门板上，用轴线钉标定，如图1-1-16所示。在龙门板上测设0.000标高线，以便控制开挖基坑（槽）和基础施工时的标高。（2）放线建筑物的放线是指根据已定位的外墙轴线交点桩详细测设出建筑物各轴线的交点桩，然后根据交点桩用白灰撒出准备开挖基坑（槽）的上口尺寸，如图1-1-17所示。1）基槽放线根据角桩和建筑物平面图，将建筑物内部开间所有轴线都一一测出，然后根据边坡系数计算开挖宽度，最后在中心轴线两侧用石灰在地面上撒出基坑（槽）开挖边线。2）桩基放线在基坑（槽）开挖前，按施工图上桩基的尺寸和挖土边线的尺寸，放出基坑（槽）上口挖土灰线，标出挖土范围。然后从设计图上查对基础的纵横轴线编号和基础施工详图，根据柱子的纵横轴线，用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点，同时在每个柱基中心线上测定基础定位桩，每个基础的中心线上设置四个定位木桩，其桩位离基础开挖线的距离为0.5～1.0m。若基础之间的距离不大，可每隔1～2个或几个基础打一个定位桩，但两个定位桩的间距以不超过20m为宜，以便拉线恢复中间柱基的中线。桩顶上钉一个钉子，表明中心线的位置。对于大基坑开挖，根据房屋的控制点用经纬仪放出基坑四周的挖土边线。（3）基坑（槽）开挖1）确定开挖方案开挖前，应根据工程结构形式、基坑（槽）深度、地质条件、周围环境、施工方法、施工工期和地面荷载等资料，确定基坑（槽）开挖方案和地下水控制施工方案。对于大型基坑，应优先考虑选用机械化施工，以加快施工进度。2）土方开挖原则土方开挖应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。开挖基坑（槽）应按规定的尺寸合理确定开挖顺序和分层开挖深度，连续进行施工，尽快完成。①基坑（槽）开挖前，应检查龙门板、轴线桩有无移位现象，并根据建筑施工图纸核查基础轴线的位置、尺寸及龙门板标高等是否符合要求。②基坑（槽）开挖前，应严格按要求放坡，施工时应随时关注边坡稳定的情况，发现问题应及时处理。在坑顶两边一定距离（一般为1.0m）内不得堆放弃土，在此距离外堆土高度不得超过1.5m，以防止坑壁滑坡。在桩基周围、墙基或围墙一侧，不得堆土过高。在坑边使用动载的机械设备时，也应根据验算结果，离开坑边较远距离；如地质条件不好，还应采取加固措施。3）施工要点③当开挖的基坑（槽）土方量不大时，可将挖出的土有计划地堆放在现场；当开挖的基坑（槽）土方量较大时，挖出的土除预留一部分用作回填外，不得在场地内任意堆放，应把多余的土运到弃土区域，以免妨碍施工。④为了防止基底土（特别是软土）受到浸水或其他原因的扰动，基坑（槽）挖好并经验收合格后，应立即做垫层或浇筑基础；否则，挖土时应在基底标高以上保留150～300mm厚的土层，待基础施工时再行挖去。⑤在软土地区开挖基坑（槽）时，应符合下列规定。a．施工前必须做好地面排水和降低地下水位工作，地下水位应降低至基坑底以下0.5～1.0m后方可开挖。降水工作应持续到回填完毕。b．施工机械行驶道路应该填筑适当厚度的碎石或砾石，必要时应铺设工具路基箱（板）或梢排等。c．相邻基坑（槽）开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工顺序，并应及时完成基础的施工。d．在密集群桩上开挖基坑（槽）时，应打桩完成后间隔一段时间再对称挖土。在密集群桩附近开挖基坑（槽）时，应采取措施防止桩基位移。e．挖出的土不得堆放在坡顶上或建筑物（构筑物）附近。⑥土方开挖时，不得挖至基坑（槽）的设计标高以下，如个别处超挖，应用与基土相同的土料填补，并夯实到要求的密实度。如用原土填补不能达到要求的密实度时，应采用碎石类土填补并仔细夯实。重要部位如被超挖时，可用低强度等级的混凝土填补。⑦深基坑采用“分层开挖，先撑后挖”的开挖方法。深基坑开挖过程中，随着土的挖除，下层土因逐渐卸载而有可能回弹，尤其在基坑挖至设计标高后，如搁置时间过久，回弹更为显著。如弹性隆起在基坑开挖和基础工程初期发展很快，它将加大建筑物的后期沉降。因此，对深基坑开挖后的土体回弹，应有适当的估计，如在勘探阶段，土样的压缩试验中应补充卸荷弹性试验等。施工中减少基坑弹性隆起的一个有效方法是把土体中有效应力的改变降低到最小。具体方法有加速建造主体结构，或逐步利用基础的重量来代替被挖去土体的质量。⑧基坑（槽）开挖完成后，应及时清底、验槽和减少暴露时间，防止暴晒和浸刷破坏地基土的原状结构。2．土方开挖工程质量标准①桩基、基坑、基槽和管沟基底的土质必须符合设计要求，并严禁扰动。②土方工程的允许偏差和质量检验标准，应符合表1-1-5所示的规定。本工程采用反铲挖掘机进行土方开挖、人工配合清土。首先根据项目总平面图投放出建筑物四周边框线，然后根据项目的园林设计规划进行土方开挖。土方开挖的内容有：①建筑物地下室部位基础的土方按照建筑物边线往外扩2500mm开挖至基础面及地梁顶标高处；②建筑物车库一侧与路边之间土方开挖至路面标高；③下沉庭院的土方开挖至地下室底板面标高。解决方案一、土方开挖方案1．开挖形式及开挖内容本工程土方运转由反铲挖掘机装车，并由自卸汽车将土方外运。由于单体场地基坑底平面标高低于道路标高3m左右，自卸汽车无法由路边进出运土。为保证自卸汽车可以进入单体场地基坑进行土方运转，在基坑一侧道路的端头处修建土斜坡以供自卸车行驶，并在场地基坑中用压路机及挖掘机平整一条临时土通道。临时道路设置及转运图如图1-1-18所示。2．土方运转图1-1-18临时道路设置及运转图本工程土方的开挖顺序必须严格遵守施工计划，先开挖第一施工阶段的户型，再开挖第二、第三施工阶段的户型，具体开挖顺序应根据现场实际情况进行调整。3．开挖顺序及推土点施工机械应根据施工段数安排数量，以保证土方开挖的流水作业。开挖出来的土方用反铲挖掘机装车、由自卸汽车运输到指定的位置堆放。为保证土方堆场的合理利用，采用推土机及挖掘机对土方堆场进行土方推平及修整。二、土方开挖1．测量根据珠海独立坐标系、黄海高程系，按建筑物总平面要求，引测到现场，并在工程施工区域内设置好测量控制网，在各方格点上做控制桩，进行土方工程的测量定位放线，放出基坑四周挖土边线、地下室底板上部边线、底部边线和水准标志，待灰线核实无误后进行基坑开挖。①土方开挖前，应将施工现场内的地下、地上障碍物清除和处理完毕；桩基应施工完毕且通过验收（部分单体）。②地表面已清理平整，场内临时道路已接通。③必须检查建筑物位置的标准轴线桩、定位控制桩、标准水平桩及灰线尺寸。④施工场地应根据需要安设照明设施，在危险地段设置明显标志。⑤安设施工用电、排水等设备。2．现场准备挖土时需工人配合，如人工清运土方、砖胎膜砌筑、混凝土垫层浇筑等。由于本工程为大面积土方开挖，多台机械同时开挖，为满足施工需要，现场管理人员应不少于10名，现场测量人员10名，以便随时监控现场标高。3．人员准备土方开挖施工机械设备的具体配备情况如表1-1-6所示。4．土方开挖施工机械设备（1）工艺流程天然基础与桩基础开挖工艺流程：测量放线→土方开挖→基坑验槽。（2）施工要点1）天然基础开挖要点首先是由单体场地标高整体（地下室范围外扩2500mm）开挖至地下室基础底标高处，然后再进行低于基底平面标高的基础土方的单独开挖，如图1-1-19所示。5．土方开挖的流程及施工要点图1-1-19户型开挖示意图为保证桩基础部分单体的施工质量及进度，在场地移交时，桩基施工单位须提供“三图一要点”：各栋桩位编号图、送桩记录、竣工桩位图、接桩标准。由于本工程的桩基为DN300（400）的预应力管桩，在开挖时容易被碰撞而出现桩身倾斜、桩身破裂、桩头破碎，所以在开挖时必须加强对基桩的保护，防止基桩被破坏。根据以往分区的经验，开挖时可能会遇到一些原来基桩施工时已破裂或折断的桩，在此要求现场相关人员在遇到此类桩时及时上报给甲方、监理，待处理后再进行开挖。2）桩基础开挖要点对于低桩（桩顶实际标高比设计标高低），需将施工方对桩顶标高的测量记录资料及时上报给监理签字确认。经甲方设计师及监理工程现场确认后协商解决办法，由设计院或甲方发出变更通知单或由施工方负责上报联系单确认施工措施，保证各单体基础不受影响。桩基础的土方开挖必须在锯桩及时跟进的情况下进行，才能缩短开挖时间和保证桩基的安全。桩基础土方开挖的顺序是先进行土方开挖，开挖至底板垫层处，再开始锯桩，然后进行桩基础开挖。挖掘机开挖至设计标高加200mm处，再由人工清土至设计标高。为满足施工操作的要求，基坑底面的开挖宽度不得小于基础或地梁的宽度加工人操作空间（每边预留1m）。任务二土方工程填筑任务描述土方填筑应根据工程特点、填料种类、设计压实系数、施工条件等合理选择压实机具，并确定填料含水量控制范围、铺土厚度和压实遍数等参数。填筑前，应清除基底的垃圾、树根等杂物，抽出坑穴中的积水、淤泥，验收基底标高。当填方基底为耕植土或松土时，应将基底碾压密实。填土区如遇有地下水或滞水时，必须设置排水措施，以保证施工顺利进行。为了保证填方施工强度和稳定性方面的要求，必须正确选择填土的种类和填筑方法。填方土料应符合设计要求。当设计无要求时，应符合下列规定。①当填方土料为黏土时，填筑前应检查其含水量是否在控制范围内。含水量大的黏土不宜作为填土用。②碎石类土、砂土和爆破石渣可用作表层以下的填料。碎石类土或爆破石渣作为填料时，其最大粒径不得超过每层铺土厚度的2/3，使用振动碾时，不得超过每层铺土厚度的3/4。铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头或填方与山坡连接处。③含有大量有机质（有机质含量大于8%）的土或含水溶性硫酸盐大于5%的土，不应作为填土。④淤泥、冻土、膨胀土等不良土质均不应作为回填土。⑤填土应分层进行，并尽量采用同类土填筑。如采用不同土填筑时，应将透水性较大的土层置于透水性较小的土层之下，且不能将各种土混杂在一起使用，以免填方内形成水囊。⑥填土施工时，已填土方的压实系数和压实范围符合设计要求后，才能进行上一层土方填筑。⑦分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形或阶梯形，碾迹重叠0.5～1.0m。上下层填土接缝距离不应小于1.0m。一、填筑要求填土压实方法一般有碾压法、夯实法和振动压实法三种，如图1-2-1所示。二、填土压实方法1．碾压法碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度，此法多用于大面积填土工程，如场地平整、大型基坑回填等。碾压机械有光面碾（压路机）、羊足碾和气胎碾。光面碾对砂土、黏土均可压实；羊足碾需要较大的牵引力，且只宜压实黏土；气胎碾在工作时是弹性体，其压力均匀，压实质量较好。此外，还可利用运土机械进行碾压，也是较经济合理的压实方案。碾压施工时，应使运土机械行驶路线能大体均匀地分布在填土面积上，并达到一定重复行驶遍数，使其满足填土压实质量的要求。碾压机械压实填方时，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。回填铺土应均匀一致，压实遍数要一样，碾压方向以从填土区的两边逐渐压向中心。压实机械行驶速度不宜过快，一般平碾应控制在2km/h，羊足碾应控制在3km/h，否则会影响压实效果。夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积回填夯实施工。夯实法分人工夯实和机械夯实两种。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机，人工使用的工具有木夯、石夯、飞硪等。其中，夯锤是借助起重机悬挂重锤进行夯土的夯实机械，适用于夯实砂性土、湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的填土；蛙式打夯机轻巧灵活，构造简单，在小型土方工程中应用最广；飞硪为扁圆体，多用石头或铁制成，四周系有绳子供多人牵拉。不同的夯实机械有不同的夯实厚度。重锤的夯实厚度可达1～1.5m，可对深层土壤夯实；但木夯、飞硪或蛙式打夯机等机具，其夯实厚度则较小，一般均在20cm以内。2．夯实法振动压实法是将振动压实机放在土层表面，借助振动机械使压实机械振动，土颗粒在振动力的作用下发生相对位移而达到紧密状态。这种方法用于振实非黏土效果好。近年来新型压实机械被广泛采用，它是将碾压法和振动法结合起来设计和制造而成的（如振动平碾、振动凸块碾等）。用这些机械进行碾压，可使土受振动和碾压两种作用，碾压效率高，比一般平碾提高功效1～2倍，可节省动力30%。用这种方法振实填料为爆破石渣、碎石类土、杂填土和轻亚黏土等非黏性土效果较好。3．振动压实法填土压实的影响因素较多，主要有压实功（压实能量）、土的含水量及每层铺土厚度。三、填筑压实的影响因素填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。若土的含水量一定，在开始施压时，土的密度急剧增加，待到接近土的最大密度时，压实功虽然增加许多，而土的密度变化甚小。此外，松土不宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现象，效率不高。如果先用轻碾压实、再用重碾压实就会取得较好效果。1．压实功的影响在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。当含水量较小、土较为干燥时，土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。当含水量超过一定限度时，土颗粒之间的空隙由水填充而呈饱和状态，也不能压实。当含水量适当时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，压实效果好。每种土都有其最佳含水量，土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的密度最大，如图1-2-2所示，其参考数值如表1-2-1所示。·2．含水量的影响图1-2-2土的干密度与含水量的关系为了保证填土在压实过程中处于最佳含水量的状态，应采取有效措施。当土过湿时，应予翻松晾干或可掺入同类土或吸水性土料；当土过干时，则应预先洒水湿润。工地简单检验黏土含水量的方法，一般是以手握成团落地开花为适宜。土在压实功的作用下，其应力随深度增加而逐渐减小，如图1-2-3所示，因此每层铺土厚度和压实遍数应根据土质、压实系数和机具性能而定。当铺土过厚时，需压实遍数增加才能达到要求的密实度；当铺土过薄时，虽然减少了每层土的压实遍数，却增加总压实遍数。选择合理的铺土厚度能使土方压实而机械所做的压实功最少。一般铺土厚度应小于压实机械压实的作用深度，通常通过现场夯（压）试验确定。常用夯（压）实机具每层最大铺土厚度和所需要的夯（压）实遍数如表1-2-2所示。3．铺土厚度的影响图1-2-3压实作用沿深度的变化①填方的基底处理必须符合设计要求或施工规范规定。②柱基、坑基、基槽、管沟的回填土料必须符合设计要求和施工规范要求。③柱基、坑基、基槽、管沟的回填必须按规定分层夯实压密实。取样测定压实后的干密度，需90%以上符合设计要求，其余10%的最低值与设计值的差不应大于0.08g/cm3，且应分散，不宜集中。④土方工程的允许偏差和质量检验标准，应符合表1-2-3所示的规定。四、土方填筑工程质量标准填土前，应将基坑底或地坪上的垃圾等杂物清理干净，必须清理到基础底面标高，将落入的松散垃圾、砂浆、石子等杂物清除干净；检验回填土中有无杂物，粒径是否符合规定，以及回填土的含水量是否在控制范围内。如含水量偏高，可采取翻松、晾晒或均匀掺入干土等措施。解决方案一、填土准备工作回填土采用3∶7灰土，工作面的填土原则为由低到高分层铺摊，逐层填筑。每层铺摊后，随即耙平，铺土厚度为200～250mm，实际厚度由压实试验确定。采用蛙式打夯机夯土，压实系数不小于0.94。回填土每层至少夯打三遍。打夯应一夯压半夯，夯夯相接，行行相连，纵横交叉，并且严禁采用水浇使土下沉的所谓“水夯”法。回填土每层填土夯实后，应按规范规定进行环刀取样，测出土的干密度；达到要求后，再进行上一层的铺土。填土全部完成后，应进行表面拉线找平，凡超过标准高程的地方，及时依线铲平；凡低于标准高程的地方，应补土夯实。二、土方填筑施工方法任务一基坑降水施工任务描述某高层（12层）住宅楼工程，主体结构采用钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用钢筋混凝土灌注桩基础。该建筑只有主楼，没有群楼。楼体平面占地东西长约为21m，南北宽约为7m，开挖深度为6m（电梯井为8m）。本工程处于市中心地段，环保要求严格，施工场地狭小。经过工程勘察，施工深度范围内地层土质分布如下。室外地面标高为-1.5m，地面以下-1.5m～-3.1m为杂填土；

-3.10m～-6.70m主要为粉质黏土；在-6.70m～-10.10m范围内为细砂；

-10.10m～-15.30m为砂砾层，最大粒径为3～5cm；

-15.30m～-18.20m范围内为粉质黏土。地下水埋藏有两层，第一层为滞水，在地面下-4.50m处，下面一层为潜水，在地面下-8.50m处。试完成该工程的基坑降水施工方案。在土方开挖过程中，当开挖的基坑（槽）底面标高低于地下水位时，土的含水层会被切断，地下水将会不断地渗入坑内。雨季施工时，地表水也会流入坑内。由于积水的存在，使得施工条件恶化，土方开挖困难，极大程度地影响了基坑的施工质量。为保证基坑能在干燥条件下施工，防止边坡失稳、基坑流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降，在基坑开挖前和开挖时，必须做好基坑的排水和降水工作。常用降低地下水位的方法有集水井降水法和井点降水法两种。一、集水井降水法施工当基坑深度较大、地下水位较高以及开挖的土由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂石类土时，可采用如图2-1-2所示分层明沟排水法，即在基坑边坡上设置2～3层明沟，分层排除上部土层中的地下水，以避免土层地下水冲刷土壤边坡造成塌方，同时可减少边坡高度和水泵扬程。但分层明沟排水法的缺点是挖土面积增大，土方量增加。集水井降水法又称明沟排水法，是在基坑（槽）开挖过程中，沿坑底周围或中央开挖排水沟，使水通过排水沟流入预先设置的集水井，然后用水泵抽出坑外，如图2-1-1所示。1—排水沟；2—集水井；3—水泵图2-1-1集水井降水法1—底层吸水管；2—基坑底排水明沟；3—上层吸水管；4—上层排水明沟；5—抽水机；6—降水曲线图2-1-2分层明沟排水法排水沟和集水井应设置在基础边线0.4m以外，地下水流的上游。排水沟深度一般为0.4～0.6m，底宽不小于0.3m，纵向排水坡度不小于3%。根据地下水量、基坑平面形状及水泵抽水能力，每隔20～40m设置一个集水井。集水井的直径或宽度一般为0.7～0.8m，其深度随着挖土的加深而加深，要始终低于挖土面0.8～1.0m。1．排水沟和集水井的设置施工时，排水沟底应始终保持比挖土面低0.3～0.5m，集水井底应比排水沟底低0.5m以上，随着基坑开挖逐步加深，沟底和井底均应保持这一高度差。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m厚碎石滤水层，水泵抽水龙头应包以滤网，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。坑壁可用竹笼、木枋或砌筑等做简易加固。抽水工作应连续进行，保证地下水位始终低于基坑底0.5m，直至基础施工完毕。集水井降水法设备简单，排水方便，应用较广，可用于各种施工场合和除细砂土以外的各种土质。2．排水沟和集水井的施工3．流砂的形成及其防治当基坑挖土达到地下水位以下，而土是细砂或粉砂，又采用集水坑降水时，在一定的动水压力作用下，坑底下的土就会形成流动状态，随地下水一起流动涌进坑内，这种现象称为流砂现象。（1）流砂产生的原因流砂现象的形成有其内因和外因。内因取决于土壤的性质，土的孔隙度较大、含水量大、黏粒少、粉粒多、排水性能差等均容易产生流砂现象；外因即地下水及其产生动水压力的大小。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力也大；当动水压力大于或等于浮土重度时，土粒处于悬浮状态，土的抗剪强度为零，土粒能随着渗流的水一起流动，形成流砂现象。经验表明，流沙现象经常发生在细砂、粉砂及粉土中。在开挖可能发生流砂的土质时，基坑挖深超过地下水位0.5m，就容易发生流砂现象。（1）流砂产生的原因经验表明，流沙现象经常发生在细砂、粉砂及粉土中。在开挖可能发生流砂的土质时，基坑挖深超过地下水位0.5m，就容易发生流砂现象。此外，当基坑位于不透水层内，而不透水层下面为承压蓄水层，坑底不透水层覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时，基坑底部还可能发生管涌冒砂现象，如图2-1-3所示。图2-1-3管涌冒砂（2）流砂的危害当发生流砂时，土体完全丧失承载力，砂土边挖边冒，难以开挖到设计深度。流砂严重时会引起基坑倒塌，附近建筑物会因地基被排空而下沉、倾斜，甚至倒塌。因此，施工中要十分重视防止流砂现象的产生。防治流砂总的原则是“治砂必治水”。其途径有三：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。具体措施有以下几种。（3）流砂的防治打板桩：将板桩沿基坑周围打入不透水层，便可起到截住水流的作用；或者打入坑底下面一定深度，这样可将地下水引至坑底以下，不仅增加了地下水从坑外流入坑内的渗流长度，而且改变了动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。水中挖土：即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。人工降低地下水位：截住水流，不让地下水流入基坑，这样不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。这种方法效果好，实用性较强。地下连续墙法：沿基坑的周围浇筑一道钢筋混凝土的地下连续墙，以支撑土壁和截水，防止流砂现象的发生。抛大石块，抢速度施工：如在施工过程中发生局部的轻微流砂现象，可组织人力分段抢挖，挖至标高后，立即铺设芦席并抛大石块，增加土的压力，以平衡动水压力，力争在产生流砂现象之前将基础分段施工完毕。枯水期施工：枯水期因地下水位低，坑内外水位差下降，动水压力减小，从而可预防和减轻流砂现象。二、井点降水法施工井点降水法就是在基坑开挖前，沿基坑周围以一定间距埋设一定数量的下端为滤管的井点管，在地面上用水平铺设的集水总管将各井点管连接起来，在一定位置设置离心泵和水力喷射器，离心泵驱动工作水，当水流过喷嘴时形成局部真空，地下水在真空吸力的作用下经滤管进入井点管，然后经集水总管排出，从而降低地下水位。1．井点降水法的作用井点降水法可从根本上解决地下水涌入坑内的问题（参见图2-1-4a）；也可以防止边坡由于地下水流的冲刷而引起的塌方（参见图2-1-4b）；可使坑底的土层消除地下水位差引起的压力，防止坑底土的上冒（参见图2-1-4c）；由于没有了水压，可使支护结构减少水平荷载（参见图2-1-4d）；由于没有地下水的渗流，也可消除流砂现象（参见图2-1-4e）。降低地下水位后，由于土体固结，还能使土层密实，增加地基土的承载能力。（a）防止涌水（b）使边坡稳定（c）防止土的上冒（d）减少横向荷载（e）防止流砂图2-1-2分层明沟排水法（2）场地岩土工程条件评价井点降水法常用的有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点，如表2-1-1所示。2．井点降水的方法轻型井点降水是沿基坑四周每隔一定间距将直径较小的井点管埋入蓄水层中，上部与总管连接，通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出以降低地下水位。（1）轻型井点降水法轻型井点降水法能够防止流砂现象的发生，提高边坡的稳定性，减少基坑开挖边坡坡度，降低基坑开挖土方量，同时还具有基坑施工环境好，机具设备简单、使用灵活、拆装方便，降水效果好，降水费用低等优点。1）轻型井点的组成轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成，如图2-1-5所示。1—滤管；2—井点管；3—降低后地下水位线；4—原有地下水位线；5—集水总管；6—弯联管；7—水泵房图2-1-5轻型井点降低地下水位全貌图管路系统包括滤管、井点管、弯联管及集水总管等。滤管：是浸水的渗透管，常采用长度为1～1.7m、直径与井点管径相同的无缝钢管，管壁上钻有直径为12～18mm并排列分布均匀的小圆孔，外包两层孔径不同的滤网。为使流水畅通，滤网外面再绕一层8号粗铁丝保护网。滤管下端为一锥形铸铁头，上端与井点管连接。井点管：是指直径为38～50mm、长度5～7m的无缝钢管，可整根或分节组成。弯联管：是指井点管的上端与集水总管连接的构件。集水总管：一般是指为直径100～127mm的无缝钢管，每段长约4m。抽水设备主要由真空泵、离心泵和集水箱等组成，一般有固定型号，可根据需要选用。2）轻型井点的布置a．平面布置当基坑或沟槽宽度小于6m，降水深度小于5m时，可单排线状布置井点，如图2-1-6a所示，井点管布置在地下水流上游一侧，两端应适当延伸；当基坑或基槽的宽度大于6m，或土质不良、渗透系数较大时，则宜采用双排线状布置井点，布置在基坑或基槽的两侧；当基坑的面积较大时，宜采用环状井点布置，如图2-1-7a所示。井点管一般距离坑壁为0.7～1.0m，以防抽水时局部漏气而影响降水工作。井点管间距应根据计算或经验确定，一般为0.8m，1.2m，1.6m或2m，并在集水总管四角部位适当加密。b．高程布置井点管的埋置深度，主要考虑降水效果能够使基础施工的整个过程中，地下水位始终保持在基坑以下不小于0.5m的位置，并且必须将滤水管埋入含水层内，同时还要考虑井点管要露出地面0.2m，如图2-1-6b、2-1-7b所示。轻型井点降水系统的布置，应根据基坑平面形状与大小、土质、地下水位高低与流向、降水深度等情况而定。（a）平面布置（b）高程布置1—总管；2—井点管；3—抽水设备图2-1-7环状井点布置（a）平面布置（b）高程布置1—总管；2—井点管；3—抽水设备图2-1-6单排线状井点布置3）轻型井点降水法的施工工艺b．井点管埋设井点管埋设一般采用水冲法，包括冲孔和埋管两个过程。冲孔：先用起重设备将直径50～70mm的冲管吊起，并插在井点位置上，然后开动高压水泵，将土冲松。冲孔时，冲管应垂直插入土中，并做上、下、左、右摆动，以加剧土体松动，边冲边沉，冲孔直径应不小于300mm，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层。冲孔深度应比滤管底深0.5～1m，以防冲管拔出时部分土颗粒沉于坑底而触及滤管底部。埋管：井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管和孔壁间迅速填灌砂滤层，以防孔壁坍塌。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利工作的关键，一般应采用洁净的粗砂，均匀填灌到滤管顶上1～1.5m，以保证水流畅通。井点填砂后，井点管上口须采用黏土封口，以防漏气影响抽水效果。a．井点管埋设程序放线定位→铺设集水总管→冲孔→安装井点管、填砂砾滤料、上部填黏土密封→用弯联管将井点管与集水总管接通→安装抽水设备并与集水总管接通→安装集水箱和排水管→开动真空泵排气，再开动离心水泵抽水→测量观测井中地下水位的变化。c．连接集水总管集水总管设在井点管外侧。集水总管与井点水管之间的连接一般采用橡胶软管，两头用铁丝拧紧，外涂抹黄泥，以防漏气。井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽水，检查有无漏水、漏气，出水是否正常，有无堵塞现象。若有不良情况，则应及时检修，检修合格后方可使用。正常的出水现象是“先大后小，先混后清”，应使抽排水保持均匀，做到细水长流。d．轻型井点管的拆除地下建（构）筑物竣工并进行回填土后，方可拆除井点系统。井点管拆除一般多借助于倒链、起重机等，所留孔洞用土或砂填塞；对地基有防渗要求时，地面以下2m应用黏土填实。喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走。这种方法设备较简单，排水深度大，与多层轻型井点降水法相比设备少，基坑土方开挖量少，施工快，费用低。（2）喷射井点降水法喷射井点降水法适用于基坑开挖较深、降水深度大于8m、土渗透系数为3～50m/d的砂土或渗透系数为0.1～3m/d的粉土、粉砂、淤泥质土、粉质黏土中的降水工程。当基坑开挖深度超过8m时，一般的轻型井点就难以收到预期的降水效果，此时，可以采用喷射井点，以增加降水深度，达到设计要求。喷射井点根据工作流体的不同，分为喷水井点和喷气井点，两者的工作原理是相同的。当喷射井点工作时，由地面高压离心水泵供应的高压工作水经过内外管之间的环形空间达到底端，在此处工作流体由特制内管的两侧进水孔进入内管，流至喷嘴喷出，在喷嘴处由于断面突然收缩变小，使工作流体具有极高的流速，在喷口附近造成负压，将地下水经过滤管吸入，吸入的地下水在混合室与工作水混合，然后进入扩散室，水流在强大压力的作用下扬升出地面，经排水管道系统排至集水池或水箱，一部分用低压泵排走；另一部分用高压水泵压入井管外管内作为工作水流。如此循环作业，将地下水不断从井点管中抽走，使地下水位逐渐下降，达到设计要求的降水深度。1）喷射井点设备喷射井点系统主要由喷射井点管、高压水泵（或空气压缩机）和管路系统组成，如图2-1-8所示。（a）喷射井点设备简图（b）喷射井点平面布置图1—喷射井管；2—滤管；3—进水总管；4—排水总管；5—高压离心水泵；6—集水池；7—排水泵；8—压力表图2-1-6单排线状井点布置b．高压水泵高压水泵一般可采用流量为50～80m3/h，压力为0.7～0.8MPa的多级高压水泵，每台能带动20～30根井管。a．喷射井点管喷射井点管由内管和外管组成，在内管的下端装有喷射扬水器与滤管相连，如图2-1-9所示。1—外管；2—内管；3—喷射器；4—扩散器；5—混合管；6—喷嘴；7—缩节；8—连接座；9—真空测定管；10—滤管芯管；11—滤管有孔套管；12—滤管外缠滤网及保护网；13—逆止球阀；14—逆止阀座；15—护套；16—沉泥管图2-1-9喷射井点管构造图c．管路系统管路系统包括进水管和排水管（直径为150mm，每套长度为60m）、接头、阀门、水表、溢流管、调压管等管件、零件及仪表。2）喷射井点施工工艺及要点a．喷射井点施工工艺流程泵房设置→安装进、排水总管→水冲或钻孔成井→安装喷射井点管→投填滤料→接通进、排水总管，并与高压水泵或空气压缩机接通→将各井点管的外管管口与排水管接通，并通过循环水箱→启动高压水泵或空气压缩机抽水→离心水泵排除循环水箱中多余的水→测量观测井中地下水位变化。b．喷射井点施工要点①喷射井点管的布置、井点管的埋设方法和要求，与轻型井点基本相同，其冲孔直径为400～600mm，深度比滤管底深1m以上。喷射井管间距一般为2～3.5m。当基坑宽度小于10m时，应采用单排线型布置；当基坑宽度大于10m时，应采用双排线型布置；基坑面积很大时，应采用环形布置，基坑进出口处的井点间距为5～7m。②全部井点管埋设完毕之后，再接通回水管全面试抽，然后使工作水循环，进行正式工作。各套进水总管均应用阀门隔开，各套回水管应分开。c．喷射井点的运转与保养喷射井点比较复杂，在井点安装完成后，必须及时试抽，及时发现和消除漏气和“死井”。在其运转期间，需进行检测以了解装置性能，及时观测地下水位变化；测定井点抽水量，通过地下水量的变化，分析降水效果及降水过程中出现的问题；测定井点管真空度，检查井点工作是否正常。③为防止喷射器损坏，安装前应对喷射井点管逐根冲洗，检查完好后，方始可使用。开泵压力要小些（不大于0.3MPa），以后再逐步开足。如果发现井点管周围有翻砂、冒水现象，应立即停止抽水并检修。④工作水应保持清洁，试抽两天后，应更换清水，此后视水质污浊程度定期更换清水，以减轻对喷嘴及水泵叶轮的磨损。电渗井点降水是利用轻型井点或者喷射井点管作阴极，以金属棒（钢筋、钢管、铝棒等）作阳极，通入直流电（采用直流发电机或直流电焊机）后，带有负电荷的土粒即向阳极移动（即电泳现象），而带有正电荷的水则向阴极方向移动（即电渗现象）。在电渗与井点管内真空的双重作用下，使黏土中的水由井点管排除，顺利完成降水施工，如图2-1-10所示。（3）电渗井点降水法1—井点管；2—金属棒（阳极）；3—地下水降落曲线图2-1-10电渗井点在黏性土和粉质黏土等渗透系数较小（小于0.1m/d）的土体中进行降水施工，尤其是对于淤泥和淤泥质黏土，单用井点系统的真空抽吸较难将水从土中抽出，此时可采用电渗井点，既可加速土体固结、增加土体强度，又可达到较好的降水效果。1）电渗井点施工程序埋设井点管（电渗井点阴极）→埋设电渗井点阳极→后续工艺流程同轻型井点。2）电渗井点施工工艺a．埋设井点管井点管可以是轻型井点，也可以是喷射井点，要预留出布置电渗井点阳极的位置。待轻型井点降水不能满足降水要求时，再埋设电渗井点阳极。b．埋设电渗井点阳极①阳极材料可采用直径为50～70mm的钢管或直径为20～25mm的钢筋或铝棒。②阳极应埋设于井点管内侧1.2～1.5m处，成平行交错排列，阳极入土深度一般要比井点管（阴极）深500mm，通电时工作电压不宜大于60V。工作时应保持地面干燥，尽量绝缘。阴阳级数量应相等，必要时，阳极可适当增加阳极。埋设方法可采用钻孔法或打入法。管井井点降水是指沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水，以降低地下水位。管井井点设备较简单，排水量大，降水较深，较轻型井点具有更大的降水效果，可代替多组轻型井点作用，水泵设在地面，易维护。对于渗透系数大于20m/d，地下水丰富的砂土、砂质粉土、粉土与碎石土等土层，用明排水易造成土颗粒大量流失，用轻型井点难以满足降水要求，这时可采用管井井点。（4）管井井点降水法1）管井井点的构造管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机械等组成，如图2-1-11所示。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距10～50m，最大埋深可达10m。但管井属于重力排水范畴，吸程高度受到一定限制。1—木塞；2—钻孔；3—沉砂管；4—630@250；5—14mm钢筋焊接骨架；6—吸水管；7—10号铁丝垫筋@25mm焊于骨架上，外包孔眼1～2mm铁丝网；8—滤水井管；9—填充砂砾；10—150～250mm钢管；11—夯填黏土；12—抽水设备图2-1-11管井井点构造2）管井井点施工工艺a．管井井点施工工艺流程井点测量定位→挖井口、安护筒→钻机就位→钻孔→回填井底砂垫层→吊放井管→回填井管与孔壁间的砂砾过滤层→洗井→管径内下部设水泵、安装抽水控制电路→试抽水→降水井正常工作→降水完毕拔井管→封井。b．管井井点施工要点①成孔可根据土质条件和孔深要求，采用人工成孔或采用泥浆护壁法成孔；采用泥浆护壁法成孔时，孔口应设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。成孔孔径应较井管直径大200mm以上。②管井下沉前钻孔应进行清洗，冲除沉渣，可采用灌入稀泥浆用吸水泵抽出置换或用空压机洗井法，将沉渣清出井外并保持滤网畅通。③钻孔施工达到设计深度后宜多钻0.3～0.5m，以防止沉渣堵塞滤水井管。④成孔后应立即沉管，以防止塌孔。井管下放时，用吊车或用卷扬机分段下放，分段焊接牢固。井管下放应保持垂直并控制井管中心与井孔中心误差满足相关规定，并用圆木堵住管口，管井与土壁之间用3～15mm粒径砂石填充作为过滤层。井口周围地下0.5m范围内用黏土填充夯实，以防漏气。管顶部比自然地面高500mm左右。⑤管井安装完成后，应进行试抽水，检查出水是否正常，有无淤塞现象，如有异常情况，应及时进行检修，满足要求后，可进行正式抽水。在抽水过程中，应经常对抽水机械进行检查与维修，并对井内水位下降和出水量进行观测、记录。⑥管井降水完毕后，可用起重设备将管井管口套紧缓缓拔出，滤水管拔出后可洗净再用。所留洞应用砂砾填实，上部500mm用黏性土填充夯实。`（5）深井井点降水法深井井点降水是在深基坑（槽）的周围埋设深度大于基坑（槽）的井管，利用重力进行集水，通过设置在井管内部的水泵进行排水，以达到降水或降低承压水压力的目的。深井井点排水量大、降水效果好、不受土层条件限制、施工简便、降水速度快，降水深度可达50m；但其一次性投资较大，井点管拔出较为困难。深井井点降水系统主要由井管和深井泵等组成，如图2-1-12所示。井管可由钢管、塑料管或混凝土管制成。深井泵根据电动机的位置及使用要求，可分为长轴深井泵和潜水泵两种，可根据工程施工条件合理选用。1—井孔；2—中粗砂；3—开孔底板；4—导向段；5—过滤网；6—过滤段（内填碎石）；7—潜水泵；8—300mm井管；9—小砾石或中粗砂；10—50mm出水管；11—井口（黏土封口）；12—钢板井盖；13—50～75mm出水总管图2-1-12深井井点构造图1）深井井点降水适用范围a．对于渗透性好、涌水量大、降水深、面积广、时间长的砂类土，及用其