土木工程施工技术第一章

土木工程施工技术第一章土方工程第一节概述场地平整基坑（槽）及管沟开挖地下工程大型土石方开挖土方工程的内容土方工程包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程，以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工有以下内容。土石方填筑第一节概述土方工程的施工要求土方工程施工要求标高、断面准确，土体有足够的强度和稳定性，工程量小，工期短某省市。但土方工程的面广量大、劳动繁重、施工条件复杂（土方工程多为露天作业，施工受当地气候条件影响大；土的种类繁多，成分复杂；工程地质及水文地质变化多，也对施工影响较大）。因此，在组织土方工程施工前，应根据现场条件，制定出技术可行、经济合理的施工方案。第一节概述土的工程分类土的种类繁多，分类方法也较多。不同的土，其物理、力学性质也不同，只有充分掌握各类土的特性及其对施工过程的影响，才能选择正确的施工方法。与建筑施工技术联系较大的，是根据土的开挖难，在现行预算定额中，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石八类，称为土的工程分类。前四类属一般土，后四类属岩石，各类土的施工方法也各有不同，如表1-1所示。第一节概述土的分类土的名称密度（

）开挖方法一类土

（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥600～1500用锹、锄头挖掘二类土

（普通土）粉质黏土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵（碎）石；种植土；填土1100～1600用锹、锄头挖掘，少翻松三类土

（坚土）软及中等密实黏土；重粉质黏土；砾石土；干黄土；含碎（卵）石的黄土；粉质黏土；压实的填土1750～1900主要用镐，少、锄头，部分用撬棍四类土

（砂砾坚土）坚实密实的黏性土或黄土；中等密实的含碎（卵）石黏性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用楔子及大锤五类土

（软石）硬质黏土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩1100～2700用镐或撬棍、大锤，部分用爆破六类土

（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2200～2900用爆破方法，部分用风镐七类土

（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩2500～3100用爆破方法八类土

（特坚石）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2700～3300用爆破方法表1-1土的工程分类第一节概述土的工程性质影响土方工程施工的土的工程性质有土的可松性、渗透性和含水量等。1.土的可松性自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积，这种性质称为土的可松性。土的可松性的大小用可松性系数表示，分为最初可松性系数和最终可松性系数。（1）最初可松性系数Ks自然状态下的土，经开挖成松散状态后，其体积的增加，用最初可松性系数表示。

——土在自然状态下的体积；

——土经开挖成松散状态下的体积。第一节概述土的工程性质（2）最终可松性系数Ks’自然状态下的土，经开挖成松散状态后，回填夯实后，仍不能恢复到原自然状态下体积，夯实后的体积与原自然状态下体积之比，用最终可松性系数表示。

——土经回填压实后的体积。最终可松性系数是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积等的重要参数。各类土的可松性系数如表1-2所示。第一节概述表1-2土的可松性系数参考值土的类别体积增加百分数可松性系数最初最终最初

最终

一类土（种植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二类土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二类土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三类土24～304～71.24～1.301.04～1.07四类土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四类土（泥灰岩、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七类土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八类土45～5020～301.45～1.501.20～1.30土的工程性质2.土的渗透性土的渗透性是指土体被水透过的性质，水流通过土中孔隙的难。土的渗透性是用渗性系数K表示。渗透系数K值直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性。其参考值如表1-3所示。土的渗透性系数的实验室测定方法是由法国学者达西发明的，根据实验发现水在土中渗流速度V与水力坡度成正比，即——水力坡度，又叫水力梯度，是两点的水位差与渗流路程之比土的种类K（m/d）土的种类K（m/d）亚黏土、黏土<0.1含黏土的中砂及纯细砂20～25亚黏土0.1～0.5含黏土的细砂及纯中砂35～50含亚黏土的粉砂0.5～1.0纯粗砂50～75纯粉砂1.5～5.0粗砂夹砾石50～100含黏土的细砂10～15砾石100～200第一节概述表1-3土的渗透系数参考值土的工程性质3.土的含水量土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，即

——含水状态土的质量；——烘干后土的质量（土经105℃烘干后的质量）。土的含水量表示土的干湿程度，是反映土的湿度的一个重要物理指标。含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量。天然状态下土层的含水量称天然含水量，其变化范围很大，与土的种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。在定含水量的条件下，用同样的夯实工具，可使回填土达到最大密实度，此含水量称为最佳含水量。常见土的最佳含水量：砂土为8%～12%；粉土为9%～15%；粉质黏土为12%～15%；黏土为19%～23%。第一节概述第二节场地平整场地平整就是将原始地面改造成满足人们生产、生活所要求的平面（如满足后续建筑场地与已有建筑场地的标高对应关系，满足整个场地的排水系统要求等），并力求使场地内土挖填平衡且土方量最小。其主要内容是先进行场地竖向规划设计确定设计标高，然后依据设计标高计算挖、填土方量，最后合理地进行土方调配。场地竖向规划设计场地竖向规划设计的主要内容是确定满足建筑规划和生产工艺方面要求的场地最佳设计标高。场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地的设计标高，对减少土方量和加速工程进度均具有重要的意义。在确定场地设计标高时，应结合现场的具体条件反复进行技术经济比较，选择其中一个最优的方案，其原则如下。（1）应满足生产工艺和运输的要求。（2）充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高。（3）使挖填平衡，土方量最少。（4）要有一定泄水坡度，使能满足排水要求。（5）要考虑最高洪水位的影响。第二节场地平整场地设计标高确定的一般方法（挖填平衡法）对小型场地平整时，若对场地标高无特殊要求（不考虑边坡、泄水坡等），一般可根据平整前后土方量相等的原则，确定场地设计标高。具体如下。①将场地地形图根据要求的精度划分为长10～40m的方格网，如图1-1所示。（a）地形地图方格网（b）设计标高示意图1—等高线；2—自然地面；3—设计地面图1-1场地设计标高计算示意图第二节场地平整场地设计标高确定的一般方法（挖填平衡法）②求出各方格角点的地面标高。地形平坦时，可根据地形图相邻两等高线的标高，用插入法求得；地形不平坦时，用插入法有较大误差，可在地面上用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。③根据挖填平衡的原则，初步确定场地设计标高H0场地设计标高的调整按上述公式计算的场地设计标高H0是一个理论值，还需要考虑以下因素进行调整。（1）土的可松性影响由于土具有可松性，按理论计算的H0施工，填土会有剩余，为此要适当提高设计标高。如图1-2所示，设为土的可松性引起的设计标高增加值，则场地设计标高应调整为第二节场地平整场地设计标高的调整的计算过程如下。则由于设计标高的提高而需要增加的填方体积为所以（a）理论计算标高（b）调整设计标高图1-2设计标高调整计算简图第二节场地平整场地设计标高的调整（2）借土或弃土的影响在场地内修筑路堤等需要土方，此时，若按施工，则会出现用土不足，为了保证有足够的土，需降低设计标高；在场地内若有大型基坑开挖，则有多余土方，为了避免余土外运，需提高设计标高。调整后的场地设计标高可按下式确定。Q为按场地初步设计标高平整后多余或不足的土方量，n和a为方格数及其边长；借土取“+”，弃土取“—”。第二节场地平整场地设计标高的调整（3）考虑泄水坡度对设计标高的影响按上述调整后的设计标高进行场地平整，整个场地表面将处于同一个水平面。但实际上由于排水要求，场地表面均有一定的泄水坡度，因此还要根据场地泄水坡度的要求，计算出场地内实际施工的设计标高。当场地向一个方向排水时，称为单向泄水，如图1-3所示。当场地向两个方向排水时，称为双向泄水，如图1-4所示。

图1-3单向泄水图1-4双向泄水第二节场地平整第二节场地平整场地平整土方工程量的计算计算土方工程量最常用的方法是方格网法。方格网法是根据方格网角点的自然地面面标高和实际采用的设计标高，算出相应的角点填挖高度（施工高度），然后计算每一方格的土方量，并计算出场地边坡的土方量。这样便可求得整个场地的填、挖土方总量。其步骤如下。第二节场地平整计算各方格角点的施工高度施工高度就是每一个方格角点的挖填高度，用表示。其计算公式为计算零点，标出零线当同一方格的四个角点的施工高度全为“+”或全为“-”时，说明该方格内的土方则全部为填方或全部为挖方。当一个方格中一部分角点的施工高度为“+”，而另一部分为“-”时，说明此方格中的土方一部分为填方，而另一部分为挖方，这时必定存在不挖不填的点，这样的点叫零点。把一个方格中的所有零点都连接起来，形成的直线或曲线叫零线，即挖方与填方的分界线，如图1-5所示。第二节场地平整计算零点，标出零线零点的位置按下式计算图1-5计算零点的位置示意图第二节场地平整计算土方工程量计算土方工程量有四棱柱法和三棱柱法等。（1）四棱柱法①方格四个角点全部为挖或填方时（见图1-6），其挖方或填方体积为②方格四个角点中，两个是挖方，另两个是填方时（见图1-7），其挖方或填方体积分别为图1-7角点二填或二挖图1-6角点全填或全挖第二节场地平整计算土方工程量计算土方工程量有四棱柱法和三棱柱法等。（1）四棱柱法③方格三个角点为挖（填）方，另一个角点为填（挖）方时（见图1-8），其填（挖）方体积为其挖（填）方体积为图1-8角点一填三挖第二节场地平整计算土方工程量计算土方工程量有四棱柱法和三棱柱法等。（2）三棱柱法应用三棱柱法计算工程量时，需把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形，如图1-9所示。每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用表示。图1-9按地形方格划分成三角形第二节场地平整计算土方工程量计算土方工程量有四棱柱法和三棱柱法等。（2）三棱柱法①当三角形三个角点全部为挖或填时，其挖填方体积为②三角形三个角点有挖有填时，零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体，如图1-10所示，其体积为（a）全挖或全填（b）有挖有填图1-10三角棱柱体的体积计算（锥体部分为填方）第二节场地平整边坡土方量计算为保证场地的挖方区和填方区土壁的稳定和施工安全，挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡。如图1-11所示为场地边坡的平面示意图，从图中可以看出，边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角形棱锥体（如图中①②③），另一种为三角棱柱体（如图中的④）。图1-11场地边坡第二节场地平整边坡土方量计算（1）三角形棱锥体边坡体积图1-11中①的体积为（2）三角棱柱体边坡体积当两端横断面面积相差不大时，其体积为当两端横断面面积相差很大时，其体积为第二节场地平整土方调配土方调配是指对挖土的利用、堆弃和填土的取得之间的关系进行综合协调处理，确定挖填区间土方的调配方向和数量，使得土方工程的施工费用小、工期短、施工方便，它是土方规划设计的一个重要内容。1、土方调配应遵循的原则进行土方调配必须综合考虑工程现场的情况、有关资料、进度要求和土方方法，特别是当工程是分期施工时，先期工程和后期工程的土方堆放和调用问题应考虑全面，遵循的原则包括以下几点。①力求挖填基本达到平衡减少重复挖运。②挖填方量与运距的乘积之和尽可能最小，即总土方运输量或运输费用最小。③好土应用在回填密实度要求高的地区。④取弃土应尽量不占或少占农田。⑤分区调配应与全场调配相协调，保证全局平衡。⑥选择恰当的调配方向、运输路线、施工顺序，避免土方运输出现对流和乱流现象，同时便于机具调配和机械化施工。第二节场地平整土方调配2、土方调配的步骤土方调配的步骤主要包括划分调配区（绘出零线）→计算调配区之间的平均运距→确定初始调配方案→判别、优化方案→绘制土方调配图表。（1）划分调配区调配区的划分应注意以下几点。①调配区的划分应该与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑它们的开工顺序、工程的分期施工顺序。②调配区的大小应该满足土方施工主导机械的技术要求。③调配区的范围应该和土方工程量计算用的方格网协调，通常可由若干个方格组成。④当土方运距较大或场内土方不平衡时，可就近借土或弃土，借土区或弃土区可作为一个独立的调配区。⑤调配区的划分尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，避免土方重复开挖。第二节场地平整土方调配2、土方调配的步骤（2）计算调配区之间的平均运距平均运距是指挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。当填、挖方调配区之间的距离较远，采用汽车、自行式铲运机及其他运土工具沿工地道路或规定路线运土时，其运距应按实际情况进行计算。（3）确定初始调配方案确定最优调配方案常用“表上作业法”求解。详见实例。（4）判别方案初始调配方案是按“就近调配”求得的，它保证了挖填平衡、总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此还需进行判别。（5）优化方案（6）绘制土方调配图第三节基坑开挖多、高层建筑为增加基础的稳定和抗震性能，一般基础埋置较深，同时，为满足人防要求，充分利用地下空间，常设置单层或多层地下室。为此，基坑开挖的深度和面积都很大，往往会涉及边坡的稳定、基坑稳定、基坑支护、防止流砂、降低地下水位、土方开挖方案等一系列问题。土方边坡及其稳定1、土方边坡合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设边坡，是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为1：m，即边坡形式应根据土质、开挖深度、开挖方法、工期、地下水位、坡顶承载及气候条件等因素确定，可做成直线、折线或阶梯形，如图1-18所示。挖方中有不同的土层，或超过10m时，其边坡可作成折线形或台阶形，以减少土方量。（a）直线边坡（b）不同土层折线边坡（c）相同土层折线边坡图1-18土方边坡的形式第三节基坑开挖土方边坡及其稳定2、土方边坡的稳定稳定的土方边坡主要是由土体内摩擦力和黏结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡，土体就会塌方，不仅会造成人身安全事故，还会影响工期，甚至会危及附近的建筑物。（1）土壁塌方的原因造成土壁塌方的原因主要有以下几点。①边坡过陡，土体稳定性不够而引起的塌方；尤其是在土质差，开挖深度大的坑槽中常会遇难到这种情况。②雨水、地下水渗入基坑，使土体泡软、重量增大及抗剪能力降低，造成塌方。③基坑上边缘附近大量堆土，停放机具、材料或动荷载的作用，使土体中的剪应力超过土体抗剪强度。第三节基坑开挖土壁支护如表1-13所示为一般沟槽的支撑方法，如表1-14所示为一般基坑的支撑方法，如表1-15所示为深基坑的支撑方法。第三节基坑开挖支撑方式简图支撑方式及适用条件间断式水平支撑两侧挡土板水平放置，用工具式或木横撑借木楔顶紧，挖一层土，支顶一层。它适用于能保持直立壁的干土或天然湿度的黏性土，地下水很少，深度在2m以内断续式水平支撑挡土板水平放置，中间留出间隙，并在两侧同时对称设置立楞木，再用工具式或木横撑上下顶紧。它适用于能保持直立壁的干土或天然湿度的黏性土，地下水很少，深度在3m以内连续式水平支撑挡土板水平连续放置，不留间隙，然后两侧同时对称设置立楞木，上下各顶一根撑木，端头加木楔顶紧。它适用于较松散的干土或天然湿度的黏性土，地下水很少，深度3～5m连续或间断式垂直支撑挡土板垂直放置，连续或留适当间隙，然后每侧上下各水平顶一根枋木，再用横撑顶紧。它适用于土质较松散或湿度很高的土，地下水很少，深度不限水平垂直混合支撑沟槽上部设连续水平支撑，下部设连续或垂直支撑。它适用于沟槽深度较大，下部有含水土层情况第三节基坑开挖支撑方式简图支撑方式及适用条件斜柱支撑水平挡土板钉在柱桩内侧，柱桩外侧用斜撑支顶，斜撑底端支在木桩上，在挡土板内侧回填土。它适用于开挖面积较大、深度不大的基坑或使用机械挖土锚拉支撑水平挡土板支在柱桩内侧，柱桩一端打入土中，另一端用拉杆与锚桩拉拉紧，在挡土板内侧回填土。它适用于开挖面积较大、深度不大的基坑或使用机械挖土短柱横隔支撑打入小短木桩，部分打入土中，部分露出地面，盯上水平挡土板，在背面填土夯实。它适用于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用临时挡土墙支撑沿坡脚用砖、石叠砌或用装水泥的聚丙烯编织袋、草袋装土砂堆砌，使坡脚保持稳定。它适用于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用表1-14一般基坑的支撑方法第三节基坑开挖支撑方式简图支撑方式及适用条件型钢桩横挡板支撑沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩，间距1～1.5m，然后边挖方，边将3～6cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土，并在横向挡板与型钢桩之间打入鞋子，使横板与土体紧密接触。它适用于地下水浇地，深度不很大的一般黏性土或砂土层中应用钢板桩支撑在开挖的基坑钢板桩或钢筋混凝土板桩，板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定，如基坑宽度很大，可加水平支撑。它适用于一般地下水、深度和宽度不很大黏性土或砂土层中应用钢板桩与

钢构架结合支撑在开挖的基坑钢板桩，在柱位置上打入暂设的钢柱，在基坑中挖土，每下挖3～4m，装上一层构架支撑体系，挖土在钢架构网格中进行，亦可不预先打入钢柱，随挖随接长支柱。它适用于饱和软弱土层中开挖较大、较深基坑，钢板桩刚度不够时采用挡土浇筑桩支撑在开挖的基坑，用钻机钻孔，现场浇筑钢筋混凝土桩，达到强度后，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑，在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。在桩间土方挖成外拱形，使之起土拱作用。如基坑深度小于6m，或邻近有建筑物，亦可不设锚拉杆，采取加密桩距或加大桩径处理。它适用于开挖较大、较深（

）基坑，邻近有建筑物，不允，背面地基有下沉、位移时采用表1-15深基坑的支撑方法第三节基坑开挖支撑方式简图支撑方式及适用条件土层锚杆支护沿开挖基坑边坡每2～4m设置一层水平土层锚杆，直到挖土至要求深度。它适用于较硬土层中或破碎岩石中开挖较大、较深基坑，邻近有建筑物必须保证边坡稳定时采用地下连续墙支护在待开挖的基坑，先建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙，达到强度后，在墙中间用机械或人工挖土，直至要求深度。当跨度、深度很大时，可在假设水平支撑及支柱。用于逆作法施工，每下挖一层，把下一层梁、板、柱浇筑完成，以此作为地下连续墙的水平框架支撑，如此循环作业，直到地下室的底层全部挖完土，浇筑完成。它适用于开挖较大、较深（

）、有地下水、建筑物、公路的基坑，作为地下结构的外墙一部分，或用于高层建筑的逆作法施工，作为地下室结构的部分外墙挡土浇筑桩与

土层锚杆结合支撑同挡土浇筑桩支撑，但桩顶不设锚桩锚杆，而是挖至一定深度，每隔一定距离向桩背面斜下方用锚杆钻机打孔，安放钢筋锚杆，用水泥压力灌浆，达到强度后，安上横撑，拉紧固定，在庄中间进行挖土，直至设计深度。如设2～3层锚杆，可挖一层土，装设一次锚杆。它适用于大型较深基坑，施工期较长，邻近有高层建筑，不允，邻近地基不允何下沉位移时采用地下连续墙与

土层锚杆结合支护在待开挖的基坑建造地下连续墙支护，在墙中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位，用锚杆钻机在要求位置钻孔，放入锚杆，进行灌浆，待达到强度，装上锚杆横梁，或猫头垫座，然后继续下挖至要求深度，如设2～3层锚杆，每挖一层装一层，采用快凝砂浆灌浆。它适用于开挖较大、较深（

）、有地下水的大型基坑，高层建筑，不允有变形，采用机械挖方，要求有较大空间，不允撑时采用表1-15（续）

深基坑的支撑方法基坑降水为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措施控制地下水位，使地基土在开挖及基础施工时保持干燥。地下水控制方法有多种，如集水明排、人工降低地下水位、截水、回灌等。选择时，应根据土层情况、降水深度、境、支护结构种类等综合考虑。但当因降水而危及基坑及境安全时，宜采用截水或回灌方法。土方工程中最常采用的是集水井降水和井点降水。当基底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底或钻孔减压等措施，以保证坑底土层稳定。否则，一旦发生突涌，将会给施工带来极大麻烦。第三节基坑开挖集水井降水集水井降水法是在基坑的一侧或四排水明沟，沟底设有的纵坡，在四角或每隔一定距离设一集水井，排水沟始终比开挖面低，集水井又比排水沟低，在集水井内设水泵将水抽排出基坑，如图1-19所示。集水井降水法适用于土质情况较好（土层为粗粒土或渗水量小的黏性土）、降水深度较小或地下水量不大的基坑排水，不适用于粉砂土和细砂土，因为在这类土中流砂。集水井降水法应视水量多少连续或间断抽水，直至基础施工完毕、回填土为止。第三节基坑开挖图1-19集水井降水集水井降水当基坑开挖土层由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂类土时，为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡，宜在基坑边坡上分层设置明沟及相应的集水井，即分层明沟排水法，如图1-20所示。分层明沟排水法适用于深度较大、地下水位较高、上部有透水性强的土层的基坑排水。第三节基坑开挖图1-20分层明沟排水法井点降水井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四一定数量的滤水管（井）。在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。直至土方和基础工程施工结束为止。井点降水的作用如下。①防止地下水涌入坑内，如图1-21（a）所示。②防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方，如图1-21（b）所示。③使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力，可防止坑底的管涌，如图1-21（c）所示。④降水后，使板桩减少横向荷载，如图1-21（d）所示。⑤消除了地下水的渗流，防止流砂现象，如图1-21（e）所示。⑥降低地下水位后，还能使土壤固结，增加地基土的承载能力。第三节基坑开挖（a）（b）（c）（d）（e）图1-21井点降水的作用井点降水降水井点主要有轻型井点、喷射井点、管井景点和深井井点。一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定，可参照表1-16选择。第三节基坑开挖表1-16各种井点的适用范围降水类型适用范围土的渗透系数（m/d）可能降低的水位深度（m）一级轻型井点0.1～203～6多级轻型井点0.1～206～12喷射井点0.1～2020管井井点1.0～2005深井井点10～25015井点降水1、轻型井点轻型井点是沿基坑四侧以一定间距将井点管埋入蓄水层内，井点管上部通过弯连管与总管连接，利用抽水设备使地下水经滤管进入井点管，经总管不断抽出，将地下水位降至基坑底以下，如图1-22所示。第三节基坑开挖图1-22轻型井点降低地下水位全貌图井点降水1、轻型井点（1）轻型井点设备轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。其中，管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管。A.管路系统滤管为进水设备，通常采用长1.0～1.5m、直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12～19mm的滤孔，如图1-23所示。第三节基坑开挖图1-23滤管构造井点降水1、轻型井点（1）轻型井点设备B.抽水设备抽水设备根据水泵及动力设备的不同，可分为干式真空泵、射流泵和隔膜泵等。其中，干式真空泵的应用最为广泛。干式真空泵是由真空泵、离心泵和水汽分离器（又叫集水箱）等组成，其工作原理如图1-24所示。第三节基坑开挖1—滤管；2—井点管；3—弯联管；4—集水总管；5—过滤室；6—水气分离器；7—进水管；8—副水气分离器；9—放水口；10—真空泵；11—电动机；12—循环水泵；13—离心水泵图1-24干式真空泵工作原理井点降水1、轻型井点（2）轻型井点设计轻型井点设计包括平面布置、高程布置及相关计算等内容。A．平面布置根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置、U形布置（当土方施工机械需进出基坑时），如图1-25所示。第三节基坑开挖（a）单排布置（b）双排布置（c）环形布置（d）U形布置图1-25井点的平面布置井点降水1、轻型井点（2）轻型井点设计B．高程布置高程布置系确定井点管埋深，即滤管上口至总管埋设面的距离，主要考虑降低后的水位应控制在基坑底面标高以下，保证坑底干燥。如图1-26所示，高程布置的计算公式为第三节基坑开挖（a）平面布置（b）高程布1—总管；2—井点管；3—抽水设备图1-26环形井点布置简图井点降水1、轻型井点（2）轻型井点设计C．涌水量计算确定井点管数量时，需要知道井点管系统的涌水量。井点管系统的涌水量根据水井理论进行计算。井分为无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井四大类，如图1-27所示。各类井的涌水量计算方法都不同，实际工程中水应分清水井类型，采用相应的计算方法。第三节基坑开挖（a）无压完整井（b）无压非完整井（c）承压完整井（d）承压非完整井图1-27水井的分类井点降水1、轻型井点（2）轻型井点设计C．涌水量计算对于无压完整井的环形井点系统，涌水量计算公式为应用上式时，应先确定K，R，x0的值。渗透系数K对涌水量的计算结果影响较大。因此，最好在施工现场抽水试验测定K值。影响抽水半径的计算公式较多，常用的公式为第三节基坑开挖井点降水1、轻型井点（2）轻型井点设计C．涌水量计算由于基坑大多不是圆形，故不能直接得到x0的值。但当矩形基坑的长宽比不大于5时，环形布置的井点可近似作为圆形来处理，即在实际工程中，往往会遇到无压非完整井的井点系统。这时，地下水不仅从井的侧面流入，还从井底渗入。因而井水量要比完整井的大。为了简化计算，仍采用式计算涌水量。但要将式中H换成有效深度H0。H0可查表1-17。当算得的H0大于实际含水层的厚度H时，取H0=H。第三节基坑开挖0.20.30.50.8表1-17有效深度H0值井点降水1、轻型井点（2）轻型井点设计D．井点管数量计算确定井点管数量要先确定单根井点管的出水量，其计算公式为则井点管最少数量为根据布置的井点总管长度及井点管数量，井点管间距便容，即（3）轻型井点的施工埋设井点的程序是排放总管→埋设井点管→用弯联管将井点与总管接通→安装抽水设备。第三节基坑开挖井点降水2、喷射井点喷射井点是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流，将地下水抽出排走。3、管井井点管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井井点设备简单、排水量大、护、经济实用。4、电渗井点电渗井点是利用电渗现象使软土地基，用于K<0.1m/d的土层。其原理是以井点管作负极，以打入的钢筋作正极，当通直流电后，土颗粒自负向正极某著名企业，水则自正向负极某著名企业而被集中排水，土颗粒的某著名企业称电泳现象，水的某著名企业移电渗现象，故名电渗井点。本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。它适用于渗透系数很小的饱和黏性土、淤泥或淤泥质土中的施工降水。第三节基坑开挖流砂及其防治1、流砂现象及其危害基坑挖土至地下水位以下，当土质为细砂土或粉砂土的情况下，往往会出现一种称为“流砂”的现象，即土颗粒不断地从基坑边或基坑底部冒出的现象。一旦出现流砂，土体边挖边冒流砂，土完全丧失承载力，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方，邻近建筑因地基被掏空而出现开裂、下沉、倾斜甚至倒塌。图1-31为某地铁站基坑出现流砂，地面下沉约1～5m，工人正在用砂包封堵抢险。第三节基坑开挖图1-31砂包封堵抢险现场流砂及其防治2、原因分析产生流砂现象的原因有内因和外因。内因取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、黏粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容流砂现象。因此，流砂现象极在细砂、粉砂和亚砂土中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件，即地下水在土中渗流所产生的动水压力的大小。动水压力GD的计算公式为3、流砂的防治流砂的防治原则是“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途径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。第三节基坑开挖推土机推土机是土方工程施工的主要机械之一，是在履带式拖拉机上安装推土板等工作装置而成的机械。推土机作业以切土和推运土为主，推土机经济运距在100m以内，效率最高的运距为60m，可采用槽形推土、下坡推土、并列推土，以及分批集中、一次推送等方法提高推土机的生产率，如图1-32所示。第四节土方工程的机械化施工（a）槽形推土槽钢槽（b）下坡推土（c）并列推土（d）分批集中、一次推送图1-32推土机提高生产率的方法铲运机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，按行走方式分为自行式铲运机（见图1-33）和拖式铲运机两种。铲运机操纵简单、运转方便、行驶速度快、生产效率高，是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等全部土方施工工序的施工机械；且它不受地形限制，能独立工作，行驶速度快，生产效率高。铲运机适用于开挖一类至三类土，常用于坡度20°以内的大面积土方挖、填、平整、压实，大型基坑开挖和堤坝填筑等。第四节土方工程的机械化施工图1-33自行式铲运机外形图挖掘机挖掘机主要用于挖掘基坑、沟槽、清理和平整场地，更换工作装置后还可进行装卸、起重、打桩等其他作业，能一机多用，工效高、经济效果好，是工程建设中的常用机械。挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式两种，按传动方式分为机械传动和液压传动两种。它的斗容量有0.2m3，0.4m3，1.0m3，1.5m3，2.5m3等多种，工作装置有正铲、反铲、抓铲，机械传动挖掘机还有拉铲，如图1-34所示。第四节土方工程的机械化施工（a）正铲（b）反铲（c）拉铲（d）抓铲图1-34挖掘机的种类正铲挖掘机正铲挖掘机的挖土特点是前进向上，强制切土。正铲适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。如图1-35（a）所示为正铲挖掘机的工作尺寸。反铲挖掘机反铲适用于开挖一类至三类的砂土或黏土。如图1-35（b）所示为正铲挖掘机的工作尺寸。第四节土方工程的机械化施工（a）正铲（b）反铲图1-35液压挖掘机的工作尺寸拉铲挖掘机拉铲挖掘机适用于一类至三类的土，可开挖较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于填筑路基、堤坝等。挖土特点是后退向下，自重切土，其挖土深度和挖土半径都很大。拉铲能开挖停机面以下的土方。拉铲挖土时，依靠土斗自重及拉索拉力切土，卸土时斗齿朝下，利用惯性，较湿的黏土也能卸净。它的开挖方式也有沟端开挖和沟侧开挖两种。抓铲挖掘机抓铲适用于开挖较松软的土。挖土特点是直上直下，自重切土，挖土力较小。对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲可取得理想效果。抓铲还可用于挖取水中淤泥，装卸碎石、矿渣等松散材料。抓铲的传动方式主要有机械传动和液压传动两种。抓铲挖土时，通常立于基坑一侧进行，对较宽的基坑则在两侧或四侧抓土。挖淤泥时抓斗泥“吸住”，应避免起吊用力过猛，以防翻车。第四节土方工程的机械化施工土方机械的选择与合理配置土方机械的选择，通常应根据工程特点和技术条件提出几种可行方案，然后进行技术经济分析比较，选择效率高、综合费用低的机械进行施工，一般选用土方施工单价最小的机械。当挖掘机挖出的土方需用运土车辆运走时，挖掘机的生产率不仅取决于本身的技术性能，而且还决定于所选的运输机具是否与之协调。由于施工现场工作面限制、机械台班费用等原因，一般应以挖土机械为主导机械，运输车辆应根据挖土机械性能配套选用。为了使主导机械挖掘机充分发挥生产能力，应使运土车辆的载重量与挖掘机的斗容量保持一定的倍数关系，需有足够数量的车辆以保证挖掘机连续工作。总之，土方工程综合机械化施工，就是以土方工程中工期要求，适量选取完成该施工过程的土方机械，并以此为依据，合理配备完成其他辅助施工过程的机械，做到土方工程各施工过程均实现机械化施工。主导机械与辅助机械所配备的数量及生产率，应尽可能协调一致，以充分发挥施工机械的效能。第四节土方工程的机械化施工土料选择与填土要求1、土料选择最好采用同类土壤填土。填方土料应符合设计要求，碎石类土或爆破石碴用作填料时，其最大粒径不得超过每层铺填厚度的2/3（当使用振动辗时，不得超过每层铺填厚度的3/4）。铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处。填方内有打桩或其他特殊工程时，块（漂）石填料的最大粒径不应超过设计要求。2、填土施工要求填方前，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。对于重要的填方工程或采用新型压实机具时，上述参数应通过填土压实试验确定。第五节填土压实填土的压实方法填土压实方法有碾压、夯实和振动三种，此外还可利用运土工具压实。1、碾压法碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤。一切拖动和自动的碾压机具，如平滚碾、羊足碾和气胎碾等的工作都属于同一原理。碾压法主要用于大面积的填土，如场地平整、路基、堤坝等工程。平滚碾适用于碾压黏性和非黏性土壤；羊足碾只能用来压实黏性土壤；气胎碾对土壤压力较为均匀，故其填土质量较好，如图1-36所示。第五节填土压实（a）平滚碾（b）羊足碾（c）气胎碾图1-36碾压机械填土的压实方法填土压实方法有碾压、夯实和振动三种，此外还可利用运土工具压实。2、夯实法夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积的回填土。夯实机具类型较多，有木夯、石夯、蛙式打夯机以及利用挖土机或起重机装上夯板后的夯土机等。其中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，如图1-37所示。夯实法的优点是可以夯实较厚的土层。第五节填土压实图1-37蛙式打夯机填土的压实方法填土压实方法有碾压、夯实和振动三种，此外还可利用运土工具压实。3、振动法振动法是将重锤放在土层的表面或，借助