01章土方工程

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1、第一章 土方工程概概 述述土方量计算与调配土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工土方工程机械化施工土方填筑土方填筑第一节第一节 概述概述一、土方工程的分类、特点一、土方工程的分类、特点 1 1、施工内容、施工内容 主要：场地平整；主要：场地平整；主要：场地平整；主要：场地平整； 坑、槽开挖；坑、槽开挖；坑、槽开挖；坑、槽开挖； 土方填筑。土方填筑。土方填筑。土方填筑。 辅助：施工排、降水；辅助：施工排、降水；辅助：施工排、降水；辅助：施工排、降水； 土壁支撑。土壁支撑。土壁支撑。土壁支撑。 2 2、施工特点、施工特点 （1 1 1 1）量大面广；）量大面广；）量

2、大面广；）量大面广； （2 2 2 2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3 3 3 3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。不确定因素多。不确定因素多。不确定因素多。 3 3、施工设计应注意、施工设计应注意 （1 1 1 1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械；）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械；）摸清施工条件，选择合理的

3、施工方案与机械；）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械； （2 2 2 2）合理调配土方，使总施工量最少；）合理调配土方，使总施工量最少；）合理调配土方，使总施工量最少；）合理调配土方，使总施工量最少； （3 3 3 3）合理组织机械施工，以发挥最高效率；）合理组织机械施工，以发挥最高效率；）合理组织机械施工，以发挥最高效率；）合理组织机械施工，以发挥最高效率； （4 4 4 4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；工作；工作；工作； （5 5 5

4、5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工；）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工； （6 6 6 6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。二、土的工程分类二、土的工程分类n n按开挖的难易程度分为八类按开挖的难易程度分为八类n n一类土（松软土）、二类土（普通土)n n三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土） n n 机械或人工直接开挖机械或人工直接开挖n n五类土（软石）、六类土（次坚石）n n七

5、类土（坚石）、八类土（特坚石）n n 爆破开挖爆破开挖三、土的工程性质三、土的工程性质1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。土的可松性程度用可松性系数来表示。 最初可松性系数 KS=V2/V11.081.5 最后可松性系数 KS=V3/V11.011.3n nV1土在自然状态下的体积。n nV2 土经开挖后松散状态下的体积。n nV3土经回填压实后的体积。 用途用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土。开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土。2、土的渗透性 土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。 K的意义的意义：水力坡度（I=h/L）为1时

6、，单位时间内水穿透土体的速度（V=KI） Lh K的单位：m/d粘土0.1粗砂5075卵石100200 用途用途：降水与排水3、土的质量密度：、土的质量密度： 天然密度天然密度 ：一般 =1620 KN/m3 干密度干密度 d：是检测填土密实程度的指标。（105，烘干34h）4、土的含水量：土的含水量： 天然含水量天然含水量 w=（G湿湿-G干干）/G干干 开挖、行车（2530%陷车）、边坡稳定 最佳含水量最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量（击实试验、手握经验确定）。第二节第二节 土方量计算与调配土方量计算与调配F下F上上F中中Hn n一、基坑、基槽、一、基坑、基槽、路堤、管沟等土路堤、

7、管沟等土方量计算方量计算 （平均（平均断面法）断面法）n n（2 2）精确计算精确计算精确计算精确计算n n V V=(=(F F上上上上+4+4F F中中中中+ +F F下下下下) )HH/6/6（1 1）近似计算）近似计算）近似计算）近似计算V V=(=(F F上上上上+ +F F下下下下) )HH/2/2HIIFi2、基槽（路堤）土方量：沿长度方向分段计算沿长度方向分段计算V Vi i，再再 V V V V = = = = V V V Vi i i in n断面尺寸不变的槽段：断面尺寸不变的槽段：V V V Vi i i i = = = =F F F Fi i i iL L L Li i

8、 i in n断面尺寸变化的槽段：断面尺寸变化的槽段：V V V Vi i i i =( =( =( =(F F F Fi i i i1 1 1 1+4+4+4+4F F F Fi i i i0 0 0 0+ + + +F F F Fi i i i2 2 2 2) ) ) )L L L Li i i i/6/6/6/6n n槽段长槽段长L L L Li i：外墙外墙槽底中中，槽底中中， 内墙内墙槽底净长槽底净长IIL2L1L5二、场地平整土方量计算（平均高度法）二、场地平整土方量计算（平均高度法） 即方格网法即方格网法: :将场地划分方格，求各方格角将场地划分方格，求各方格角点的施工高度点的施

9、工高度h=h=设计平面标高设计平面标高地面标高。再地面标高。再求各方格挖填方量。求各方格挖填方量。（一）确定场地设计标高（一）确定场地设计标高 考虑的因素：考虑的因素：n n (1)(1)满足生产工艺和运输的要求；满足生产工艺和运输的要求； n n (2)(2)尽量利用地形，减少挖填方数量；尽量利用地形，减少挖填方数量；n n (3)(3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费争取在场区内挖填平衡，降低运输费; ;n n (4) (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。有一定泄水坡度，满足排水要求。n n场地设计标高场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规如无规定：定：n n (1)(1)中、小型场地中

10、、小型场地挖填平衡法挖填平衡法n n (2)(2)大型场地大型场地最佳平面设计法（用最小二乘法，最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）使挖填平衡且总土方量最小）1 1、初步标高、初步标高（按（按挖填挖填平衡）平衡） 方法方法方法方法：根据精度要求将：根据精度要求将：根据精度要求将：根据精度要求将场地划分为每格边长场地划分为每格边长场地划分为每格边长场地划分为每格边长1010101040m40m40m40m的方格网，找出每的方格网，找出每的方格网，找出每的方格网，找出每个方格各个角点的地面个方格各个角点的地面个方格各个角点的地面个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线标高（实测

11、法、等高线标高（实测法、等高线标高（实测法、等高线插入法）插入法）插入法）插入法） 。aaaaaaH11H12H21H22则场地初步标高：场地初步标高： H0=（H11+H12+H21+H22）/4NH11、H12、H21、H22一个方格各角点的自然地面标高；N方格个数。计算原则：场地内的土方在计算原则：场地内的土方在平整前和平整后相等而达到平整前和平整后相等而达到挖方、填方平衡，即挖方总挖方、填方平衡，即挖方总量等于填方总量。量等于填方总量。H0=(1H12H23H34H4）/4N式中式中N方格数方格数H1、H2、H3、H4方格角点地方格角点地面标高；面标高；1、2、3、4为角点方格共用为角

12、点方格共用的数字，如的数字，如3H3为第为第7角角点点,、共用的地面标高共用的地面标高之和之和。n n 2、场地设计标高的调整、场地设计标高的调整n 按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。n n 按泄水坡度调整各角点设计标高按泄水坡度调整各角点设计标高 ：LyLxixiyH0(2)双向排水时，各方格角点设计标高为：LH11H0H0iH12H21Hn=H0L iHn=H0Lx ixL yi y(1)单向排水时，各方格角点设计标高为:Hn【例例】某建筑场地方格某建筑场地方格某建筑场地方格某建筑场地方格网、地面标高如图网、地面标高如图网、地面标高如图网、地面标高如图, , , ,方方方方格边长格

13、边长格边长格边长a a=20m=20m。泄水坡泄水坡泄水坡泄水坡度度度度i ix x =2 =2，i iy y=3=3，不不不不考虑土的可松性的影响，考虑土的可松性的影响，考虑土的可松性的影响，考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计确定方格各角点的设计确定方格各角点的设计确定方格各角点的设计标高。标高。标高。标高。解：解：（1）初步设计标高）初步设计标高（场地平均标高） HH0 0= =（ HH1 1+2+2 HH2 2+3+3 HH3 3+4+4 HH4 4）/4/4NN =70.09+71.43+69.10+70.70+2 =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.4

14、0+70.95+69.71+70.40+70.95+69.71+）+4+4 （70.17+70.70+69.81+70.3870.17+70.70+69.81+70.38） / /（4949） =70.29=70.29（mm）70.0970.09n n（2）按泄水坡度调整设计标高：）按泄水坡度调整设计标高：n nHHn n = = HH0 0 L Lx x i ix x L L y yi i y y ； n nHH1 1 =70.29=70.29302+303=70.32302+303=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2

15、470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29H2=70.29102+303=70.36H3=70.29+102+303=70.40其它见图70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09（二）场地土方量计算（二）场地土方量计算（二）场地土方量计算（二）场地土方量计算n n1 1、计算各方格角点的施工高度、计算各方格角点的施工高度、计算各方格角点的施工高度、计算各方格角点的施工高度 h hn n ： h hn n= = HHn nHHn n

16、n n即：即：h hn n= =该角点的设计标高该角点的设计标高自然地面标高（自然地面标高（mm）n nh h1 1 =70.32 =70.3270.09=70.09=0.23 0.23 （mm）；）；n n正值为填方高正值为填方高度。度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2=70.3670.40=0.04（m）；负值为挖方高度 2、确定零线、确定零线（挖填分（挖填分界线）界线） 插入法、比例法找零点插入法、比例法找零点插入法、比例法找零点插入法、比例法找零点h1x1

17、=h1h1+h2ax2=h2h1+h2a70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09n n零点连线零点连线零点连线零点连线00 3、场地土方量的计算：、场地土方量的计算： 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量分别按方格求出挖、填方量，再求

18、整个场地总挖方量、总填方量分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量（1 1）四角棱柱体法）四角棱柱体法）四角棱柱体法）四角棱柱体法 1 1）全挖、全填格：）全挖、全填格：）全挖、全填格：）全挖、全填格： V V挖（填）挖（填）挖（填）挖（填）= =a a2 2 ( (h h1 1+ +h h2 2+ +h h3 3+ +h h4 4)/4)/4 h h1 1 h h4 4 方格角点施工高度绝对值方格角点施工高度绝对值方格角点施工高度绝对值方格角点施工高度绝对值 V V挖（填）挖（填）挖（填）挖（填）挖方或填方的体积。挖方或填方的体积。挖方或填方的体积。挖方或填方的体积。 2 2

19、）部分挖、部分填格：）部分挖、部分填格：）部分挖、部分填格：）部分挖、部分填格：V V挖（填）挖（填）挖（填）挖（填） = = a a2 2 h h挖（填）挖（填）挖（填）挖（填） 2 2 / 4/ 4 h h h h挖（填）挖（填）挖（填）挖（填） 方格角点挖或填施工高度方格角点挖或填施工高度方格角点挖或填施工高度方格角点挖或填施工高度绝对值绝对值绝对值绝对值之和；之和；之和；之和； h h 方格四个角点施工高度方格四个角点施工高度方格四个角点施工高度方格四个角点施工高度绝对值绝对值绝对值绝对值总和。总和。总和。总和。（2 2）四方棱柱体平均高度法）四方棱柱体平均高度法）四方棱柱体平均高度法

20、）四方棱柱体平均高度法（见教材）（见教材）（见教材）（见教材）（3 3）三角棱柱体法）三角棱柱体法）三角棱柱体法）三角棱柱体法（见教材）（见教材）（见教材）（见教材）三、土方的调配：三、土方的调配： 在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。合协调。合协调。合协调。n n 1、要求： 方便施工，总运输量最小或土方施工成本最低。方便施工，总运输量最小或土方施工成本最低。n n 2、步骤：n n（1 1） 找出零线，画出挖方区、填方区；找出零线，画出挖方区、填方区；n n（2 2）

21、划分调配区）划分调配区 n n 注意：注意：注意：注意：n n 1 1）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序；序；n n 2 2）大小满足主导施工机械的技术要求；）大小满足主导施工机械的技术要求；n n 3 3）与方格网协调，便于确定土方量；）与方格网协调，便于确定土方量； n n 4 4）借、弃土区作为独立调配区。）借、弃土区作为独立调配区。B1A1A2A3A4B2B30000n n（3 3）找各挖、填方区间的平均）找各挖、填方区间的平均）找各挖、填方区间的平均）找各挖、填方区间的平均运距运距运距运距（即土方重心间的距离）（即土方重心间的距离）（即

22、土方重心间的距离）（即土方重心间的距离）n n 可近似以几何形心代替土方可近似以几何形心代替土方可近似以几何形心代替土方可近似以几何形心代替土方体积重心体积重心体积重心体积重心 挖填B1B2B3挖方量A150 70100500A2704090500A36011070500A48010040400填方量8006005001900划分调配区示例：划分调配区示例：（4）列挖、填方平衡及运距表）列挖、填方平衡及运距表（5 5）调配）调配）调配）调配 方法方法方法方法：最小元素法就近调配。：最小元素法就近调配。：最小元素法就近调配。：最小元素法就近调配。 顺序顺序顺序顺序：先从运距小的开始，使其土方量最

23、大。：先从运距小的开始，使其土方量最大。n 列列填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A150 70100500A270 40 90 500A3 60 110 70500A480100 40400800600 5001900m 行行400500500300100100结果结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。所得运输量较小，但不一定是最优方案。（总运输量（总运输量97000m3.m) （6）画出调配图）画出调配图 B1A1A2A3A4B2B300003、调配方案的优化、调配方案的优化（线性规划中（线性规划中表上作业法）表上作业法） （1）确定初步调配方案）确定初步调配方案（如上）

24、要求：要求：有几个独立方程土方量要填几个格，即应填有几个独立方程土方量要填几个格，即应填m m+ +n n-1-1个格，不足时补个格，不足时补“ “ 0 ”0 ”。如例中：如例中：m m+ +n n1=3+41=3+41=61=6，已填已填6 6个格，满足。个格，满足。 （2）判别是否最优方案）判别是否最优方案 用位势法求检验数用位势法求检验数 ij ij，若所有若所有 ij ij 0 0，则方案为最优解。则方案为最优解。 1 1）求位势）求位势）求位势）求位势U Ui i和和和和V Vj j： 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去

25、的数，目的是使时减去的数，目的是使有调配数字的格有调配数字的格检验数为零，检验数为零，而对调配方案的选取没有影响。而对调配方案的选取没有影响。计算方法：计算方法：平均运距（或单方费用）平均运距（或单方费用）平均运距（或单方费用）平均运距（或单方费用）C Cij ij = = U Ui i+ +V Vj jn n 设设 U U1 1=0=0，挖挖 填填位势数位势数B1B2B3位势数位势数Ui VjA1500 5070100A2705004090A3300 60 10011010070A480100400 40U1= 0V1=50U3=10V2=100U2=60V3= 60U4=20U3=C31V

26、1=6050=10；则V1=C11U1=500=50；V2=11010=100；2）求空格的检验数ij n nij= Cij Ui Vj ; n n 1111=50=500 050500 0（有土）有土）; ; n n结论：结论：结论：结论：表中表中 1212为为负值负值负值负值，不是最优方案。应对初始方案进行调整。，不是最优方案。应对初始方案进行调整。-30+40+80+90+50+2013=10006040;挖挖 填填B1B2B3UiVjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070090A3U3=10000A4U4=-20801000位势数位势数506011

27、0404070求检验数表21=70(60)5080;12=700100304、方案调整 调整方法：闭回路法。调整方法：闭回路法。调整方法：闭回路法。调整方法：闭回路法。 调整顺序：从负值最大的格开始。调整顺序：从负值最大的格开始。调整顺序：从负值最大的格开始。调整顺序：从负值最大的格开始。n n1)1)找闭回路找闭回路n n 沿水平或垂直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到出发点。沿水平或垂直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到出发点。 n n2 2）调整调配）调整调配值值n n 从空格出发，从空格出发，在奇数次在奇数次转角点转角点的数字中，挑最的数字中，挑最小的土方数调到小的土方

28、数调到空格中。且将其空格中。且将其它奇数次它奇数次转角转角的的土方数都减、偶土方数都减、偶数次数次转角转角的土方的土方数都加这个土方数都加这个土方量，以保持挖填量，以保持挖填平衡。平衡。 填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 5001900400500500300100100X12(100)(0)(400)(400)3 3）再求位势及空格的检验数）再求位势及空格的检验数 n n 若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部 ij ij 0 0而得到最优解。而得到最优解。 +40+50+

29、60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20位势数位势数挖挖 填填B1B2B3Ui VjA1A2A3A4506011040407080100707010090+30000000n n 由于所有的检验数由于所有的检验数 ij ij 0 0，故该方案已为最优方故该方案已为最优方案。案。n n（5 5）求出最优方案的总运输量：）求出最优方案的总运输量：）求出最优方案的总运输量：）求出最优方案的总运输量：40050400501007010070500405004040060400601007010070400404004094000m94000m3 3 m m

30、。（4）绘出调配图）绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。（包括调运的流向、数量、运距）。A1A2A3A4B1B2B3m3m有有借、弃土时的土方调配图借、弃土时的土方调配图第三节第三节 土方开挖的辅助工作土方开挖的辅助工作n一、降低地下水位（一）降水目的降水目的 n1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工；n2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；n3、减少坑壁支护结构的水平荷载。地下含水构造的种类地下含水构造的种类滞水层滞水层不不透水层透水层潜水层潜水层不不透水层透水层承压水层承压水层不不透水层透水层（二）流砂现象流砂现象n n 1 1动水压力动水压力地下水在渗流过程中受到土颗地下水在渗流

31、过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。n n 动水压力的大小与水力坡度成正比，动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗方向同渗流方向。流方向。 n n G GDDI Iw w =( =(hh/ /L L) ) w wQFGD流砂原因当动水压力大于或等于土的浸水重度（GD）时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤泥中。n n3流砂的防治n n减小动水压力（板桩等增加L）；n n平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆护壁）；n n改变动水压力的方向（井点降水）。25排水沟排水沟集水井集水井水泵水泵（三）降排水方法n n1 1

32、集水井法（明排水法）集水井法（明排水法）n n 用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者n n 挖至地下水位时，挖排水沟挖至地下水位时，挖排水沟设集水井设集水井抽水抽水再再挖挖土、沟、井土、沟、井要求：要求：（ 1）排水沟：）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。（ 2）集水井：）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。（ 3）水泵：）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵（一）普通明沟排水法（一）普通明沟排水法（二）分层明沟排水法（二）分层明沟排水法离心泵工作简图离心

33、泵工作简图n n2 2井点降水法井点降水法井点降水法井点降水法n n（1 1）特点）特点）特点）特点n n 效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工；n n 可能引起周围地面和建筑物沉降。可能引起周围地面和建筑物沉降。n n（2 2）井点类型及适用范围）井点类型及适用范围）井点类型及适用范围）井点类型及适用范围井点类型井点类型渗透系数渗透系数降水深度降水深度 最大井距最大井距主要原理主要原理单级轻型井点单级轻型井点0.120 0.120 m/dm/d3 36 6 mm1.62 1.62 mm地上真空泵或喷地上真空泵或喷射嘴真空吸水射

34、嘴真空吸水多级轻型井点多级轻型井点6 62020喷射井点喷射井点0.1200.1208 820202 23m3m地下喷射嘴真空吸水地下喷射嘴真空吸水电渗井点电渗井点 0.10.15 56 6极距极距1m1m钢筋阳极加速渗流钢筋阳极加速渗流管井井点管井井点20200202003 35 520502050单井真空泵、离心泵单井真空泵、离心泵深管井井点深管井井点10250102502525303030503050单井潜水泵排水单井潜水泵排水水平辐射井点水平辐射井点大面积降水大面积降水平管引水至大口井排出平管引水至大口井排出引渗井点引渗井点不透水层下有渗存水层不透水层下有渗存水层打穿不透水层，引至下一

35、存水层打穿不透水层，引至下一存水层轻型井点降水全貌图轻型井点降水全貌图二级二级轻型井点降水轻型井点降水喷射井点喷射井点井点管电极 6m6m，或土质不良。或土质不良。n n环状：环状：在坑槽四周布置。n n 用于面积较大的基坑。用于面积较大的基坑。单排单排井点平面及高程布置井点平面及高程布置环状环状井点平面及高程布置井点平面及高程布置（2）高程布置（图）高程布置（图）n n 井管埋深：H埋H1hiL。n n H1埋设面至坑底距离；n n h降水后水位线至坑底最小距离（一般可取0.51m）；n n i地下水降落坡度，环状1/10，线状1/5；n n L井管至基坑中心（环状）或另侧（线状）距离。n

36、n当H埋6m时：降低埋设面；n n 采用二级井点；n n 改用其它井点。n4计算涌水量计算涌水量Q：（环状井点系统） （1）判断井型（图）判断井型（图）n n按照滤管与不透水层的关系：n n完整井完整井到不透水层n n非完整井非完整井未到不透水层.n n按照是否承压水层：n n承压井承压井n n无压井无压井水井的分类水井的分类（2 2）无压完整井群井井点计算（积分解）无压完整井群井井点计算（积分解）无压完整井群井井点计算（积分解）无压完整井群井井点计算（积分解）n nQQ1.3661.366K K(2(2HHS S) )S S / ( / (lgRlgRlgXlgX0 0) ) （mm3 3/

37、d/d）n n K K土层渗透系数（土层渗透系数（m/dm/d）；）；n n HH含水层厚度（含水层厚度（mm）；）；n n S S水位降低值（水位降低值（mm）；）；n n R R抽水影响半径（抽水影响半径（mm），），R R=1.95=1.95S S( (HKHK) )1/21/2；n n X X0 0环状井点系统的假想半径（环状井点系统的假想半径（mm）；）；n n当当长宽比长宽比AA/ /B B55时，时，X X0 0=(=(F F/ / ) )1/21/2，否则分块计算涌水量再累否则分块计算涌水量再累加加。n n F F井点系统所包围的面积。井点系统所包围的面积。（3）无压非完整井群

38、井系统涌水量计算（近似解）（近似解）（近似解）（近似解）以有效影响深度以有效影响深度HH0 0代替含水层厚度代替含水层厚度HH用上式计算用上式计算Q Q。n nHH0 0的确定方法：的确定方法：s s/(s s+l)0.20.20.30.30.50.50.80.8HH0 01.3 1.3 (s s+l)1.5 1.5 (s s+l)1.7 1.7 (s s+l)1.85 1.85 (s s+l)注意：注意：1、当H0值超过H时，取H0H；2、计算R时，也应以H0代入。 （4）承压完整井Q2.73KMS/(lgRlgX0)（m3/d)M承压含水层厚度（m）承压水位承压水位不透水层不透水层含水层含

39、水层不透水层不透水层hsHMRn n5确定井管的数量与间距确定井管的数量与间距n n （1）单井出水量）单井出水量：q65d l K1/3 （m3/d）n n d、l滤管直径、长度（m）；n n （2）最少井点数最少井点数：n1.1Q / q （根）n n 1.1备用系数。n n （3）最大井距）最大井距：DL总管 / n （m）；n n （4）确定井距：确定井距： n n n n 取井距Dn n （5）确定井点数：）确定井点数：nL总管 / DD15d符合总管的接头间距。n n6井点管的埋设与使用井点管的埋设与使用 （1）埋设方法：n n水冲法：水枪、井管自身（高压水）n n钻孔法：正循环钻

40、 、反循环钻、冲击钻n n振动水冲法：n n(2)使用要求：n n开挖前25天开泵降水；n n连续抽水不间断（水量先大后小，先混后清），防止堵塞。降水施工降水施工（3）注意问题：n n1)真空度0.60.7大气压n n2)死管：检查、变活n n3)设观测井检查水位下降情况（4）拔除井管： 基坑回填后； 卷扬机、支架 ； 516.5m上拔力1.21.8t二、二、边坡稳定边坡稳定（一）条件与因素 T T C Cn n T T土体下滑力。下滑土体的土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。压力影响。QTC滑坡面1、边坡稳定的条件C土体抗剪力。由土质决定，

41、受气候、含水量及动水压力影响。2、确定边坡大小的因素（主要6个方面）土质、开挖深度、开挖方法、留置时间、排水情况、坡上荷载（动、静、无）或者说：土体的稳定条件是：或者说：土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度剪应力小于土体的抗剪强度。（二）放坡与护面二）放坡与护面n n1 1、直壁（不加支撑）的允许深度：、直壁（不加支撑）的允许深度：n n 密实、中密的砂土和砂填碎石土：密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m1.00m；n n 硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m1.25m；n n 硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：硬塑、

42、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m1.50m；n n 坚硬的粘土：坚硬的粘土： 2m 2m 。 n n2 2、放边坡放边坡 （1 1）边坡坡度）边坡坡度）边坡坡度）边坡坡度 m m坡度系数。坡度系数。m mB B/ /HH （2 2）边坡形式：边坡形式：边坡形式：边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式斜坡、折线坡、踏步（台阶）式斜坡、折线坡、踏步（台阶）式斜坡、折线坡、踏步（台阶）式 （3 3）最陡坡度规定）最陡坡度规定）最陡坡度规定）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、：土质均、水位低、时间短、5m5m深以内。下表深以内。下表HB1:mi=tg=H/B=1:(B/H)=1:m深度在深度在5

43、m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度n n3、边坡护面措施：、边坡护面措施：n n覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙土的类别土的类别边坡坡度（高边坡坡度（高: :宽）宽）坡顶坡顶无无无无荷载荷载坡顶有坡顶有静静静静载载坡顶有坡顶有动动动动载载中密的砂土中密的砂土1 1 : :1.001.001 1: :1.251.251 1: :1.501.50中密的碎石类砂土中密的碎石类砂土1 1: :0.750.751 1: :1.001.001 1: :1.251.25硬塑的粉土硬塑的粉土1 1: :0.670.671 1: :0.750.

44、751 1: :1.001.00中密的碎石类粘土中密的碎石类粘土1 1: :0.500.501 1: :0.670.671 1: :0.750.75基坑边坡护面方法示意图基坑边坡护面方法示意图（d）土袋或砌石压坡护面土袋或砌石压坡护面（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面（a）薄膜或砂浆覆盖薄膜或砂浆覆盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面挂网或挂网抹砂浆护面n n三、三、支护结构支护结构n n当地质条件和周围环境不允许放坡时使用当地质条件和周围环境不允许放坡时使用n n（一）选型（一）选型n n1横撑式支撑 （1）水平衬板式：）水平衬板式： n n 断续式深度3m内；n n 连

45、续式深度5m内；（ 2）垂直衬板式：）垂直衬板式：（构造） 深度不限n n 适用于：较窄且施工操作简单的管沟、基槽n2护坡桩挡墙护坡桩挡墙（1）挡墙类型）挡墙类型n n1 ) 钢板桩2)H型钢桩3)钻孔灌注桩4)人工挖孔桩5)深层搅拌水泥土桩6)旋喷桩（2）锚固形式）锚固形式n n1)悬臂式基坑深度5m；n n2)斜撑式基坑内有支设位置；n n3)锚拉式在滑坡面外设置锚桩；n n4)锚杆式地面上有障碍或基坑深度大；n n5)水平支撑式土质较差或坑周围地上、地下有障碍，角部，（对撑、角撑、桁架支撑、圆形支撑、拱形支撑）。H5m(0.330.5)HH12mH30mH20m45o+/245o/2支架

46、支架台座台座垫板垫板锚具锚具拉杆拉杆横梁横梁套管套管拉杆拉杆锚固体锚固体挡墙挡墙土层锚杆的构造及土层锚杆的构造及长度划分长度划分锚固段钢绞线及灌浆管的固定锚固段钢绞线及灌浆管的固定锚杆的锚杆的压水钻进成孔压水钻进成孔锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式n 3土钉墙支护土钉墙支护n n作用：作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定性和超载能力，增强土体破坏延性；n n特点：特点：土体稳定性好，位移小，施工简便，费用低，对邻近建筑物影响小。分层分段施工，阶段不稳定性。n n适用于：适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度7090 。n n工艺过程：工艺过程：挖

47、土喷射混凝土打孔插筋、注浆铺放、压固钢筋网喷射混凝土挖下层土n 4地下连续墙地下连续墙n n作用：作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；n n适用于：适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建（构）筑物，采用逆作法施工。n n工艺过程：工艺过程：作导槽钻槽孔放钢筋笼水下灌注混凝土基坑开挖与支撑。（二）支护结构计算（二）支护结构计算n n 详见高层建筑施工第四节 土方工程机械化施工n一、土方机械的类型一、土方机械的类型n n1.挖掘机械：挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲n n2.挖运机械：挖运机械：推土机、装载机、铲运机n n3.运输机械：运输机械：自卸汽车、翻斗车n n4.密实机械：密实机械

48、：压路机、蛙式夯、振动夯二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法1推土机推土机：液压式、索式； 固定式、回转式n n 工作特点：工作特点：用途多，费用低；n n 适用于：适用于： （1）平整场地运距在100m内，一三类土的挖运，压实； （2）坑槽开挖深度在1.5m内、一三类土。n n 提高效率的作业方法：提高效率的作业方法：n n下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，加挡板。加挡板。液压履带式推土机液压履带式推土机液压轮胎式推土机液压轮胎式推土机索式履带式推土机索式履带式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机并列推

49、土法并列推土法下坡推土法下坡推土法槽形推土法槽形推土法分堆分堆集中，一次推送法集中，一次推送法斜角推送法作业斜角推送法作业沟槽沟槽土埂土埂A铲刀宽；铲刀宽；B不大于拖拉机履带净宽不大于拖拉机履带净宽跨铲法跨铲法作业示意图作业示意图 2、铲运机：自行式、拖式n n 工作特点：工作特点：工作特点：工作特点：运土效率高；运土效率高； n n 适用于：适用于：适用于：适用于：运距运距6060800m800m、一二类土的大型场地平整一二类土的大型场地平整或大型基坑开挖；堤坝、填筑等或大型基坑开挖；堤坝、填筑等 n n 作业方法：作业方法：作业方法：作业方法：环形线路，环形线路，“ “ 8 ”8 ”字线路

50、；助推法。字线路；助推法。 铲运机下铲运机下坡坡铲土法铲土法铲运机开行路线示意图铲运机开行路线示意图（a）环形路线环形路线（b）“ 8 ”字形路线字形路线铲运机锯齿形开行路线铲运机锯齿形开行路线1路堤；路堤； 2取土槽取土槽铲运机铲土铲运机铲土推土机助铲推土机助铲助铲法示意图助铲法示意图双铲联运法示意图双铲联运法示意图3、单斗挖土机 （类型）正铲正铲挖掘机挖掘机反铲挖掘机反铲挖掘机拉铲挖掘机拉铲挖掘机抓铲挖掘机抓铲挖掘机（1）正铲挖土机n n工作特点工作特点工作特点工作特点：“ “前进向上，强制切土前进向上，强制切土” ”；挖土、装车效率；挖土、装车效率高，易与汽车配合；高，易与汽车配合；n

51、n 适用于：适用于：适用于：适用于：停机面以上。含水量停机面以上。含水量3030以下、一四类以下、一四类土的大型基坑开挖土的大型基坑开挖n n 作业方法：作业方法：作业方法：作业方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。 正铲正铲开挖基坑开挖基坑（2）反铲挖土机n n 工作特点：工作特点：工作特点：工作特点：后退向下，强制切土后退向下，强制切土” ”，可，可 与汽车配合；与汽车配合； n n 适用于：适用于：适用于：适用于：停机面以下、一三类土的基坑、基槽、停机面以下、一三类土的基坑、基槽、管沟开挖。管沟开挖。n n 作业方法：作业方法：作业方法：作业方法：

52、沟端开挖一一挖宽沟端开挖一一挖宽0.70.71.71.7R R，效率高、稳效率高、稳定性好；定性好；n n 沟侧开挖一一挖宽沟侧开挖一一挖宽0.50.80.50.8R R。反铲挖土机开挖方式反铲挖土机开挖方式（3）拉铲挖土机n n 工作特点：工作特点：n n 后退向下，后退向下，自重切土自重切土” ”；开挖深度、；开挖深度、宽度大，甩宽度大，甩土方便：土方便：适用于：适用于：停机面以下、一二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。（4）抓铲挖土机n n工作特点：工作特点：“ 直上直下，自重切土”，效率较低；n n 适用于：适用于：停机面以下、一二类土的、面积小而深度较大的坑、井开挖。抓土斗工作

53、示意图抓土斗工作示意图三、自卸汽车与挖土机的配套n n 原则：保证挖土机连续工作原则：保证挖土机连续工作：n n 汽车载重量：汽车载重量：以装35斗土为宜；n n 汽车数量：汽车数量：n nN汽车每一工作循环的延续时间T每次装车时间t；n n或：N（挖土机台班产量汽车台班产量）+1四、开挖方式与注意问题n n 1基坑开挖方式基坑开挖方式n （1）下坡分层开挖1：78的坡道n （2）墩式开挖用于无修坡道的场地，搭设栈桥时n （3）盆式开挖用于逆作法施工下坡挖土和运土示意图下坡挖土和运土示意图分层开挖方案分层开挖方案墩式开挖墩式开挖示意图示意图盆式盆式开挖开挖示意图示意图n n 2开挖注意问题开挖

54、注意问题n n （1）挖前先验线n n （2）连续开挖尽快完，防止水流入n n （3）坑边堆土防坍塌：及时清运；堆土0.8m以外，高1.5mn n （4）严禁扰动基底土，加强测量防超挖：预留层，保护层，抄平清底打木桩n n （5）发现文物，古墓停挖、上报、待处理n n （6）注意安全，雨后复工先检查打钎打钎第五节 土方填筑（填、压）（填、压）n n一、土料选择和填筑方法一、土料选择和填筑方法n n 1 1土料选择土料选择土料选择土料选择 n n (1) (1) 不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物88的土、含可溶性硫酸盐的土、含可溶性硫酸盐55的

55、土的土n n （2 2）不宜用的土：含水量过大的粘性土）不宜用的土：含水量过大的粘性土n n 2 2、填筑方法、填筑方法、填筑方法、填筑方法n n （1 1）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。n n （2 2）无限制的斜坡填土）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高先切出台阶，台阶高 宽宽0.20.3m1m0.20.3m1mn n （3 3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）填在下部（防止水囊）二、压实方法与要求n n 1 1压实方法：压实方法：压实方法：压实方法：n n 碾

56、压法碾压法碾压法碾压法大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾平碾、羊足碾n n 夯实法夯实法夯实法夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯柴油夯、人工夯n n 振动法振动法振动法振动法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器振动夯、平板振捣器n n2 2影响压实质量的因素影响压实质量的因素影响压实质量的因素影响压实质量的因素n n 机械的压实功机械的压实功机械的压实功机械的压实功吨位或冲击力，压实遍数吨位或冲击力，压实遍数n n 铺土厚度铺土厚度铺土厚度铺土厚度

57、 不同机械有效影响深度不同不同机械有效影响深度不同n n 含水量含水量含水量含水量 小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量应为最佳含水量（a）两轮两轴式两轮两轴式 （b）三轮两轴式三轮两轴式（c）三轮三轴式三轮三轴式钢轮压路机碾轮与轴数简图钢轮压路机碾轮与轴数简图1机身；机身；2碾轮碾轮YL9/16型自行式轮胎碾型自行式轮胎碾YT-3.5型双筒羊脚碾外形图型双筒羊脚碾外形图YT-2.5型羊脚碾外形图型羊脚碾外形图H8-25A型蛙式夯实机型蛙式夯实机土的密度与压实功的关系示意图土的密度与压实功的关系示意图压实作用沿深度的变化压实作用沿深度的变化n n压实机

58、具压实机具 每层虚铺厚度每层虚铺厚度(mm) (mm) 压实遍数压实遍数n n压路机、平碾压路机、平碾 200300 68200300 68n n羊足碾羊足碾 200350 816200350 816n n振动压实机振动压实机 250350 34250350 34n n蛙式夯蛙式夯 200250 34200250 34n n人工夯人工夯 200 34200 343要求要求(1)每层铺士厚度与压实遍数每层铺士厚度与压实遍数（2）含水量调整与橡皮土处理）含水量调整与橡皮土处理过大翻松、晾晒、掺入干土或石灰；过小洒水湿润、增加压实功；橡皮土彻底清除，轻压薄铺。三、压实质量检查n n1 1内容内容内容

59、内容密实度；密实度；n n 指标指标干密度干密度 d d；n n 方法方法环刀取样，测干密度；环刀取样，测干密度；n n2 2要求要求要求要求：dDy dmax nn 式中：式中：D Dy y压实系数。压实系数。（一般场地平整（一般场地平整0.90.9，填土作地基，填土作地基0.950.95）n n dmaxdmax该种土质的最大干密度（击实试验确定）该种土质的最大干密度（击实试验确定）3 3取样取样取样取样n n 方法与数量方法与数量方法与数量方法与数量：分层进行，每层不少于：分层进行，每层不少于1 1点（平场点（平场100100400m400m2 2，回填回填3030100m100m2 2，灰土垫层灰土垫层202050m50m2 2）n n 位置：位置：位置：位置：该层下半部。该层下半部。