土方计算.ppt

建筑施工技术建筑施工技术模块一模块一 土方工程土方工程与鉴别与鉴别 与鉴别与鉴别 n知知识识点点：：土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；n技技能能点点：：能合理选择土方工程的施工方案；能对土方量进行计算n学学习习重重点点：：土的工程分类；土的工程性质对施工的影响；土方量计算方法；最佳设计平面计算；调配方案优化n学学习习难难点点：：可松性的应用；最佳设计平面计算；土方量计算；“表上作业法”进行调配方案优化模块一模块一 土方工程土方工程任务一任务一 土方工程基础知识土方工程基础知识 任务二任务二 土方量计算与土方调配土方量计算与土方调配 任务三任务三 基坑开挖基坑开挖 任务四任务四 土方施工机械土方施工机械 任务五任务五 土方土方填筑与压实填筑与压实 本章小结本章小结 模模块块一一内内 容容任务六任务六 土方工程验收及安全技术土方工程验收及安全技术本章作业本章作业 任务一任务一 土方工程基础知识土方工程基础知识1 1.1.1 .1.1 土方工程的种类与特点土方工程的种类与特点n土方工程是建筑工程施工过程中的第一道工序。

是建筑工程施工中主要分部工程之一一、土方工程施工的特点Ø面广量大、劳动繁重，大多为露天作业，施工条件复杂，施工易受地区气候及地质条件影响二、采取的对策Ø采用机械化施工 Ø做好施工组织设计 三、常见土方工程种类三、常见土方工程种类Ø土(或石)的挖掘、运输、回填和压实等施工过程Ø排水、降低地下水位和土壁支撑等准备和辅助过程四、土方工程施工工艺四、土方工程施工工艺 场地平整 基坑（槽）及管沟开挖或地下大型土方开挖 土方运输 土方回填压实一、土的工程分类一、土的工程分类n按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类n土的工程分类与现场鉴别方法见表见表1.11.1所示所示 1 1.1.2.1.2土的工程分类土的工程分类表表1.1   土的工程分类与现场鉴别方法土的工程分类与现场鉴别方法土的分类 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 1.30～1.45 1.10～1.20 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 1.30～1.45 1.10～1.20 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 1.30～1.45 1.10～1.20 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 1.45～1.50 1.20～1.30 用爆破方法开挖 土的含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。

二、二、 土的工程性质土的工程性质 1、土的含水量 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响土土的的天天然然密密度度: : 在天然状态下，单位体积土的质量它与土的密实程度和含水量有关土的天然密度按下式计算：土的天然密度按下式计算： 2 2、、 土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度 式中ρ——土的天然密度，kg/m3； m ——土的总质量，kg； V — 土的体积，m3 干密度干密度: : 单位体积中土的固体颗粒的质量，用下式表示： 在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度土的干密度愈大，表示土愈密实土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制 3 3、、 土的可松性系数土的可松性系数 土土的的可可松松性性：：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性土的可松性用可松性系数表示，即 KS、KS′——土的最初、最终可松性系数； V1——土在天然状态下的体积，m3； V2——土挖出后在松散状态下的体积，m3；    V3——土经压(夯)实后的体积，m3。

n土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；n土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表见表1.11.1所示所示 4 4、、 土的渗透性土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质土的渗透性用渗透系数表示渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数土的渗透系数见表见表1.21.2所示所示 在进行基坑、基槽的开挖、确定降水方案等情况时，要考虑到土的渗透性； 表1.2 土的渗透系数参考表 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 5 5、、 土的压实系数土的压实系数 n土的紧密程度用土的压实系数表示 λc＝ρd/ ρmax ρd－土的实际干密度 ρmax－土的最大干密度n土的干密度可以用“环刀法”进行测定。

n在考虑土方边坡稳定、进行填土压实等情况时，要考虑到土的密实度，进而考虑到天然密度、干密度及含水量1 1.2.1 .2.1 基坑与基槽土方量计算基坑与基槽土方量计算 一、一、基坑土方量基坑土方量Ø 可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多 面体)体积公式计算(图图1.11.11 1)即 H ——基坑深度，m； A1、A2——基坑上、下底的面积，m2； A0 —基坑中截面的面积，m2任务二 土方工程量计算与土方调配二、基槽土方量计算二、基槽土方量计算1.可沿长度方向分段计算(图图1.1.1212) V1——第一段的土方量，m3； L1 —第一段的长度，m 将各段土方量相加即得总土方量： 12 22.2.基槽开挖宽度（放线宽度）的计算：基槽开挖宽度（放线宽度）的计算： (1)不放坡，不加挡土板支撑 (2) 不放坡，但要留工作面（见图图1.131.13） (3) 留工作面并加支撑（不放坡） d——基础放灰线宽，mm； a——基础底宽，mm； c—工作面宽(一般取300mm)(4) (4) 放坡不加支撑放坡不加支撑（见图（见图1.141.14））1.2.2 土方边坡n 土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工 期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。

1.151.15n土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1∶m ( (图图1.111.115 5) )  m=b/h称为边坡系数n土方边坡坡度一般在设计文件上有规定，若设计文件上无规定，可按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002第6.2.3的规定执行如表表1.31.3 nm的确定原则： 保证土体稳定、施工安全，又要节省土方表表1.31.3    临时性挖方边坡值临时性挖方边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注：1.设计有要求时，应符合设计标准        2.如采用降水或其他加固措施，可不受本表限制￿，但应计算复核；           3.开挖深度，对软土不应超过4m，对硬土不应￿超过8m1 1.2.3 .2.3 场地平整土方量计算场地平整土方量计算 场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。

计算场地挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计地面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度（即填挖高度），由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量一、场地设计标高的确定（一）确定场地设计标高应考虑的因素：（一）确定场地设计标高应考虑的因素：n应满足建筑功能、生产工艺和运输要求n利用地形，尽量使挖填方平衡，减少土方量n要有移动的泄水坡度（≥2％），能满足排水要求n要考虑最高洪水位的影响（二）场地设计标高的确定方法与步骤（二）场地设计标高的确定方法与步骤1.1.初步确定场地设计标高初步确定场地设计标高H H0 0如图如图1.1.1717所示所示n将场地划分成边长为a＝10～40m的若干方格n确定各小方格的角点高程按照挖填土石方量相等的原则，场地设计标高可按下式计算： 图1.17 场地设计标高计算简图2.对初步场地设计标高（H0）值进行调整 （（1 1）土的可松性影响）土的可松性影响 　　Vw’= Vw－Fw △h 总填方体积为：填方区的标高也应与挖方区一样，提高△h，即：（2）借土或弃土的影响 n将部分挖方就近弃于场外（简称弃土）或将部分填方就近取土于场外（简称借土）等，均会引起挖填土方量的变化。

H0”＝ H0’ ±Q/（Na2） Q——假定按初步场地设计标高（H0）平整后多余或不足的土方量N——场地方格数；a——方格边长 (3)考虑泄水坡度对设计标高影响 n场地具有单向泄水坡度： Hn＝ H0” ±lin场地具有双向泄水坡度： Hn＝ H0” ±lxix ±lyiy l——场地任意一点至设计标高 H0” 的距离 i——场地泄水坡度二、二、 场地平整土方量计算场地平整土方量计算 n场地平证土方量计算有 方格网法和 断面法两种n当场地地形较平坦时，宜采用方格网法n当场地地形起伏较大，断面部规则时，宜采用断面法（一）方格网法计算场地平整土方量步骤：（一）方格网法计算场地平整土方量步骤：1. 1. 读识方格网图读识方格网图 方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=10～40m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn)，如图如图1.1.1818所示所示2.2.计算场地各个角点的施工高度计算场地各个角点的施工高度 施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。

各方格角点的施工高度按下式计算： 式中 hn——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为 挖)，m； n —方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n) 3. 3. 计算计算““零点零点””位置，确定零线位置，确定零线 方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”( (图图1.1.19)19)零点位置按下式计算：零点位置按下式计算： 式中 x1、x2——角点至零点的距离，m； h1、h2——相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，m； a—方格网的边长，m  确定零点的办法也可以用图解法，如如图图1.1.2020所示方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置将相邻的零点连接起来，即为零线它是确定方格中挖方与填方的分界线 4. 4. 计算方格土方工程量计算方格土方工程量 按方格底面积图形和表表1.1.6 6所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量5. 5. 边坡土方量计算边坡土方量计算 场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。

边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图1.21中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱体(图1.21中④) 表表1.1.6 6 常用方格网点计算公式常用方格网点计算公式 项 目图 式计算公式计算公式一点填方或挖方(三角形) 两点填方或挖方(梯形) 三点填方或挖方(五角形) 四点填方或挖方(正方形) （（1 1））三角棱锥体边坡体积三角棱锥体边坡体积式中 l1——边坡①的长度； A1——边坡①的端面积； h2——角点的挖土高度； m—边坡的坡度系数，m=宽/高（（2 2））三角棱柱体边坡体积三角棱柱体边坡体积 两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积： 式中l4——边坡④的长度； A1、A2、A0—边坡④两端及中部横断面面积 （（3 3））计算土方总量计算土方总量 将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量 【例1.1】某建筑场地方格网如如图图1.1.2222所所示示，方格边长为20m×20m， 填 方 区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。

 【解】 (1)(1)计计算算施施工工标标高高根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高计算，计算结果列于图1.23中 h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06(2) (2) 计计算算零零点点位位置置从图1.23中可知，1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在 1—5线 x1=4.55(m) 2—6线 x1=13.10(m) 6—7线 x1=7.69(m) 7—11线 x1=8.89(m) 11—12线 x1=15.38(m)  将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如图1.23。

(3) (3) 计计算算方方格格土土方方量量方格Ⅲ、Ⅳ底面为正方形，土方量为： VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格Ⅰ底面为两个梯形，土方量为： VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3) VⅠ(－)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3) 方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面为三边形和五边形，土方量为： VⅡ(+)=65.73 (m3) VⅡ(-)=0.88 (m3)  VⅤ(+)=2.92 (m3)  VⅤ(-)=51.10 (m3)  VⅥ(+)=40.89 (m3)) VⅥ(-)=5.70 (m3)  方格网总填方量： ∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) 方格网总挖方量： ∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3)(4) (4) 边边坡坡土土方方量量计计算算。

如图1.24，④、⑦按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算， V①(+)=0.003 (m3)  V②(+)=V③(+)=0.0001 (m3)  V④(+)=5.22 (m3)  V⑤(+)=V⑥(+)=0.06 (m3)  V⑦(+)=7.93 (m3) V⑧(+)=V⑨(+)=0.01 (m3)  V⑩=0.01 (m3)  V11=2.03 (m3)  V12=V13=0.02 (m3)  V14=3.18 (m3) 边坡总填方量：∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01 =13.29(m3) 边坡总挖方量： ∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25 (m3) 1 1.2.4 .2.4 土方调配土方调配 土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行一、土方调配的原则n力求达到挖填平衡和运距最短n近期施工和后期利用相结合n应分区与全场相结合n土方调配应尽量与大型地下建筑物的施工相结合。

二、土方调配的步骤与方法n划分调配区n计算各调配区的土方量n计算各挖、填方调配区之间的运距（即每对调配区之间重心之间的距离）n确定土方调配的初始方案n土方调配初始方案的优化——得到最优方案n绘出土方调配图用“表上作业法”来进行土方调配【例1.2】已知某施工场地有四个挖方区和三个填方区，其相应的挖填土方量和各对调配区的运距如表所示挖方区填方区挖方量B1B2B3A15070100500A2704090500A36011070500A4801004040019002.最优方案的判别n最优方案的判别法有“闭回路法”和“位势法”，二者实质都一样，都是用求检验数λij来判别(λij是运距表中第i行第j列的一个数字)，只要所有的检验数λij ≥0，则该方案即为最优方案，否则，不是最优方案，还需要进行调整 Cij＝ui＋vj Cij——平均运距（或单位土方造价，或施工费用） ui、vj——位势数C11＝u1＋v1 C31＝u3＋v1C32＝u3＋v2 C22＝u2＋v2C33＝u3＋v3 C43＝u4＋v3B1B2B3A150A240A36011070A440位势V1＝50V2＝100V3＝60u1＝0u2＝-60u3＝10u4＝-20n求出位势数以后，便可以由下式计算空格内的检验数 。

λij＝Cij－ui－vj λ12＝C12－u1－v2＝70－0－100＝－30（<0） λ13＝C13－u1－v3＝100－0－60＝40（>0） λ21＝C21－u2－v1＝70－（－60）－50 ＝80（ > 0） λ23＝C23－u2－v3＝90－（－60）－60 ＝90（ > 0） 空格的检验数空格的检验数n从表中可以看出，出现了负数，说明初始方案不是最优方案，要进一步进行调整3.方案的调整 n用“闭回路法”在所有负检验数中选一个(一般可选最小的一个），从该格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到适当的有数字的方格作90转弯，然后依次继续前进再回到出发点，形成一条闭回路（见下表）n在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的(本表即为500、100中选出100)，各奇数次转角点方格均减此数；各偶数次转角点均加此数n对新调配方案，仍用“位势法”进行检验，看其是否是最优方案若检验数中仍有负数出现那就仍按上述步骤继续调整，直到找出最优方案为止n上表中所有检验数均为正号，故该方案即为最优方案4.土方调配图n最后将调配方案绘成土方调配图。

在土方调配图上应注明挖填调配区、调配方向、土方数量以及每对挖、填之间的平均运距 任务三 基坑开挖1.3.11.3.1基坑开挖准备工作基坑开挖准备工作一、场地平整与清理二、修筑临时道路和安装临时供水、供电设施；三、定位与放线四、基坑开挖方案的确定Ø降低地下水位、边坡的稳定支护；深基坑的支护等一、场地清理与平整一、场地清理与平整 场地清理是指基础土石方工程施工区域内影响施工的建筑物、构筑物应拆除；拆迁或改造通讯和电力设施、自来水管道、煤气管道和地下管道；迁移树木 场地平整与基坑（槽）开挖的顺序有三种：1.先平后挖 2.先挖后平 3.边挖边平 一般情况下基坑（槽）应采用先平整场地，以有利于定位与放线工作对于人防工程或地下建筑物多采用先挖后平之顺序1 1、、 房屋定位房屋定位 二、二、 定位、放线定位、放线2 2、、 放线放线 1.3.2 1.3.2 施工排水施工排水一、排除地面水：一、排除地面水：利用自然地形设置排水沟二、降低地下水位：二、降低地下水位：常采用明沟排水法和井点降水法1 1、明沟排水法：、明沟排水法： （动画）见图1.1Ø明沟排水法适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，否则易发生流砂现象。

Ø流砂的发生：当基坑挖至地下水位以下，且采用集水井排水时，坑底、坑壁的土粒形成流动状态随地下水的渗流不断涌入基坑，即为流沙流砂的防治方法流砂的防治方法n尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m； n抢挖法：即在水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡； n采用井点降水法、打板桩法、地下连续墙法防止流砂产生 2 2、、 井点降水法井点降水法 n井点降水：开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止 n井点降水分类：Ø轻型井点 (如图图1.1.2 2）Ø喷射井点Ø电渗井点Ø管井井点Ø渗井井点n对不同的土质应采用不同的降水形式，表表1.1.3 3为常用的降水形式 表表1.1.3 3 降水类型及适用条件降水类型及适用条件                   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 3～66～12 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 3.3.轻型井点的设计轻型井点的设计（（1 1）轻型井点的组成）轻型井点的组成（（2 2）轻型井点的布置）轻型井点的布置1）平面布置：确定井点布置的形式、总管长度、井点管 数量、水泵数量及位置。

a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置（d）U形布置2 2）高程布置）高程布置：确定井点管的埋置深度确定井点管的埋置深度 在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图图1.1.3(b)3(b))： 式中 H1——井点管埋设面至基坑底的距离，m； h——基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离，一般为0.5～1.0m； i——地下水降落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4； L——井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m （（3）轻型井点的）轻型井点的计算计算确定平面布置高程布置计算井点管数量调整1））高程计算高程计算      公式公式      h ≥h1＋＋△△h＋＋iL2）总管及井点管数量的计算）总管及井点管数量的计算       水井的分类：水井的分类：涌水量的计算涌水量的计算n无压完整井：n无压不完整井：有效深度H0，当H0＞H时，仍取H； S`—井点管处水位降低值（S+iL）n承压完整井：nH—含水层厚度；S—水位降低值； y0—环状井点的假想半径；A—环状井点包围的面积4 4、轻型井点的施工、轻型井点的施工 n轻型井点的施工分为准备工作及井点系统安装。

n埋设井点系统的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽 n井点管的埋设一般用水冲法施工水冲法施工（动画）（动画）分为冲孔( (图图1.1.6a6a) )和埋管( (图图1.1.6b6b) )两个过程 1.3.3 1.3.3 基坑土壁支护基坑土壁支护一、土壁塌方的原因及预防措施1 1、原因、原因Ø放坡限制Ø土方量大，不经济Ø堆物过重Ø水渗入土体2 2、措施、措施Ø适当堆物Ø做好排水Ø土壁支护二、基坑土壁支护二、基坑土壁支护n土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计1.用于较窄沟槽的横撑式支撑横撑式支撑( (见图见图1.1.7)7)2.用于深基坑的支护结构Ø支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件，如板桩墙、排桩、地下连续墙等Ø加固型——充分利用加固土体的强度如：水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆等 结  构  形  式适  用  范  围排桩结构稀疏排桩土质较好，地下水位低或降水效果好连续排桩土质差，地下水位高或降水效果差框架式排桩单排桩刚度不能满足变形要求组合排桩结构排桩加挡板排桩桩距较大，利用挡板传递土压并有一定防渗作用排桩加水泥搅拌桩以水泥搅拌桩互搭组成平面拱代替挡板传递土压力，具有较好防涌效果排桩加水泥防渗墙地下水位较高的软土地区排桩或组合排桩加锚杆结构开挖深度较大，排桩或组合排桩结构强度无法满足要求地下连续墙结构与地下室墙体合一，防渗性强，施工场地较小，开挖深度大沉井结构软土地区重力式挡土墙结构具有一定施工空间，软土地区支护结构类型及其适用范围支护结构类型及其适用范围 表表1.4（（1）板桩支护）板桩支护（（2）排桩）排桩以钢筋砼灌注桩配合土锚杆或横向支撑以减少柱身弯距的挡土结构。

优点：可使用钻孔机械，按通常灌注柱施工缺点：整体性能较差，无防水能力（（3）组合挡土壁）组合挡土壁（（4）地下连续墙）地下连续墙•地下连续墙已是目前深基坑的主要支护结构之一对地下结构层数多的深基坑的施工非常有利•优点：结构整体性好，刚度大，可作防渗墙，形状灵活•缺点：需用专用机械，成本较高•施工难点：分段施工 接头严密性图3-4 接头管接头的施工程序a) 开挖槽段； b) 吊放接头管和钢筋笼； c) 浇筑砼；d) 拔出接头管； e) 形成接头（（5 ）土层锚杆）土层锚杆•土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中•施工工艺过程：    钻孔→安放拉杆→灌浆→养护→安装锚头→张拉锚固和挖土（（6）水泥土墙）水泥土墙•又称搅拌桩挡墙 ，利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体•固化剂采用水泥或石灰；–适用于加固淤泥质土、粘土；–国外最大深度60m ，国内12－18m；•特点：–施工无震动、噪音、无废水泥浆；       – 坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性•支挡高度，国内最深9m;挡墙宽度为0.6～0.8开挖深度，桩长为开挖深度的1.8-2.2倍。

（（7）土钉墙）土钉墙（录像）（录像）•土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙 •土钉墙自上而下施工，步步为营，土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用•土层锚杆的失效影响较大，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层•土钉墙的构造：–土钉墙墙面坡度不宜大于1：0.1； –喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm；–喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；– 土钉钢筋宜采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm；  （（8 8）） SMWSMW挡土墙挡土墙nSMW挡土墙是先施工水泥土挡墙，最后按一定的形式在其中插入型钢（如H钢），即形成一种劲性复合围护结构n止水好，刚度大，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌深度，型钢可回收重复使用，成本较低nSMW适宜的基坑深度为6～10m，国外开挖深度已达20mn要求型钢间距不能过大，保证水泥土的强度由受剪，受压控制 （a）全位“满堂”；（b）全位“1隔1”（c）全位“1隔2”；（d）半位“满堂”；（e）半位“1隔1”（（9 9）逆作法施工）逆作法施工（动画）（动画）n逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑的围护结构。

n在建筑物内部的浇筑中间支承柱，开挖土方至第一层地下室底面标高，浇注梁及部分的板，该层楼盖即可作为地下连续墙刚度很大的支撑系统然后在梁间没有浇板的空档内，向下逐层施工各层地下室结构与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构n地下室封底前，地面上允许施工的层数要通过计算确定n优点：工期短、土方少、安全性好、气候影响小n不足：作业环境较差；大型机械设备难于进场；导柱的垂直度难控制；地下结构中墙柱的混凝土接搭质量较难控制 1.3.4 1.3.4 基坑（槽）质量检验基坑（槽）质量检验n基槽(坑)开挖完毕并清理好以后，在垫层施工以前，施工单位应会同勘察、设计单位、监理单位、建设单位一起进行现场检查并验收基槽，通常称为验槽验槽 n 验槽是确保工程质量的关键程序之一，合格签证后，再进行基础工程施工验槽目的在于检查地基是否与勘察设计资料相符合一、验槽一、验槽( (坑坑) )的主要内容的主要内容Ø核对基槽(坑)的位置、平面尺寸、坑底标高，施工单位填写检验记录；Ø核对基槽(坑)土质和地下水情况二、常用的检验方法二、常用的检验方法Ø观察验槽Ø钎探验槽Ø洛阳铲验槽三、各种验槽方法的适用范围三、各种验槽方法的适用范围验槽方法适用土层探孔深度观察验槽都适用钎探验槽适用于砂土及一般黏性土1.5m～2.0m洛阳铲验槽适用于黄土及一般黏性土不小于3.0m观察目的观察内容槽壁土层土层分布情况及走向重点部位柱基、墙角、承重墙下及其它受力较大部位整个槽底槽底土质是否挖到老土层上（地基持力层）土的颜色是否均匀一致，有无异常过干过湿土的软硬是否软硬一致土的虚实有无振颤现象，有无空穴声音观察验槽观察验槽钎孔布置                                   ￿槽宽(cm)排列方式及图示间距(m)  钎探深度(m)小于80中心一排1~2  1.280~200两排错开1~2  1.5大于200梅花形1~2  2.0柱基梅花形1~2  大于或等于1.5米，并不浅于短边宽度￿钎探记录表探孔号打入长度（米）每30厘米锤击数总锤击数备注12345678                                                打钎者  施工员  质量检查员  钎探验槽钎探验槽1.4 1.4 土方施工机械土方施工机械1.4.1 1.4.1 场地平整施工机械场地平整施工机械n推土机施工（录像）n铲运机施工（录像）1.4.21.4.2土方开挖施工机械土方开挖施工机械n正铲挖土机施工（动画）n反铲挖土机施工（动画）n拉铲挖土机施工（动画）n抓铲挖土机施工（动画）图1.27 反铲挖土机实物图1.4.3 1.4.3 土方开挖方式与机械选择土方开挖方式与机械选择 一、面式开挖一、面式开挖Ø对于大型浅基坑可采用正铲挖土机开挖。

若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机Ø高层建筑的深基坑，可选用正铲挖土机或反铲挖土机二、点式开挖二、点式开挖 Ø单个基坑和中小型基础基坑开挖，多采用抓铲挖土和反铲挖土机 三、线式开挖三、线式开挖 Ø基槽或沟槽，大型厂房的柱列基础，宜采用反铲挖土机或抓铲挖土机挖土若槽宽较大且土质干燥，基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工1.5 1.5 土方的回填与压实土方的回填与压实1.5.1 1.5.1 填土的要求填土的要求 一、填土的土料应符合设计要求一、填土的土料应符合设计要求n不能作为填土使用的土料不能作为填土使用的土料：含有大量有机物的土，石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土，冻土或液化状态的泥炭、粘土或粉状砂质粘土，含水量大的软弱土等n碎石类土或爆破类石渣用作填料时，最大粒径不得超过每层铺填厚度的2/3，不得集中铺填，不得铺填在分段接头处二、填筑的要求二、填筑的要求n合理选择压实工具，确定填料含水量控制范围、铺土厚度和压实遍数等参数n防雨、防冻、防橡皮土n分层填土，尽量用同类土填，用不同类的土填时，上层用透水性小的填料严禁不均匀地混杂在一起使用n分层铺土厚度，则应根据压实机具的性能确定：羊角碾每层铺土厚度200～350㎜，每层压实遍数8～15遍；平碾为200～300㎜，压6～8遍；蛙式打夯机为200～250㎜，压3～4遍；人工打夯不大于200㎜，压3～4遍。

1.5.2 1.5.2 土的压实方法土的压实方法n填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种 n碾压法碾压法：适用于大面积填土工程碾压机械有平碾(压路机) (图图1.1.2 29 9) 、羊足碾、振动碾和汽胎碾碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法每次碾压要有150～200㎜的重叠 n夯实方法夯实方法：适用于小面积填土的压实夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等夯实厚度一般在200㎜以内n振动压实法振动压实法：适用于非黏性土的压实 图1.29 压路机实物图1.5.3 1.5.3 填土压实的影响因素填土压实的影响因素n填土压实的主要影响因素为压实功、土的含水量以及每层铺土压实功、土的含水量以及每层铺土厚度厚度 一、压实功的影响 （如图图1.1.3030所示）二、含水量的影响 (如图图1.31.31 1所示） 各种土的最佳含水量和最大干密度见表表1.71.7所示所示三、铺土厚度的影响 (如图图1.31.32 2所示） 铺土厚度若无试验依据应符合表表1.81.8的规定表表1.7 1.7 土的最佳含水量和最大干密度参考表土的最佳含水量和最大干密度参考表 项次 土的种类 变动范围 最 佳 含 水 量(%)(质量比) 最大干密度(g/cm3) 1砂土 8～12 1.80～1.88 2粘土 19～231.58～1.70 3粉质粘土12～15 1.85～1.95 4粉土 16～22 1.61～1.80 表表1. .8 填土施工时的分层厚度及压实遍数填土施工时的分层厚度及压实遍数 压实机具 分层厚度(mm) 每层压实遍数 平碾 250～300 6～8 振动压实机 250～350 3～4 柴油打夯机 200～250 3～4 人工打夯 ＜200 3～41.5.4 1.5.4 填土质量控制与检验填土质量控制与检验n填土压实后必须要达到密实度要求，填土密实度以设计规定的控制干密度ρd(或规定的压实系数λ)作为检查标准。

n土的最大干密度乘以规范规定或设计要求的压实系数，即可计算出填土控制干密度ρd的值 n土的实际干密度可用“环刀法”测定n土的实际干密度大于等于控制干密度ρd，符合要求n填土压实后的干密度（干重度）应有90%以上符合设计要求，其余10%的最低值与设计值的差，不得大于0.088g/cm3,且应分散,不得集中于某一区域检验方法检验方法n采用环刀法测定土的实际干密度其取样组数为：基坑回填每20～50m3取一组（每个基坑不小于一组）；基槽或管沟回填每层按长度20～50m取一组；室内填土每层按100～500m2取一组；场地平整填土每层按400～900m2取一组 n填方施工结束后，应检查标高、边坡坡度、压实程度等，检验标准应符合表表1.91.9的规定 表表1. .9 填土工程质量检验标准填土工程质量检验标准 项序检查项目允许偏差或允许值(mm) 检查方法 桩基基坑基槽 场地平整 管沟 地(路)面基础层 人工  机械 主控项目 1标高 -50 ±30 ±50 -50 -50 水准仪 2分层压实系数 设计要求 按规定方法 一般项目 1回填土料 设计要求 取样检查或直观鉴别 2分层厚度及含水量 设计要求 水准仪及抽样检查 3表面平整度 2020302020用靠尺或水准仪 1.6 1.6 土方工程验收及安全技术土方工程验收及安全技术1 1.6.1 .6.1 土方工程质量验收内容土方工程质量验收内容一、场地平整挖填方工程的验收内容一、场地平整挖填方工程的验收内容Ø 平整区域的坐标、高程和平整度；Ø 挖填方区的中心位置、断面尺寸和标高；Ø 边坡坡度要求及边坡的稳定；Ø 泄水坡度，水沟的位置、断面尺寸和标高；Ø 填方压实情况和填土的密实度；Ø 隐蔽工程记录。

二、基槽的验收内容二、基槽的验收内容 n基槽(坑)的轴线位置、宽度； n基槽(坑)底面的标高；n基槽(坑)和管沟底的土质情况及处理；n槽(坑)壁的边坡坡度；n槽(坑)、管沟的回填情况和密实度 1.6.2 质量标准质量标准 项序项     目允许偏差或允许值(mm) 检查方法 桩基基坑基槽 挖方场地平整 管沟 地(路)面基层 人工 机械 主控项目 1标高 -50 30 50 -50 -50 水准仪 2长度、宽度(由设计中心线向两边量) +200-50+300-100+500-150+100_经纬仪，用钢尺量 3边坡 设计要求 观察或用坡度尺检查 一般项目1表面平整度 2020502020用2m靠尺和楔形塞尺检查 2基底土性 设计要求观察或土样分析 1.6.3 1.6.3 安全技术安全技术 n防止土方边坡塌方n边坡支护结构经常检查，如有松动、变形、裂缝等现象，要及时加固或更换n多层支护拆除要自上而下进行，随拆随填n钢筋混凝土桩支护要在桩身混凝土达一定强度后开挖土方n相邻土方开挖要先浅后深，并及时作好基础n运输道路应平整坚实，坡度和转弯半径应符合有关安全规定 n深基坑上下应先挖好阶梯或设置靠梯，禁止踩踏支撑上下；坑的四周应设安全栏杆或悬挂危险标志。

n基槽(坑)设置的支撑应经常检查有无松动、变形等不安全迹象，特别是雨雪后要加强巡视检查要及时加固或更换本章小结本章小结1.准确计算土石方量是选择合理施工方案和组织施工的前提，场地较为平坦时宜采用方格网法；当场地地形较复杂或挖填深度较大、断面不规则时，宜采用断面法2.土方的开挖、运输、填筑压实等施工过程应尽可能地采用机械施工熟悉推土机、单斗挖土机的型号、性能、特点和提高生产效率的措施，可以有效的降低成本 3.基坑(槽)的土方开挖涉及到边坡稳定、基坑支护、降低地下水位、防止流砂、土方开挖方案等一系列问题在施工实践中，要针对工程中的具体情况，拿出多个方案比较，择优选取4.为保证填方工程满足强度、变形和稳定性方面的要求，既要正确选择填土的土料，又要合理选择填筑和压实方法填土密实度以设计规定的控制干密度或规定的压实系数为检查标准5.在组织土方工程机械化综合施工时，必须使主导机械与辅助机械台数相互配套、协调工作 本章作业P38P38n1.11.1n1.41.4n1.51.5n1.61.6n1.91.9P39P39n1.11.1n1.21.2n1.31.3。