第一章土方工程土方工程包括土的開挖、運輸和填筑等施工過程，有時還要進行排水、降水、土壁支撐等準備工作。在建造工程中，最常見的土方工程有：場地平整、基坑（槽）開挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。土方工程施工往往具有工程量大、勞動繁重和施工條件復雜等特點；土方工程施工又受氣候、水文、地質、地下障礙等因素的影響較大，不可確定的因素也較多，有時施工條件極為復雜。

土的分類繁多，其分類法也很多，如按土的沉積年代、顆粒級配、密實度、液性指數分類等。在土木工程施工中按土開挖的難易程度將土分為：松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石等八類。第一節土的分類及工程性質一、土的分類與鑒別

表1.1土的工程分類與現場鑒別方法土的分類

土的名稱

可松性系數

現場鑒別方法

KSK’s一類土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用鍬、鋤頭挖掘

二類土(普通土)亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土

1.14～1.281.02～1.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松

三類土(堅土)軟及中等密實粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實的填筑土

1.24～1.301.04～1.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍

四類土(砂礫堅土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實的黃土，天然級配砂石，軟泥灰巖及蛋白石

1.26～1.321.06～1.09整個用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘

土的分類

土的名稱

可松性系數

現場鑒別方法

KSK’s五類土(軟石)硬石炭紀粘土，中等密實的頁巖、泥灰巖、白堊土，膠結不緊的礫巖，軟的石炭巖

1.30～1.451.10～1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土(次堅石)泥巖，砂巖，礫巖，堅實的頁巖，泥灰巖，密實的石灰巖，風化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖,部分用風鎬七類土(堅石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅實的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰巖，風化痕跡的安山巖、玄武巖

1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖

八類土(特堅硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅實的細粒花崗巖、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開挖1.土的含水量土的含水量：土中水的質量與固體顆粒質量之比的百分率。二、土的工程性質

（一）土的組成式中：m濕——含水狀態土的質量，kg；m干——烘干后土的質量，kg；mW——土中水的質量，kg；mS—固體顆粒的質量，kg。

土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對土方邊坡的穩定性及填方密實程度有直接的影響。

（二）土的工程性質

土的天然密度:

在天然狀態下，單位體積土的質量。它與土的密實程度和含水量有關。土的天然密度按下式計算：

2.土的天然密度和干密度

式中ρ——土的天然密度，kg/m3；m——土的總質量，kg；V—土的體積，m3。

干密度:土的固體顆粒質量與總體積的比值，用下式表示：

式中ρd——土的干密度，kg/m3；mS——固體顆粒質量，kg；V—土的體積，m3。

在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。

3.土的可松性系數

土的可松性：天然土經開挖后，其體積因松散而增加，雖經振動夯實，仍然不能完全復原，土的這種性質稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數表示，即式中KS、KS′——土的最初、最終可松性系數；V1——土在天然狀態下的體積，m3；V2——土挖出后在松散狀態下的體積，m3；V3——土經壓(夯)實后的體積，m3。土的最初可松性系數KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數；土的最終可松性系數是計算填方所需挖土工程量的主要參數，各類土的可松性系數見表1.1所示。

4.土的滲透性土的滲透性：指土體被水透過的性質。土的滲透性用滲透系數表示。滲透系數：表示單位時間內水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級配、密實程度等有關，是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數。土的滲透系數見表1.6所示。

表1.6土的滲透系數參考表

土的名稱

滲透系數(m/d)土的名稱滲透系數(m/d)粘土

＜0.005中砂

5.00～20.00亞

粘

土

0.005～0.10均質中砂

35～50輕亞粘土

0.10～0.50粗砂

20～50黃土

0.25～0.50圓

礫

石

50～100粉砂

0.50～1.00卵石

100～500細砂

1.00～5.00第二節土方量計算與土方調配一、

基坑與基槽土方量計算

基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個平行的平面作底的一種多面體)體積公式計算(圖1.1)。即

式中H——基坑深度，m；A1、A2——基坑上、下底的面積，m2；A0

—基坑中截面的面積，m2。基槽土方量計算可沿長度方向分段計算(圖1.2)：

式中V1——第一段的土方量，m3；L1

—第一段的長度，m。

將各段土方量相加即得總土方量：

二、

場地平整土方計算

對于在地形起伏的山區、丘陵地帶修建較大廠房、體育場、車站等占地廣闊工程的平整場地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，將自然地面改造平整為場地設計要求的平面。場地挖填土方量計算有方格網法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后，用橫截面計算公式逐段計算，最后將逐段計算結果匯總。橫截面法計算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區。對于地形較平坦地區，一般采用方格網法。

方格網法計算場地平整土方量步驟為：(1)讀識方格網圖方格網圖由設計單位(一般在1/500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=10～40m的若干方格，與測量的縱橫坐標相對應，在各方格角點規定的位置上標注角點的自然地面標高(H)和設計標高(Hn)，如圖1.3所示。(2)計算場地各個角點的施工高度

施工高度為角點設計地面標高與自然地面標高之差，是以角點設計標高為基準的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式計算：式中hn——角點施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為挖)，m；n—方格的角點編號(自然數列1，2，3，…，n)(3)計算“零點”位置，確定零線方格邊線一端施工高程為“+”，若另一端為“-”，則沿其邊線必然有一不挖不填的點，即為“零點”(圖1.4)。零點位置按下式計算：式中x1、x2——角點至零點的距離，m；h1、h2——相鄰兩角點的施工高度(均用絕對值)，m；a—方格網的邊長，m。

確定零點的辦法也可以用圖解法，如圖1.5所示。方法是用尺在各角點上標出挖填施工高度相應比例，用尺相連，與方格相交點即為零點位置。將相鄰的零點連接起來，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。

(4)計算方格土方工程量按方格底面積圖形和表1.3所列計算公式，逐格計算每個方格內的挖方量或填方量。(5)邊坡土方量計算場地的挖方區和填方區的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區的穩定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進行計算，一種為三角棱錐體(圖1.6中①～③、⑤～?)，另一種為三角棱柱體(圖1.6中④)。

表1.3常用方格網點計算公式

項目圖式計算公式一點填方或挖方(三角形)兩點填方或挖方(梯形)三點填方或挖方(五角形)四點填方或挖方(正方形)A三角棱錐體邊坡體積式中l1——邊坡①的長度；A1——邊坡①的端面積；h2——角點的挖土高度；m—邊坡的坡度系數，m=寬/高。B三角棱柱體邊坡體積

兩端橫斷面面積相差很大的情況下，邊坡體積

式中l4——邊坡④的長度；A1、A2、A0—邊坡④兩端及中部橫斷面面積。

C計算土方總量將挖方區(或填方區)所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總，即得該場地挖方和填方的總土方量。

【例1.1】某建筑場地方格網如圖1.7所示，方格邊長為20m×20m，填方區邊坡坡度系數為1.0，挖方區邊坡坡度系數為0.5，試用公式法計算挖方和填方的總土方量。

【解】

(1)

根據所給方格網各角點的地面設計標高和自然標高，計算結果列于圖1.8中。由得：h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83h10=251.56-252.00=-0.44h11=251.50-251.70=-0.20h12=251.46-251.40=0.06(2)計算零點位置。從圖1.8中可知，1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五條方格邊兩端的施工高度符號不同，說明此方格邊上有零點存在。由公式1.10求得：1—5線x1=4.55(m)2—6線x1=13.10(m)6—7線x1=7.69(m)7—11線x1=8.89(m)11—12線x1=15.38(m)

將各零點標于圖上，并將相鄰的零點連接起來，即得零線位置，如圖1.8。

(3)計算方格土方量。方格Ⅲ、Ⅳ底面為正方形，土方量為：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底面為兩個梯形，土方量為：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底面為三邊形和五邊形，土方量為：

VⅡ(+)=65.73(m3)VⅡ(-)=0.88(m3)VⅤ(+)=2.92(m3)VⅤ(-)=51.10(m3)VⅥ(+)=40.89(m3))VⅥ(-)=5.70(m3)方格網總填方量：∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格網總挖方量：

∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)(4)邊坡土方量計算。如圖1.9，④、⑦按三角棱柱體計算外，其余均按三角棱錐體計算，

可得：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)邊坡總填方量：∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)邊坡總挖方量：∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25(m3)三、土方調配

土方調配是土方工程施工組織設計(土方規劃)中的一個重要內容，在平整場地土方工程量計算完成后進行。編制土方調配方案應根據地形及地理條件，把挖方區和填方區劃分成若干個調配區，計算各調配區的土方量，并計算每對挖、填方區之間的平均運距(即挖方區重心至填方區重心的距離)，確定挖方各調配區的土方調配方案，應使土方總運輸量最小或土方運輸費用最少，而且便于施工，從而可以縮短工期、降低成本。

土方調配的原則：力求達到挖方與填方平衡和運距最短的原則；近期施工與后期利用的原則。進行土方調配，必須依據現場具體情況、有關技術資料、工期要求、土方施工方法與運輸方法，綜合上述原則，并經計算比較，選擇經濟合理的調配方案。

（一）調配區的劃分在場地的平面圖上先畫出挖填方區的分界線（零線），在根據地形及地理條件，在挖方區和填方區適當劃分若干調配區，并計算出各調配區的土方量，在圖上注明。如下圖所示。圖土方調配圖箭線上方為土方量（m3），箭線下方為運距（m）（二）調配區之間平均運距平均運距就是挖方區土方重心至填方區土方重心之間的距離。為了簡化計算，假設每個方格上的土方是各自均勻分布的，從而用圖解法求出幾何中心代替方格的重心。取場地的縱橫兩邊作為坐標軸，各調配區的重心坐標為：重心求出后標在相應的套配區圖上，然后用比例尺量出每對調配區之間的距離。式中：X，Y——調配區的重心坐標；

Vi——每個方格的土方量；

xi，yi——每個方格的重心坐標。每對調配區的平均運距：例題：W3500W4400500500500600800T2T1W1T3W25060100110404070100709070801.編制初始調配方案利用“最小元素法”編制初始調配方案，其總運輸量是較小的。但不一定是總運輸量最小，因此還需判別它是否為最優方案。判別的方法有“閉回路法”和“位勢法”，其實質相同，都是用檢驗數λij來判別。只要所有的檢驗數λij≥0，則該方案即為最優方案；否則，不是最優方案，尚需進行調整。下面介紹用“位勢法”求檢驗數：2.方案檢驗（1）求位勢Ui和Vj位勢數就是在運距表的行或列中用運距（或單價）Cij同時減去的數，目的是使有調配數字的格檢驗數ij為零，而對調配方案的選取沒有影響。計算方法：將初始方案中有調配數方格的Cij列出，然后按下式求出兩組位勢數Ui(i＝1，2，…，m)和Vj(j＝1，2，…·，n)。

Cij＝Ui＋Vj(1－20)式中Cij——平均運距(或單位土方運價或施工費用)；

Ui，Vj——位勢數。例如，本例兩組位勢數計算：設U1＝0，則V1＝C11－U1＝50－0＝50；

U3＝C31－V1＝60－50＝10；

V2＝110－10＝100；

……，見表所示。（2）求檢驗數ij

ij＝Cij－Ui－Vj12＝70－0－100＝－3013＝100－0－60＝4021＝70－(－60)－50＝8023＝90－(－60)－60＝9041＝90－(－20)－50＝5042＝100－(－20)－100＝20

3.方案的調整（1）在所有負檢驗數中選取最小的一個（本例中為C12)，把它所對應的變量X12作為調整的對象。（2）找出X12的閉回路：從X12出發，沿水平或豎直方向前進，遇到調調配土方數字的格作可以做90°轉彎，然后依次繼續前進，直到再回到出發點，形成一條閉回路。（3）從空格X12出發，沿著閉回路方向，在各奇數次轉角點的數字中，挑出一個最小的土方量(本表即為500、100中選100)，將它調到空格中(即由X32調到X12中)。（4）同時將閉回路上其他奇數次轉角上的數字都減去該調動值（100m3），偶次轉角上數字都增加該調動值，使得填、挖方區的土方量仍然保持平衡，這樣調整后，便得到了新的調配方案。再求位勢及空格的檢驗數

若檢驗數仍有負值，則重復以上步驟，直到全部ij≥0而得到最優解。

（4）繪出調配圖：

（包括調運的流向、數量、運距）。（5）求出最優方案的總運輸量：

400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40＝94000m3-m。+40+50+60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=－30U3=10V3=60U4=－20挖填

T1T2T3UiVjW1W2

W3W4

506011040407080100707010090+30

0

0

0

0

0

0W3500W4400500500500600T2T1W1T3W2800400100500400400100第三節基坑降水與排水基坑工程中的降低地下水亦稱地下水控制，即在基坑工程施工過程中，地下水要滿足支護結構和挖土的施工要求，并且不因地下水位的變化，對基坑周圍的的環境和設施帶來危害。降水目的：1、防止涌水、流沙，保證在較干燥的狀態下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、減少坑壁支護結構的水平荷載。

一、地面排水

排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用在基坑周圍設置排水溝、截水溝或筑土堤等辦法，并盡量利用原有的排水系統，或將臨時性排水設施與永久性設施相結合使用。二、降低地下水位（一）集水井降水法（明渠排水法）

集水井法是在基坑開挖過程中，沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，并在基坑邊角處設置集水井，將水匯入集水井內，用水泵抽走。這種方法可用于基坑排水，也可用于降水。1.集水井設置1）施工過程

基坑或溝槽開挖時，在坑底設置集水井，并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，使水在重力作用下流入集水井內，然后用水泵抽出坑外。2）構造

四周的排水溝及集水井一般應設置在基礎范圍以外，地下水流的上游，基坑面積較大時，可在基坑范圍內設置盲溝排水。根據地下水量、基坑平面形狀及水泵能力，集水井每隔20~40m設置一個。

3）設置

集水坑的直徑或寬度一般為0.6~0.8m，其深度隨著挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.7~1.0m?？颖诳捎弥?、木材料等簡易加固。當基坑挖至設計標高后，集水坑底應低于基坑底面1.0~2.0m，并鋪設碎石濾水層（0.3m厚）或下部礫石（0.1m厚）上部粗砂（0.1m）的雙層濾水層，以免由于抽水時間過長而將泥砂抽出，并防止坑底土被擾動。特點：明排水法構造簡單（其由集水井、排水溝和水泵組成），施工成本低，應盡可能采用。優點：方法簡單、經濟，對周圍影響小，應用較廣。缺點：當涌水量較大、水位差較大或土質為細砂或粉砂，有產生流砂、邊坡塌方及管涌等可能。集水井降水法

1－排水溝；2－集水井；3－離心式水泵；4－基礎邊線；5－原地下水位線；6－降低后地下水位線(2)潛水泵潛水泵是由立式水泵與電動機組合而成，工作時完全浸在水中。水泵裝在電動機上端式或螺旋槳式；電動機設有密封裝置。潛水泵工作簡圖1－葉輪；2－軸；3－電動機；4－進水口；5－出水膠管；6－電纜3.流砂及其防治

基坑挖土至地下水位以下，土質為細砂土或粉砂土的情況下，采用集水坑降低地下水時，坑下的土有時會形成流動狀態，隨著地下水流入基坑，這種現象稱為流砂現象。出現流砂現象時，土完全喪失承載力，土體邊挖邊冒流砂，至使施工條件惡化，基坑難以挖到設計深度。嚴重時會引起基坑邊坡塌方；臨近建筑因地基被掏空而出現開裂、下沉、傾斜甚至倒塌。（1）流砂發生的原因

動水壓力是流砂發生的重要條件。流動中的地下水對土顆粒產生的壓力稱為動水壓力，其性質通過圖所示的試驗說明。

動水壓力——地下水在滲流過程中受到土顆粒的阻力，使水流對土顆粒產生的一種壓力。大小與水力坡度成正比，方向同滲流方向。

GD＝Iγw=(Δh/L)γw當動水壓力大于或等于土的浸水重度(GD≥γ’)時，土粒被水流帶到基坑內。主要發生在細砂、粉砂、輕亞粘土、淤泥中。（3）流砂的防治

減小動水壓力(板樁等增加L)；

平衡動水壓力(拋石塊、水下開挖、泥漿護壁)；

改變動水壓力的方向(井點降水)。

1）枯水期施工法；

2）搶挖并拋大石塊法；

3）打板樁（設止水帷幕法）；

4）水下挖土；

5）人工降低地下水位法。此外，采用地下連續墻、壓密注漿法、土壤凍結法等，阻止地下水流入基坑，以防止流砂發生。（二）井點降水法

原理：井點降水法就是在基坑開挖前，預先在基坑四周埋設一定數量的濾水管(井)，利用抽水設備從中抽水，使地下水位降落到坑底標高以下，并保持至回填完成或地下結構有足夠的抗浮能力為止。方法有：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點、深井泵等，適用范圍見下表：1.輕型井點

（1）輕型井點設備

輕型井點設備是由管路系統和抽水設備組成。管路系統包括：井點管(由井管和濾管連接而成)、彎聯管及總管等。

井管：φ38~φ50，長5～7m(常用6m)，無縫鋼管，絲扣連濾管；濾管：φ38、φ51，長1～1.7m，開孔φ12,開孔率20～25％，包濾網；總管：內127無縫鋼管，每節4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；連接管：使用透明塑料管、膠管或鋼管，宜有閥門；抽水設備：真空泵(教材)――真空度高，體形大、耗能多、構造復雜

射流泵(常用)――簡單、輕小、節能

隔膜泵(少用)抽水設備是由真空泵、離心泵和水氣分離器（集水箱）組成，抽水原理為真空原理射流泵抽水設備工作簡圖(a)工作簡圖；(b)射流器構造

1一水泵；2一射流器；3一進水管；4一總管；5一井點管；6一循環水箱；7—隔板；8一泄水口；9一真空表；10一壓力表；11一噴嘴：12一噴管；13一接水管（a）（b）（2）輕型井點布置

1）平面布置：當坑槽寬度小于6米，水位降低不大于5米時，可單排線狀布置。單排井點布置簡圖

(a)平面布置；(b)高程布置1一總管；2－點管；3一抽水設備（2）輕型井點的布置

1）平面布置：當坑槽寬度小于6米，水位降低不大于5米時，可單排線狀布置。環形井點布置簡圖

(a)平面布置；(b)高程布置1一總管；2一井點管；3一抽水設備2）高程布置井管的埋置深度H1，可按下式計算(圖1-27b)：

H1≥H2十h十iL(m)式中H2——總管平臺面至基坑底面的距離(m)；

h——基坑中心線底面至降低后的地下水位線的距離，一般取0.5～1.0m；

i——水力坡度，根據實測：環形井點為1／10，單排線狀井點為1／4；（3）輕型井點計算1）水井類型

水井的分類（a）無壓完整井；（b）無壓非完整井（c）承壓完整井（d）承壓非完整井

井形示意圖

2）涌水量計算①無壓完整單井涌水量Q—用水量（m3/d)H—含水層（m)R抽水半徑(m)R—水井半徑H—井內水深K—滲透系數

m3/d

①無壓完整環狀井點涌水量計算

R——抽水影響半徑(m)，?。?/p>

x0——環形井點的假想半徑(m)：

F——基坑周圍井點管所包圍的面積(m2)。③無壓非完整井環狀井點系統涌水量

有效深度H0值

S’／(S’＋l)0.20.30.50.8H01.3(S’＋l)1.5(S’＋l)1.7(S’＋l)1.85(S’＋l)注：表中S’為井管內水位降低深度；l為濾管長度。④承壓完整井涌水量承壓完整井環形井點涌水量計算公式為式中M——承壓含水層厚度(m)；K、R、x0、S——與上公式相同。

(m3／d)

3）確定井點管數量與井距

單井的最大出水量q，主要取決于土的滲透系數、濾管的構造與尺寸，按下式確定：式中d——濾管直徑(m)；

l——濾管長度(m)；

K——滲透系數(m／d)。確定井點管間距時，還應注意以下幾點：

(a)井距過小時，彼此干擾大，影響出水量，因此井距必須大于15倍管徑。

(b)在滲透系數小的土中井距宜小些，否則水位降落時間過長。

(c)靠近河流處，井點宜適當加密。

(d)井距應能與總管上的接頭間距相配合。

（4）輕型井點的施工埋設井點的程序是：放線定位→打井孔→埋設井點管→安裝總管→用彎聯管將井點管與總管接通→安裝抽水設備。

圖1—31井點管的埋設(a)沖孔；（b）埋管1一沖管，2一沖嘴；3一膠皮管；4一高壓水泵，5一壓力表；6一起重吊鉤；7一井點管；8一濾管；9一填砂；10一粘土封口（a）（b）沖孔

埋管

填砂

封口

2.管井井點

管井井點就是沿基坑每隔一定距離設置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵不斷抽水來降低地下水位。在土的滲透系數大(20～200m／d)的土層中，宜采用管井井點。管井井點的設備主要是由管井、吸水管及水泵組成。

圖1-36管井井點

(a)鋼管管井；(b)混凝土管管井1一沉砂管；2一鋼筋焊接骨架；3－濾網；4－管身；5－吸水管；6－離心泵；7—小礫石過濾層；8－粘土封口；9－混凝土實管；10－無砂混凝土管；11—潛水泵；12一出水管（a）（b）3.深井井點

當要求井內降水深度超過15m時，可在管井中使用深井泵抽水。這種井點稱為深井井點（或深管井井點）。深井井點一般可降低水位30～40m，有的甚至可達百米以上。常用的深井泵有兩種類型。一種是深井潛水泵，另一種是電動機安裝在地面上，通過傳動軸帶動多級葉輪工作而排水。4.噴射井點當基坑開挖較深，降水深度要求較大時，可采用噴射井點降水。其降水深度可達8～20m，可用于滲透系數為0.1～50m／d的砂土、淤泥質土層。噴射井點施工順序是：安裝水泵設備及泵的進出水管路；鋪設進水總管和回水總管；沉設井點管(包括灌填砂濾料)，接通進水總管后及時進行單根試抽、檢驗；全部井點管沉設完畢后，接通回水總管，全面試抽，檢查整個降水系統的運轉狀況及降水效果。圖1-35噴射井點設備及平面布置簡圖

(a)噴射井點設備簡圖；(b)噴射揚水器原理圖；(c)噴射井點平面布置

1－噴射井管；2－濾管；3－進水總管；4－排水總管；5一高壓水泵；6－集水池；7－水泵；8－內管；9－外管；10－噴嘴；11混合室；12－擴散管；13－壓力表（c）（b）（a）第四節土方邊坡與土壁支護一、土方邊坡土方邊坡的坡度以挖方深度(或填方深度)

h與底寬b之比表示(圖1.11)，即

土方邊坡坡度=

h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h稱為邊坡系數。

當地質條件良好、土質均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標高時，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過下列規定：密實、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉質粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土)：1.5m；堅硬的粘土：2m。挖土深度超過上述規定時，應考慮放坡或做成直立壁加支撐。

當挖地基坑較深或晾槽時間較長時，應根據實行情況采取護面措施。常用的坡面保護方法有帆布、塑料薄膜覆蓋法，坡面拉網法或掛網。當地質條件良好，土質均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標高時，挖方深度在5m以內且不加支撐的邊坡的最陡坡度應符合表1.4規定。

基坑(槽)或管溝挖好后，應及時進行基礎工程或地下結構工程施工。在施工過程中，應經常檢查坑壁的穩定情況。表1.4深度在5m內的基坑(槽)、管溝邊坡的最陡坡度

土的類別

邊坡坡度(高∶寬)坡頂無荷載

坡頂有靜載

坡頂有動載

中密的砂土

1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土

1：0.671：0.751：1.00中密的碎石類土(充填物為粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉質粘土、粘土

1：0.331：0.501：0.67老黃土1：0.101：0.251：0.33軟土(經井點降水后)1：1.00----

永久性挖方邊坡坡度應按設計要求放坡。臨時性挖方的邊坡值應符合表1.5的規定。

表1.5臨時性挖方邊坡值

土的類別

邊坡值(高∶寬)砂土(不包括細砂、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軟

1∶1.50或更緩碎石類土

充填堅硬、硬塑粘性土

1∶0.50～1∶1.00充填砂土

1∶1.00～1∶1.50二、土壁支撐

土壁支撐形式應根據開挖深度和寬度、土質和地下水條件以及開挖方法、相鄰建筑物等情況進行選擇和設計。橫撐式支撐由擋土板、楞木和工具式橫撐組成，用于寬度不大、深度較小溝槽開挖的土壁支撐。根據擋土板放置方式不同，分為水平擋土板和垂直擋土板兩類(見圖1.12)。

(1)橫撐式支撐(2)板樁式支撐板樁式支撐特別適用于地下水位較高且土質為細顆粒、松散飽和土的支護，可防治流砂現象產生。

板樁支撐作用：使地下水在土中的滲流路線延長，減小了動水壓力，從而可預防流砂的產生；板樁支撐既擋土又防水，特別適于開挖較深、地下水位較高的大型基坑；可以防止基坑附近建筑物基礎下沉。

打入板樁的質量要求：板樁位置在板樁的軸線上，板壁面垂直，保證平面尺寸準確和垂直度；封閉式板樁墻要求封閉合攏；埋置達到規定深度要求，有足夠的抗彎強度和防水性能。

鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。平板樁(圖1.13(.a.))防水和承受軸向壓力性能良好，易打入地下，但長軸方向抗彎強度較??；波浪式板樁（圖1.13(.b.)）的防水和抗彎性能都較好，施工中多采用。

鋼板樁施工

板樁施工要正確選擇打樁方法、打樁機械和流水段劃分，以保證打設后的板樁墻有足夠的剛度和防水作用。鋼板樁打入法一般分為單獨打入法、雙層圍檁插樁法和分段復打法。

鋼板樁單獨打入法適用于樁長小于10m，且工程要求不高的鋼板樁支撐施工。A打樁方法的選擇雙層圍檁插樁法是在樁的軸線兩側先安裝雙層圍檁(一定高度的鋼制柵欄)支架后，將鋼板樁依次鎖口咬合全部插入雙層圍檁間。詳見圖1.14。分段復打法是在板樁軸線一側安裝好單層圍檁支架，將10～20塊鋼板樁拼裝組成施工段插入土中一定深度，形成一段鋼板樁墻，即屏風墻。詳見圖1.15。B合理劃分流水段

施工流水段的劃分應使板樁墻面垂直，滿足墻面支撐安裝要求，有利于封閉合攏，使行車路線短。

C鋼板樁打設準備工作

E鋼板樁的拔除

D鋼板樁的打設

鋼板樁、圍檁支架的矯正修理

按施工圖放板樁的軸線進行測標高，作為控制板樁入土深度的依據。樁錘不宜過重，以防樁頭因過大錘擊而產生縱向彎曲。

準確安裝好圍檁支架。

第五節土方工程的機械化施工一、主要土方機械的性能（一）推土機施工推土機由拖拉機和推土鏟刀組成，按行走的方式分履帶式和輪胎式，按鏟刀的操作方式分為索式和液壓式，按鏟刀的安裝方式又分為固定式和回轉式。推土機是一種自行式的挖土、運土工具。適于運距在100m以內的平土或移挖作填，以30～60m為最佳。一般可挖運一～三類土。履帶式推土機附著力強，爬坡性能好，適應性強；輪胎式推土機行駛速度快，靈活性好。

目前，我國生產的履帶式推土機有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機有TL160等。

行走裝置機

型經濟運距（m）備

注履帶式大

型中

型小

型50~l00（最遠l50）60~100（最遠120）＜50上坡用小值下坡用大值輪胎式

50~80（最遠150）

為提高推土機的生產率，可采用以下幾種施工方法。（1）槽子推土。利用已推過的土槽再次推土，可以減少鏟刀前土的散失。當土槽推到一定程度，再推土埂。一般推土量可提高10％～30％。這種方法適宜于挖土層較厚、運距較遠的工程。（2）分批集中，一次推送。當推運距離較遠且土質又較堅硬時，由于鏟刀切土深度較小，可將鏟起的少量土先集中在幾個中間地點，再一次推送，以便在鏟刀前保持滿載，有效地利用推土機的功率，縮短推運時間。（3）下坡推土。在不大于15°的斜坡上，推土機順坡．向下切土、推運，借助機械本身的重力作用，增大切土深度，縮短鏟土時間，可提高生產率30％左右。（4）并列推土。平整大面積的場地時，為了增大鏟刀前土壤的體積，一般采用２臺推土機并列推土，如圖1－32所示。這樣可以減少土的散失，提高生產率，并可增大推土量15％～30％。兩臺推土機刀片間距保持30～50cm，平均運距不宜超過50～75ｍ，不宜小于20ｍ。（5）附加側板。在鏟刀兩側設置擋土板，增加鏟刀前土的體積，以減少土的散失，提高生產率。

下坡推土法槽形推土法并列推土法(二)鏟運機施工鏟運機是一種能綜合完成全部土方施工工序（挖土、裝土、運土、卸土和平土）的機械。按行走方式分為自行式鏟運機（圖a）和拖式鏟運機（圖b）兩種。常用的鏟運機斗容量為2m3，5m3，6m3，7m3等數種，按鏟斗的操縱系統又可分為機械操縱和液壓操縱兩種。（a）自形式鏟運機（b）拖式鏟運機

1.鏟運機的開行路線（1)環形路線（2)“8”字形路線鏟運機開行路線（a）、（b）環形路線；（c）大環形路線；（d）8字路線（c）（d）

1.鏟運機的開行路線（1)環形路線（2)“8”字形路線圖1－56鏟運機開行路線（a）、（b）環形路線；（c）大環形路線；（d）8字路線（c）（d）2．提高鏟運機生產率的措施（1）下坡鏟土。借助機械本身自重的作用，來加大切土深度和縮短鏟土時間。但縱坡不得超過25°，橫坡不得超過6°；鏟運機不能在陡坡上急轉彎，以免翻車。（2）推土機助鏟。在較硬的土層中用推土機在鏟斗后助推，可加大鏟刀切削力、切土深度和鏟土速度。推土機在助鏟的空隙時間可兼做松土或平整工作，為鏟運機創造工作條件。（3）雙聯鏟運法。當拖拉式鏟運機的牽引力有富裕時，可在拖拉機后面串聯兩個鏟斗進行雙聯鏟運。如果土質較硬，可用雙聯單鏟操作，即先將一個土斗鏟滿，再鏟第二個土斗；對于松軟的土，則用雙聯雙鏟，即兩個土斗同時推土。(三)單斗挖土機施工（a）正鏟挖土機；（b）反鏟挖土機；

（c）拉鏟挖土機；（d）抓鏟挖土機。

1.正鏟挖土機正鏟挖土機的工作特點是前進行駛，鏟斗由下向上強制切土，挖掘力大，生產效率高；適用于開挖含水量不大于27%的一至三類土，且與自卸汽車配合完成整個挖掘運輸作業；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。

*正鏟挖土機的開挖方式，根據開挖路線與運輸車輛的相對位置的不同，挖土和卸土的方式有以下兩種：a.正向挖土，側向卸土b.正向挖土，反向卸土開挖方式正鏟挖土機開挖方式(a)正向挖土側向卸土；(b)正向挖土后方卸土

l一正鏟挖土機；2一自卸汽車2．反鏟挖土機施工反鏟挖土機的挖土特點是：“后退向下，強制切土”。其挖掘力比正鏟小，適于開挖停機面以下的一～三類土的基坑、基槽或管溝，每層經濟合理的開挖深度為1.5～3.0m，對地下水位較高處也適用。（1）溝端開挖：挖土機停在溝端，向后倒退挖土，汽車停在兩旁裝土（2）溝側開挖：挖土機沿溝一側直線移動挖土反鏟挖土機開挖方式（a）溝端開挖；（b）溝側開挖1－反鏟挖土機；2－自卸汽車；3－棄土堆3

3．拉鏟挖土機拉鏟挖土機的挖土特點是：“后退向下，自重切土”。其挖土半徑和挖土深度較大，能開挖停機面以下的一～二類土。拉鏟挖土機的開挖方式，與反鏟挖土機相似，也分為溝端開挖和溝側開挖。拉鏟挖土機的工作尺寸

4．抓鏟挖土機施工抓鏟挖土機的挖土特點是：“直上直下，自重切土”。能開挖一～二類土，適于施工面狹窄而深的基坑、深槽、沉井等開挖，清理河泥等工程，最適于水下挖土，或裝卸碎石、礦渣等松散材料。抓鏟挖土機工作示意(a)抓鏟開挖柱基基坑；(b)抓鏟斗工作示意（a）（b）二、土方機械的選擇1.選擇土方機械的原則土方機械化開挖應根據基礎形式、工程規模、開挖深度、地質、地下水情況、土方量、運距、現場和機具設備條件、工期要求以及土方機械的特點等合理選擇挖土機械，以充分發揮機械效率，節省機械費用，加速工程進度。

(二)挖土機與運土車輛配套計算

1．挖土機數量確定

(臺)式中Q——土方量(m3)；

P——挖土機生產率(m3／臺班)，可查定額手冊或按公式計算；

T－—工期(工作日)；

C——每天工作班數；

K——時間利用系數(0.8～0.9)。

(m3／臺班)t——挖土機每次作業循環延續時間(s)，W1—100正鏟挖土機為25～40s，W1—100拉鏟挖土機為45～60s；

q——挖土機斗容量(m3)；

Kc——土的充盈系數，可取0.8～1.1；

Ks——土的最初可松性系數；

KB－—工作時間利用系數，一般為0.7～0.9。2．自卸汽車配套計算式中T1——自卸汽車每一工作循環的延續時間(min)；

t1——自卸汽車每次裝車時間(min)，t1＝nt；

n——自卸汽車每車裝土次數：

Ql——自卸汽車的載重量(m3)；

γ——實土表觀密度，一般取1.7t／m3；

L——運土距離(m)；

VC——重車與空車的平均速度(m／min)；一般取20～30km／h；

t2——卸車時間，一般為lmin；

t3——操縱時間(包括停放待裝、等車、讓車等)，取2～3min。(三)開挖施工要點1．應根據地下水位、機械條件、進度要求等合理選用施工機械。2．土方開挖應繪制土方開挖圖。

3．基底標高不一時