第1章土方工程1.1概述1.1.1土方工程的施工特點1.1.2土的工程分類及性質(zhì)1.2土方工程量計算及場地土方調(diào)配1.2.1場地平整的土方量計算1.2.2基坑、基槽土方量計算1.2.3場地平整的土方量計算示例1.2.4土方調(diào)配1.3排水與降水1.3.1集水坑降水法1.3.2井點降水法1.3.3降水對周圍環(huán)境的影響和措施1.4土方邊坡與支護(hù)1.4.1土方邊坡放坡1.4.2土壁支護(hù)1.5土方機(jī)械化施工1.5.1土方機(jī)械的選擇及施工1.5.2土方的填筑與壓實第1章土方工程1.1概述土方工程是土木工程施工的主要工種之一。常見土石方工程內(nèi)容有：場地平整、基坑（槽）與管溝開挖及回填、路基開挖與填筑、人防工程開挖、地下建筑物或構(gòu)筑物的土方開挖與回填，地坪填土與碾壓等分項工程，以及排水、降水、土壁支護(hù)等輔助工程。（1）土方工程施工往往具有工程量大、勞動繁重和施工條件復(fù)雜等特點；（2）土方工程施工受氣候、水文、地質(zhì)、場地限制、地下障礙等因素的影響，加大了施工的難度。1.1.1土方工程的施工特點1.1.2

土的工程分類及性質(zhì)1.土的可松性最初可松性系數(shù)最終可松性系數(shù)V1—土在自然狀態(tài)下（原狀土）的體積（m3）；V2—土（原狀土）經(jīng)開挖后的松散體積（m3）；V3—松散后經(jīng)壓實后的體積（m3）。土的最初可松性系數(shù)Ks是計算挖掘機(jī)械生產(chǎn)率、運(yùn)土車輛數(shù)量及棄土坑容積的重要參數(shù)。最終可松性系數(shù)K's是計算場地平整標(biāo)高及填方所需的挖方體積等的重要參數(shù)。2.土的滲透性

滲透性表示單位時間內(nèi)水穿透土層距離的能力，以m/d或cm/s表示，一般由試驗確定，常見的滲透系數(shù)見表1-2。滲透系數(shù)是降低地下水中確定降水方案和計算涌水量的重要參數(shù)。土壤滲透試驗儀3.土的含水量

土中所含的水質(zhì)量與土的固體顆粒間的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)表示，含水量影響土方開挖、邊坡的穩(wěn)定和回填土夯實。在一定壓實條件下,土達(dá)到最大干密度時的含水量為最佳含水量。快速含水量測定儀4.土的質(zhì)量密度土的質(zhì)量密度是指單位體積土的質(zhì)量,分為天然密度和干密度。天然密度是土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量,用ρ表示。干密度是單位體積土中所含固體顆粒成分的質(zhì)量,用ρd表示,它是檢驗填土壓實質(zhì)量的控制指標(biāo)。1.2土方工程量計算及場地土方調(diào)配1.2.1場地平整的土方量計算場地平整土方量的計算方法通常有方格網(wǎng)法和斷面法。方格網(wǎng)法適用于地形較為平坦的地區(qū)，斷面法則多用于地形起伏變化較大的地區(qū)。以方格網(wǎng)法為例，其計算步驟如下：1.場地設(shè)計標(biāo)高的確定；2.場地平整土方量的計算方法。1.場地設(shè)計標(biāo)高的確定1）初步計算場地設(shè)計標(biāo)高場地設(shè)計標(biāo)高H0可按下式計算（a）地形圖上劃分方格（b）設(shè)計標(biāo)高示意圖圖1.1場地設(shè)計標(biāo)高計算簡圖1—等高線；2—設(shè)計標(biāo)高平面；3—自然地面；4—零線式中：—分別為一個方格、二個方格、三個方格、四個方格所共有的角點標(biāo)高（m）

2）計算設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整值（1）由于土具有可松性，必要時應(yīng)相應(yīng)地提高設(shè)計標(biāo)高。—設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后的總挖方體積；

—設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的總挖方體積；

—設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的挖方區(qū)總面積；

—設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后的總填方體積；

—設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的總挖方體積；

—設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的挖方區(qū)總面積。為因考慮土的可松性而引起的設(shè)計標(biāo)高的增加值，（a）理論設(shè)計標(biāo)高（b）調(diào)整設(shè)計標(biāo)高圖1.2

考慮土的可松性設(shè)計標(biāo)高調(diào)整計算示意圖（2）由于設(shè)計標(biāo)高以上的各種填方工程用土量（如填筑路基）影響設(shè)計標(biāo)高的降低，或者設(shè)計標(biāo)高以下的各種挖方工程（如開挖水池等）而影響設(shè)計標(biāo)高的提高。（3）由于邊坡挖、填土方量不等(特別是坡度變化大時)而影響設(shè)計標(biāo)高的增減。（4）根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，而將部分挖方就近棄土于場外，或?qū)⒉糠痔罘骄徒⊥劣趫鐾舛鹜谔钔恋淖兓柙鰷p設(shè)計標(biāo)高。上述（2）、（3）、（4）三項，可根據(jù)具體情況計算后加以調(diào)整。調(diào)整后每個角點的設(shè)計標(biāo)高均應(yīng)增加。3）考慮泄水坡度對設(shè)計標(biāo)高的影響，計算各方格角點的設(shè)計標(biāo)高圖1.3

單向泄水坡度的場地圖1.4雙向泄水坡度的場地2.場地平整土方量的計算方法1）計算各方格角點的施工高度（即填、挖高度）2）計算零點位置3）計算方格土方量（1）方格四角點均為填或挖（2）方格的相鄰兩角點為挖方，另兩點為填方，其挖方部分的工程量為填方部分的工程量為式中—角點的施工高度（m），以“＋”為填，以“－”為挖；—角點的設(shè)計標(biāo)高（m）；—角點的自然地面標(biāo)高（m）。圖1.5求零點示意圖圖1.6全挖或全填方格圖1.7

兩挖和兩填方格圖1.8

三挖一填或三填一挖方格（3）方格的三個角點為挖方（或填方），其一個角點部分的土方量為三個角點部分的土方量為4）邊坡的土方量計算為了保持土體的穩(wěn)定和施工安全，挖方和填方的邊沿，均應(yīng)做成一定坡度的邊坡，邊坡的表示方法為，即：土方邊坡坡度式中，稱為坡度系數(shù)。其意義為：當(dāng)邊坡高度已知為h時，其邊坡寬度則等于mh。圖1.9

土方邊坡（直線邊坡，不同土層折線邊坡，相同土層折線邊坡）邊坡的土方工程量可以劃分成兩種近似的幾何形體，即三角棱錐體(如場地邊坡平面圖1.10中體積①~③，⑤~?即為三角棱錐體)和三角棱柱體(如場地邊坡平面圖中體積④即為三角棱柱體)。（1）三角棱錐體邊坡體積計算公式式中—邊坡的長度（m）；—邊坡的端面積（m2）；—角點的施工高度（m）；—邊坡的坡度系數(shù)。圖1.10

場地邊坡平面圖（2）三角棱柱體邊坡體積近似計算公式當(dāng)相差很大時—邊坡兩端面及中間斷面的橫斷面面積（m2）。1.2.2

基坑、基槽土方量計算1.基坑土方量所謂基坑是指長寬比小于等于3的矩形土體。所示基坑土方量近似計算公式：式中—基坑土方量（m3）；

—基坑上、下底面積（m2），基坑中截面的面積（m2）。

—基坑深度（m）。圖1.11

基坑土方量計算圖1.12

基槽土方量計算2.基槽、路堤土方量基槽與路堤通常根據(jù)其形狀(曲線、折線、變截面等)劃分成若干計算段，分段計算土方量，然后再累加求得總的土方工程量。1.2.3場地平整的土方量計算示例某場地地形圖和方格網(wǎng)（a=20m）布置如圖1.13所示。該場地系亞粘土，設(shè)計泄水坡度＝3‰，＝2‰。試確定場地設(shè)計標(biāo)高（不考慮土的可松性影響，余土加寬邊坡），并計算挖、填方量。圖1.13某場地地形圖和方格網(wǎng)布置圖1.14某場地計算土方工程量圖1）根據(jù)等高線，用插入法求出各方格角點的地面標(biāo)高（計算過程略，計算結(jié)果見圖1.14）。2）計算場地設(shè)計標(biāo)高3）根據(jù)要求的泄水坡度計算方格角點的設(shè)計標(biāo)高以場地中心點角點8為H0，其余各角點設(shè)計標(biāo)高為其余各角點標(biāo)高可同樣計算，標(biāo)在圖上，詳見圖1.14。4）計算各角點的施工高度（以“＋”號表示填方，“－”號表示挖方）其他角點施工高度計算類似，詳見圖1.14。5）標(biāo)出“零線”由式（1-12）確定零點的位置，具體方法為先求出有關(guān)方格邊線（此邊線的特點一端為挖，另一端為填）上的“零點”（不挖不填的點），將相鄰的零點連接起來，即為零點線。如2-3線上：，即零點距角點2的距離為1.90（m）。6）計算各方格土方工程量（以“＋”號表示填方，“－”號表示挖方）（1）全挖或全填的方格，由式（1-13），得（2）兩挖兩填的方格，由式（1-14），得（3）三挖（填）一填（挖）的方格，由式（1-15），得將計算出的土方工程量填入相應(yīng)的方格中。將計算出的各方格土方工程量按挖、填方分別相加，得場地土方工程量總計：挖方596.31m3；填方607.97m3；挖方、填方基本平衡。1.2.3土方調(diào)配量1.土方調(diào)配原則

（1）應(yīng)力求達(dá)到挖、填平衡和運(yùn)距最短的原則。（2）土方調(diào)配應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。（3）土方調(diào)配應(yīng)采取分區(qū)與全場相結(jié)合來考慮的原則。（4）土方調(diào)配還應(yīng)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合。（5）合理布置挖、填方分區(qū)線，選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向、運(yùn)輸線路，使土方機(jī)械和運(yùn)輸車輛的性能得到充分發(fā)揮。2.土方調(diào)配圖表的編制（1）劃分調(diào)配區(qū)。（2）計算土方量。（3）求出每對調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距。各區(qū)土方的重心位置，即每對調(diào)配區(qū)間的平均運(yùn)距可近似的按下式求得：（4）確定土方調(diào)配方案。（5）繪出最優(yōu)方案的土方平衡圖和土方調(diào)配圖。圖1-15土方工程量圖圖1-16土方最優(yōu)調(diào)配圖1.3排水與降水

排走地面水（包括雨水、施工用水、生活污水等）通常采用設(shè)置排水溝（疏）、截水溝（堵）或修筑土堤（擋）等設(shè)施進(jìn)行，并盡量利用原有的排水系統(tǒng)，使用臨時性排水設(shè)施與永久性排水設(shè)施相結(jié)合的辦法。基坑降水的方法有集水明排法和井點降水法。集水明排法一般適用于降水深度較小且土層為粗粒土層或滲水量小的黏性土層。當(dāng)采用井點降水法仍有局部地區(qū)降水深度不足時，可輔以集水明排法。當(dāng)降水深度較大或地層為細(xì)砂、粉砂或軟土地區(qū)時，宜采用井點降水法。不論采用何種降水方法，降水工作都要持續(xù)到基礎(chǔ)施工完畢并土方回填完成后方可停止降水。地下室三級井點降水井點降水1.3.1集水明排法

集水明排法是先在基坑的兩側(cè)或四周設(shè)置排水溝,在基坑四角或每隔30-40m設(shè)置集水井,使基坑滲出的地下水通過排水溝匯集于集水井內(nèi),然后用水泵將其排出基

坑外（如圖1.17所示）。抽出的水應(yīng)予引開，以防倒流。雨季施工時應(yīng)在基坑四周或水的上游，開挖截水溝或修筑土堤，以防地面水流入坑內(nèi)。1.集水井設(shè)置

集水井的截面尺寸一般為(0.6m×0.6m)-(0.8m×0.8m),集水井底面應(yīng)保持低于挖土面0.8-1.0m。當(dāng)基坑開挖的土層由多種土組成，中部夾有透水性的砂類土，基坑側(cè)壁出現(xiàn)分層滲水時，可在基坑邊坡上按不同高層分層設(shè)置排水溝和集水井構(gòu)成明排水系統(tǒng)，分層阻截和排除上部土層中的地下水，避免上層地下水沖刷基坑下部邊坡造成塌方，如圖1.18所示。圖1.171—排水溝2—集水井3—離心式水泵4—設(shè)備基礎(chǔ)或建筑物基礎(chǔ)邊線5—原地下水位線6—降低后地下水位線圖1.18分層集水坑降水法1—底層排水溝；2—底層集水井；3—二層排水溝；4—二層集水井；5—水泵；6—原地下水位線；7—降低后地下水位線2.水泵選用3.流砂及其防治基坑挖土至地下水位以下，土質(zhì)為細(xì)砂土或粉砂土的情況下，采用集水井降低地下水時，坑下的土有時會形成流動狀態(tài)，并隨著地下水流入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。1）產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的原因有其內(nèi)因和外因。內(nèi)因取決于土壤的性質(zhì)。當(dāng)土的孔隙度大、含水量大、黏粒含量少、粉粒多、滲透系數(shù)小、排水性能差等均容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。發(fā)生流砂現(xiàn)象，還應(yīng)具備一定的外因條件，即地下水及其產(chǎn)生動水壓力的大小。動水壓力性質(zhì)可通過圖1.19所示的試驗說明。

產(chǎn)生流砂現(xiàn)象主要是由于地下水的水力坡度大，即動水壓力大，而且動水壓力的方向與土的重力方向相反，土不僅受水的浮力，而且受動水壓力的作用，有被向上舉的趨勢。

（a）水在土中滲流的力學(xué)現(xiàn)象（b）動水壓力對地基土的影響圖1.19

動水壓力原理試驗1、2—土顆粒2）流砂防治方法防治流砂的原則是“治流砂必先治水”。防治流砂的主要途徑有：減少或平衡動水壓力；設(shè)法使動水壓力方向向下；截斷地下水流。具體方法有：（1）枯水期施工法。（2）搶挖并拋大石塊法。（3）設(shè)止水帷幕法。（4）水下挖土法。（5）人工降低地下水位法。此外，采用地下連續(xù)墻、壓密注漿法、土壤凍結(jié)法等阻止地下水流入基坑，以防止流砂發(fā)生。1.3.2井點降水法井點降水法即人工降低地下水位，就是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，利用抽水設(shè)備從中抽水，使地下水位降落到坑底以下，同時在基坑開挖過程中仍不斷抽水。井點降水法有：輕型井點、噴射井點、管井井點、深井井點以及電滲井點等，可根據(jù)土的滲透系數(shù)、降低水位的深度等，可參照表1-5進(jìn)行選擇。實際工程中輕型井點和管井井點應(yīng)用較廣。1.輕型井點輕型井點法就是沿基坑的四周將許多直徑較細(xì)的井點管埋入地下蓄水層內(nèi)，井點管的上端通過彎聯(lián)管與總管相連接，利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出，這樣便可將原有地下水位降至坑底以下，如圖1.20所示。圖1.20輕型井點法降低地下水位全貌圖1—井點管；2—濾管；3—總管；4—彎聯(lián)管；5—水泵房；6—原有地下水位線；7—降低后地下水位線圖1.21

濾管構(gòu)造1—塞頭；2—鋼管；3—金屬絲；4—內(nèi)層濾網(wǎng)；5—濾網(wǎng)；6—粗鐵絲保護(hù)網(wǎng)；7—井點管圖1.22

輕型井點抽水設(shè)備工作原理圖1—井點管2—彎聯(lián)管3—集水總管4—過濾箱5—過濾網(wǎng)6—水氣分離器7—浮筒8—擋水布9—閥門10—真空表11—水位計12—副水氣分離器13—真空泵14—離心泵15—壓力箱16—出水管17—冷卻泵18—冷卻水管19—冷卻水箱20—壓力表21—真空調(diào)節(jié)閥a)工作簡圖b)射流器構(gòu)造1—離心泵2—射流器3—進(jìn)水管4—集水總管5—井點管6—循環(huán)水箱7—隔板8—泄水口9—真空表10—壓力表11—噴嘴12—喉管2）輕型井點布置（1）平面布置當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，且降水深度不超過5m時，一般可采用單排線狀井點，布置在地下水流的上游一側(cè)，其兩端的延伸長度一般不小于坑（槽）寬（如圖1.24所示）。如基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良，則宜采用雙排井點。當(dāng)基坑面積較大時，宜采用環(huán)形井點（如圖1.25所示）；有時為了施工需要，也可留出一段（地下水流下游方向）不封閉或布置成U形。井點管距離基坑壁一般不宜小于0.7~1.0m，以防局部發(fā)生漏氣。井點管間距應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、降水深度、工程性質(zhì)等按計算或經(jīng)驗確定，一般為0.8m~1.6m，不超過2m，在總管拐彎處或靠近河流處，井點管應(yīng)適當(dāng)加密，以保證降水效果。（a）平面布置（b）高程布置圖1.24

單排井點布置簡圖1—總管；2—井點管；3—抽水設(shè)備（a）平面布置（b）高程布置圖1.25

環(huán)形井點布置簡圖1—總管；2—井點管；3—抽水設(shè)備（2）高程布置在實際布置井點管時，管壁處（不包括濾管）降水深度以不超過6m為宜。在確定井點管埋置深度時，還要考慮井點管一般是標(biāo)準(zhǔn)長度，井點管露出地面為0.2~0.3m。在任何情況下，濾管必須埋在透水層內(nèi)。井點管的埋置深度H（不包括濾管），可按下式計算：式中：Hi—井點管埋置面至基坑底面的距離（m）；h

—基坑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，環(huán)形井點取1/10，單排井點取l/4；L—井點管至基坑中心（環(huán)狀井點）或基坑對邊（單排井點）的水平距離（m）。根據(jù)式（1-24）算出的H值，如大于井點管長度，則應(yīng)降低井點管的埋置面，以適應(yīng)降水深度要求，通常可事先挖槽，使集水總管的布置標(biāo)高接近于原地下水位線，以適應(yīng)降水深度的要求。當(dāng)一級輕型井點達(dá)不到降水深度要求時，可視土質(zhì)情況，先用其他方法排水(如集水坑降水)，然后挖去干土，將總管安裝在原有地下水位線以下，以增加降水深度，或采用二級（甚至多級）輕型井點（如圖1.26所示），即先挖去第一級井點所疏干的土，然后再在其底部裝設(shè)第二級井點。圖1.26二級輕型井點3）輕型井點計算輕型井點的計算內(nèi)容包括：涌水量計算，井點管數(shù)量與井距的確定，以及抽水設(shè)備選用等。水井根據(jù)地下水有無壓力，分為無壓井和承壓井。凡抽汲的地下水是無壓潛水（即地下水面為自由水面），則該井稱為無壓井（如圖1.27所示），凡抽汲的地下水是承壓層間水（即地下水面承受不透水性土層的壓力），則該井稱為承壓井。水井根據(jù)井底是否達(dá)到不透水層，又分為完整井與非完整井。凡井底達(dá)到不透水層時，稱為完整井，否則稱為非完整井。各類井的涌水量計算方法都不同，其中以完整井的理論較為完善。環(huán)形井點涌水量計算簡圖如圖1.28所示。圖1.27水井種類1—承壓完整井；2—承壓非完整井；3—無壓完整井；4—無壓非完整井（a）無壓完整井涌水量計算（b）無壓非完整井涌水量計算圖1.28環(huán)形井點涌水量計算簡圖（1）涌水量計算

根據(jù)滲透定律，無壓完整井的涌水量Q為：式中K—土的滲透性系數(shù)（m/d）；A—地下水流的過水?dāng)嗝婷娣e，可近似地看成是鉛直線繞井軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)面(圓柱體側(cè)面積)，距井軸x處的過水?dāng)嗝婷娣e為：距井軸x處的水力坡度式中H—含水層厚度（m）；h—井內(nèi)水深（m）；R—抽水影響半徑（m）；r—單井半徑（m）。設(shè)水井內(nèi)的水位降低值為S，則S=H-h，即h=H-S，代入得即為無壓完整井單井涌水量計算公式。同樣可導(dǎo)出承壓完整井單井涌水量計算公式為

式中H—承壓水頭高度（m）；M—含水層厚度（m）；S—井中水位降低深度（m）。

圖1.29

無壓完整單井涌水量計算簡圖1—流向線；2—水位降落漏斗截面對于無壓完整井的環(huán)狀井點系統(tǒng)（如圖1.28a所示），涌水量計算公式為式中K—含水層土的滲透性系數(shù)（m/d）；H—含水層厚度（m）；S—基坑內(nèi)水位降低值（m）；R—抽水影響半徑（m）；

r0—環(huán)狀輕型井點系統(tǒng)的假想半徑(m)。當(dāng)矩形基坑長寬比不大于5時，環(huán)形布置的井點可近似作為圓形井來處理，并用面積相等原則確定，此時將近似圓的半徑作為矩形水井的假想半徑。A—環(huán)狀輕型井點系統(tǒng)所包圍的面積（m2）。當(dāng)矩形基坑長寬比大于5時或基坑寬度大于抽水影響半徑的兩倍時，需將基坑分塊，使其符合計算公式的適用條件，然后按塊計算涌水量，將其相加即為總涌水量。在實際工程中往往會遇到無壓非完整井的井點系統(tǒng)，如圖1.28（b）所示，這時地下水不僅從井面流入，還從井底滲入。因此涌水量要比完整井大。為了簡化計算，仍可采用公式（1-28）。此時式中換成有效含水深度H0，即H0可查表1-6確定（表中S為井點系統(tǒng)中心處水位降低值（m））；S'為井點管處水位降低值（m）；l為濾管長（m）。當(dāng)查表計算所得H0>H時，則取H0=H。同理，承壓完整井環(huán)狀井點系統(tǒng)涌水量計算公式為式中M——含水層厚度（m）；其他符號與無壓完整井的環(huán)狀井點系統(tǒng)涌水量計算公式符號意義相同。（2）井點管數(shù)量與井距的確定①單井最大出水量②最少井點管根數(shù)③最大井距確定井點管間距時，還應(yīng)注意：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；在滲透系數(shù)小的土中井距宜小些，否則水位降落時間過長；靠近河流處，井點宜適當(dāng)加密；井距應(yīng)能與總管上的接頭間距相配合，常取0.8、1.2、1.6、2.0m等。最后，根據(jù)實際采用的井點管間距，確定所需的井點管根數(shù)。4）輕型井點的施工輕型井點系統(tǒng)的施工，主要包括施工準(zhǔn)備、井點系統(tǒng)安裝與使用及井點拆除。準(zhǔn)備工作包括井點設(shè)備、動力、水源及必要材料的準(zhǔn)備，開挖排水溝，觀測附近建筑物標(biāo)高以及實施防止附近建筑物沉降的措施等。埋設(shè)井點的程序是：挖井點溝槽→排放總管→埋設(shè)井點管→接通井點與總管→安裝抽水設(shè)備。井點管的埋設(shè)可以采用以下方法：利用沖水管沖孔后埋設(shè)井點管；鉆孔后沉放井點管；直接利用井點管水沖下沉；以帶套管的水沖法或振動水沖法成孔后沉放井點管。當(dāng)采用沖水管沖孔時，有沖孔與埋管兩個過程（如圖1.30）沖孔時，先用起重設(shè)備將沖管吊起并插在井點的位置上，然后，開動高壓水泵，將土沖松，邊沖邊沉。井孔沖成后，立即拔出沖管，插入井點管，并在井點管與孔壁之間迅速填灌砂濾層，以防孔壁塌土。砂濾層的填灌質(zhì)量是保證輕型井點順利抽水的關(guān)鍵，一般宜選用干凈粗砂，填灌均勻，并填至濾管頂上1~1.5m，以保證水流暢通。井點填砂后，在地面以下0.5~1.0m范圍內(nèi)須用黏土封口，以防漏氣。井點管埋設(shè)完畢，應(yīng)接通總管與抽水設(shè)備進(jìn)行試抽水，檢查有無漏水、漏氣，出水是否正常、有無淤塞等現(xiàn)象。如有異常情況，應(yīng)檢修好后方可使用。井點降水工作結(jié)束后所留的井孔，必須用砂礫或黏土填實。

（a）井點管沖孔（b）井點管埋設(shè)圖1.30

井點管埋設(shè)1—沖管；2—沖嘴；3—膠皮管；4—壓力表；5—水壓泵；6—起重吊鉤；7—濾管；8—填砂；9—封口黏土；10—井點管6）輕型井點系統(tǒng)設(shè)計計算示例某基礎(chǔ)工程需要開挖如圖1.31所示的基坑，基坑底寬10m，長15m，基坑底面標(biāo)高為1.50m，天然地面標(biāo)高為＋5.60m。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，地面至＋5.10m為黏土層，＋5.10m~－2.30m為極細(xì)砂層，－2.30m以下為不透水的黏土層，地下常水位標(biāo)高為＋5.00m，經(jīng)試驗測定，極細(xì)砂層的滲透系數(shù)K=30m/d。因場地較為寬裕基坑放坡開挖，邊坡采用1：0.5。試按輕型井點系統(tǒng)設(shè)計。①輕型井點系統(tǒng)布置基坑降水深度S=5.00-1.50+0.5=4.00（m），所以采用一級輕型井點即可。總管直徑選用127mm，井點管長度選用6m，直徑為38mm，濾管長度1.0m，井點管外露0.2m，則6m長的標(biāo)準(zhǔn)管埋入土中為5.8m。表層為黏土，為使總管接近地下水位，可挖去0.4m，在＋5.20m標(biāo)高處布置井點系統(tǒng)。基坑上口尺寸為13.7m（10+2×0.5×（5.20-1.50））×18.7m（15+2×0.5×（5.20-1.50）），長寬比小于5，按一個環(huán)狀井點布置（圖1.31（a））。井點管距離坑壁為1.0m，則總管長度為2×（13.7+2+18.7+2）=72.8（m）。井點管需要的埋深=（5.2-1.5）+0.5+（1/10）×15.7/2=4.99（m），小于實際埋深5.8m，所以高層布置符合要求（圖1.31（b））。②有效影響深度由于在＋5.20m標(biāo)高處布置井點系統(tǒng)，地下常水位標(biāo)高為＋5.00m，標(biāo)準(zhǔn)管埋入土中為5.8m，所以井點管中水位降落S'=5.60m，4/（5.60+1）=0.6，按表2-7，H0=1.75×（5.60+1）=11.55（m），但實際含水層H=5.10+2.30-（5.10-5.00）=7.30（m），所以取H0=7.30m，按無壓完整井計算涌水量。

（a）平面布置圖

（b）高程布置圖圖1.31某工程基坑輕型井點系統(tǒng)布置③總涌水量計算井點管所圍成的面積為15.7×20.7（m2），則基坑的假想半徑：抽水影響半徑總涌水量④計算井點管數(shù)量井點管數(shù)量，取76根井點管的平均間距，取0.8m則實際井點管數(shù)量

輕型井點降水

噴射混凝土坡面保護(hù)2.管井井點管井井點就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個管狀井，每個管狀井單獨用一臺水泵不斷抽水，從而降低地下水位。在土的滲透系數(shù)大（K=20~200m／d）的土層中、地下水充沛的土層中，適宜采用管井井點。管井井點的設(shè)備主要是由管井、吸水管及水泵組成（見圖1.32）。

（a）鋼管管井（b）混凝土管管井

圖1.32管井井點1一沉砂管；2一鋼筋焊接骨架；3－濾網(wǎng)；4－管身；5－吸水管；6－離心泵；7—小礫石過濾層；8－黏土封口；9－混凝土實管；10－混凝土過濾管；11—潛水泵；12一出水管

大型基坑放坡開挖，坡面噴混凝土保護(hù)

管井井點降水3.噴射井點當(dāng)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(dá)8~20m，可用于滲透系數(shù)為0.1~50m／d的砂土、淤泥質(zhì)土層。噴射井點設(shè)備由噴射井管、高壓水泵、進(jìn)水排水管路組成(見圖1.33）。當(dāng)基坑寬度小于10m時，噴射井點可單排布置；大于10m時，噴射井點可雙排布置，面積較大，噴射井點可環(huán)形布置(見圖1.33（c））。井點間距一般采用1.5~3m。

圖1.33噴射井點設(shè)備及平面布置簡圖（a）噴射井點設(shè)備簡圖；（b）噴射揚(yáng)水器原理圖；（c）噴射井點平面布置1－噴射井管；2－濾管；3－進(jìn)水總管；4－排水總管；5一高壓水泵；6－集水池；7－水泵；8－內(nèi)管；9－外管；10－噴嘴；11混合室；12－擴(kuò)散管；13－壓力表1.3.3降水對周圍環(huán)境的影響和措施1.降水對周圍環(huán)境的影響在軟土中進(jìn)行井點降水時，由于地下水位下降，使土層中黏性土含水量減少產(chǎn)生固結(jié)、壓縮，土層中夾入的含水砂層浮托力減少而產(chǎn)生壓密，由于土層的不均勻性和形成的水位呈漏斗狀，地面沉降多為不均勻沉降，可能導(dǎo)致周圍的建筑物傾斜、下沉、道路開裂或管線斷裂。因此，井點降水時，必須采取相應(yīng)措施，以防造成危害。2.在降水中防止周圍環(huán)境受影響的措施①減緩降水速度。②在降水區(qū)和原有建筑物之間的土層中設(shè)置一道抗?jié)B屏幕（止水帷幕）。③回灌井法。圖1.34

回灌井點1—原有建筑物；2、8—回灌井點管；3—降水井點管；4—原有水位線；5—降低后的水位線；6—回灌井點管與降水井點管間水位線；7—回灌后水位線1.4土方邊坡與支護(hù)

造成土壁塌方的主要原因有基坑（槽）開挖較深，邊坡過陡，使土體本身的穩(wěn)定性不夠，而引起塌方現(xiàn)象。為了防止塌方，保證施工安全，在基坑（槽）開挖深度超過一定限度時，土壁應(yīng)做成有斜率的邊坡，或者對土壁進(jìn)行支護(hù)以保持邊坡土壁的穩(wěn)定。1.4.1土方邊坡放坡土方邊坡的大小，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、挖方深度（或填方高度）、地下水位、排水情況、施工方法、邊坡留置時間、邊坡上部荷載情況及相鄰建筑物情況等因素綜合確定。當(dāng)無地下水時，在天然濕度的土中開挖基坑，可做成直立壁而不放坡，但開挖深度不宜超過下列數(shù)值：（1）密實、中密的砂土和碎石類土（充填物為砂土）：1.0m。（2）硬塑、可塑的粉質(zhì)黏土及粉土：1.25m。（3）硬塑、可塑的黏土和碎石類土（充填物為黏性土）：1.5m。（4）堅硬的黏土：2.0m。當(dāng)挖方深度大于以上數(shù)值，則應(yīng)放坡或做成直立壁加支撐。臨時性挖方邊坡值可參考表1-7。當(dāng)土質(zhì)良好且均勻，無不良地質(zhì)現(xiàn)象，地下水不豐富時，可按表1-8確定。永久性挖方邊坡坡度應(yīng)符合設(shè)計要求。當(dāng)工程地質(zhì)與設(shè)計資料不符，需修改邊坡坡度或采取加固措施時，應(yīng)由設(shè)計單位確定。永久性場地，坡度無設(shè)計規(guī)定時，按表1-9選用。使用時間較長的臨時性填方邊坡坡度允許值：當(dāng)填方高度小于10m時，可采用1:1.50；高度超過10m時，可作成折線形，上部采用1:1.50，下部采用1:1.75。

填方的邊坡坡度應(yīng)按設(shè)計規(guī)定施工，設(shè)計無規(guī)定時可按表1-10采用。1.4.2土壁支護(hù)在基坑或溝槽開挖時，常因受場地的限制而不能放坡，或放坡所增加的土方量很大，或有防止地下水滲入基坑要求時，可采用設(shè)置土壁支撐或支護(hù)，以保證施工的順利和安全，并減少對相鄰已有建筑物等的不利影響。支護(hù)結(jié)構(gòu)有多種形式，根據(jù)受力狀態(tài)可分為非重力式和重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)，按結(jié)構(gòu)形式可分為排樁、地下連續(xù)墻、水泥土墻、逆作拱墻、土釘墻或采用上述型式的組合。1.淺基坑、槽和管溝的支撐方法基坑槽和管溝的支撐方法如右圖。間斷式水平支撐斷續(xù)式水平支撐連續(xù)式水平支撐連續(xù)或間斷式垂直支撐水平垂直混合式支撐支撐方法及適用條件間斷式水平支撐：兩側(cè)擋土板水平放置，用工具式或木橫撐借木楔頂緊，挖一層土，支頂一層。適于能保持立壁的千土或天然濕度的粘土類土，地下水很少、深度在2m以內(nèi)。斷續(xù)式水平支撐：擋土板水平放置，中間留出間隔，并在兩側(cè)同時對稱立豎方木，再用工具式或木橫撐上、下頂緊。適于能保持直立壁的干土或天然濕度的粘土類土，地下水很少、深度在3m以內(nèi)。連續(xù)式水平支撐：擋土板水平連續(xù)放置，不留間隙，然后兩側(cè)同時對稱立豎方木，上、下各頂一根撐木，端頭加木楔頂緊。適于較松散的干土或天然濕度的粘土類土，地下水很少、深度為3~5m。連續(xù)或間斷式垂直支撐：擋土板垂直放置，可連續(xù)或留適當(dāng)間隙，然后每側(cè)上、下各水平頂一根方木，再用橫撐頂緊。適于土質(zhì)較松散或濕度很高的土，地下水較少、深度不限。水平垂直混合式支撐：溝槽上部連續(xù)式水平支撐，下部設(shè)連續(xù)式垂直支撐。適于溝槽深度較大，下部有含水土層的情況。支撐方法及適用條件斜柱支撐：水平擋土板釘在柱樁內(nèi)側(cè)，柱樁外側(cè)用斜撐支頂，斜撐底端支在木樁上，在擋土板內(nèi)側(cè)回填土。適于開挖較大型、深度不大的基坑或使用機(jī)械挖土?xí)r。錨拉支撐：水平擋土板支在柱樁的內(nèi)側(cè)，柱樁一端打入土中，另一端用拉桿與錨樁拉緊，在擋土板內(nèi)側(cè)回填土。適于開挖較大型、深度不大的基坑或使用機(jī)械挖土，不能安設(shè)橫撐時使用。型鋼樁橫擋板支撐：沿?fù)跬廖恢妙A(yù)先打人鋼軌、工字鋼或H型鋼樁，間距1.0~1.5m，然后邊挖方，邊將3~6cm厚的擋土板塞進(jìn)鋼樁之間擋土，并在橫向擋板與型鋼樁之間打上楔子．使橫板與土體緊密接觸。適于地下水位較低、深度不很大的一般粘性或砂土層中使用。短樁橫隔板支撐：打入小短木樁，部分打入土中，部分露出地面，釘上水平擋土板，在背面填土、夯實。適于開挖寬度大的基坑，當(dāng)部分地段下部放坡不夠時使用。臨時擋土墻支撐：沿坡腳用磚、石疊砌或用裝水泥的聚丙烯扁絲編織袋、草袋裝土、砂堆砌，使坡腳保持穩(wěn)定。適于開挖寬度大的基坑，當(dāng)部分地段下部放坡不夠時使用。擋土灌注樁支護(hù)：在開挖基坑的周圍，用鉆機(jī)或洛陽鏟成孔，樁徑φ400~500mm，現(xiàn)場灌筑鋼筋混凝土樁，樁間距為1.0~1.5m，在樁間土方挖成外拱形使之起土拱作用。適用于開挖較大、較淺（＜5m）基坑，鄰近有建筑物，不允許背面地基有下沉、位移時采用。疊袋式擋墻支護(hù)：采用編織袋或草袋裝碎石（砂礫石或土）堆砌成重力式擋墻作為基坑的支護(hù)，在墻下部砌500mm厚塊石基礎(chǔ)，墻底寬由1500~2000mm，頂寬由500~1200mm，頂部適當(dāng)放坡卸土1.0~1.5m，表面抹砂漿保護(hù)適用于一般粘性土、面積大、開挖深度應(yīng)在5m以內(nèi)的淺基坑支護(hù)。連續(xù)式水平擋土板支撐2.基坑支護(hù)1）板樁支護(hù)板樁為一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，既可擋土又防水。板樁有鋼板樁、木板樁與鋼筋混凝土板樁數(shù)種。鋼板樁由于一次性投資大，施工中多以租賃方式租用，用后拔出歸還。（1）鋼板樁鋼板樁的種類很多，常見的有U形板樁與Z形板樁、H形板樁，如圖1.35所示。常用的U型鋼板樁，多用于周圍環(huán)境要求不甚高的深5~8m的基坑，視支撐（拉錨）加設(shè)情況而定，如圖1.36。鋼板樁根據(jù)有無錨樁結(jié)構(gòu)，分為無錨板樁（也稱懸臂式板樁）和有錨板樁兩類。無錨板樁（也稱懸臂式板樁），用于較淺的基坑，依靠入土部分的土壓力來維持板樁的穩(wěn)定。有錨板樁，是在板樁墻后設(shè)柔性系桿（如鋼索、土錨桿等）或在板樁墻前設(shè)剛性支撐桿（如大型鋼、鋼管）加以固定，可用于開挖較深的基坑，該種板樁用得較多。板式支護(hù)結(jié)構(gòu)如圖所示。

（a）U形板樁相互連接

（b）Z形板樁相互連接

（c）H形板樁圖1.35

常見板樁（a）內(nèi)撐方式（b）錨拉方式圖1.36

鋼板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)1-鋼板樁；2-圍檁；3-角撐；4-立柱與支撐；5-支撐；6-錨拉（a）水平支撐（b）斜撐式（c）拉錨式（d）土錨式板式支護(hù)結(jié)構(gòu)1—板樁墻；2—圍檁；3—鋼支撐；4—豎撐；

5—斜撐；6—拉錨；7—土錨桿鋼板樁＋水平支撐入土U型板樁相互連接U型鋼板樁插打（2）型鋼橫擋板

型鋼橫擋板圍護(hù)墻亦稱樁板式支護(hù)結(jié)構(gòu)，如圖1.37。這種圍護(hù)墻由工字鋼（或H型鋼）樁和橫擋板（亦稱襯板）組成，再加上圍檁、支撐等則一種支護(hù)體系。施工時先按一定間距打設(shè)工字鋼或H型鋼樁，然后在開挖土方時邊挖邊加設(shè)橫擋板。施工結(jié)束拔出工字鋼或H型鋼樁，并在安全允許條件下盡可能回收橫擋板。橫擋板直接承受土壓力和水壓力，由橫擋板傳給工字鋼樁，再通過圍檁傳至支撐或拉錨。橫擋板長度取決于工字鋼樁的間距和厚度由計算確定，多用厚度60mm的木板或預(yù)制鋼筋混凝土薄板。圖1.37

型鋼橫擋板支護(hù)結(jié)構(gòu)1-工字鋼（H型鋼）；2-八字撐；3-腰梁；4-橫擋板；5-垂直聯(lián)系桿件；6-立柱；7-橫撐；8-立柱上的支撐件；9-水平聯(lián)系桿鋼板樁支護(hù)2）灌注樁支護(hù)用灌注樁作為深基坑開挖時的土壁支護(hù)結(jié)構(gòu)具有布置靈活、施工簡便、成樁快、價格低等優(yōu)點。圖1.38列舉了幾種常見的排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

圖1.38幾種常見的排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式

（a）間隔排列（b）一字形相切排列（c）交錯相切排列（d）一字形搭接排列（e）間隔排列的防水措施鉆孔灌注排樁支護(hù)形式，如圖1.39。

圖1.39

鉆孔灌注排樁1-圍檁；2-支撐；3-立柱；4-工程樁；5-鉆孔灌筑樁圍護(hù)墻；6-水泥土攪拌樁擋水帷幕；7-坑底水泥土攪拌樁加固高層建筑基礎(chǔ)施工，土方開挖的深基坑支護(hù)采用鉆孔灌注樁＋混凝土梁內(nèi)撐支護(hù)方案。（基坑第一道鋼筋混凝土梁內(nèi)撐，第二道鋼內(nèi)撐）

鋼筋混凝土壓頂梁

第一道鋼管內(nèi)撐

鉆孔灌注樁排樁

粉沙土

型鋼腰梁

地鐵站施工，土方開挖的深基坑支護(hù)采用鉆孔灌注樁＋鋼管內(nèi)撐支護(hù)方案。有的工程為不用支撐簡化施工，采用相隔一定距離的雙排鉆孔灌注排樁與樁頂圈梁組成空間結(jié)構(gòu)圍護(hù)墻以增強(qiáng)擋土能力，如圖。（a）間隔式（b）雙排式（c）連續(xù)式擋土灌注樁支護(hù)形式1－擋土灌注樁；2－連系梁（圈梁）；3－前排樁；4－后排樁深基坑的間隔式排樁支護(hù)（深層攪拌）深基坑的間隔式排樁支護(hù)（與土層錨桿結(jié)合）（深層攪拌）3）深層攪拌樁支護(hù)（水泥土墻）

水泥土墻，是采用水泥作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥強(qiáng)制攪拌形成水泥土，利用水泥和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬化成整體性的并有一定強(qiáng)度的擋土、防滲墻。

水泥土墻施工工藝可分為噴漿式深層攪拌（濕法）、噴粉式深層攪拌（干法）和高壓噴射注漿法（也稱高壓旋噴法）。在水泥土墻中采用濕法工藝施工時注漿量較易控制，成樁質(zhì)量較為穩(wěn)定，樁體均勻性好。迄今為止，絕大部分水泥土墻都采用濕法工藝，無論在設(shè)計與施工方面都積累了豐富的經(jīng)驗，故一般應(yīng)優(yōu)先考慮濕法施工工藝。干法施工工藝雖然水泥土強(qiáng)度較高，但其噴粉量不易控制，攪拌難以均勻，樁身強(qiáng)度離散較大，出現(xiàn)事故的概率較高，目前已很少應(yīng)用。

適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、軟-可塑粘性土、松散-中密粉細(xì)砂、稍密-中密粉土、松散-稍密中粗砂和礫砂、黃土等土層。不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土，硬塑及堅硬的粘性土、密實的砂類土以及地下水滲流影響成樁質(zhì)量的土層。當(dāng)?shù)鼗恋暮啃∮?0%（黃土含水量小于25%）、大于70%時不應(yīng)采用干法。（1）水泥土墻（濕法）施工

深層攪拌樁機(jī)是用于濕法施工的水泥土樁機(jī)，它的組成由深層攪拌機(jī)、機(jī)架及配套機(jī)械等組成（圖1.40）。

我國生產(chǎn)的深層攪拌機(jī)主要有兩種型號即SJB型雙攪拌頭中心注漿式（圖1.41）及GZB-600型單鉆頭葉片注漿式。圖1.40SJB型深層攪拌樁機(jī)機(jī)組

圖1.41SJB-1型深層攪拌機(jī)1-深層攪拌樁；2-塔架式機(jī)架；3-灰漿拌制機(jī)；

1-輸漿管；2-外殼；3-出水口；4-進(jìn)水口；4-集料斗；5-灰漿泵；6-貯水池；7-冷卻水泵；5-電動機(jī)；6-導(dǎo)向滑塊；7-減速器；8-攪拌軸；8-道軌；9-導(dǎo)向管；10-電纜；11-輸漿管；12-水管

9-中心管；10-橫向系桿；11-球形閥；12-攪拌頭（2）水泥土墻施工工藝

攪拌樁成樁工藝可采用“一次噴漿、二次攪拌”或“二次噴漿、三次攪拌”工藝，主要依據(jù)水泥摻入比及土質(zhì)情況而定。一般水泥摻量較小，土質(zhì)較松時，可用前者，反之可用后者。

一般的施工工藝流程如圖1.42示。

（a）（b

（c）（d）

（e）

（f）

（a）定位（b）預(yù)攪下沉（c）提升噴漿攪拌

（d）重復(fù)下沉攪拌（e）重復(fù)提升攪拌（f）成樁結(jié)束

圖1.42

深層攪拌樁施工流程4）加筋水泥土樁法（SMW工法）

加筋水泥土樁法是在水泥土樁中插入大型H型鋼，由H型鋼承受土側(cè)壓力，而水泥土則具有良好的抗?jié)B性能，因此SMW墻具有擋土與止水雙重作用。除了插入H型鋼外，還可插入鋼管、拉森板樁等。由于插入了型鋼，故也可設(shè)置支撐。

施工機(jī)械為水泥土攪拌樁機(jī)和壓樁（拔樁）機(jī)。

大型H型鋼壓入與拔出一般采用液壓壓樁（拔樁）機(jī)，H型鋼的拔出阻力較大，比壓入力大好幾倍，主要是由于水泥結(jié)硬后與H型鋼粘結(jié)力大大增加，此外，H型鋼在基坑開挖后受側(cè)土壓力的作用往往有較大變形，使拔出受阻。水泥土與型鋼的粘結(jié)力可通過在型鋼表面涂刷減摩劑來解決，而型鋼變形就難以解決，因此設(shè)計時應(yīng)考慮型鋼受力后的變形不能過大。SMW工法施工要點①開挖導(dǎo)溝、設(shè)置圍檁導(dǎo)向架在沿SMW墻體位置需開挖導(dǎo)溝，設(shè)置圍檁導(dǎo)向架。②攪拌樁施工攪拌樁施工工藝與水泥土墻施工法相同。③型鋼的壓入與拔出型鋼的壓入采用壓樁機(jī)并輔以起重設(shè)備。自行加工的H型鋼應(yīng)保證其平直光滑，無彎曲、無扭曲，焊縫質(zhì)量應(yīng)達(dá)到要求。扎制型鋼或工廠定型型鋼在插入前應(yīng)校正其平直度。當(dāng)基坑開挖深度D≤10m時，設(shè)計中可考慮H型鋼的完整回收，施工前應(yīng)進(jìn)行型鋼抗拔驗算。針對不同工程，在施工前應(yīng)做好拔出試驗，以確保型鋼順利回收。涂刷減摩材料是減少拔出阻力的有效方法，國外有不少適用的減摩劑，國內(nèi)也研制出一些，但仍有待進(jìn)一步提高。圍檁導(dǎo)向架1-大型H型鋼；2-導(dǎo)向圍檁；3-導(dǎo)向樁

水泥土內(nèi)插型鋼（SMW工法）支護(hù)結(jié)構(gòu)插入水泥土的H型鋼

基坑開挖深度在6m左右，采用水泥土攪拌樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)兼止水，插入的H型鋼能增加樁的抗彎承載力，插入水泥土的H型鋼周邊涂減摩劑，可抽拔出重復(fù)使用。5）土釘墻土釘墻是在土體內(nèi)放置一定長度和分布密度的土釘體，起主動嵌固作用與土體共同作用，用以彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度的不足。它不僅提高了土體整體剛度，而且彌補(bǔ)了土體的抗拉和抗剪強(qiáng)度低的弱點，通過相互作用，土體自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的潛力得到充分發(fā)揮，還改變了邊坡變形和破壞性狀，顯著提高了整體穩(wěn)定性，是一種原位加固土的技術(shù)，如圖1.43所示。土釘通常可采用鋼筋、鋼管、型鋼等。按土釘置入方式可分為鉆孔注漿型、直接打入型、打入注漿型。面層通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可采用噴射工藝或現(xiàn)澆工藝。面層與土釘通過連接件進(jìn)行連接，連接件一般采用釘頭筋或墊板，土釘之間的連接一般采用加強(qiáng)筋。土釘墻適用于地下水低于土坡開挖段或經(jīng)過降水措施后使地下水位低于開挖層的情況。為了保證土釘墻的施工，土層在分階段開挖時，應(yīng)能保持自立穩(wěn)定。為此，土釘適用于有一定黏結(jié)性的雜填土、黏性土、粉性土、黃土類土及含有30%以上黏土顆粒的砂土邊坡。此外，當(dāng)采用噴射混凝土面層或坡面淺層注漿等穩(wěn)定坡面措施，能夠保證每一邊坡臺階的自立穩(wěn)定時，也可采用土釘支護(hù)體系作為穩(wěn)定砂土邊坡的方法。（a）

土釘剖面（b）

土釘面層噴錨圖1.43

土釘墻示意圖1—土釘；2—噴射混凝土面層；3—加強(qiáng)鋼筋；4—鋼筋網(wǎng)（1）施工工藝①基坑開挖基坑要按設(shè)計要求嚴(yán)格分層分段開挖，在完成上一層作業(yè)面土釘與噴射混凝土面層達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%以前，不得進(jìn)行下一層土層的開挖。②噴射第一道面層每步開挖后應(yīng)盡快做好面層，即對修整后的邊壁立即噴上一層薄混凝土或砂漿。③設(shè)置土釘土釘?shù)脑O(shè)置也可以是采用專門設(shè)備將土釘鋼筋擊入土體，但是通常的做法是先在土體中成孔，然后置入土釘鋼筋并沿全長注漿。土釘鉆孔的質(zhì)量應(yīng)符合：孔距允許偏差為±100mm；孔徑允許偏差為±5mm；孔深允許偏差為±30mm；傾角允許偏差為±1°。④噴第二道面層⑤排水設(shè)施的設(shè)置基坑四周地表應(yīng)加以修整并構(gòu)筑明溝排水，嚴(yán)防地表水再向下滲流。可將噴射混凝土面層延伸到基坑周圍地表構(gòu)成噴射混凝土護(hù)頂并在土釘墻平面范圍內(nèi)地表做防水地面（圖1.44），可防止地表水滲入土釘加固范圍的土體中。圖1.44地面排水1-排水溝；2-防水地面；3-噴射混凝土護(hù)頂；4-噴射混凝土面層基坑邊壁有透水層或滲水土層時，混凝土面層上要做泄水孔，即按間距1.5~2.0m均布布設(shè)長0.4~0.6m、直徑不小于40mm的塑料排水管，外管口略向下傾斜，管壁上半部分可鉆些透水孔，管中填滿粗砂或圓礫作為濾水材料，以防止土顆粒流失（如圖）。也可在噴射混凝土面層施工前預(yù)先沿土坡壁面每隔一定距離設(shè)置一條豎向排水帶，即用帶狀皺紋濾水材料夾在土壁與面層之間形成定向?qū)Я鲙В雇疗轮袧B出的水有組織地導(dǎo)流到坑底后集中排除，但施工時要注意每段排水帶濾水材料之間的搭接效果，必須保證排水路徑暢通無阻。面層內(nèi)泄水管1-孔眼；2-面層；3-排水管鉆孔插筋、注漿鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土護(hù)面

鉆孔，插入鋼筋或螺旋管，灌漿，形成土釘深基坑內(nèi)支撐基坑開挖順序圖第一道支撐部分墊層及鋼筋第一道支撐鋼筋綁扎第一道支撐支模第一道支撐砼澆筑第一道支撐成型第二層土方開挖第二道支撐墊層第二道支撐置模第二道支撐混凝土澆筑第三層土方開挖防水涂料刮涂1.5土方機(jī)械化施工1.5.1土方機(jī)械的選擇及施工

土方機(jī)械化開挖應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)形式、工程規(guī)模、開挖深度、地質(zhì)、地下水情況、土方量、運(yùn)距、現(xiàn)場和機(jī)具設(shè)備條件、工期要求以及土方機(jī)械的特點等合理選擇挖土機(jī)械，以充分發(fā)揮機(jī)械效率，節(jié)省機(jī)械費用，加速工程進(jìn)度。

土方機(jī)械化施工常用機(jī)械有：推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、挖掘機(jī)（包括正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟等）、裝載機(jī)等。在土木工程施工中,尤以推土機(jī)、

鏟運(yùn)機(jī)和單斗挖掘機(jī)應(yīng)用最廣。

1.推土機(jī)1）作業(yè)方法推土機(jī)開挖的基本作業(yè)是鏟土、運(yùn)土和卸土三個工作行程和空載回駛行程。鏟土?xí)r應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況，盡量采用最大切土深度在最短距離（6~10m）內(nèi)完成，以便縮短低速運(yùn)行時間，然后直接推運(yùn)到預(yù)定地點。回填土和填溝渠時，鏟刀不得超出土坡邊沿。上下坡坡度不得超過35°，橫坡不得超過10°。幾臺推土機(jī)同時作業(yè)，前后距離應(yīng)大于8m。2）提高生產(chǎn)率的方法（1）下坡推土法（2）槽形挖土法（3）并列推土法（4）分堆集中，一次推送法圖1.45

下坡推土法圖1.46

槽形推土法圖1.47

并列推土法圖1.48

分堆集中，一次推送法水中清碴平整場地

土方推送移挖作填

并列推土法下坡推土法2.鏟運(yùn)機(jī)1）作業(yè)方法鏟運(yùn)機(jī)的基本作業(yè)是鏟土、運(yùn)土、卸土三個工作行程和一個空載回駛行程。在施工中，由于挖填區(qū)的分布情況不同，為了提高生產(chǎn)效率，應(yīng)根據(jù)不同施工條件（工程大小、運(yùn)距長短、土的性質(zhì)和地形條件等），選擇合理的開行路線和施工方法。開行路線有如下幾種：（1）橢圓形開行路線（圖1.49a）（2）“8”字形開行路線裝土、運(yùn)土和卸土?xí)r按“8”字形運(yùn)行，一個循環(huán)完成兩次挖土和卸土作業(yè)（圖1.49b）。（3）大環(huán)形開行路線（4）連續(xù)式開行路線鏟運(yùn)機(jī)在同一直線段連續(xù)地進(jìn)行鏟土和卸土作業(yè)（圖1.50b）。圖1.49

橢圓形及“8”字形開行路線圖1.50

大環(huán)形及連續(xù)式開行路線（a）橢圓形開行路線（b）“8”字形開行路線（a）大環(huán)形開行路線（b）連續(xù)式開行路線1-鏟土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤2）提高生產(chǎn)率的方法（1）下坡鏟土法鏟運(yùn)機(jī)順地勢（坡度一般3°~9°）下坡鏟土（圖1.51）。（2）跨鏟法在較堅硬的地段挖土?xí)r，采取預(yù)留土埂間隔鏟土（圖1.52）。（3）交錯鏟土法鏟運(yùn)機(jī)開始鏟土的寬度取大一些，隨著鏟土阻力增加，適當(dāng)減少鏟土寬度，使鏟運(yùn)機(jī)能很快裝滿土。（4）助鏟法在堅硬的土體中，使用自行鏟運(yùn)機(jī)，另配一臺推土機(jī)在鏟運(yùn)機(jī)的后拖桿上進(jìn)行頂推，協(xié)助鏟土。（5）雙聯(lián)鏟運(yùn)法鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)土?xí)r所需牽引力較小，當(dāng)下坡鏟土?xí)r，可將兩個鏟斗前后串在一起，形成一起一落依次鏟土、裝土（又稱雙聯(lián)單鏟）。圖1.51下坡鏟土圖1.52

跨鏟法圖

交錯鏟土法1-溝槽；2-土埂A-鏟斗寬；B-不大于拖拉機(jī)履帶凈距助鏟法雙聯(lián)鏟運(yùn)法

1-鏟運(yùn)機(jī)鏟土；2-推土機(jī)助鏟

鏟運(yùn)機(jī)3.挖掘機(jī)1）正鏟挖掘機(jī)（1）作業(yè)方法正鏟挖掘機(jī)的挖土特點是：“前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土”。根據(jù)開挖路線與運(yùn)輸汽車相對位置的不同，一般有以下兩種：①正向開挖，側(cè)向裝土法正鏟向前進(jìn)方向挖土，汽車位于正鏟的側(cè)向裝車（圖1.53a、b）。本法鏟臂卸土回轉(zhuǎn)角度最小（＜90°）。裝車方便，循環(huán)時間短，生產(chǎn)效率高。用于開挖工作面較大，深度不大的邊坡、基坑（槽）、溝渠和路塹等，為最常用的開挖方法。②正向開挖，后方裝土法正鏟向前進(jìn)方向挖土，汽車停在正鏟的后面（圖1.53c）。本法開挖工作面較大，但鏟臂卸土回轉(zhuǎn)角度較大（在180°左右），且汽車要側(cè)向行車，增加工作循環(huán)時間，生產(chǎn)效率降低（回轉(zhuǎn)角度180°，效率約降低23%，回轉(zhuǎn)角度130°，約降低13%）。用于開挖工作面較小、且較深的基坑（槽）、管溝和路塹等。圖1.53

正鏟挖掘機(jī)開挖方式（a）、（b）正向開挖，側(cè)向裝土

（c）正向開挖，后方裝土（2）提高生產(chǎn)率的方法①分層開挖法將開挖面按機(jī)械的合理高度分為多層開挖（圖1.54a）；當(dāng)開挖面高度不能成為一次挖掘深度的整數(shù)倍時，則可在挖方的邊緣或中部先開挖一條淺槽作為第一次挖土運(yùn)輸?shù)木€路（圖1.55b），然后再逐次開挖直至基坑底部。用于開挖大型基坑或溝渠，工作面高度大于機(jī)械挖掘的合理高度時采用。②多層挖土法將開挖面按機(jī)械的合理開挖高度，分為多層同時開挖，以加快開挖速度，土方可以分層運(yùn)出，亦可分層遞送，至最上層（或下層）用汽車運(yùn)出（圖1.55）。但兩臺挖土機(jī)沿前進(jìn)方向，上層應(yīng)先開挖，與下層保持30~50m距離。適于開挖高邊坡或大型基坑。③中心開挖法正鏟先在挖土區(qū)的中心開挖，當(dāng)向前挖至回轉(zhuǎn)角度超過90°時，則轉(zhuǎn)向兩側(cè)開挖，運(yùn)土汽車按八字形停放裝土（圖1.56）。本法開挖移位方便，回轉(zhuǎn)角度小（＜90°）。挖土區(qū)寬度宜在40m以上，以便于汽車靠近正鏟裝車。適用于開挖較寬的山坡地段或基坑、溝渠等。

圖1.54

分層挖土法（a）分層挖土法（b）設(shè)先鋒槽分層挖土法1-下坑通道；I、II、III-一、二、三層圖1.55

多層挖土法圖1.56

中心開挖法2）反鏟挖掘機(jī)反鏟挖掘機(jī)的挖土特點是：“后退向下，強(qiáng)制切土”。根據(jù)挖掘機(jī)的開挖路線與運(yùn)輸汽車的相對位置不同，一般有以下幾種：（1）溝端開挖法反鏟停于溝端，后退挖土，同時往溝一側(cè)棄土或裝汽車運(yùn)走（圖1.57a）。挖掘?qū)挾瓤刹皇軝C(jī)械最大挖掘半徑的限制，臂桿回轉(zhuǎn)半徑僅45°~90°，同時可挖到最大深度。對較寬的基坑可采用（圖1.57b）的方法，其最大一次挖掘?qū)挾葹榉寸P有效挖掘半徑的兩倍，但汽車須停在機(jī)身后面裝土，生產(chǎn)效率降低。或采用幾次溝端開挖法完成作業(yè)。適于一次成溝后退挖土，挖出土方隨即運(yùn)走時采用，或就地取土填筑路基或修筑堤壩等。（2）溝側(cè)開挖法反鏟停于溝側(cè)沿溝邊開挖，汽車停在機(jī)旁裝土或往溝一側(cè)卸土（圖1.57c）。

圖1.57

反鏟溝端及溝側(cè)開挖法（a）、（b）溝端開挖法（c）溝側(cè)開挖法管溝的溝側(cè)開挖深基坑的接力開挖3）拉鏟挖掘機(jī)拉鏟挖掘機(jī)的挖土特點是：“后退向下，自重切土”。拉鏟挖土機(jī)大多將土直接卸在基坑（槽）附近堆放，或配備自卸汽車裝士運(yùn)走，但工效較低（圖1.58）。拉鏟挖土?xí)r，吊桿傾斜角度應(yīng)在45°以上。先挖兩側(cè)然后中間，分層進(jìn)行，保持邊坡整齊，距邊坡的安全距離應(yīng)不小于2m。開挖方式與反鏟挖土機(jī)相似，也可分為溝端開挖和溝側(cè)開挖。4）抓鏟挖掘機(jī)抓鏟挖掘機(jī)的挖土特點是：“直上直下，自重切土”。抓鏟能在回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開挖基坑上任何位置的土方，并可在任何高度上卸土（裝車或棄土）。對小型基坑，抓鏟立于一側(cè)抓土；對較寬的基坑，則在兩側(cè)或四側(cè)抓土。抓鏟應(yīng)離基坑邊一定距離，土方可直接裝入自卸汽車運(yùn)走（圖1.59），或堆棄在基坑旁或用推土機(jī)推到遠(yuǎn)處堆放。挖淤泥時，抓斗易被淤泥吸住，應(yīng)避免用力過猛，以防翻車。抓鏟施工，一般均需加配重

圖1.58

拉鏟挖土機(jī)挖土示意圖圖1.59

抓鏟挖土機(jī)挖土示意圖拉鏟拉鏟抓鏟4.挖土機(jī)械的配套計算

采用單斗挖土機(jī)進(jìn)行土方施工時，一般需要自卸汽車配合卸土，將挖出的土及時運(yùn)走。因此，要充分發(fā)揮挖土機(jī)的生產(chǎn)率，不僅要正確選擇挖土機(jī)，而且要使所選擇的運(yùn)土車輛的運(yùn)土能力與之相協(xié)調(diào)。為保證挖土機(jī)連續(xù)工作，運(yùn)土車輛的載重量應(yīng)與挖土機(jī)的斗容量保持一定的倍率關(guān)系（一般為每斗土重的3~5倍）并保持足夠的運(yùn)土車輛。1）挖土機(jī)數(shù)量確定挖土機(jī)的數(shù)量N（臺），應(yīng)根據(jù)土方量的大小、工期長短及合理的經(jīng)濟(jì)效果，按下式計算式中Q—土方量(m3)；P—挖土機(jī)生產(chǎn)率(m3／臺班）；T—工期（工作日）；C—每天工作班數(shù)；K—時間利用系數(shù)（0.8~0.9）。挖土機(jī)生產(chǎn)率P(m3／臺班)，可查定額手冊或按下式計算式中t—挖土機(jī)每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間（s），W1—100正鏟挖土機(jī)為25~40s，W1—100拉鏟