北京科技大學(xué)遠程教育學(xué)院土木工程施工常見問題答疑及名詞解釋第一章土方工程1.1概述1.工程中常見的土方工程有哪些？

2.土方工程由那些種類？

3.施工中土方一般是按照什么來分類？

4.施工中分成哪八類土？如何區(qū)分？

5.土有哪些主要的工程性質(zhì)？

6.什么是土的可松性？

7.什么場合要考慮土的可松性?

8.原狀土經(jīng)機械壓實后的沉降量如何計算？

答：1．土方工程包括一切土的挖掘、填筑和運輸?shù)冗^程以及排水、降水、土壁支撐等準(zhǔn)備工作和輔助工程。在土木工程中，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。2．

土方工程包括一切土的挖掘、填筑和運輸?shù)冗^程以及排水、降水、土壁支撐等準(zhǔn)備工作和輔助工程。在土木工程中，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。3．

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(shù)等分類。在土木工程施工中，按土的開挖難易程度將土分為八類，它是施工中選擇合適的機械與開挖方法的依據(jù)，也是確定土木工程勞動定額的依據(jù)。5．

土的工程性質(zhì)對土方工程施工有直接影響，也是進行土方施工設(shè)計必須掌握的基本資料。土的主要工程性質(zhì)有：土的可松性、滲透性、密實度、抗剪強度、土壓力等。6．7．土具有可松性即自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復(fù)。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示，即（1-1）式中——最初可松性系數(shù)；——最終可松性系數(shù)；V1——土在天然狀態(tài)下的體積，m3；V2——土經(jīng)開挖后的松散體積，m3；V3——土經(jīng)回填壓實后的體積，m3。

由于土方工程量是以自然狀態(tài)的體積來計算的，所以在土方調(diào)配、計算土方機械生產(chǎn)率及運輸工具數(shù)量等的時候，必須考慮土的可松性。如：在土方工程中，是計算土方施工機械及運土車輛等的重要參數(shù)，是計算場地平整標(biāo)高及填方時所需挖土量等的重要參數(shù)。各類土的可松性系數(shù)見表1-1。

土的可松性系數(shù)表1-1土的類別可松性系數(shù)

KsK's第一類（松軟土）1.08~1.171.01~1.04第二類（普通土）1.14~1.281.02~1.05第三類（堅土）1.24~1.301.04~1.07第四類（礫砂堅土）1.26~1.371.06~1.09第五類（軟石）1.30~1.451.10~1.20第六類（次堅石）1.30~1.451.10~1.20第七類（堅石）1.30~1.451.10~1.20第八類（特堅石）1.45~1.501.20~1.308．第二類為普通土，一般用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松后開挖。1.2場地標(biāo)高設(shè)計1.工程中場地設(shè)計標(biāo)高一般要求滿足哪些要求?

2.場地設(shè)計標(biāo)高確定有哪些方法?

3.場地設(shè)計標(biāo)高的一般方法設(shè)計原理是什么?

4.用“一般方法”如何計算場地設(shè)計標(biāo)高?

5.施工高度的含義是什么?如何確定?

6.什么是最佳設(shè)計平面?

7.“最佳設(shè)計平面”設(shè)計原理是什么?

8.“最佳設(shè)計平面”如何計算?

9.設(shè)計標(biāo)高如何進行調(diào)整?

答：1．大型工程項目通常都要確定場地設(shè)計平面，進行場地平整。場地平整就是將自然地面改造成人們所要求的平面。場地設(shè)計標(biāo)高應(yīng)滿足規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及運輸、排水及最高洪水水位等要求，并力求使場地內(nèi)土方挖填平衡且土方量最小。

2．

場地設(shè)計標(biāo)高確定一般有兩種方法：

①按挖填平衡原則確定設(shè)計標(biāo)高。如場地高差起伏不大，對場地設(shè)計標(biāo)高無特殊要求，可按照挖填土方量相等的原則確定場地設(shè)計標(biāo)高；②用最小二乘法原理求最佳設(shè)計平面。應(yīng)用最小二乘法的原理，不僅可滿足土方挖填平衡的要求，還可做到土方的總工程量最小，實現(xiàn)場地設(shè)計平面的最優(yōu)化。3．將場地劃分成邊長為a的若干方格，并將方格網(wǎng)角點的原地形標(biāo)高標(biāo)在圖上（圖1-1）。原地形標(biāo)高可利用等高線用插入法求得或在實地測量得到。

a）地形圖方格網(wǎng)；b）設(shè)計標(biāo)高示意圖圖1-1場地設(shè)計標(biāo)高計算示意圖1—等高線；2—自然地面；3—設(shè)計平面

按照挖填土方量相等的原則（圖1-1），場地設(shè)計標(biāo)高可按下式計算：

即（1-2）

式中zo——所計算場地的設(shè)計標(biāo)高，m；n——方格數(shù)；

zi1,zi2,zi3,zi4——第i個方格四個角點的原地形標(biāo)高，m。4．設(shè)計標(biāo)高確定的一般方法是按如下步驟計算的：①劃分場地方格網(wǎng)；⑵計算或?qū)崪y各角點的原地形標(biāo)高；③計算場地設(shè)計標(biāo)高；④泄水坡度調(diào)整。

5．

最佳設(shè)計平面即設(shè)計標(biāo)高滿足規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及運輸、排水及最高洪水水位等要求，并做到場地內(nèi)土方挖填平衡，且挖填的總土方工程量最小。6．

最佳設(shè)計平面即設(shè)計標(biāo)高滿足規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及運輸、排水及最高洪水水位等要求，并做到場地內(nèi)土方挖填平衡，且挖填的總土方工程量最小。7．8．我們知道，任何一個平面在直角坐標(biāo)體系中都可以用三個參數(shù)c，，來確定（圖1-3）。在這個平面上任何一點的標(biāo)高，可以根據(jù)下式求出：（1-6）式中——點在x方向的坐標(biāo)；——點在y方向的坐標(biāo)。

與前述方法類似，將場地劃分成方格網(wǎng)，并將原地形標(biāo)高zi標(biāo)于圖上，設(shè)最佳設(shè)計平面的方程為式（1-6）形式，則該場地方格網(wǎng)角點的施工高度為（1-7）式中Hi——方格網(wǎng)各角點的施工高度；——方格網(wǎng)各角點的設(shè)計平面標(biāo)高；——方格網(wǎng)各角點的原地形標(biāo)高；n——方格角點總數(shù)。圖1-3一個平面的空間位置

c—原點標(biāo)高；=tanα=－，x方向的坡度；=tanβ=－，y方向的坡度由土方量計算公式（1-12）到式（1-17）可知，施工高度之和與土方工程量成正比。由于施工高度有正有負(fù)，當(dāng)施工高度之和為零時，則表明該場地土方的填挖平衡，但它不能反映出填方和挖方的絕對值之和為多少。為了不使施工高度正負(fù)相互抵消，若把施工高度平方之后再相加，則其總和能反映土方工程填挖方絕對值之和的大小。但要注意，在計算施工高度總和時，應(yīng)考慮方格網(wǎng)各點施工高度在計算土方量時被應(yīng)用的次數(shù)Pi，令為土方施工高度之平方和，則:

（1-8）

將式（1-7）代入上式，得

當(dāng)σ的值最小時，該設(shè)計平面既能使土方工程量最小，又能保證填挖方量相等（填挖方不平衡時，上式所得數(shù)值不可能最小）。這就是用最小二乘法求最佳設(shè)計平面的方法。為了求得σ最小時的設(shè)計平面參數(shù)c，，，可以對式（1-8）的c，，分別求偏導(dǎo)數(shù)，并令其為0，于是得:（1-9）經(jīng)過整理，可得下列準(zhǔn)則方程：（1-10）式中余類推。

解聯(lián)立方程組（1-10），可求得最佳設(shè)計平面（此時尚未考慮工藝、運輸?shù)纫螅┑娜齻€參數(shù)c，，。然后即可根據(jù)方程式（1-7）算出各角點的施工高度。實際工程中，對計算所得的設(shè)計標(biāo)高，還應(yīng)考慮下述因素進行調(diào)整，此工作在完成土方量計算后進行：

①考慮土的最終可松性，需相應(yīng)提高設(shè)計標(biāo)高，以達到土方量的實際平衡。

②考慮工程余土或工程用土，相應(yīng)提高或降低設(shè)計標(biāo)高。

③根據(jù)經(jīng)濟比較結(jié)果，如采用場外取土或棄土的施工方案，則應(yīng)考慮因此引起的土方量的變化，需將設(shè)計標(biāo)高進行調(diào)整。

場地設(shè)計平面的調(diào)整工作也是繁重的，如修改設(shè)計標(biāo)高，則須重新計算土方工程量。

例1-3

某場地最佳設(shè)計平面計算標(biāo)高為H0，已知挖方量VW，挖方區(qū)面積FW，填方區(qū)面積FT，土的最初可松性系數(shù)KS，最終可松性系數(shù)KS'。如考慮土的可松性（不計設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后FW，F(xiàn)T的變化），該設(shè)計標(biāo)高應(yīng)提高多少?

解：例1-3圖

設(shè)計標(biāo)高提高后，仍應(yīng)使土方挖填平衡，根據(jù)例1-3圖，設(shè)計標(biāo)高應(yīng)提高ΔH，故可得到：

KS'（VW–ΔHFW）=VT+ΔHFT

因為，最佳設(shè)計平面的土方挖填平衡，因此有VW=VT，

則1.3土方工程量的計算1.自然土的外形往往不規(guī)則，又很復(fù)雜，土方工程量計算如何著手？

2.基坑（槽）或路堤的方法如何計算？

3.場地平整土方量的計算步驟如何？

4.方格網(wǎng)零線及零點如何確定？

5.方格網(wǎng)四方棱柱體法的土方量如何計算？

6.方格網(wǎng)三角棱柱體法的土方量如何計算?

答：1．在場地平整土方工程施工之前，通常要計算土方的工程量。但土方外形往往復(fù)雜，不規(guī)則，要得到精確的計算結(jié)果很困難。一般情況下，可以按方格網(wǎng)將其劃為一定的幾何形狀，并采用具有一定精度而又和實際情況近似的方法進行計算。

2．基坑（槽）土方施工前，同樣需要進行土方工程量計算，基坑（槽）開挖的土方量可按擬柱體積的公式計算（圖1-15），即（1-18）式中V——土方工程量，m3；H，F(xiàn)1，F(xiàn)2如圖所示。F0——F1與F2之間的中截面面積，m2。工程施工中路堤的填筑的土方工程量與基槽類似，也可按此公式計算。對基坑而言，H為基坑的深度，F(xiàn)1，F(xiàn)2分別為基坑的上下底面積（m2），對基槽或路堤，H為基槽或路堤的長度（m），F(xiàn)1，F(xiàn)2為兩端的面積（m2）；a）基坑土方量計算；b）基槽、路堤土方量計算圖1-15土方量計算

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。如果基槽、路堤是等截面的，則F1=F2=F0，由式（1-18）計算V=HF1。3．場地平整土方量的計算可按以下步驟進行：

①場地設(shè)計標(biāo)高確定后，求出平整的場地方格網(wǎng)各角點的施工高度Hi

②確定“零線”的位置。確定“零線”的位置有助于了解整個場地的挖、填區(qū)域分布狀態(tài)。③然后按每個方格角點的施工高度算出填、挖土方量，并計算場地邊坡的土方量，這樣即得到整個場地的填、挖土方總量。4．零線即挖方區(qū)與填方區(qū)的交線，在該線上，施工高度為零。零線的確定方法是：在相鄰角點施工高度為一挖一填的方格邊線上，用插入法求出方格邊線上零點的位置（圖1-4），再將各相鄰的零點連接起來即得零線。

圖1-4零點計算

如不需計算零線的確切位置，則繪出零線的大致走向即可。例1-4

繪出例1-1計算結(jié)果的零線位置。解:先將各點的施工高度標(biāo)在圖上,然后查找相鄰角點為一挖一填的方格邊線。本題共有a2-3、a6-7、a13-14、a18-19、a21-22、a5-10、a6-11、a2-7、a17-22、a18-23、a9-14這些邊線。 用插入法求各方格邊線零點位置 a2-3：x=8.56m a2-7：x=9.72m a6-7：x=0.54m其余零點位置見例1-4圖.連接各零點得到零線.四方棱柱體的體積計算方法分兩種情況：1．方格四個角點全部為填或全部為挖（圖1-5a）時：（1-12）式中V——挖方或填方體積，m3；H1，H2，H3，H4—方格四個角點的填挖高度，均取絕對值，m。a——方格邊長，m。2．方格四個角點，部分是挖方，部分是填方（圖1-5b和c）時：（1-13）（1-14）式中∑H填（挖）——方格角點中填（挖）方施工高度總和，各角點施工高度取絕對值，m；∑H——方格四角點施工高度總和，各角點施工高度取絕對值，m；

a）角點全填或全挖；b）角點二填二挖；c）角點一填（挖）三挖（填）圖1-5四方棱柱體的體積計算例1-5根據(jù)例1-1及例1-2計算結(jié)果，運用四角棱柱體法計算挖填土方量。解：

<![endif]>

<![endif]>方格土方工程量（m3）

例1-1例1-20、1、5、6所圍方格VT00VW219.18343.481、2、6、7所圍方格VT0.380VW428.9389.552、3、7、8所圍方格VT24.5657.49VW378.781.423、4、8、9所圍方格VT299.68227.33VW005、6、10、11所圍方格VT64.1012.34VW5.2053.846、7、11、12所圍方格VT102.1832.53VW0.00613.457、8、12、13所圍方格VT91.8327.44VW01.428、9、13、14所圍方格VT95.6148.11VW0.0070.9610、11、15、16所圍方格VT197.3120.75VW0011、12、16、17所圍方格VT138.4579.20VW0012、13、17、18所圍方格VT94.1052.15VW0013、14、18、19所圍方格VT24.387.93VW4.1812.3315、16、20、21所圍方格VT279.18226.48VW0016、17、21、22所圍方格VT93.4460.68VW3.646.2817、18、22、23所圍方格VT9.694.38VW114.51127.3018、19、23、24所圍方格VT1.210.68VW307.94308.16總土方量2978.461915.68

由此可見，采用最佳設(shè)計平面設(shè)計方法所得到的設(shè)計平面其土方工程量比僅考慮土方挖填平衡的設(shè)計方法小得多。1.4土方施工機械1.基坑開挖常用的土方機械有哪幾類?

2.場地平整常用的土方機械有哪幾類?

3.推土機的性能如何，它適用于哪些土方工程?

4.鏟運機的性能如何，它適用于哪些土方工程?

5.正鏟挖掘機的性能如何，它適用于哪些土方工程?

6.反鏟挖掘機的性能如何，它適用于哪些土方工程?

7.抓鏟挖掘機的性能如何，它適用于哪些土方工程?

8.拉鏟挖掘機的性能如何，它適用于哪些土方工程?

9.挖掘機與運土車輛配合應(yīng)考慮哪些因素?

答：1．一般采用挖掘機（正鏟、反鏟、抓鏟、挖鏟），在大面積基坑中也可用推土機。2．挖掘機與運土車輛配合應(yīng)考慮哪些因素？答：

當(dāng)挖掘機挖出的土方需要運土車輛運走時，挖掘機的生產(chǎn)率不僅取決于本身的技術(shù)性能，而且還決定于所選的運輸工具是否與之協(xié)調(diào)。

由技術(shù)性能，可按下式算出挖掘機的生產(chǎn)率P：

（m3/臺班）（1-35）

式中t——挖掘機每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間,s；

q——挖掘機斗容量,m3

KS——土的最初可松性系數(shù)，見表1-1；

KC——土斗的充盈系數(shù)，可取0.8~1.1；

KB——工作時間利用系數(shù)，一般為0.6~0.8。

為了使挖掘機充分發(fā)揮生產(chǎn)能力，應(yīng)使運土車輛的載重量Q與挖掘機的每斗土重保持一定的倍率關(guān)系，并有足夠數(shù)量車輛以保證挖掘機連續(xù)工作。從挖掘機方面考慮，汽車的載重量越大越好，可以減少等待車輛調(diào)頭的時間。從車輛方面考慮，載重量小臺班費便宜但使用數(shù)量多；載重量大，則臺班費高但數(shù)量可減少。最適合的車輛載重量應(yīng)當(dāng)是使土方施工單價為最低，可以通過核算確定。一般情況下，汽車的載重量以每斗土重的3~5倍為宜。運土車輛的數(shù)量N，可按下式計算：

（1-36）

式中T——運輸車輛每一工作循環(huán)延續(xù)時間（s），由裝車、重車運輸、卸車、空車開回及等待時間組成；

t1——運輸車輛調(diào)頭而使挖掘機等待的時間，s；

t2——運輸車輛裝滿一車土的時間，s；

（1-37）

式中n——運土車輛每車裝土次數(shù)；

Q——運土車輛的載重量，t；

q——挖掘機斗容量，m3；

γ——土的重度，kN/m3。

為了減少車輛的調(diào)頭、等待和裝土?xí)r間，裝土場地必須考慮調(diào)頭方法及停車位置。如在坑邊設(shè)置兩個通道，使汽車不用調(diào)頭，可以縮短調(diào)頭、等待時間。3．推土機適于推挖一至三類土。用于平整場地，移挖作填，回填土方，堆筑堤壩以及配合挖土機集中土方、修路開道等。推土機的作業(yè)效率與運距有很大關(guān)系，表1-3列有直鏟作業(yè)時的經(jīng)濟運距。推土機的經(jīng)濟運距表1-3行走裝置機型經(jīng)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）

5．正鏟挖掘機挖掘力大，適用于開挖含水量較小的一類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土。一般用于大型基坑工程，也可用于場地平整施工。6．反鏟適用于開挖一至三類的砂土或粘土。主要用于開挖停機面以下的土方，一般反鏟的最大挖土深度為4~6m的基坑，經(jīng)濟合理的挖土深度為3~5m。反鏟也需要配備運土汽車進行運輸。

7。

對施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟可取得理想效果，也可用于場地平整中的土堆與土丘的挖掘。抓鏟還可用于挖取水中淤泥、裝卸碎石、礦碴等松散材料。抓鏟也有采用液壓傳動操縱抓斗作業(yè)。8．

拉鏟適用于一至三類的土，可開挖停機面以下的土方，如較大基坑（槽）和溝渠，挖取水下泥土，也可用于大型場地平整、填筑路基、堤壩等。9．挖掘機與運土車輛配合應(yīng)考慮哪些因素？答：

當(dāng)挖掘機挖出的土方需要運土車輛運走時，挖掘機的生產(chǎn)率不僅取決于本身的技術(shù)性能，而且還決定于所選的運輸工具是否與之協(xié)調(diào)。

由技術(shù)性能，可按下式算出挖掘機的生產(chǎn)率P：

（m3/臺班）（1-35）

式中t——挖掘機每次作業(yè)循環(huán)延續(xù)時間,s；

q——挖掘機斗容量,m3

KS——土的最初可松性系數(shù)，見表1-1；

KC——土斗的充盈系數(shù)，可取0.8~1.1；

KB——工作時間利用系數(shù)，一般為0.6~0.8。

為了使挖掘機充分發(fā)揮生產(chǎn)能力，應(yīng)使運土車輛的載重量Q與挖掘機的每斗土重保持一定的倍率關(guān)系，并有足夠數(shù)量車輛以保證挖掘機連續(xù)工作。從挖掘機方面考慮，汽車的載重量越大越好，可以減少等待車輛調(diào)頭的時間。從車輛方面考慮，載重量小臺班費便宜但使用數(shù)量多；載重量大，則臺班費高但數(shù)量可減少。最適合的車輛載重量應(yīng)當(dāng)是使土方施工單價為最低，可以通過核算確定。一般情況下，汽車的載重量以每斗土重的3~5倍為宜。運土車輛的數(shù)量N，可按下式計算：

（1-36）

式中T——運輸車輛每一工作循環(huán)延續(xù)時間（s），由裝車、重車運輸、卸車、空車開回及等待時間組成；

t1——運輸車輛調(diào)頭而使挖掘機等待的時間，s；

t2——運輸車輛裝滿一車土的時間，s；

（1-37）

式中n——運土車輛每車裝土次數(shù)；

Q——運土車輛的載重量，t；

q——挖掘機斗容量，m3；

γ——土的重度，kN/m3。

為了減少車輛的調(diào)頭、等待和裝土?xí)r間，裝土場地必須考慮調(diào)頭方法及停車位置。如在坑邊設(shè)置兩個通道，使汽車不用調(diào)頭，可以縮短調(diào)頭、等待時間。1.5邊坡穩(wěn)定及基坑(槽)支護1.土方邊坡如何表達?常用形式？

2.影響土方邊坡穩(wěn)定的因素有哪些？

3.基槽支護的結(jié)構(gòu)形式？設(shè)計土壓力取值？

4.基坑支護結(jié)構(gòu)有哪些形式？

s

5.水泥土墻如何設(shè)計？

6.水泥土攪拌樁施工的機械？

7.水泥土攪拌樁施工工藝流程?

8.常用的板式支護結(jié)構(gòu)有哪些形式?

9.單錨板樁的常見破壞形式?

10.如何用相當(dāng)梁法來設(shè)計單錨板樁?

11.拉錨的長度如何計算?

12.支護結(jié)構(gòu)的鋼板樁如何施工?

13.你想了解更多有關(guān)的知識嗎?

答：1．土方開挖需要考慮邊坡穩(wěn)定。邊坡可做成直線形、折線形或踏步形（圖1-16）。

a)直線形；b)折線形；c)踏步形圖1-16土方放坡

土方邊坡坡度以其高度H與其底寬度B之比表示土方邊坡坡度=（1-19）式中，m=B/H，稱為坡度系數(shù)。2．

施工中除應(yīng)正確確定邊坡，還要進行護坡，以防邊坡發(fā)生滑動。土坡的滑動一般是指土方

邊坡在一定范圍內(nèi)整體地沿某一滑動面向下和向外移動而喪失其穩(wěn)定性。邊坡失穩(wěn)往往是在外界不利因素影響下觸動和加劇的。這些外界不利因素導(dǎo)致土體下滑力的增加或抗剪強度的降低。

土體的下滑使土體中產(chǎn)生剪應(yīng)力。引起下滑力增加的因素主要有：坡頂上堆物、行車等荷載；雨水或地面水滲入土中使土的含水量提高而使土的自重增加；地下水滲流產(chǎn)生一定的動水壓力；土體豎向裂縫中的積水產(chǎn)生側(cè)向靜水壓力等。引起土體抗剪強度降低的因素主要是：氣候的影響使土質(zhì)松軟；土體內(nèi)含水量增加而產(chǎn)生潤滑作用；飽和的細砂、粉砂受振動而液化等。3．市政工程施工時，常需在地下鋪設(shè)管溝，因此需開挖溝槽。開挖較窄的溝槽，多用橫撐式土壁支撐。橫撐式土壁支撐根據(jù)擋土板的不同，分為水平擋土板式（圖1-17a）以及垂直擋土板式（圖1-17b）兩類。前者擋土板的布置又分為間斷式和連續(xù)式兩種。濕度小的粘性土挖土深度小于3m時，可用間斷式水平擋土板支撐；對松散、濕度大的土可用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達5m。對松散和濕度很高的土可用垂直擋土板式支撐，其挖土深度不限。

a)間斷式水平擋土板支撐；b)垂直擋土板支撐圖1-17橫撐式支撐

1—水平擋土板；2—立柱；3—工具式橫撐；

4—垂直擋土板；5—橫楞木；6—調(diào)節(jié)螺絲4．水泥土樁墻（或稱深層攪拌樁）支護結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種重力式支護結(jié)構(gòu)。它是通過攪拌樁機將水泥與土進行攪拌，形成柱狀的水泥加固土（攪拌樁）。用于支護結(jié)構(gòu)的水泥土其水泥摻量通常為12%~15%（單位土體的水泥摻量與土的重量之比），水泥土的強度可達0.8~1.2MPa，其滲透系數(shù)很小，一般不大于10-6cm/s。由水泥土攪拌樁搭接而形成水泥土墻，它既具有擋土作用，又兼有隔水作用。它適用于4~6m深的基坑，最大可達7~8m。水泥土墻通常由水泥土攪拌樁組成格柵式，格柵的置換率（加固土的面積:水泥土墻的總面積）為0.6~0.8。墻體的寬度b，插入深度hd根據(jù)基坑開挖深度h確定，一般b=(0.6~0.8)h，hd=（0.8~1.2）h（圖1-19）。圖1-19水泥土墻１—攪拌樁；２—插筋；３—面板板式支護結(jié)構(gòu)由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和錨撐系統(tǒng)(圖1-20)。擋墻系統(tǒng)常見的形式有鋼板樁、灌注樁排樁、SMW工法、地下連續(xù)墻等。支撐一般采用大型鋼管、H型鋼或格構(gòu)式鋼支撐，也可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。拉錨的材料一般用鋼筋、鋼索、型鋼或土錨桿。根據(jù)基坑開挖的深度及擋墻系統(tǒng)的截面性能可設(shè)置一道或多道支點，形成錨撐支護結(jié)構(gòu)。支撐或拉錨與擋墻系統(tǒng)通過圍檁、冠梁等連接成整體?；虞^淺，擋墻具有一定剛度時，可不設(shè)支點而采用懸臂式支護結(jié)構(gòu)。圖1-20板式支護結(jié)構(gòu)

1—板樁墻；2—圍檁；3—鋼支撐；4—斜撐；5—拉錨；

6—土錨桿；7—先施工的基礎(chǔ)；8—豎撐5．①整體穩(wěn)定

;水泥土墻的插入深度應(yīng)滿足整體穩(wěn)定性，整體穩(wěn)定驗算按式（1-22）簡單條分法計算：

(1-22)

式中—第i條沿滑弧面的弧長，m，；

—第i條土條處的地面荷載，kN/m；

—第i條土條寬度，m；

—第i條土條重量，kN。不計滲透力時，坑底地下水位以上取天然重度，坑底地下水位以下取浮重度；當(dāng)計入滲透力作用時，坑底地下水位至墻后地下水位范圍內(nèi)的土體重度在計算滑動力矩（分母）時取飽和重度、在計算抗滑力矩（分子）時取浮重度。

—第i條滑弧中點的切線和水平線的夾角，（°）；

，—分別表示第i條土條滑動面上土的粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角，（°）；

—整體穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取1.2~1.5。

②抗傾覆穩(wěn)定

根據(jù)整體穩(wěn)定得出的水泥土墻的hd以及選取的b按重力式擋土墻驗算墻體繞前趾A的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)：

（1-23）

式中—水泥土擋墻的自重，kN，,為水泥土墻體的重度，kN/m3，根據(jù)自然土重度與水泥摻量確定，可取18~19kN/m3；

—抗傾覆安全系數(shù)，一般取1.3~1.5。

其他符號意義同前。

③抗滑移穩(wěn)定

水泥土墻如滿足整體穩(wěn)定性及抗傾覆穩(wěn)定性，一般可不必進行抗滑移穩(wěn)定的驗算，在特殊情況下可按式（1-24）驗算沿墻底面滑移的安全系數(shù)：

(1-24)

式中、—分別表示墻底土層的內(nèi)摩擦角(°)與粘聚力，kPa；

—抗傾滑移定安全系數(shù)，取1.2~1.3；

其他符號意義同前。

④位移計算

重力式支護結(jié)構(gòu)的位移在設(shè)計中應(yīng)引起足夠重視，由于重力式支護結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定有賴于被動土壓力的作用，而被動土壓力的發(fā)揮是建立在擋土墻一定數(shù)量位移的基礎(chǔ)上的，因此，重力式支護結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的位移是必然的，設(shè)計的目的是將該位移量控制在工程許可的范圍內(nèi)。

水泥土墻的位移可用“m”法等計算，但其計算較復(fù)雜，目前工程中常用下述經(jīng)驗公式，該計算法來自數(shù)十個工程實測資料，突出影響水泥土墻水平位移的幾個主要因素，計算簡便、適用。

(1-25)

式中—墻頂估計水平位移，cm；

—開挖基坑的最大邊長，m；

—影響系數(shù)，根據(jù)地基土質(zhì)條件、施工質(zhì)量等因素并結(jié)合工程經(jīng)驗確定，一般取0.1~0.2，開挖深度較小、土質(zhì)較好、施工質(zhì)量控制嚴(yán)格的取小值，反之，取大值；

—基坑開挖深度。

其他符號意義同前。

例1-6

某基坑開挖深度為4.5m，地面荷載q0=20kN/m2，土的內(nèi)摩擦角φ=15°，粘聚力8kN/m2，土的重度γ=18kN/m2，水泥土的重度γ=19kN/m2，采用水泥土墻支護結(jié)構(gòu)，水泥土墻的深度H=9m，寬b=3.7m，試計算水泥土墻抗傾覆穩(wěn)定性于抗滑移穩(wěn)定性。6．水泥土攪拌樁施工機械

深層攪拌樁機的組成由深層攪拌機（主機）、機架及灰漿攪拌機、灰漿泵等配套機械組成（圖1-31）。圖1-31深層攪拌樁機機組

1—主機；2—機架；3—灰漿拌制機；4—集料斗；5—灰漿泵；6—貯水池；

7—冷卻水泵；8—道軌；9—導(dǎo)向管；10—電纜；11—輸漿管；12—水管

深層攪拌樁機常用的機架有三種形式：塔架式、桅桿式及履帶式，前兩種構(gòu)造簡便、易于加工，在我國應(yīng)用較多，但其搭設(shè)及行走較困難。履帶式的機械化程度高，塔架高度大，鉆進深度大，但機械費用較高。圖1-31所示的為塔架式機架。7．

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。水泥摻量較小，土質(zhì)較松時，可用前者，反之可用后者。

“一次噴漿、二次攪拌”的施工工藝流程如圖1-32所示。當(dāng)采用“二次噴漿、三次攪拌”工藝時可在圖示步驟e）作業(yè)時也進行注漿，以后再重復(fù)d）與e）的過程。a)

定位；b)預(yù)埋下沉；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1-32“一次噴漿、二次攪拌”施工流程9．總結(jié)支護結(jié)構(gòu)的工程事故，其失敗的原因主要以下幾方面：

對重力式支護結(jié)構(gòu)，主要有傾覆、滑移位移、過大以及整體失穩(wěn)等。

對板式支護結(jié)構(gòu)則有：

①板樁墻的入土深度不夠，在土壓力作用下，板樁墻的入土部分走動而出現(xiàn)坑壁滑坡(圖1-21a)；

②拉錨或支撐的強度不夠(圖1-21b，c)；

③拉錨長度不足，錨錠失去作用而使土體滑動(圖1-21d)；

④板樁墻本身剛度不夠，在土壓力作用下失穩(wěn)彎曲(圖1-21e)；

⑤板樁墻位移過大，造成周邊環(huán)境的破壞(圖1-21f)。

a)板樁下部走動；b)拉錨破壞；c)支撐破壞；d)拉錨長度不足；

e)板樁失穩(wěn)彎曲；f)板樁變形及樁背土體沉降

圖1-21板樁的工程事故為此，板樁的入土深度、截面彎矩、支點反力、拉錨長度及板樁位移稱為板式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計五大要素。基坑開挖與支護必須進行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算及內(nèi)力計算，此外，根據(jù)情況還應(yīng)驗算抗隆起及抗?jié)B穩(wěn)定性。10．下面以單支點板樁為例分析錨撐式支護結(jié)構(gòu)的等值梁法計算原理及計算方法：根據(jù)板樁入土深度與基坑深度比值的大小，單支點板樁變形也不同，特別是入土部分。由此，將單支點板樁分成自由支承單支點板樁和嵌固支承單支點板樁(圖1-25)。

a）自由支承；b）嵌固支承圖1-25單支點板樁的兩種計算類型

兩種類型單支點板樁的土壓力分布、彎矩和變形也不盡相同。板樁入土深度較淺，整個板樁都向坑內(nèi)變形，板樁底端發(fā)生轉(zhuǎn)動并有微小的位移，坑底的被動土壓力得以全部發(fā)揮。如板樁的入土深度增加，由于作用在樁前被動土壓力也隨之增加，當(dāng)達到某一平衡狀態(tài)時，樁底C僅在原位置發(fā)生轉(zhuǎn)動而無位移。上述兩種板樁底端的支承相當(dāng)于簡支，稱為自由支承。如果入土深度繼續(xù)增加，則樁前被動土壓力隨深度的增加繼續(xù)增加，當(dāng)達到一定深度D點時，板樁底部有一段既無位移也無轉(zhuǎn)角，這時板樁在土中處于嵌固狀態(tài)。這種板樁為單支點嵌固板樁，其在一定深度D點以下的彎矩為零。分析圖1-26所示的一端固定、一端簡支的梁。它受到均布荷載作用，該梁的彎矩圖及撓度曲線如（圖1-26b,c）所示。將梁AD在反彎點C處截斷，并設(shè)簡單支承于截斷處(圖1-26d)，則梁的彎矩與原梁AC段的彎矩相同，我們稱為AC的等值梁。通過求解等值梁的支座反力，即梁的支座反力，由此可求得梁的其他未知量。

a）荷載圖；b）彎矩圖；c）撓曲線；d）等值梁圖1-26等值梁11．支撐或拉錨一端固定在板樁上部的圍檁上，另一端則支撐到基坑對面的板樁上或固定到錨錠、錨座板上。

板墻單位長度的支撐(或拉錨)反力Tc1，通過板墻部分的計算已可求得，則根據(jù)支撐或錨布置的間距，即可求得每一支撐或拉錨的軸力。

如果支撐長度過大，則應(yīng)在支撐中央設(shè)置豎撐(圖1-20)，以防止支撐在自重作用下?lián)隙冗^大引起附加內(nèi)力。圖1-20板式支護結(jié)構(gòu)

1—板樁墻；2—圍檁；3—鋼支撐；4—斜撐；5—拉錨；

6—土錨桿；7—先施工的基礎(chǔ)；8—豎撐對于拉錨則應(yīng)計算其長度。拉錨長度應(yīng)保證錨錠或錨座板位于它本身引起的被動土楔滑移線、板樁位移引起的主動土楔滑移線和靜土楔滑移線之外，如圖1-28所示的陰影區(qū)內(nèi)圖1-28拉錨長度計算

1—錨碇被動土楔滑移線；2—板樁主動土楔滑移線；3—靜止土楔滑移線拉錨的最小長度按下列兩式計算，取其中大值：

L＝L1＋L2（1-32）

式中L——拉錨最小長度；

h——基坑深度；

——對自由支承板樁，取板樁入土深度；對嵌固支承板樁，取基坑底至反彎點的距離；

——錨碇底端至地面的距離；

——土的內(nèi)摩擦角。12．鋼板樁有平板形和波浪形兩種(圖1-33)。鋼板樁之間通過鎖口互相連接，形成一道連續(xù)的擋墻。由于鎖口的連接，使鋼板樁連接牢固，形成整體，同時也具有較好的隔水能力。鋼板樁截面積小，易于打入。U形、Z形等波浪式鋼板樁截面抗彎能力較好。鋼板樁在基礎(chǔ)施工完畢后還可拔出重復(fù)使用。

a)平板式；b)波浪式

圖1-33鋼板樁形式

板樁施工要正確選擇打樁方法、打樁機械和流水段劃分，以便使打設(shè)后的板樁墻有足夠的剛度和良好的防水作用，且板樁墻面平直，以滿足基礎(chǔ)施工的要求，對封閉式板樁墻還要求封閉合攏。

對于鋼板樁，通常有三種打樁方法：

（a）單獨打入法

此法是從一角開始逐塊插打，每塊鋼板樁自起打到結(jié)束中途不停頓。因此，樁機行走路線短，施工簡便，打設(shè)速度快。但是，由于單塊打入，易向一邊傾斜，累計誤差不易糾正，墻面平直度難以控制。一般在鋼板樁長度不大(小于10m)、工程要求不高時可采用此法。

（b）圍檁插樁法

要用圍檁支架作板樁打設(shè)導(dǎo)向裝置(圖1-34)。圍檁支架由圍檁和圍檁樁組成，在平面上分單面圍檁和雙面圍檁，高度方向有單層和雙層之分。在打設(shè)板樁時起導(dǎo)向作用。雙面圍檁之間的距離，比兩塊板樁組合寬度大8～15mm。

圖1-34圍檁插樁法

1—圍檁；2—鋼板樁；3—圍檁支架圍檁插樁法施工中可以采用封閉打入法和分段復(fù)打法。

封閉打入法是在地面上，離板樁墻軸線一定距離先筑起雙層圍檁支架，而后將鋼板樁依次在雙層圍檁中全部插好，成為一個高大的鋼板樁墻，待四角實現(xiàn)封閉合攏后，再按階梯形逐漸將板樁一塊塊打入設(shè)計標(biāo)高。此法的優(yōu)點是可以保證平面尺寸準(zhǔn)確和鋼板樁垂直度，但施工速度較慢。

分段復(fù)打法又稱屏風(fēng)法（圖1-35），是將10~20塊鋼板樁組成的施工段沿圍檁插入土中一定深度形成較短的屏風(fēng)墻，先將其兩端的兩塊打入，嚴(yán)格控制其垂直度，打好后用電焊固定在圍檁上，然后將其他的板樁按順序以1/2或1/3板樁高度打入。此法可以防止板樁過大的傾斜和扭轉(zhuǎn)，防止誤差積累，有利實現(xiàn)封閉合攏，且分段打設(shè)，不會影響鄰近板樁施工。

圖1-35分段復(fù)打法

1—圍檁；2—鋼板樁；3—圍檁支架

打樁錘根據(jù)板樁打入阻力確定，該阻力包括板樁端部阻力，側(cè)面摩阻力和鎖口阻力。樁錘不宜過重，以防因過大錘擊而產(chǎn)生板樁頂部縱向彎曲，一般情況下，樁錘重量約為鋼板樁重量的2倍。此外，選擇樁錘時還應(yīng)考慮錘體外形尺寸，其寬度不能大于組合打入板樁塊數(shù)的寬度之和。

地下工程施工結(jié)束后，鋼板樁一般都要拔出，以便重復(fù)使用。鋼板樁的拔除要正確選擇拔除方法與拔除順序，由于板樁拔出時帶土，往往會引起土體變形，對周圍環(huán)境造成危害。必要時還應(yīng)采取注漿填充等方法。1.6基坑土方開挖1.基坑土方開挖應(yīng)遵循的基本原則是什么？

2.哪些基坑支護結(jié)構(gòu)可采用直接分層開挖？

3.有內(nèi)支撐的基坑開挖程序是怎么樣的？

4.盆式開挖及島式開挖分別適用于哪種形式的基坑？

5.盆式開挖有哪些特點？

6.島式開挖有哪些特點？

答：1．答：在無內(nèi)支撐的基坑中，土方開挖中應(yīng)遵循“土方分層開挖、墊層隨挖隨澆”的原則；在有支撐的基坑中，應(yīng)遵循“開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖”的原則，墊層也應(yīng)隨挖隨澆。此外，土方開挖的順序、方法必須與設(shè)計工況相一致?；?槽)土方開挖時應(yīng)對支護結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進行觀察和監(jiān)測，如出現(xiàn)異常情況應(yīng)及時處理，待恢復(fù)正常后方可繼續(xù)施工。2．答：放坡開挖及無支撐的基坑開挖可采用直接分層開挖。3．有內(nèi)支撐的基坑開挖應(yīng)按照先撐后挖的原則逐層設(shè)置支撐，再逐層向下開挖。4．答：盆式開挖適合于基坑面積大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡的基坑。當(dāng)基坑面積較大，而且地下室底板設(shè)計有后澆帶或可以留設(shè)施工縫時，還可采用島式開挖的方法5．答：盆式開挖適合于基坑面積大、支撐或拉錨作業(yè)困難且無法放坡的基坑。當(dāng)基坑面積較大，而且地下室底板設(shè)計有后澆帶或可以留設(shè)施工縫時，還可采用島式開挖的方法6．答：這種方法先開挖邊緣部分的土方，將基坑中央的土方暫時留置，該土方具有反壓作用，可有效地防止坑底土的隆起，有利支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。必要時還可以在留土區(qū)與擋土墻之間架設(shè)支撐。在邊緣土方開挖到基底以后，先澆筑該區(qū)域的底板，以形成底部支撐，然后再開挖中央部分的土方。1.7降水1.在基坑及基槽施工時如有地下水會出現(xiàn)什么情況?

2.井點降水有哪些方法?

3.集水井降水如何施工?

4.流砂是怎么會形成的?

5.流砂可采取哪些防治措施?

6.井點降水的原理是怎樣的?

7.井點降水有何作用?

8.井點降水有幾種類型?

9.輕型井點的設(shè)備是怎樣的?

10.輕型井點降水如何設(shè)計?

11.輕型井點降水如何施工?

12.你想了解更多有關(guān)井點降水的知識嗎?

下面答案不完全與問題對應(yīng)！答：1．在基坑開挖過程中，當(dāng)基底低于地下水位時，由于土的含水層被切斷，地下水會不斷地滲入坑內(nèi)。雨期施工時，地面水也會不斷流入坑內(nèi)。如果不采取降水措施，把流入基坑內(nèi)的水及時排走或把地下水位降低，不僅會使施工條件惡化，而且地基土被水泡軟后，容易造成邊坡塌方并使地基的承載力下降。另外，當(dāng)基坑下遇有承壓含水層時，若不降水減壓，則基底可能被沖潰破壞。因此，為了保證工程質(zhì)量和施工安全，在基坑開挖前或開挖過程中，必須采取措施，控制地下水位，使地基土在開挖及基礎(chǔ)施工時保持干燥。以采用二級甚至多級輕型井點以增加降水深度，達到設(shè)計要求。但是這樣一來會增加基坑土方施工工程量、增加降水設(shè)備用量并延長工期，二來也擴大了井點降水的影響范圍而對環(huán)境不利。為此，可考慮采用噴射井點。

根據(jù)工作流體的不同，以壓力水作為工作流體的為噴水井點；以壓縮空氣作為工作流體的是噴氣井點，兩者的工作原理是相同的。

噴射井點系統(tǒng)主要是由噴射井點、高壓水泵（或空氣壓縮機）和管路系統(tǒng)組成。如圖所示。噴射井管由內(nèi)管和外管組成，在內(nèi)管的下端裝有噴射揚水器與濾管相連。當(dāng)噴射井點工作時，由地面高壓離心水泵供應(yīng)的高壓工作水經(jīng)過內(nèi)外管之間的環(huán)行空間直達底端，在此處工作流體由特制內(nèi)管的兩側(cè)進水孔至噴嘴噴出，在噴嘴處由于斷面突然收縮變小，

使工作流體具有極高的流速，（30～60m/s）在噴口附近造成負(fù)壓（形成真空），將地下水經(jīng)過濾管吸入，吸入的地下水在混合室與工作水混合，然后進入擴散室，水流在強大壓力的作用下把地下水同工作水一同揚升出地面，經(jīng)排水管道系統(tǒng)排至集水池或水箱，一部分用低壓泵排走，另一部分供高壓水泵壓入井管外管內(nèi)作為工作水流。如此循環(huán)作業(yè)，將地下水不斷從井點管中抽走，使地下水漸漸下降，達到設(shè)計要求的降水深度。

噴射井點用作深層降水，應(yīng)用在粉土、極細砂和粉砂中較為適用。在較粗的砂粒中，由于出水量較大，循環(huán)水流就顯得不經(jīng)濟，這時宜采用深井泵。一般一級噴射井點可降低地下位8～20m，甚至20m以上。3．電滲井點

在粘土和粉質(zhì)粘土中進行基坑開挖施工，由于土體的滲透系數(shù)較小，為加速土中水分向井點管中流入，提高降水施工的效果，除了應(yīng)用真空產(chǎn)生抽吸作用以外，還可加用電滲。

所謂電滲井點，一般與輕型井點或噴射井點結(jié)合使用，是利用輕型井點或噴射井點管本身作為陰極，一金屬棒（鋼筋、鋼管、鋁棒等）作為陽極。通入直流電（采用直流發(fā)電機或直流電焊機）后，帶有負(fù)電荷的土粒即向陽極移動（即電泳作用），而帶有正電荷的水則向陰極方向集中，產(chǎn)生電滲現(xiàn)象。在電滲與井點管內(nèi)的真空雙重用下，強制粘土中的水由井點管快速排出，井點管連續(xù)抽水，從而地下水位漸漸降低。

因此，對于滲透系數(shù)較小（小于0.1m/d）的飽和粘土，特別是淤泥荷淤泥質(zhì)粘土，單純利用井點系統(tǒng)的真空產(chǎn)生的抽吸作用可能較難降水從土體中抽出排走，利用粘土的電滲現(xiàn)象和電泳作用特性，一方面加速土體固結(jié)，增加土體強度，另一方面也可以達到較好的降水效果。電滲井點的原理可參見圖。4．管井井點對于滲透系數(shù)為20～200m/d且地下水豐富的土層、砂層，用明排水造成土顆粒大量流失，引起邊坡塌方，用輕型井點難以滿足排降水的要求。這時候可采用管井井點。

管井井點就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個管井，或在坑內(nèi)降水時每一定距離設(shè)置一個管井，每個管井單獨用一臺水泵不斷抽取管井內(nèi)的水來降低地下水位。管井井點具有排水量大、排水效果好、設(shè)備簡單、易于維護等特點，降水深度3～5m，可代替多組輕型井點作用。

井點構(gòu)造與設(shè)備

井點系統(tǒng)設(shè)備5．深井井點對于滲透系數(shù)大、涌水量大、降水較深的不砂類土，及用其它井點降水不易解決的深層降水，可采用深井井點系統(tǒng)。

深井井點降水是在深基坑的周圍埋置深于基坑的井管，使地下水通過設(shè)置在井管內(nèi)的潛水電泵將地下水抽出，使地下水位底于坑底。本法具有排水量大，降水深（可達50m），不受吸程限制，排水效果好；井距大，對平面布置的干擾??；可用于各種情況，不受土層限制；成孔（打井）用人工或機械均可，較易于解決；井點制作、降水設(shè)備及操作工藝、維護均較簡單，施工速度快；如果井點管采用鋼管、塑料管，可以整根拔出重復(fù)使用等優(yōu)點；但一次性投資大，成孔質(zhì)量要求嚴(yán)格；降水完畢，井管拔出較困難。適用于滲透系數(shù)較大（10～250m/d）,土質(zhì)為砂類土，地下水豐富，降水深，面積大，時間長的情況，對在有流砂和重復(fù)挖填土方區(qū)使用，效果尤佳。

井點系統(tǒng)設(shè)備

由深井、井管和潛水水泵等組成，如上圖。由深井、井管和潛水水泵等組成，如圖。6．排水溝常用截面基坑（槽）排水溝常用截面表圖

示基坑面積（m2）截面符號粉質(zhì)粘土粘土地下水位以下的深度（m）44-88-1244-88-125000以下abc5000-10000abc1.01.00.310000以上abc1.01.00.41.21.00.47．排水溝和集水井的具體設(shè)置四周的排水溝和集水井應(yīng)設(shè)置在擬建建筑基礎(chǔ)邊以外凈距0.4m處，并設(shè)在地下水走向的上游。排水溝的深度為0.3～0.4m，溝底寬度不小于0.3m，坡度為0.1%～0.5%。排水溝邊緣層離開邊坡坡腳不少于0.3m。8．基坑較深時，多采用明溝的設(shè)置當(dāng)基礎(chǔ)較深且地下水位較高以及多層土中上部都有深水性較強的土層時，可在基坑邊坡上設(shè)置多層明溝，分層排除上部土中的地下水，以避免上層地下水流出沖刷土的邊坡造成塌方。多層明溝排水法在基坑（槽）邊坡上設(shè)置2～3層明溝及相應(yīng)集水坑，分層阻截上部土體中的地下水。排水溝和集水井設(shè)置方法及尺寸，基本與“普通明溝和集水井排水法”相同，應(yīng)注意防止上層排水溝地下水流向下層排水溝沖壞邊坡造成塌方。適用于基坑深度較大，地下水位較高以及多層土中上部有透水性較強的土?？杀苊馍蠈拥叵滤疀_刷邊坡造成塌方，減少邊坡高度和水泵揚程，但挖土面積增大，土方量增大。

9.井點降水在基坑施工時的意義基坑開挖施工與降水基坑的開挖施工，無論是采用支護體系的垂直開挖還是放坡開挖，如果施工地區(qū)的地下水位較高，都將涉及到地下水對基坑施工的影響這一問題。當(dāng)開挖施工的開挖面低于地下水位時，土體的含水層被切斷，地下水便會從坑外或坑底不斷地滲入基坑內(nèi)，另外在基坑開挖期間由于下雨或其它原因，可能會在基坑內(nèi)造成滯留水，這樣會使坑底地基土強度降低，壓縮性增大。這樣一來，從基坑開挖施工的安全角度出發(fā)，對于采用支護體系的垂直開挖，坑內(nèi)被動區(qū)土體由于含水量增加導(dǎo)致強度、剛度降低，對控制支護體系的穩(wěn)定性、強度和變形都是十分不利的；對于放坡開挖來講，也增加了邊坡失穩(wěn)和產(chǎn)生流砂的可能性。從施工角度出發(fā)，在地下水位以下進行開挖，坑內(nèi)滯留水一方面增加了土方開挖施工的難度，另一方面也使地下主體結(jié)構(gòu)的施工難以順利進行。而且在水的浸泡下，地基土的強度大大降低，也影響了其承載力。因此，為保證深基坑工程開挖施工的順利進行，同時保證地下主體結(jié)構(gòu)施工的正常進行以及地基土的強度不遭受損失，一方面在地下水位較高的地區(qū)，當(dāng)開挖面低于地下水位時，需采取降低地下水位的措施；另一方面基坑開挖期間坑內(nèi)需采取排水措施以排出坑內(nèi)滯留水，使基坑處于干燥的狀態(tài)，以利于施工。10.引發(fā)流砂的因素根據(jù)常發(fā)生流砂地區(qū)的工程實踐及土工分析，可發(fā)現(xiàn)引起流砂的因素大致有：1)．主要外因取決于水力坡度的大小，即該地區(qū)地下水位越高，基坑挖深越大，水力壓力差越大，越容易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；2)．土的顆粒組成中粘土含量小于10%，而粉砂含量大于75%；3)．土的不均勻系數(shù)D60/D10<5（式中D60為限定顆粒，即小于某粒徑的土粒重量計百分?jǐn)?shù)為60%時；D10為有效粒徑，即小于某粒徑的土粒重量計百分?jǐn)?shù)為10%時）。易發(fā)生流砂地區(qū)取得不均勻系數(shù)的值在1.6～3.2之間；4)．土的含水量大于30%；5)．土的空隙率大于43%；6)．在粘性土中有砂夾層的地質(zhì)構(gòu)造中，砂質(zhì)粉土或砂層的厚度大于250mm11.流砂防范措施

防范流砂的措施

防范流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，可根據(jù)其產(chǎn)生機理從兩方面入手：一方面可以通過減小水位差，另一方面可以通過增加地下水的滲流路線，從而減小其水力坡度，達到防范流砂的目的。在具體施工時，可以采取降水或設(shè)置擋水帷幕等措施。

1)．降水

根據(jù)開挖工程的具體情況，包括工程性質(zhì)、開挖深度、土質(zhì)條件等，并綜合考慮經(jīng)濟等因素而采取相適應(yīng)的降水方法。開挖深度較淺的基坑（H≤6m）可采取用普通輕型井點；深基坑（H>6m）可考慮采用噴射井點、深井井點等井點降水措施，也可以結(jié)合基坑的平面形狀及周圍環(huán)境條件，采用多級輕型井點或綜合多種井點降水方式以達到經(jīng)濟合理的降水效果。

2)．擋水帷幕

擋水帷幕的作用為加長地下水滲流路線，以阻止或限制地下水滲流到基坑中去。常用擋水帷幕的種類主要包括：

（1）鋼板樁

鋼板樁作為擋水帷幕的有效程度取決于板樁之間的止口鎖合程度及鋼板樁的長度。一般在板縫間易漏水，因此鋼板樁擋水帷幕只能阻擋較大水流，水中小工程的施工，可在四周打設(shè)鋼板樁，進行水下挖土然后水下澆筑混凝土以止水，而水下混凝土封閉必須能承受上升的壓力。對于一般基坑工程還需結(jié)合降水或其它擋水措施以增強擋水效果。

(2)水泥攪拌樁

水泥攪拌樁相互搭接形成擋水帷幕是近年來常用的擋水措施。水泥攪拌樁樁身1滲流系數(shù)極小，可以達到較好的擋水效果。當(dāng)水泥攪拌樁間搭接處間斷施工時，可能會造成搭接處結(jié)合不嚴(yán)密而漏水，這可以通過合理組織施工或采取局部注漿措施來進行防治。

（3）地下連續(xù)墻

地下連續(xù)墻墻身為鋼筋混凝土，擋水效果好，我國首次應(yīng)用地下連續(xù)墻便是作為水庫截水防滲之用。但地下連續(xù)墻造價昂貴，作為擋水帷幕使用一般僅在超大型重要工程中采用，在基坑工程中地下連續(xù)墻一般作為支護墻體，同時起到擋水的作用。在地下連續(xù)墻用于擋水時需要注意其槽段間接頭處的質(zhì)量以防止漏水，必要時可采取局部注漿措施以加強擋水效果。

（4）注漿擋水帷幕

沿基坑邊采用壓密注漿形成密閉擋水帷幕可起到截流地下水以防止流砂的目的。注漿材料可以采用水泥漿或化學(xué)漿液，常用的有：水泥和水；水泥、膨潤土、減少表面張力的粘合劑和水；硅膠、Am-9、丙凝等。

（5）凍結(jié)法

采用凍結(jié)法將基坑周圍或坑底土體一定范圍內(nèi)地下水凍結(jié)，一方面起到加固土體，同時作為支護的作用，另一方面達到擋水以防流砂的目的。12.輕型井點管沉設(shè)采用水沖法時沖孔所需的水流壓力在沉設(shè)井點時，沖孔是保證質(zhì)量的重要的一環(huán)。沖孔時水壓力不宜過大或過小。另外當(dāng)沖孔達到設(shè)計深度時，需盡快減低水壓。下表為一般情況下沖孔時的沖水壓力。

沖孔所需的水壓力土的名稱沖水壓力（MPa）

松散的細砂0.25-0.45

軟粘土、軟質(zhì)粉土粘質(zhì)土0.25-0.50

密實的腐殖土0.50

原狀的細砂0.50

松散中砂0.45-0.55

黃土0.60-0.65

原狀的中粒砂0.60-0.70

中等密實的粘土0.60-0.75

砂石土0.85-0.90

塑性粗砂0.85-1.15

密實粘土，密實粉質(zhì)粘土0.75-1.25

中等顆粒的砂石1.0-1.25

硬粘土1.25-1.50原狀粗沙礫1.35-1.5013．套管法井管埋設(shè)為保證施工時井點周圍濾砂層的質(zhì)量設(shè)計要求，可采用套管法施工。施工時用吊車先將套管就位，然后開泵沖孔，當(dāng)套管下沉?xí)r，漸漸加大高壓水泵的壓力，必須控制下沉速度。在上海地區(qū)，當(dāng)工作水壓力為0.8MPa時，下沉速度控制在0.3～0.8m/min，遇見粘土層時，套管要緩慢起落沖沉，一加大沖擊面。有時，為加速下沉，應(yīng)將工作水壓力提高1.2～1.5MPa。當(dāng)沖孔深度達到設(shè)計標(biāo)高時，需繼續(xù)沖洗一段時間，根據(jù)土質(zhì)情況可以減小工作水壓力或維持原來的水壓力。在井點未放入套管以前，先倒入少量砂，其作用為帶泥砂沉淀并防止井點插入粘土中，一般孔深比井點埋設(shè)標(biāo)高深1m左右，然后再將井點防入套管內(nèi)，砂分2～3次填完，最后拔出套管。如一次填到設(shè)計標(biāo)高，井點易被擠在套管內(nèi)，此時則可以應(yīng)用振動器助拔套管，否則在套管提升時會將井點一起帶出，井點就會高出設(shè)計標(biāo)高。為使井點處于中間位置，在濾管頂部可利用3根鋼筋制成的定位導(dǎo)向器，放入時向外伸張，井點拔出時可收緊。14．射水法井管沉設(shè)利用射水法進行井點管的埋設(shè)就是在井點管下安裝射水或濾管，在地面挖小坑，將射水或井點管插入后，下有射水球閥，上接可旋動節(jié)管和高壓膠管、水泵等。利用高壓水在井管下端沖刷土體，使井點管下沉。下沉?xí)r，隨時轉(zhuǎn)動管子，以增加下沉速度，并保證垂直。射水壓力為0.4～0.6MPa，當(dāng)為大顆粒砂粒土?xí)r，應(yīng)為0.9～1.0MPa，沖至設(shè)計深度后，取下軟管，再與集水總管連接，抽水時球閥可以自由關(guān)閉。沖孔直徑一般為300mm，沖孔深度應(yīng)比濾管底申0.5m左右，以利沉泥。灌砂方法要求與水沖發(fā)相同。本法優(yōu)點為一次沖孔成，直接埋管。其構(gòu)造如圖。15.套管水沖法井管沉設(shè)采用套管水沖法進行井點管的埋設(shè)(如圖)就是用套管或高壓水沖槍沖孔。沖槍由套管、沖孔高壓水管、反沖洗高壓水管和噴嘴等組成。在沖槍下端沿圓周布置10?8mm垂直向下的噴嘴，頭部沿圓周切成鋸齒形水口，以利套管下沉。為使套管內(nèi)部土柱迅速脫離，內(nèi)設(shè)兩層12?10mm的向心45o角的噴嘴。沖槍工作時，用高壓水泵將0.8~1.0MPa，高壓水通過高壓水管、噴嘴射入土中，以0.6m/min的速度沖土下沉，泥漿水不斷返向上部流出，至設(shè)計標(biāo)高后，停止沖水，通過反沖管供給0.4~0.6MPa的高壓水，使套管內(nèi)泥漿稀釋，至出清水，然后沉設(shè)井點管，在充填過濾砂的同時，將套管或沖槍緩緩拔出，隨拔隨填入過濾砂，在接近地面的頂端，用粘土將孔口封死，井點埋設(shè)即告完成。本法成孔直徑（?450mm）和砂井質(zhì)量能保證，不會泥土堵塞，井點滲水效果好。1.8土方填筑土方填筑與壓實對土方工程質(zhì)量有很大影響，應(yīng)熟悉填筑和壓實的基本要求。填筑要求包括土質(zhì)要求、填土方法、壓實方法等，對壓實的要求則有壓實功、土的含水量以及鋪土厚度等。學(xué)習(xí)中對涉及到的有關(guān)物理概念應(yīng)予以理解，這樣對工程中的一些現(xiàn)象可以從基本概念出發(fā)來理解，便于學(xué)懂和掌握，如，不同的壓實機械適用于不同的土質(zhì)；又如，含水量對填土壓實的影響等，都可以從物理概念出發(fā)來理解。但一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)和有關(guān)規(guī)定則必須記憶，如有機質(zhì)含量超過5%的土不得作為回填土、填土的分層厚度要求等。對填土壓實的檢驗方法與要求也應(yīng)了解，在不同的工程中常采用不同的方法，但它們所用的指標(biāo)基本一致。第二章樁基礎(chǔ)工程2.1概述1.建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)形式有哪幾種？一般如何選用？

2.不同形式承載樁的樁身應(yīng)力分布應(yīng)是怎樣的？

3.按施工方法樁可分成哪幾類？

4.樁型和成樁工藝的選擇依據(jù)主要有哪些？

答：2．不同形式承載樁的樁身應(yīng)力分布應(yīng)是怎樣的？

答：在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁側(cè)阻力承受的樁為摩擦型樁，樁頂荷載主要由樁側(cè)阻力承受的樁為端承摩擦型樁；在極限承載力狀態(tài)下，樁頂荷載由樁端阻力承受的樁為端承型樁，樁頂荷載主要由樁端阻力承受的樁為摩擦端承型樁。承載樁類型不同，應(yīng)力分布也不相同。應(yīng)力分布如圖所示。ａ摩擦型ｂ端承摩擦型ｃ摩擦端承型ｄ端承型3．答：按樁的施工方法，樁可分為預(yù)制樁和灌注樁兩類。預(yù)制樁是在工廠或施工現(xiàn)場制成的各種形式的樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入或振入土中，或有的用高壓水沖沉入土中。灌注樁是在施工現(xiàn)場的樁位上用機械或人工成孔，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成。根據(jù)成孔方法的不同分為挖孔、鉆孔、沖孔灌注樁，沉管灌注樁和爆擴樁等。4．答：樁型與工藝選擇應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)、樁的使用功能、穿越土層、樁端持力層土類、地下水位、施工設(shè)備、施工環(huán)境、施工經(jīng)驗、制樁材料供應(yīng)條件等，選擇經(jīng)濟合理、安全適用的樁型和成樁工藝。2.2預(yù)制樁施工1.土木工程中什么情況下需采用樁基礎(chǔ)?

2.樁有哪些類型?[1][2]

3.預(yù)制樁制作，搬運，堆放有哪些要求?[1][2]

4.錘擊法施工設(shè)備是怎樣的?

5.打樁前要做哪些準(zhǔn)備工作?

6.打樁的順序如何確定?

7.打樁方法的要點有哪些?

8.打樁質(zhì)量如何控制?

9.打樁有哪些公害？如何防治？

10.靜力壓樁如何施工？[施工方案][施工計劃][施工平面圖]

答：4．

錘擊法是利用樁錘的沖擊克服土對樁的阻力，使樁沉到預(yù)定深度或達到持力層。這是最常用的一種沉樁方法。打樁機包括樁錘、樁架和動力裝置。5．打樁前應(yīng)做好下列準(zhǔn)備工作：處理架空(高壓線)和地下障礙物，場地應(yīng)平整，排水應(yīng)暢通，并滿足打樁所需的地面承載力；設(shè)置供電、供水系統(tǒng)；安裝打樁機等。施工強還應(yīng)做好定位放線。樁基軸線的定位點及水準(zhǔn)點，應(yīng)設(shè)置在不受打樁影響的區(qū)域，水準(zhǔn)點設(shè)置不少于2個。在施工過程中可據(jù)此檢查樁位的偏差以及樁的入土深度。6．打樁順序合理與否，會直接影響打樁速度、打樁質(zhì)量及周圍環(huán)境。當(dāng)樁距小于4倍樁的邊長或樁徑時，打樁順序尤為重要。打樁順序影響擠土方向。打樁向哪個方向推進，則向哪個方向擠土。根據(jù)樁群的密集程度，可選用下述打樁順序：由一側(cè)向單一方向進行（圖2-4a）；自中間向兩個方向?qū)ΨQ進行（圖2-4b）；自中間向四周進行（圖2-4c）。第一種打樁順序，打樁推進方向宜逐排改變，以免土朝一個方向擠壓而導(dǎo)致土壤擠壓不均勻，對于同一排樁，必要時還可采用間隔跳打的方式。對于密集樁群，應(yīng)采用自中間向兩個方向或向四周對稱施打的順序；當(dāng)一側(cè)毗鄰建筑物或有其他須保護的地下、地面構(gòu)筑物、管線等時，應(yīng)由毗鄰建筑物處向另一方向施打。

a）由一側(cè)向單一方向進行；b）由中間向兩個方向進行；c）由中間向四周進行

圖2-4打樁順序

此外，根據(jù)樁及基礎(chǔ)的設(shè)計標(biāo)高，打樁宜先深后淺；根據(jù)樁的規(guī)格，則宜先大后小，先長后短。這樣可避免后施工的樁對先施工的樁產(chǎn)生擠壓而發(fā)生樁位偏斜。7．

打入預(yù)制樁－第一節(jié)樁體打入預(yù)制樁－電焊接樁打入預(yù)制樁－末節(jié)樁體8．打樁的質(zhì)量控制包括打樁前、打樁過程中的控制以及施工后的質(zhì)量檢查。

施工前應(yīng)對成品樁做外觀及強度檢驗，錘擊預(yù)制樁，應(yīng)在強度與齡期均達到要求后，方可錘擊。接樁用焊條或半成品硫磺膠泥應(yīng)有產(chǎn)品合格證書，或送有關(guān)部門檢驗。

打樁開始前應(yīng)對樁位的放樣進行驗收，樁位放樣允許偏差對群樁為20mm、對單排樁為10mm。

施工過程中應(yīng)檢查樁的樁體垂直度、沉樁情況、貫入情況、樁頂完整狀況、電焊接樁質(zhì)量、電焊后的停歇時間等。對電焊接樁，重要工程應(yīng)對電焊接頭做10%的焊縫探傷檢查。

打樁時，樁頂破碎或樁身嚴(yán)重裂縫，應(yīng)立即暫停，在采取相應(yīng)的技術(shù)措施后，方可繼續(xù)施打。打樁時，除了注意樁頂與樁身由于樁錘沖擊破壞外，還應(yīng)注意樁身受錘擊拉應(yīng)力而導(dǎo)致的水平裂縫，在軟土中打樁，在樁頂以下1/3樁長范圍內(nèi)常會因反射的張力波使樁身受拉而引起水平裂縫。開裂的地方往往出現(xiàn)在吊點和混凝土缺陷處，這些地方容易形成應(yīng)力集中。采用重錘低速擊樁和較軟的樁墊可減少錘擊拉應(yīng)力。

此外，還應(yīng)監(jiān)測打樁施工對周圍環(huán)境有無造成影響。

打樁施工結(jié)束后，應(yīng)進行樁基工程的樁位驗收。打入樁的樁位偏差，必須符合表2-2的規(guī)定。序號項目允許偏差（mm）1蓋有基礎(chǔ)梁的樁垂直于