石巖主講教師第一章土方工程學(xué)習(xí)要點(diǎn)

土方工程是建筑工程施工中主要分部工程之一，任何一項(xiàng)建筑工程施工都是從土方工程開(kāi)始的。主要內(nèi)容：土的分類(lèi)及工程性質(zhì)、土方量計(jì)算、填土壓實(shí)方法、深基坑施工、施工輔助工作、土方機(jī)械化施工及土方工程質(zhì)量驗(yàn)收；學(xué)習(xí)重點(diǎn)：土方工程量計(jì)算、填土壓實(shí)的質(zhì)量檢查、井點(diǎn)降水；學(xué)習(xí)難點(diǎn)：深基坑邊坡穩(wěn)定及支護(hù)結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)要求:了解土的分類(lèi)及其工程性質(zhì)；掌握基坑(槽)、場(chǎng)地平整土石方工程量的計(jì)算方法；了解土壁塌方和發(fā)生流砂現(xiàn)象的原因及防止方法；熟悉常用土方施工機(jī)械的特點(diǎn)、性能、適用范圍及提高生產(chǎn)率的方法；掌握回填土施工方法及質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；掌握人工降低地下水位方法及輕型井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)。1.2

土方工程量計(jì)算1.3

施工準(zhǔn)備與輔助工作1.5

基坑(槽)施工1.4

土方機(jī)械化施工1.6

填土與壓實(shí)1.7

地基局部處理1.8

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及安全技術(shù)本章作業(yè)

End本章內(nèi)容1.1

概述

根據(jù)土方工程的施工內(nèi)容與方法不同，土方工程分類(lèi)有以下幾種：場(chǎng)地平整將天然地面改造成設(shè)計(jì)要求的平面，其土方工程施工面積大，土方工程量大?；樱ú郏╅_(kāi)挖基坑（槽）開(kāi)挖指開(kāi)挖寬度在3m以?xún)?nèi)，長(zhǎng)寬比不小于3的基槽或長(zhǎng)寬比小于3、底面積在20m2以?xún)?nèi)的基坑進(jìn)行的土方開(kāi)挖工程。基坑（槽）回填基礎(chǔ)完成后，應(yīng)分層回填，且保證回填土具有一定的壓實(shí)密度，以避免建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。1.1概述1.1.1土方工程分類(lèi)

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工程量大，施工工期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高；施工條件復(fù)雜，又多為露天作業(yè)，受地區(qū)氣候條件、地質(zhì)和水文條件的影響很大，難以確定的因素較多；受場(chǎng)地限制，土方的開(kāi)挖與土方的留置、存放都受到施工場(chǎng)地限制，特別是城市內(nèi)施工，場(chǎng)地狹窄，周?chē)ㄖ锒啵拗朴葹橥怀觥?.1.2土方施工特點(diǎn)

土的種類(lèi)繁多，其分類(lèi)方法也很多，如按土的沉積年代、按顆粒級(jí)配、按密實(shí)度、按液性指數(shù)分類(lèi)等(見(jiàn)補(bǔ)充的相關(guān)土力學(xué)知識(shí))。在建筑工程施工中，按土的開(kāi)挖難易程度將土分為八類(lèi)：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石等八類(lèi)。土的工程分類(lèi)與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見(jiàn)表1.1所示。

1.1.3土的分類(lèi)與鑒別

表1.1土的工程分類(lèi)與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法土的分類(lèi)土的名稱(chēng)可松性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法KSKs‘一類(lèi)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(lèi)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(lèi)土(堅(jiān)土)軟及中等密實(shí)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(shí)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(lèi)土(砂礫堅(jiān)土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實(shí)的黃土，天然級(jí)配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石1.26～1.321.06～1.09整個(gè)用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘土的分類(lèi)土的名稱(chēng)可松性系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法KSKs‘五類(lèi)土(軟石)硬石炭紀(jì)粘土，中等密實(shí)的頁(yè)巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)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(lèi)土(次堅(jiān)石)泥巖，砂巖，礫巖，堅(jiān)實(shí)的頁(yè)巖，泥灰?guī)r，密實(shí)的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開(kāi)挖,部分用風(fēng)鎬七類(lèi)土(堅(jiān)石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開(kāi)挖八類(lèi)土(特堅(jiān)硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅(jiān)實(shí)的細(xì)?；◢弾r、閃長(zhǎng)巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開(kāi)挖補(bǔ)充相關(guān)土力學(xué)知識(shí)——土的工程分類(lèi)按沉積土層的應(yīng)力歷史分類(lèi)（先期固結(jié)壓力與豎向有效自重應(yīng)力比較來(lái)確定土的類(lèi)型），把土分為3大類(lèi)：正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土。天然土層在歷史上所經(jīng)受過(guò)最大的固結(jié)壓力（指土體在固結(jié)過(guò)程中所受的最大有效壓力），稱(chēng)為先（前）期固結(jié)壓力。正常固結(jié)土層在歷史上所經(jīng)受的先期固結(jié)壓力等于現(xiàn)在覆蓋土重（豎向有效自重應(yīng)力）；超固結(jié)土層歷史上曾經(jīng)受過(guò)大于現(xiàn)有覆蓋土重的先期固結(jié)壓力；欠固結(jié)土層的先期固結(jié)壓力小于現(xiàn)有覆蓋土重。按顆粒大小分類(lèi)，把土分為6大類(lèi)：

根據(jù)界限粒徑200，20，2，0.075，0.005mm把土粒分為6大類(lèi)。分類(lèi)粒徑（mm）漂石、塊石＞200卵石、碎石200～20圓礫、角礫粗20～10中10～5細(xì)5～2砂粒粗2～0.5中0.5～0.25細(xì)0.25～0.1級(jí)細(xì)0.1～0.075粉粒粗0.075～0.01細(xì)0.01～0.005粘粒＜0.005按地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范分類(lèi)，把土分為6大類(lèi)：巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。幾個(gè)名詞界限含水量是指土從一種狀態(tài)過(guò)渡到另外一種狀態(tài)的含水量。隨著含水量的變化土體呈不同的狀態(tài)。液態(tài)與塑態(tài)之間分界的含水量為液限；塑態(tài)與半固態(tài)之間分界的含水量為塑限；半固態(tài)與固態(tài)之間分界的含水量為縮限。

塑性指數(shù)為土的液限與塑限的差值。土粒越細(xì)，粘粒含量越多，其比表面積也越大，與水作用和進(jìn)行交換的機(jī)會(huì)越多，塑性指數(shù)也越大。液性指數(shù)為土的含水量與塑限之差除以塑性指數(shù)，液性指數(shù)反映粘性土天然狀態(tài)的軟硬程度，液性指數(shù)越大土體越軟。人工填土可分為素填土、雜填土、沖填土和壓實(shí)填土四類(lèi)。土的含水量：土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。1.1.4土的工程性質(zhì)

1.1.4.1土的含水量

式中：m濕——含水狀態(tài)土的質(zhì)量，kg；m干——烘干后土的質(zhì)量，kg；mW

——土中水的質(zhì)量，kg；mS—固體顆粒的質(zhì)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(duì)土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實(shí)程度有直接的影響。(1.1)通常情況下，w≤5%的為干土；5%<w≤30%的為潮濕土；w>30%的為濕土。土的天然密度:

在天然狀態(tài)下，單位體積土的質(zhì)量。它與土的密實(shí)程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計(jì)算：

1.1.4.2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(zhì)量，kg；V——土的體積，m3。

(1.2)干密度:土的固體顆粒質(zhì)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(zhì)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(shí)。土的密實(shí)程度主要通過(guò)檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制。

(1.3)1.1.4.3土的可松性系數(shù)

土的可松性：天然土經(jīng)開(kāi)挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動(dòng)夯實(shí)，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱(chēng)為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示，即式中：KS、KS′——土的最初、最終可松性系數(shù)；V1——土在天然狀態(tài)下的體積，m3；V2——土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，m3；V3——土經(jīng)壓(夯)實(shí)后的體積，m3。(1.4)(1.5)土的最初可松性系數(shù)KS是計(jì)算開(kāi)挖工程量、車(chē)輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計(jì)算土方調(diào)配、回填所需挖土工程量的主要參數(shù)，各類(lèi)土的可松性系數(shù)見(jiàn)表1.1所示。例題【例1.1】已知某基坑體積V=581.3m3，土的KS=1.20，KS’=1.10。挖出土用裝載量為4m3/每車(chē)的汽車(chē)運(yùn)走，求所需車(chē)次。【例1.2】某工程需回填土的體積為120m3，所取土的KS=1.20，KS’=1.03。求所取土的工程量?！纠?.3】已知基坑體積2000m3，基礎(chǔ)體積1200m3，土的最初可松性系數(shù)1.14，最后可松性系1.05,問(wèn)應(yīng)預(yù)留多少回填土（自然狀態(tài)下）？預(yù)留夯實(shí)土：2000-1200=800m3；預(yù)留原土：800/1.05=762m3；外運(yùn)原土：2000-762=1238m3；外運(yùn)松土：1238×1.14=1412m3。1.1.4.4土的滲透性水力梯度：指實(shí)際液體流動(dòng)的總水頭沿程下降的坡度。I=Δh/L土的滲透性：指土體被水透過(guò)的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)k表示。滲透系數(shù)：表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類(lèi)井點(diǎn)的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見(jiàn)表1.2所示。LΔh單位時(shí)間內(nèi)水穿透土體的速度（V=KI）

土的種類(lèi)滲透系數(shù)(m/d)土的種類(lèi)滲透系數(shù)(m/d)亞粘土、粘土＜0.1含粘土的中砂、純細(xì)砂20～25亞粘土0.1～0.5含粘土的細(xì)砂、純中砂35～50含亞粘土的粉砂0.5～10純粗砂50～75純粉砂1.5～5.0粗砂夾卵石50～100含粘土的細(xì)砂10～15卵石100～200表1.2土的滲透系數(shù)參考表

1.1.4.5土的壓縮性土的壓縮性是指土在壓力的作用下體積變小的性質(zhì)。

一般土的壓縮率見(jiàn)表1.3土的類(lèi)別土的名稱(chēng)土的壓縮率每立方米松散土壓實(shí)后的體積（m3）一～二類(lèi)土種植土200.80一般土100.90砂土50.95三類(lèi)土天然濕度黃土12～170.85一般土50.95干燥堅(jiān)實(shí)黃土5～70.941.2土方工程計(jì)算在土方工程施工之前，通常要計(jì)算土方的工程量。但土方工程的外形往往很復(fù)雜，不規(guī)則，要得到精確的計(jì)算結(jié)果很困難。一般情況下，都將其假設(shè)或劃分成為一定的幾何形狀，并采用具有一定精度而又和實(shí)際情況近似的方法進(jìn)行計(jì)算。

1.2.1基坑與基槽土方量計(jì)算

基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個(gè)平行的平面作底的一種多面體)體積公式計(jì)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。(1.6)基槽土方量計(jì)算可沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算(圖1.2)式中：V1——第一段的土方量，m3；L1——第一段的長(zhǎng)度，m。將各段土方量相加即得總土方量：

(1.7)(1.8)11.2.2場(chǎng)地平整土方計(jì)算

對(duì)于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場(chǎng)、車(chē)站等占地廣闊工程的平整場(chǎng)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(chǎng)地設(shè)計(jì)要求的平面。

場(chǎng)地挖填土方量計(jì)算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計(jì)算的場(chǎng)地劃分成若干橫截面后，用橫截面計(jì)算公式逐段計(jì)算，最后將逐段計(jì)算結(jié)果匯總。橫截面法計(jì)算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對(duì)于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。

初定標(biāo)高（按挖填平衡）

方法：將場(chǎng)地劃分為每格邊長(zhǎng)10～40m，通常采用20m的方格網(wǎng)，找出每個(gè)方格各個(gè)角點(diǎn)的地面標(biāo)高（實(shí)測(cè)法、等高線插入法）。aaaaaaH11H12H21H22計(jì)算角點(diǎn)地面標(biāo)高

插入法：根據(jù)地形圖上所標(biāo)的等高線，假定兩等高線間的地面坡度按直線變化，用插入法求出各方格角點(diǎn)的地面標(biāo)高，如圖等高線44.0-44.5間角點(diǎn)4的地面標(biāo)高H4。

圖解法：以等高線與方格邊線交點(diǎn)為區(qū)域，畫(huà)出垂直等高線的平行等分線，等分距離為方格邊線上的相臨兩點(diǎn)高差。如圖：H4=

44.50-0.16=44.34米。說(shuō)明：x、L值用比例尺在圖中量去。理想的設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)該使場(chǎng)地內(nèi)的土方在平整前和平整后相等而達(dá)到填挖平衡：

H0na2=【a2（H11+H12+H21+H22）/4】則場(chǎng)地初定標(biāo)高：

H0=（H11+H12+H21+H22）/4nH11、H12

、H21、H22——一個(gè)方格各角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高；n

——方格個(gè)數(shù)?；颍篐0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4nH1——一個(gè)方格所僅有角點(diǎn)的標(biāo)高；H2、H3、H4——分別為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)方格共用角點(diǎn)的標(biāo)高。調(diào)整場(chǎng)地初定標(biāo)高按泄水坡度、土的可松性、就近借棄土等調(diào)整。

按泄水坡度調(diào)整各角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高：雙向排水時(shí)，任意點(diǎn)點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為：

Hn

=H0

L?i

Hn

=H0

Lxix

L

yiy單向排水時(shí)，任意點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為:

LyLxixiyH0LHnH0H0iHn【例1.4】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)、地面標(biāo)高如圖,格邊長(zhǎng)a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考慮土的可松性的影響，確定方格各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高。解：（1）初步設(shè)計(jì)標(biāo)高（場(chǎng)地平均標(biāo)高）H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）

=70.29（m）70.09（2）按泄水坡度調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高：Hn=H0

Lx

ix

Lyiy

；H1=70.29－30×2‰+30×3‰=70.32H2=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36H3=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40

其它見(jiàn)圖按土的可松性、就近借棄土等調(diào)整?？紤]土的最終可松性，需要提高設(shè)計(jì)標(biāo)高；考慮場(chǎng)外取土或棄土?xí)r，相應(yīng)提高或降低設(shè)計(jì)標(biāo)高。計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度施工高度為角點(diǎn)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度。各方格角點(diǎn)的施工高度按下式計(jì)算：

式中：hn——角點(diǎn)施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為挖)，m；n——方格的角點(diǎn)編號(hào)(自然數(shù)列1，2，3，…，n)。

(1.9)1.2.3場(chǎng)地土方量計(jì)算1.2.3.1方格網(wǎng)法場(chǎng)地各方格的土方量，一般可分為下述幾種不同類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算：全挖（全填）方格兩挖和兩填方格-三挖一填（或三填一挖）方格-一點(diǎn)填方或挖方H1H2H3H1H3OO全填或全挖錐體部分為填方H2h1h2h3h2h1h3oo1.2.3.2方格網(wǎng)法計(jì)算場(chǎng)地平整土方量步驟為：場(chǎng)地網(wǎng)格劃分實(shí)測(cè)或計(jì)算網(wǎng)格角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高根據(jù)“填挖平衡”原則，求出理想初始標(biāo)高考慮排水等因素，調(diào)整初始標(biāo)高繪制方格網(wǎng)圖(6)計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度(7)計(jì)算“零點(diǎn)”位置，確定零線(8)計(jì)算方格土方工程量(9)邊坡土方量計(jì)算(10)計(jì)算土方總量(5)繪制方格網(wǎng)圖方格網(wǎng)圖由設(shè)計(jì)單位(一般在1/500的地形圖上)將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)a=10～40m的若干方格，與測(cè)量的縱橫坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，在各方格角點(diǎn)規(guī)定的位置上標(biāo)注角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高(H)和設(shè)計(jì)標(biāo)高(Hn)，如圖1.3所示。(6)計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度施工高度為角點(diǎn)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度。各方格角點(diǎn)的施工高度按下式計(jì)算：

式中：hn——角點(diǎn)施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為挖)，m；n——方格的角點(diǎn)編號(hào)(自然數(shù)列1，2，3，…，n)。

(1.9)(7)計(jì)算“零點(diǎn)”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(diǎn)，即為“零點(diǎn)”(圖1.4)。零點(diǎn)位置按下式計(jì)算：

式中:x1、x2——角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離，m；h1、h2——相鄰兩角點(diǎn)的施工高度(均用絕對(duì)值)，m;(1.10)a——方格網(wǎng)的邊長(zhǎng)，m。確定零點(diǎn)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(diǎn)上標(biāo)出挖填施工高度相應(yīng)比例，用尺相連，與方格相交點(diǎn)即為零點(diǎn)位置。將相鄰的零點(diǎn)連接起來(lái)，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。

(8)計(jì)算方格土方工程量按方格底面積圖形和表1.3所列計(jì)算公式，逐格計(jì)算每個(gè)方格內(nèi)的挖方量或填方量。(9)邊坡土方量計(jì)算場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進(jìn)行計(jì)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(wǎng)點(diǎn)計(jì)算公式項(xiàng)目圖式計(jì)算公式一點(diǎn)填方或挖方(三角形)

兩點(diǎn)填方或挖方(梯形)

三點(diǎn)填方或挖方(五角形)

四點(diǎn)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(zhǎng)度；A1——邊坡①的端面積,A1=h2(mh2)/2；h2——角點(diǎn)的挖土高度；m—邊坡的坡度系數(shù)，m=寬/高。(1.11)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(zhǎng)度；A1、A2、A0—邊坡④兩端及中部橫斷面面積。

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

(1.12)(1.13)【例1.5】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)如圖1.7所示，方格邊長(zhǎng)為20m×20m，填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0，挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5，試用公式法計(jì)算挖方和填方的總土方量。

【解】

(1)

根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點(diǎn)的地面設(shè)計(jì)標(biāo)高和自然標(biāo)高，計(jì)算結(jié)果列于圖1.8中。

由公式1.9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(jì)算零點(diǎn)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(hào)不同，說(shuō)明此方格邊上有零點(diǎn)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(diǎn)標(biāo)于圖上，并將相鄰的零點(diǎn)連接起來(lái)，即得零線位置，如圖1.8。

(3)計(jì)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(gè)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(wǎng)總填方量：∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)

方格網(wǎng)總挖方量：

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

依式1.11、1.12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)

總結(jié)：場(chǎng)地平整土方量的計(jì)算步驟1、確定要平整的場(chǎng)地形狀，劃分方格網(wǎng)（a）；2、測(cè)定各方格角點(diǎn)原地面標(biāo)高(Hx);3、計(jì)算場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高(H0)；4、修正各方格角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高（Hn）;6、計(jì)算各方格角點(diǎn)的施工高度（hx）;7、計(jì)算零點(diǎn)、繪制零線；8、確定填、挖方區(qū)，計(jì)算土方量；9、邊坡土方量計(jì)算；5、繪制方格網(wǎng)圖;10、計(jì)算土方總量。1.2.3.2斷面法自行閱讀1.2.4土方調(diào)配

土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計(jì)(土方規(guī)劃)中的一個(gè)重要內(nèi)容，在平整場(chǎng)地土方工程量計(jì)算完成后進(jìn)行。編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理?xiàng)l件，把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個(gè)調(diào)配區(qū)，計(jì)算各調(diào)配區(qū)的土方量，并計(jì)算每對(duì)挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離)，確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案，應(yīng)使土方總運(yùn)輸量最小或土方運(yùn)輸費(fèi)用最少，而且便于施工，從而可以縮短工期、降低成本。

土方調(diào)配的原則：力求達(dá)到挖方與填方平衡和運(yùn)距最短的原則；近期施工與后期利用的原則。進(jìn)行土方調(diào)配，必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方施工方法與運(yùn)輸方法，綜合上述原則，并經(jīng)計(jì)算比較，選擇經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案。調(diào)配方案確定后，繪制土方調(diào)配圖(如圖1.10)。在土方調(diào)配圖上要注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量和每對(duì)挖填之間的平均運(yùn)距。圖中的土方調(diào)配，僅考慮場(chǎng)內(nèi)挖方、填方平衡。W為挖方，T為填方。土方的調(diào)配步驟（1）

找出零線，畫(huà)出挖方區(qū)、填方區(qū)；（2）劃分調(diào)配區(qū)

注意：1）位置與建、構(gòu)筑物協(xié)調(diào)，且考慮開(kāi)、施工順序；2）大小滿(mǎn)足主導(dǎo)施工機(jī)械的技術(shù)要求；3）與方格網(wǎng)協(xié)調(diào)，便于確定土方量；

4）借、棄土區(qū)作為獨(dú)立調(diào)配區(qū)。B1A1A2A3A4B2B30000劃分調(diào)配區(qū)示例（3）找各挖、填方區(qū)間的平均運(yùn)距（即土方重心間的距離）可近似以幾何形心代替土方體積重心

挖

填B1B2B3挖方量A1

50

70

100500A2

70

40

90

500A3

60

110

70

500A4

80

100

40400填方量800600500

1900

（4）列挖、填方平衡及運(yùn)距表（5）調(diào)配

方法：最小元素法－－就近調(diào)配。

順序：先從運(yùn)距小的開(kāi)始，使其土方量最大。n

列填方量

填挖B1B2B3挖方量A1

50

70

100500A2

70

40

90

500A3

60

110

70500A4

80

100

40400800600500

1900m

行400500500300100100結(jié)果：所得運(yùn)輸量較小，但不一定是最優(yōu)方案。（總運(yùn)輸量97000m3·m)

（6）畫(huà)出調(diào)配圖（略）

調(diào)配方案的優(yōu)化自行閱讀

調(diào)配方案的優(yōu)化（線性規(guī)劃中—表上作業(yè)法）

（1）確定初步調(diào)配方案（如上）

要求：有幾個(gè)獨(dú)立方程土方量要填幾個(gè)格，即應(yīng)填m+n-1個(gè)格，不足時(shí)補(bǔ)“0”。如例中：m+n-1=3+4-1=6，已填6個(gè)格，滿(mǎn)足。（2）判別是否最優(yōu)方案

用位勢(shì)法求檢驗(yàn)數(shù)ij，若所有ij

0，則方案為最優(yōu)解。首先求出表中各個(gè)方格的假象價(jià)格系數(shù)Cij‘。有調(diào)配土方方格的假象價(jià)格系數(shù)Cij‘=Cij；

無(wú)調(diào)配土方方格的假象價(jià)格系數(shù)用下式計(jì)算：

n

列填方量

填挖B1B2B3挖方量A1

50

50

70100

10060500A2

70

-10

40

40

90

0500A3

60

60

110

110

7070500A4

8030

100

80

4040400800600500

1900m

行400500500300100100

假設(shè)價(jià)格系數(shù)求出后，按下式求出表中無(wú)調(diào)配土方方格的檢驗(yàn)數(shù)：n

列填方量

填挖B1B2B3挖方量A1

50

50

70100

10060500A2

70

-10

40

40

90

0500A3

60

60

110

110

7070500A4

8030

100

80

4040400800600500

1900m

行-+++++方案調(diào)整

調(diào)整方法：閉回路法。

調(diào)整順序：從負(fù)值最大的格開(kāi)始。1)找閉回路沿水平或垂直方向前進(jìn)，遇適當(dāng)?shù)挠袛?shù)字的格轉(zhuǎn)彎，直至回到出發(fā)點(diǎn)。

2）調(diào)整調(diào)配值從空格出發(fā)，在奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點(diǎn)的數(shù)字中，挑最小的土方數(shù)調(diào)到空格中。且將其它奇數(shù)次轉(zhuǎn)角的土方數(shù)都減、偶數(shù)次轉(zhuǎn)角的土方數(shù)都加這個(gè)土方量，以保持挖填平衡。

填方量填挖B1B2B3挖方量A1

500A2

500A3

500A4

400800600500

1900400500500300100100X12(100)

(0)(400)(400)對(duì)新調(diào)配方案，再進(jìn)行檢驗(yàn)，看其是否已是最優(yōu)方案。如果檢驗(yàn)數(shù)中仍有負(fù)數(shù)出現(xiàn)，那就仍按上述步驟繼續(xù)調(diào)整，直到找出最優(yōu)方案為止。上表檢驗(yàn)數(shù)均為“+”，故該方案即為最優(yōu)方案。其土方總運(yùn)輸量為：Z=400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000（m3·m）1.3施工準(zhǔn)備與輔助工作1.3.1施工準(zhǔn)備

(1)

在場(chǎng)地平整施工前，應(yīng)利用原場(chǎng)地上已有各類(lèi)控制點(diǎn)，或已有建筑物、構(gòu)筑物的位置、標(biāo)高，測(cè)設(shè)平場(chǎng)范圍線和標(biāo)高。(2)對(duì)施工區(qū)域內(nèi)障礙物要調(diào)查清楚，制訂方案，并征得主管部門(mén)意見(jiàn)和同意，拆除影響施工的建筑物、構(gòu)筑物；拆除和改造通訊和電力設(shè)施、自來(lái)水管道、煤氣管道和地下管道；遷移樹(shù)木。(3)盡可能利用自然地形和永久性排水設(shè)施，采用排水溝、截水溝或擋水壩措施，把施工區(qū)域內(nèi)的雨雪自然水、低洼地區(qū)的積水及時(shí)排除，使場(chǎng)地保持干燥,便于土方工程施工。(4)對(duì)于大型平整場(chǎng)地，利用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，將場(chǎng)地設(shè)計(jì)平面圖的方格網(wǎng)在地面上測(cè)設(shè)固定下來(lái)，各角點(diǎn)用木樁定位，并在樁上注明樁號(hào)、施工高度數(shù)值,以便施工。(5)修好臨時(shí)道路、電力、通訊及供水設(shè)施，以及生活和生產(chǎn)用臨時(shí)房屋。1.3.2土方邊坡與土壁支撐

土壁穩(wěn)定，主要是由土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就會(huì)塌方。造成土壁塌方的主要原因有：

邊坡過(guò)陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質(zhì)差、開(kāi)挖深度大的坑槽中，常引起塌方。雨水、地下水滲入基坑，使土體重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因?；?槽)邊緣附近大量堆土，或停放機(jī)具、材料，或由于動(dòng)荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度。

防止邊坡塌方的措施放足邊坡，邊坡的留置應(yīng)符合規(guī)范的要求；在邊坡上堆土方或材料以及使用施工機(jī)械時(shí)，應(yīng)保持與邊坡邊緣有一定距離（當(dāng)土質(zhì)良好時(shí)，堆土或材料應(yīng)距挖方邊緣0.8m以外，高度不應(yīng)超過(guò)1.5m；在軟土地區(qū)開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)隨挖隨運(yùn)，以防由于地面加荷引起的邊坡塌方。）；做好排水工作；采用措施進(jìn)行坡面防護(hù)（塑料薄膜覆蓋，水泥砂漿抹面、掛網(wǎng)抹面或噴漿）。1.3.2.1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(chēng)為邊坡系數(shù)。

(d)踏步形邊坡

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時(shí)，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過(guò)下列規(guī)定：密實(shí)、中密的砂土和碎石類(lèi)土(充填物為砂土)：1.0m；

硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土：1.25m；

硬塑、可塑的粘土和碎石類(lèi)土(充填物為粘性土)：1.5m；

堅(jiān)硬的粘土：2m。

挖土深度超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮放坡或做成直立壁加支撐。

當(dāng)挖地基坑較深或晾槽時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)行情況采取護(hù)面措施。常用的坡面保護(hù)方法有帆布、塑料薄膜覆蓋法，坡面拉網(wǎng)法或掛網(wǎng)，土袋、砌磚壓坡法，噴混凝土法、土釘墻。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時(shí)，挖方深度在5m以?xún)?nèi)且不加支撐的邊坡的最陡坡度應(yīng)符合表1.4規(guī)定。

基坑(槽)或管溝挖好后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)工程或地下結(jié)構(gòu)工程施工。在施工過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查坑壁的穩(wěn)定情況?；舆吰伦o(hù)面方法示意圖（d）土袋或砌石壓坡護(hù)面（c）鋼絲網(wǎng)混凝土或鋼筋混凝土護(hù)面（a）薄膜或砂漿覆蓋（b）掛網(wǎng)或掛網(wǎng)抹砂漿護(hù)面表1.4深度在5m內(nèi)的基坑(槽)、管溝邊坡的最陡坡度

土的類(lèi)別邊坡坡度(高∶寬)坡頂無(wú)荷載坡頂有靜載坡頂有動(dòng)載中密的砂土1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石類(lèi)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(lèi)土(充填物為粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土1：0.331：0.501：0.67老黃土1：0.101：0.251：0.33軟土(經(jīng)井點(diǎn)降水后)1：1.00----

永久性挖方邊坡坡度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求放坡。臨時(shí)性挖方的邊坡值應(yīng)符合表1.5的規(guī)定。表1.5臨時(shí)性挖方邊坡值

土的類(lèi)別邊坡值(高∶寬)砂土(不包括細(xì)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(lèi)土充填堅(jiān)硬、硬塑粘性土1∶0.50～1∶1.00充填砂土1∶1.00～1∶1.501.3.2.2土壁支撐當(dāng)開(kāi)挖基坑（槽）的土體含水量大而不穩(wěn)定，或基坑較深，或受到周?chē)鷪?chǎng)地限制而需用較陡的邊坡或直立開(kāi)挖而土質(zhì)較差時(shí)，應(yīng)采用臨時(shí)性支撐加固；開(kāi)挖寬度較大的基坑，當(dāng)在局部地段無(wú)法放坡，或下部土方受到基坑尺寸限制不能放較大坡度時(shí)，應(yīng)在下部坡腳采取加固措施，如采用短樁與橫隔板支撐或砌磚、毛石或用編織袋、草袋裝土堆砌臨時(shí)矮擋土墻保護(hù)坡腳。一般溝槽、基坑、深基坑的支撐方法分別見(jiàn)下面表格。一般溝槽的支撐方法一般基坑的支撐方法深基坑的支護(hù)方法錨桿挖孔灌注樁擋墻護(hù)壁的形式(點(diǎn)擊播放video)地下連續(xù)墻施工工藝地下連續(xù)墻：利用各種挖槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土和承重功能的連續(xù)的地下墻體。

施工過(guò)程(點(diǎn)擊播放flash)逆作法施工過(guò)程（點(diǎn)擊播放flash）施工過(guò)程(點(diǎn)擊播放flash)逆作法施工過(guò)程（點(diǎn)擊播放flash）

為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降，必須做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明溝排水法和井點(diǎn)降水法。

1.3.3降低地下水位

1.3.3.1明溝排水法

明溝排水法是一種設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用普遍的人工降低水位的方法。

施工方法是，開(kāi)挖基坑或溝槽過(guò)程中，遇到地下水或地表水時(shí)，在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周?chē)_(kāi)挖排水溝，設(shè)置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外(見(jiàn)圖1.16)。

明溝排水法適用于水流較大的粗粒土層的排水、降水，也可用于滲水量較小的粘性土層降水，但不適宜于細(xì)砂土和粉砂土層，因?yàn)榈叵滤疂B出會(huì)帶走細(xì)粒而發(fā)生流砂現(xiàn)象。集水井降水（點(diǎn)擊播放flash）普通明溝排水法1.排水明溝；2.集水井；3.離心式水泵；4.設(shè)備基礎(chǔ)與建筑物基礎(chǔ)邊線；5.原地下水位線；6.降低后地下水位線分層明溝排水法1.層底排水溝；2.層底集水井；3.二層排水溝；4.二層集水井；5.水泵；6.原地下水位線；7.降低后地下水位線要求：（1）排水溝：沿基坑底四周設(shè)置，底寬≮300mm，溝底低于坑底500mm，坡度1‰。（2）集水井：沿基坑底邊角設(shè)置，間距20～40m，直徑0.6~0.8m，井底低于坑底1~2m。長(zhǎng)期用，有護(hù)壁和碎石壓底等濾水層。（3）水泵：離心泵、潛水泵、污水泵……流砂：當(dāng)開(kāi)挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂時(shí)，如果采用集水井法降水開(kāi)挖，當(dāng)挖至地下水位以下時(shí)，坑底下面的土?xí)纬闪鲃?dòng)狀態(tài)，隨地下水涌入基坑，這種現(xiàn)象稱(chēng)為流砂。

流砂現(xiàn)象流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：當(dāng)基坑底挖至地下水位以下時(shí)，坑底的土就受到動(dòng)水壓力的作用。如果動(dòng)水壓力等于或大于土的浸水重度時(shí)，土粒失去自重處于懸浮狀態(tài)，能隨著滲流的水一起流動(dòng)，帶入基坑邊發(fā)生流砂現(xiàn)象。

如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象，應(yīng)采取減小動(dòng)水壓力的處理措施，使坑底土顆粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。其防止方法有：如條件許可，盡量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；水中挖土?xí)r，不抽水或減少抽水，保持坑內(nèi)水壓與地下水壓基本平衡；采用井點(diǎn)降水法、打板樁法、地下連續(xù)墻法防止流砂產(chǎn)生。

井點(diǎn)降水：基坑開(kāi)挖前，在基坑四周預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開(kāi)挖前和開(kāi)挖過(guò)程中，利用抽水設(shè)備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。

井點(diǎn)降水有兩類(lèi)：一類(lèi)為輕型井點(diǎn)(包括電滲井點(diǎn)與噴射井點(diǎn))；另一類(lèi)為管井點(diǎn)(深井泵)。對(duì)不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的降水形式，表1.6為常用的降水形式。

1.3.3.2井點(diǎn)降水法

表1.6降水類(lèi)型及適用條件

適合條件降水類(lèi)型滲透系數(shù)(cm/s)可能降低的水位深度(m)輕型井點(diǎn)多級(jí)輕型井點(diǎn)10-2～10-5

3～66～12噴射井點(diǎn)10-3～10-6

8～20電滲井點(diǎn)＜10-6

宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5

＞10(1)輕型井點(diǎn)

輕型井點(diǎn)(圖1.17)就是沿基坑周?chē)蛞粋?cè)以一定間距將井點(diǎn)管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi)，井點(diǎn)管上部與總管連接，利用抽水設(shè)備將地下水經(jīng)濾管進(jìn)入井管，經(jīng)總管不斷抽出，從而將地下水位降至坑底以下。輕型井點(diǎn)法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中；降低水位深度：一級(jí)輕型井點(diǎn)3～6m，二級(jí)井點(diǎn)可達(dá)6～9m。

輕型井點(diǎn)降水點(diǎn)擊播放video輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管等。濾管(圖1.18)為進(jìn)水設(shè)備，其構(gòu)造是否合理對(duì)抽水設(shè)備影響很大。

輕型井點(diǎn)的布置

當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低深度不超過(guò)5m時(shí)，可用單排線狀井點(diǎn)布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延伸長(zhǎng)度一般不小于溝槽寬度(圖1.19)。井點(diǎn)管距離基坑壁一般不小于1.0m，井點(diǎn)管的間距應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、降水深度、工程性質(zhì)等確定，通常為0.8m、1.2m、1.6m或2.0m。在考慮到抽水設(shè)備的水頭損失以后，井點(diǎn)降水深度一般不超過(guò)6m。井點(diǎn)管的埋設(shè)深度H(不包括濾管)按下式計(jì)算(圖1.19(b))：式中：H1——井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底的距離，m；h——基坑中心處坑底面(單排井點(diǎn)時(shí)，為遠(yuǎn)離井點(diǎn)一側(cè)坑底邊緣)至降低后地下水位的距離，一般為0.5～1.0m；i——地下水降落坡度；環(huán)狀井點(diǎn)為1/10，單排線狀井點(diǎn)為1/4；L——井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離(單排井點(diǎn)中為井點(diǎn)管至基坑另一側(cè)的水平距離)，m。(1.14)

如寬度大于6m或土質(zhì)不定，滲透系數(shù)較大時(shí)，宜用雙排井點(diǎn)，面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn)(圖1.20)；為便于挖土機(jī)械和運(yùn)輸車(chē)輛出入基坑，可不封閉，布置為U形環(huán)狀井點(diǎn)。當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)達(dá)不到降水深度時(shí)，可采用二級(jí)井點(diǎn)，即先挖去第一級(jí)井點(diǎn)所疏干的土，然后在基坑底部裝設(shè)第二級(jí)井點(diǎn)，使降水深度增加（圖1.21）。

輕型井點(diǎn)的計(jì)算輕型井點(diǎn)計(jì)算的目的，是求出在規(guī)定的水位降低深度下，每天排出的地下水流量，從而確定井點(diǎn)管的數(shù)量、間距，并確定抽水設(shè)備等。步驟：a、確定井點(diǎn)系統(tǒng)的平面和豎向布置；b、計(jì)算井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量；c、確定井點(diǎn)管數(shù)量和間距；d、校核水位降低數(shù)值；e、選擇抽水設(shè)備和井點(diǎn)管的布置等。地下含水構(gòu)造的種類(lèi)滯水層不透水層潛水層不透水層承壓水層不透水層

計(jì)算涌水量Q：（環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)）

（1）判斷井型（圖）按照濾管與不透水層的關(guān)系：完整井——到不透水層非完整井——未到不透水層.按照是否承壓水層：承壓井無(wú)壓井水井的分類(lèi)1.承壓完整井；2.承壓非完整井；3.無(wú)壓完整井；4.無(wú)壓非完整井（2）無(wú)壓完整井群井井點(diǎn)計(jì)算（積分解）Q＝1.364K(2H－S)S/(lgR－lgy0)（m3/d）

K――土層滲透系數(shù)（m/d）；

H――含水層厚度（m）；

S――水位降低值（m）；

R――抽水影響半徑（m），R=1.95S(HK)1/2；

y0――環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)的假想半徑（m）；當(dāng)長(zhǎng)寬比A/B≯5時(shí)，y0=(A/π)1/2，否則分塊計(jì)算涌水量再累加。

A――井點(diǎn)系統(tǒng)所包圍的面積。（3）無(wú)壓非完整井群井系統(tǒng)涌水量計(jì)算（近似解）以有效影響深度H0代替含水層厚度H用上式計(jì)算Q。H0的確定方法：s/(s+l)0.20.30.50.8H01.3(s’+l)1.5(s’+l)1.7(s’+l)1.85(s’+l)注意：1、當(dāng)H0值超過(guò)H時(shí)，取H0＝H；

2、計(jì)算R時(shí)，也應(yīng)以H0代入。

（4）承壓完整井Q＝2.73KMS/(lgR－lgY0)（m3/d)M――承壓含水層厚度（m）承壓水位不透水層含水層不透水層hsHMR(5)井點(diǎn)管數(shù)量與井距的確定單根井點(diǎn)管出水量由下式確定式中：r—濾管半徑，m；l—濾管長(zhǎng)度，m；K—滲透系數(shù)，m/d。井點(diǎn)管數(shù)量由下式確定式中：Q—總涌水量，m3/d；q—單井出水量，m3/d；井點(diǎn)管間距由下式確定式中：L—總管長(zhǎng)度，m。例題：某基礎(chǔ)施工，基坑寬8米，長(zhǎng)12米，深4.5米，挖土邊坡1：0.5，經(jīng)地質(zhì)勘察，天然地面以下為1米厚亞黏土，其下有8米厚的細(xì)砂層，細(xì)砂層的K=8m/d，在細(xì)砂層下為不透水的粉土層，地下水標(biāo)高為-1.5米。擬采用輕型井點(diǎn)法降水，試進(jìn)行井點(diǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

解：采用環(huán)型輕型井點(diǎn)系統(tǒng)。

為使總管接近地下水位，表層土先挖除1米，則基坑上口尺寸為：11.5*15.5m2。

則總管長(zhǎng)度為：

L=（（11.5+2）+15.5+2））*2

=62m

(一）布置

1、平面布置如右圖；

2、高程布置，如下圖：環(huán)狀井點(diǎn)平面及高程布置計(jì)算圖示井點(diǎn)管埋深H埋≥H1＋h＋iL=3.5+0.5+0.1*6.775=4.675m采用6m井點(diǎn)管φ51，露出地面0.2m,濾管取1.0m長(zhǎng)（二）涌水量計(jì)算：1、判別井點(diǎn)管類(lèi)別：1）井點(diǎn)管+濾管=7米，沒(méi)有達(dá)到不透水層，2）基坑長(zhǎng)寬比小于5；故按無(wú)壓非完整井環(huán)型井點(diǎn)系統(tǒng)計(jì)算。2、涌水量計(jì)算：

Q＝1.364K(2H0－S)S/(lg(R+x0)－lgX0)1)K=8m/d2)H0~SS=6-0.2-0.5=5.3mS/s+l=0.841查表取H0=1.84（s+l）=11.592m

實(shí)際H=8+1-1.5=7.5m，取H0=H=7.53）抽水影響半徑R：R=1.95S(HK)1/2=80.05m4）基坑假想半徑

X0：=(F/π)1/2=8.67mQ＝555.43m3/d3、井點(diǎn)管數(shù)量及間距：1）單根井點(diǎn)管出水量：

q＝65πdlK1/3=20.41m3/d2）數(shù)量：最少井點(diǎn)數(shù)：n’＝1.1Q/q＝29.9=30（根）3）最大井距：D’＝L總管

/n’=2.06（m）；4）確定井距：取井距D=2.0或1.6（m）。取1.6m，則n＝L總管

/n=38.75（根）=39（根）輕型井點(diǎn)的安裝輕型井點(diǎn)的施工分為準(zhǔn)備工作及井點(diǎn)系統(tǒng)安裝。準(zhǔn)備工作包括井點(diǎn)設(shè)備、動(dòng)力、水泵及必要材料準(zhǔn)備，排水溝的開(kāi)挖，附近建筑物的標(biāo)高監(jiān)測(cè)以及防止附近建筑沉降的措施等。埋設(shè)井點(diǎn)系統(tǒng)的順序：根據(jù)降水方案放線、挖管溝、布設(shè)總管、沖孔、下井點(diǎn)管、埋砂濾層、粘土封口、彎聯(lián)管連接井點(diǎn)管與總管、安裝抽水設(shè)備、試抽。井點(diǎn)管的埋設(shè)一般用水沖法施工，分為沖孔(圖1.22(a))和埋管(圖1.22(b))兩個(gè)過(guò)程。埋設(shè)井點(diǎn)系統(tǒng)順序示意圖降水施工（點(diǎn)擊播放flash）輕型井點(diǎn)使用

輕型井點(diǎn)運(yùn)行后，應(yīng)保證連續(xù)不斷地抽水。井點(diǎn)淤塞，一般可以通過(guò)聽(tīng)管內(nèi)水流聲響、手摸管壁感到有振動(dòng)、手觸摸管壁有冬暖夏涼的感覺(jué)等簡(jiǎn)便方法檢查。地下基礎(chǔ)工程(或構(gòu)筑物)竣工并進(jìn)行回填土后，停機(jī)拆除井點(diǎn)排水設(shè)備。

1.4.1.1推土機(jī)

按行走的方式，可分為履帶式推土機(jī)和輪胎式推土機(jī)。履帶式推土機(jī)附著力強(qiáng)，爬坡性能好，適應(yīng)性強(qiáng)；輪胎式推土機(jī)行駛速度快，靈活性好。還可分為：固定推土刀、回轉(zhuǎn)推土刀；液壓操縱、機(jī)械操縱（索式）。1.4土方機(jī)械化施工1.4.1常用土方施工機(jī)械

液壓履帶式推土機(jī)液壓輪胎式推土機(jī)鏟刀可回轉(zhuǎn)的液壓履帶式推土機(jī)索式履帶式推土機(jī)提高效率的作業(yè)方法：下坡推士，多次切土、一次推運(yùn)，跨鏟法，并列法，加擋板。工作特點(diǎn)：用途多，費(fèi)用低；適用范圍：（1）平整場(chǎng)地—運(yùn)距在100m內(nèi)，一～三類(lèi)土的挖運(yùn)，壓實(shí)；（2）坑槽開(kāi)挖—深度在1.5m內(nèi)、一～三類(lèi)土。分堆集中，一次推送法槽形推土法下坡推土法并列推土法推土機(jī)工作方式溝槽土埂A－鏟刀寬；B－不大于拖拉機(jī)履帶凈寬跨鏟法作業(yè)斜角推送法作業(yè)推土機(jī)工作方式1.4.1.2鏟運(yùn)機(jī)

鏟運(yùn)機(jī)式一種能綜合完成全部土方施工工序（挖土、裝土、運(yùn)土、卸土和平土）的機(jī)械。按行走方式分為牽引式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)；按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機(jī)械操縱兩種。工作特點(diǎn)：運(yùn)土效率高。適用范圍：運(yùn)距50～1500m、一～三類(lèi)土的大型場(chǎng)地平整或大型基坑開(kāi)挖；堤壩、填筑等。

提高效率作業(yè)方法：為了提高鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、推土機(jī)推土助鏟等方法，縮短裝土?xí)r間，使鏟斗的土裝得較滿(mǎn)。助鏟法：根據(jù)填、挖方區(qū)分布情況，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，合理選擇運(yùn)行路線，提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線和“8”字形路線兩種形式。環(huán)形路線

見(jiàn)圖1.23“8”字形路線見(jiàn)圖1.24鋸齒型路線

見(jiàn)圖1.25鏟運(yùn)機(jī)下坡鏟土法1－路堤；2－取土槽圖1.25鏟運(yùn)機(jī)鋸齒形開(kāi)行路線鏟運(yùn)機(jī)鏟土推土機(jī)助鏟助鏟法示意圖雙鏟聯(lián)運(yùn)法示意圖1.4.1.3單斗挖土機(jī)

單斗挖土機(jī)按工作裝置不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種(圖1.25)。單斗挖土機(jī)按其操縱機(jī)構(gòu)的不同，可分為機(jī)械式和液壓式兩類(lèi)。液壓式單斗挖土機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能無(wú)級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大；快速作業(yè)時(shí)，慣性小，并能高速反轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，可減少?gòu)?qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)身輕，尺寸??；附有不同的裝置，能一機(jī)多用；操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。(1)正鏟挖土機(jī)正鏟挖土機(jī)的工作特點(diǎn)是前進(jìn)行駛，鏟斗由下向上強(qiáng)制切土，挖掘力大，生產(chǎn)效率高；適用于開(kāi)挖含水量不大于27%的一至三類(lèi)土，且與自卸汽車(chē)配合完成整個(gè)挖掘運(yùn)輸作業(yè)；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正鏟挖土機(jī)的開(kāi)挖方式，根據(jù)開(kāi)挖路線與運(yùn)輸車(chē)輛的相對(duì)位置的不同，挖土和卸土的方式有以下兩種：正向挖土，側(cè)向卸土(圖1.26(b))正向挖土，反向卸土(圖1.26(a))

(2)反鏟挖土機(jī)反鏟挖土機(jī)的工作特點(diǎn)是機(jī)械后退行駛，鏟斗由上而下強(qiáng)制切土，用于開(kāi)挖停機(jī)面以下的一至三類(lèi)土，適用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管溝，也適用濕土、含水量較大的及地下水位以下的土壤開(kāi)挖。反鏟挖土機(jī)的開(kāi)行方式有溝端開(kāi)挖和溝側(cè)開(kāi)挖兩種。溝端開(kāi)挖(圖1.28(a))反鏟挖土機(jī)停在溝端，向后退著挖土。

溝側(cè)開(kāi)挖(圖1.28(b))挖土機(jī)在溝槽一側(cè)挖土，挖土機(jī)移動(dòng)方向與挖土方向垂直。(3)拉鏟挖土機(jī)拉鏟挖土機(jī)工作時(shí)利用慣性，把鏟斗甩出后靠收緊和放松鋼絲繩進(jìn)行挖土或卸土，鏟斗由上而下，靠自重切土，可以開(kāi)挖一、二類(lèi)土壤的基坑、基槽和管溝等地面以下的挖土工程，特別適用于含水量大的水下松軟土和普通土的挖掘。拉鏟開(kāi)挖方式與反鏟相似，可溝端開(kāi)挖，也可溝側(cè)開(kāi)挖。(4)抓鏟挖土機(jī)

抓鏟挖土機(jī)主要用于開(kāi)挖土質(zhì)比較松軟，施工面比較狹窄的基坑、溝槽、沉井等工程，特別適于水下挖土。土質(zhì)堅(jiān)硬時(shí)不能用抓鏟施工。

拉鏟挖掘機(jī)抓鏟挖掘機(jī)1.4.2.1土方機(jī)械選擇的原則

施工機(jī)械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；土方施工機(jī)械的選擇與工程實(shí)際情況相結(jié)合；主導(dǎo)施工機(jī)械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過(guò)程的機(jī)械；選擇土方施工機(jī)械要考慮其他施工方法，輔助土方機(jī)械化施工。1.4.2土方機(jī)械的選擇

1.4.2.2土方開(kāi)挖方式與機(jī)械選擇

(1)

平整場(chǎng)地常由土方的開(kāi)挖、運(yùn)輸、填筑和壓實(shí)等工序完成。地勢(shì)較平坦、含水量適中的大面積平整場(chǎng)地，選用鏟運(yùn)機(jī)較適宜。地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場(chǎng)地，運(yùn)距在1000m以上時(shí)，可選擇正鏟挖土機(jī)配合自卸車(chē)進(jìn)行挖土、運(yùn)土，在填方區(qū)配備推土機(jī)平整及壓路機(jī)碾壓施工。挖填方高度均不大，運(yùn)距在100m以?xún)?nèi)時(shí)，采用推土機(jī)施工，靈活、經(jīng)濟(jì)。(2)地面上的坑式開(kāi)挖單個(gè)基坑和中小型基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖，在地面上作業(yè)時(shí)，多采用抓鏟挖土機(jī)和反鏟挖土機(jī)。抓鏟挖土機(jī)適用于一、二類(lèi)土質(zhì)和較深的基坑；反鏟挖土機(jī)適于四類(lèi)以下土質(zhì)，深度在4m以?xún)?nèi)的基坑。(3)長(zhǎng)槽式開(kāi)挖

指在地面上開(kāi)挖具有一定截面、長(zhǎng)度的基槽或溝槽，適于挖大型廠房的柱列基礎(chǔ)和管溝，宜采用反鏟挖土機(jī)；若為水中取土或土質(zhì)為淤泥，且坑底較深，則可選擇抓鏟挖土機(jī)挖土。若土質(zhì)干燥，槽底開(kāi)挖不深，基槽長(zhǎng)30m以上，可采用推土機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)施工。地面上的坑式