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第一章 土方工程

1.土方工程的施工特点

面广量大、劳动繁重、大多危楼天作业、施工条件复杂、施工易受地区气候条件影响，

且土本身是一种天然物质、种类繁多，施工时受工程地质和水文地质条件的影响也很大。

2.区分土的类别：开挖难易程度，分为八类土 区分一类土的类别：

可松性系数、天然含水率、土的天然密度和干密度、孔隙比和孔隙率、土的渗透系数

Ks=V2/V1 Ks’=V3/V1

Ks、Ks’——最初和最终可松性系数

V1——土天然状态下的体积

V2——土挖出后松散状态下的体积 V3——土压实后的体积

计算实例：

建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2，基坑深2.0m2，底宽为1.5m，地基为粉质粘土，计算100延长米长的基槽土方挖放量？回填所需的自然状态下土方量和需运走的松散体积？（1：m=1:0.5；Ks=1.30，Ks’=1.05）

解：挖方量=[1.5+（1.5+2×2×0.5）] ×2÷2×100=500m3（V1状态） 填方体积=500-3×100=200 m3（V3状态）

回填土所需的自然状态下土方量=200÷1.05=190 m3（V1状态） 运走的自然状态下土方量=500-190=310 m3（V1状态） 运走的松散体积=310×1.30=403 m3（V2状态） 3.影响边坡稳定的因素

土体抗剪强度降低或切应力增加 引起土体抗剪强度降低的原因有: 1）由于气候的影响,使土质松软

2）粘土中的夹层因浸水面产生润滑作用 3）饱和水的细砂、粉砂因振动而液化 引起土体内切应力增加的原因有： 1）高度或深度增加，切应力增加

2）边坡上面荷载增加，尤其是有动荷载时

3）浸水一方面使土体自重增加，另一方面水在土体中渗流产生一定的动水压力 4）土体竖向裂缝中的水产生静水压力

4.场地平整

场地泄水坡度通常不小于2‰

边坡系数m=B/H H：开挖深度 B：放坡宽度 土方量计算过程 ①计算设计标高H0

H0=（∑H1+2∑H2+3∑H3+4∑H4）/4N

式中 H1：一个方格独有的角点标高

H2：两个方格独有的角点标高 H3：三个方格独有的角点标高 H4：四个方格独有的角点标高 N：方格总数

②考虑泄水坡度对场地标高计算的影响

单向排水时，各方格角点标高 Hi=H0±Li

双向排水时，各方格角点标高 Hi=H0±Lxix±Lyiy Hi：第i个角点标高

L：X或Y方向泄水方向角点至H0的距离 i：X或Y方向泄水坡度

③计算场地各个角点的施工高度

hn=Hi-H

式中 hn：施工高度 Hi：设计高度 H：原地面标高

④计算“零点”位置，确定零线

h 2 h1 X1 a X2 X1=ah1/（h1+h2） X2=ah2/（h1+h2）

⑤计算方格土方工程量

一点填方或挖方 V=bch3/6 两点填方或挖方 V+=a（b+c）（h1+h3）/8

V-=a（d+e）（h2+h4）/8 三点填方或挖方 V=（a2-bc/2）（h1+h2+h3）/5 四点填方或挖方 V=a2（h1+h2+h3+h4）/4

⑥边坡土方量计算

V三棱锥=A1L1/3 A1=mh22/2 m=B/H A1：边坡的端面积 L：边坡长度 h2：施工高度 m：放坡系数

V三棱柱=L（A1+4 A0+ A2）/6

A1、A2、A0分别是边坡两端及中部横断面积 L：边坡长度

⑦计算土方总量

5.基坑支护

基坑支护结构既要确保坑壁稳定、临近建筑物与构筑物和管线的安全，又要考虑支护结构施工方便、经济合理、有利于土方开挖和地下室的建造。

支护体系主要由围护结构和撑锚结构两部分组成。 1）围护结构的类型

木挡墙、钢板桩、钢筋混凝土板桩、H型钢支柱、钻孔灌注桩、地下连续墙等 2）撑锚结构的类型

悬臂式支护结构、拉锚式支护体系、内撑式支护体系、简易式支撑

6.集水井降水法

在开挖基坑时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，在沟底设集水井，使基坑内的水，经排水沟流向集水井，然后用水泵抽走。

√为了防止基底土的颗粒随水流失而使土结构受到破坏，集水井应设置于基础范围之外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵抽水能力，确定集水井间距，一般每隔20~40m设置一个，集水井的直径一般为0.6~0.8m，深度应随挖土的加深而加深，并保持低于挖土工作面0.7~1.0m。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1~2m，并铺设碎石滤水层，防止由于抽水时间较长而将泥砂抽出及井底土被搅动。井壁可用竹、木等材料进行简易加固。在建筑工地，基坑排水用的水泵主要有离心泵、潜水泵等。

7.防治流砂的方法

1）枯水期施工 2）打钢板桩 3）水下挖土

4）人工降低地下水位 5）设地下连续墙

6）抛大石块、抢速度施工

8.井点降水法

在开挖基坑前，先在基坑周围埋设一定数量的滤水管，利用抽水设备抽水，使地下水位降低在坑底以下，直至施工完毕。

井点降水法的井点有管井井点、喷射井点、电渗井点、深井井点、轻型井点等

9.轻型井点

沿基坑四周将许多直径较细的井点管埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，便可将原有的地下水位降至坑底一下。此种方法用于土壤的渗透系数为0.1~80m/d的土层中。 （1）轻型井点系统组成

设备主要包括井点管、滤管、集水总管、抽水设备等。

√滤管直径为38~50mm，长度为1~1.5m，管壁上钻有直径为13~19mm的小圆孔，外面包以两层滤网。滤管的上端与井点管连接,井点管采用直径为38~50mm的钢管,长度为3~7m,井点管的上端用弯连管与总管相连,弯联管宜装有阀门,以便检修井点,弯连管可采用透明塑料管,可随时观察井点管的工作情况,有的采用橡胶管,可避免两端不均匀沉降而泄漏。 √集水总管为内径100~127mm的无缝钢管，每节长4m，其间用橡胶套管连结，并用钢箍拉紧，以防漏水。总管上还装有与井点管连结的短接头，常见间距为0.8m （2）轻型井点的布置

1）平面布置。当基槽宽度小于6m，且降水深度不超过6m时可采用单排井点，布置在地下水流的上游一侧；反之，则宜采用双排井点；当基坑面积较大时则应采用环形井点。为防止漏气一般距基坑边缘0.7~1m，井距一般在0.8~1.6m

2）剖面布置。轻型井点的降水深度，从理论上讲可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际的降水深度一般不宜超过6m

井点管的埋置深度H’（不包括滤管）可按下式计算

H’>=H1+h+IL

H1：井点管埋设面至坑底面的距离

h：降低后的地下水位到基坑中心地面的距离，一般为0.5~1m I：地下水降落坡度，环形井点为1/10，单排井点为1/4 L：井点管至基坑中心的水平距离（取短边的一半）

在确定井点埋置深度时，还要考虑井点管应露出地面0.2~0.3m；滤管必须埋在透水层内。

（3）轻型井点的计算

根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时，称为无压井；布置在承压含水层中时，称为承压井。当水井底部达到不透水层时称完整井；否则，称为非完整井。 涌水量计算公式

无压完整井：Q=1.366K(2H-S)S/[lg(R+r0)-lgr0] 无压非完整井：Q=1.366K(2H0-S)S/[lg(R+r0)-lgr0]

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Q：井点系统的涌水量（m/d） K：土壤的渗透系数（m/d） H：含水层厚度（m）

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R：井抽水影响半径（m） R=1.95S（HK） S：不利点的水位降落值（m）

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r0：环状井点系统的假想圆半径（m） r0=（F/π） F：环状井点系统所包围的面积 确定井管数量及井距的确定

单根井管的最大出水量为 q=65πdLK 式中 d——滤管直径（m） L——滤管长度（m） K——渗透系数（m/d） 井点最少数量 n=1.1Q/q 井点管最大间距 D=L1/n L1——总管长度

求出的井距应大于1.5d，小于2m，并应于总管接头的间距（0.8m）相吻合（由此反求n） 10.土壤是由矿物颗粒、水、空气组成的三相体系

填土方工程应分层填土压实，最好采用同类土。如果用不同类土时，应把透水性较大的土层置于透水性较小的土层下面。若已将透水性较小的土填筑在下层，则应在填筑上层透水性较大的土壤之前，将两层结合面做成中央高、四周低的弧面排水坡度或设置盲沟，以免填土内形成水囊。决不能将各种土混杂在一起填筑。

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11.填土压实的方法

碾压、夯实、振动压实

碾压法是由沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤，多用于大面积填土工程。碾压机械有平碾、羊足碾和气胎碾等。

夯实方法是利用夯锤自由下落时的冲击力来夯实土壤，主要用于基坑、沟及各种零星分散、边角部位的小型填方的夯实工作。

振动压实是将振动压实机放在土层表面，借助振动机构使压实机械振动，土颗粒发生相