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二、建筑施工技術與組織

（一）土方工程

土方工程是建筑工程施工中主要工種之一。土方工程包括土（或石）方的場地平整、開挖、運輸、填筑、壓實等主要施工過程，以及排水、降水和土壁支撐等準備工作和輔助工作。

1、土的工程分類與鑒別

（1）土的工程分類

在土方工程施工中，根據土開挖的難易程度（堅硬程度），將土分為松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅石共八類土。前四類屬一般土，后四類屬巖石。

 

2、土方工程量的計算

（1）邊坡坡度

土方邊坡用邊坡坡度和邊坡系數表示，兩者互為倒數，工程中常以1：m表示邊坡。邊坡坡度是以土方挖土深度h與邊坡底寬b之比表示（如圖2-1所示）。即：

  

（2）基槽土方量計算

基槽開挖時，兩邊留有一定的工作面，分放破開挖和不放坡開挖兩種情形，如圖2-2所示。

  

當基槽不放坡時：v=h（a+2c）l

當基槽放坡時：v=h(a+2c+mh)l

式中：v——基槽土方量（m³）

      h——基槽開挖深度（m）

      a——基礎底寬（m）

      c——工作面寬（m）

      l——基槽長度（外墻按中心線、內墻按凈長線）（m）。

 

（3）基坑土方量計算

基坑開挖時，四面留有一定的工作面，分放坡開挖和不放坡開挖兩種情形，如圖2-3所思。

  

 

當基坑不放坡時：v=h（a+2c）(b+2c)

當基坑放坡時：v=h（a+2c+mh）(b+2c+mh)+m²h³

式中  v——基坑土方量（m³）

      h——基坑開挖深度（m）

      a——基礎底長（m）

      b——基礎底寬（m）

      c——工作面寬（m）

      m——坡度系數

 

3、常見土方邊坡及支護方法

（1）自然放坡

土方邊坡的大小應根據土質條件、開挖深度、地下水位、施工方法、邊坡上堆土或材料及機械荷載、相鄰建筑物的情況等因素確定。

 

 

一、判斷

1.土方邊坡坡度和坡度系數二者互為倒數。（ √ ）

 二、選擇

1. 在土方施工中，按   c ，可將土分類成八類。

a  土石的天然密度     b土石的干密度   

c  開挖的難易程度     d  壓實的難易程度

 

三、案例

某獨立柱基礎底面寬度a×b=2.1×2.1m，按基礎為漿砌條石考慮，每邊留工作面c=150㎜。土壤類別為一般土，采用人工開挖，其室外地坪標高為-0.30m，基坑底面標高為-2.90 m，邊坡系數擬采用0.33。求該基坑土方工程量。

 

（2）淺基坑（槽）支撐（護）

對寬度不大，深5m以內的淺溝、槽（坑），一般宜設置簡單的橫撐式支撐，其形式根據開挖深度、土質條件、地下水位、施工時間長短、施工季節和當地氣象條件、施工方法與相鄰建（構）筑五情況進行選擇。

橫撐式支撐根據擋土板的不同，分為水平擋土板和垂直擋土板兩類。

（3）深基坑支護

隨著高層和超高層建筑的出現和發展，高層建筑的地下嵌固（即地下室）有相應的比例規定，因此深基坑（大于5m）的地下建筑日益增多。為了進行基坑內的施工，必須進行深基坑支護。

1）重力式支護

深基坑的各種支護可分為兩類，即重力式支護結構和非重力式支護結構（也稱柔性支護結構）。常用的重力式支護結構是深層攪拌水泥土樁擋墻。

水泥土攪拌樁重力式支護結構一般用于軟粘土地區開挖深度約在6m左右的基坑工程。目前應用不是十分廣泛。

 

2）擋土灌注樁支護

擋土灌注樁支護是在基坑周圍用鉆機鉆孔、吊鋼絲籠，現場灌注混凝土成樁，形成樁排作擋土支護。樁的排列形式有間隔式、雙排式和連接式。

擋土樁間距一般為1~2m，樁直徑由0.5~1.1m，深埋為基坑深的0.5~1.0倍。樁配筋根據側向荷載由計算而定，一般主筋直徑為14~32mm；當為構造配筋，每樁不少于8根，箍筋采用φ8mm，間距為100~200mm。

3）土層錨桿支護

土層錨桿（又稱土錨桿）一端插入土層中，另一端與當土結構拉結，借助錨桿與土層的摩擦阻力產生的水平抗力抵抗土的側壓力來維護擋土結構的穩定。該類支護適用于土質較好、非軟土場地、基坑深度不大于12m的工程。

 

a、土層錨桿的分類

土層錨桿的種類類型較多，有一般灌漿錨桿、擴孔灌漿錨桿、預應力錨桿、重復灌漿錨桿、二次高壓灌漿錨桿等多種，最常用的是前四種.

b、土層錨桿的構造與布置

為了不使錨桿引起地面隆起，最上面錨桿的上面要有必要的覆土厚度。即錨桿的向上垂直分力應小于上面的覆土重量。最上層錨桿一般需覆土厚度不小于4~5m；錨桿的層數應通過計算確定，一般上下層間距2.0~5.0m，水平間距1.5~4.5m，或控制在錨固體直徑的10倍。錨桿一般宜與水平呈15°~25°傾斜角。

 

4）地下連續墻

地下連續墻是深基坑支護和建造地下構筑物的一項新技術，近年來在地下工程和基礎工程施工中應用較為廣泛，在一些重大工程中已取得了很好的效果。

地下連續墻是指在地下工程土方開挖前，預先在地面以下澆筑鋼筋混凝土墻體，形成維護、支撐土壁。

目前，我國建筑工程中應用最多的是現澆的鋼筋混凝土板式地下連續墻支護結構，也可用作主體結構一部分。墻厚一般達600~800mm，適用于軟土地質和地下水位較高地區。

 

一、判斷

1.淺基坑的支撐多用水平和垂直擋土板，故其多用于地下管道的溝槽。（  √  ）

2. 深基坑的各種支護結構可分為重力式支護結構與非重力支護結構。    （  √  ）

3. 地下連續墻所用的泥漿，其主導作用是護壁，還具其他功能。      （  √  ）

4. 在地下連續墻挖槽結束后，清除以沉渣為代表的槽底沉淀物的工作稱為清底。（ √   ）

 

4、土方施工中的排水與降水

（1）地面排水

地面水的排除通常采用設置地面排水溝、載水溝或修筑土堤等設施來進行。應盡量利用自然地形來設置排水溝，以便將水直接排至場外，或流入低洼處再用水泵抽走。

一般排水溝的橫斷面不小于0.5m×0.5m，縱向坡度根據地形而定，一般不小于3‰。

（2）集水井降水

為了防止邊坡塌方和地基承載能力下降，必須做好基坑降水工作。降低地下水位的方法有集水井降水法和井點降水法兩種。

 

 

1）集水井設置

排水溝和集水井應設置在基礎范圍以外，一般排水溝的橫斷面不小于0.5m×0.5m，縱向坡度宜為1‰~2‰；集水井每隔20~40m設置一個，其直徑和寬度一般為0.6~0.8m，其深度隨著挖土的加深而加深，要始終低于挖土面0.7~1.0m。井壁可用竹、木等簡易加。當基坑挖至設計標高后，集水井底應低于坑底1~2m，并鋪設0.3m左右的碎石濾水層，以免抽水時將泥沙抽走，并防止集水井底的土被擾動。

2）流沙產生及防治

當基坑（槽）挖至地下水水位以下時，土質又是細沙或粉砂，若采用集水井法降水，坑底的水就收到動水壓力的作用。如果動水壓力等于或大于土的浸水重量時，土粒失去自重處于懸浮狀態，能隨著滲流的水一起流動，帶入基坑邊發生流砂現象。流砂防治的具體措施有搶挖法、打板樁法、水下挖土法、人工降低地下水位、地下連續墻法等。

（3）井點降水

井點降水法也稱為人工降低地下水位法，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，使地下水位降落在坑底以下，直至施工結束為止。

井點降水法有：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點及深井泵等。

各類井點的使用規范 表2-4

  

1）輕型井點

a、輕型井點設備：輕型井點設備主要包括井點管、濾管、集水總管、抽水設備等（見圖2-11）。

b、輕型井點的布置：井點系統的布置，應根據基坑平面形狀的大小、土質、地下水位高低與流向、降水深度要求等確定。

平面布置：當基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低值不大于5m時，可用單排線狀井點，布置在地下水流的上游一側，兩段延伸長一般不小于溝槽寬度（見圖2-12）。

 

 

 

 

如溝槽寬度大于6m，或土質不良，宜用雙排井點（見圖2-13）；面積較大的基坑宜用環狀井點（見圖2-14），有時也可布置為u形，以利于挖土機械和運輸車輛出入基坑，井點管距離基坑邊一般為1~1.5m。井點管間距一般用0.8~1.6m。

  

 

井點管的埋置深度：輕型井點的降水深度在考慮設備水頭損失后，不超過6m。井點管的埋設深度h（不包括濾管長）按式（2-8）計算（見圖2-12~2-14）

h≥h₁+h+il

式中h₁——經管埋設面至基坑底的距離（m）；

    h——基坑中心處基坑底面（單排井點時，為遠離井點一側坑底邊緣）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，環狀井點1/10，單排線狀井點為1/4（說明：教材上此處1/45為打印錯誤）；

 

l——井點管至基坑中心的水平距離（m）（在單排井點中，為井點管至基坑另一側的水平距離）。

如果計算出的h值大于井點管長度，則應降低井點管的埋置面（但以不低于地下水位為準）以適應降水深度的要求。在任何情況下，濾管必須埋在透水層內。

c、井點施工工藝程序（略）

d、輕型井點的計算：輕型井點的計算包括：根據確定的井點系統的平面和豎向布置圖，計算井點系統涌水量，計算確定井點管數量與間距，校核水位降低數值，選擇抽水設備和井點管的布置。

a)井點系統涌水量計算

井點系統涌水量是按水井理論進行計算的。根據井底是否達到不透水層，水井可分為完整井與不完整井；凡井底到達含水層下面的不透水層頂面的井稱為完整井》否則稱為不完整井。根據地下水有無壓力，又分為無壓井與承壓井。

 

 

對于無壓完整井的環狀井點系統（見圖2-16（a）），涌水量計算公式為：

 

式中q一井點系統的涌水量(m³/d)；  

     h——含水層厚度(m)；

     k——土的滲透系數(m/d)，可以由實驗室或現場抽水試驗確定；

     s——水位降低值(m)；

     r——抽水影響半徑(m)，常用(2-10)計算；

     x₀——環狀井點系統的假想半徑(m)，對于矩形基坑，其長度與寬度之比不大于5

           時，可按式(2-11)計算；

     f——環狀井點系統所包圍的面積(m²)。

井點管的最少根數n,根據井點系統涌水量q和單根井點管的最大出水量q，按式(2-13)確定：

式中  1.1——備用系數（考慮井點管堵塞等因素）。井點管的平均間距d為：

式中  l——總管長度(m)；  n——井點管根數。

一、判斷

1.井點降水過程中，正常的出水規律應是“先大后小，先渾后清”。（√ ）

2. 井點降水法適用于降水深度較大，且土層為細砂、粉砂或軟土的情形。（ √ ）  3. 對于無壓非完整井井點系統，地下水不僅可從井側流入，更可從井底流入，故涌水量可大于其它兩種完整井。（ × ）

4. 集水井降水法一般宜用于降水深度較大且土層為粗粒土或粘性土的情況。 （  ×  ）

 

5．常用土方施工機械的性能、特點與選用    ，

常用的施工機械有：推土機、鏟運機、單斗挖土機、裝載機等，施工時應正確選用施工機械，加快施工進度。

 (1)推土機施工 

推土機是土方工程施土的主要機械之一，是在拖拉機上安裝推土板等工作裝置而成的機械。

1)特點：操作靈活、運轉方便、需工作面小，可挖土、運土，易于轉移，行駛速度快，應用廣泛。  

 2)性能：推平；運距100m內的堆土（效率最高為60m）；開挖淺基坑；推送松散的硬土、巖石；回填、壓實；配合鏟運機助鏟；牽引；下坡坡度最大35°，橫坡最大為10°，幾臺同時作業，前后距離應大于8m。

3)適用范圍：推一～四類土；找平表面，場地平整；短距離移挖作填，回填基坑（槽）、管溝并壓實；開挖深不大于1.5m的基坑（槽）；堆筑高15m內的路基、堤壩；拖羊足碾；配合挖土機從事集中土方、清理場地、修路開道等。

 

(2)鏟運機施工

鏟運扭由牽引機械和土斗組成，按行走方式分拖式和自行式兩種。

1)特點：操作簡單靈活，可完成鏟土、運土、卸土、填筑、壓實工序，行駛速度快，易于轉移。

（3）單斗挖土機械工

單斗挖土機在土方工程中應用較廣，種類很多，按其行走裝置的不同，分為履帶式和輪胎式兩類。按其工作裝置的不同，分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟等。按其操縱機械的不同，可分為機械式和液壓式兩類。

1）正鏟挖土機

挖土特點是：前進向上，強制切土

 

2）反鏟挖土機

挖土特點是：后退向下，強制切土

3）拉鏟挖土機

挖土特點是：后退向下，自重切土

4）抓鏟挖土機

抓差挖土機一般由正、反鏟液壓挖土機更換工作裝置（去掉土斗換上抓斗）而成，或由履帶式起重機改裝。

 

一、判斷

1.反鏟挖土機的工作特點是“前進向上、強制切土”。（×）

2.鏟運機是可完成挖、運、平、填等所有土方作業的土方機械。（ √   ）

 

 

6、土方開挖與驗槽

（1）基坑（槽）開挖

土方開挖應遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。

開挖基坑（槽）時，應符合下列規定：

1）施工前必須做好地面排水和降低地下水位工作，．地下水，位應降低至基坑底以下  0.5～1.0m后，方可開挖。降水工作應持續到回填完畢。

 2)挖出的土除預留一部分用作回填外，不得在場地內任意堆放，應把多余的土運到棄土地區，以免妨礙施工。

3)為了防止基底土（特別是軟土）受到浸水或其他原因的擾動，基坑（槽）挖好后，應立即做墊層或澆筑基礎，否則，挖土時應在基底標高以上保留150～300mm，厚的土層，待基礎施工時再行挖去。如用機械挖土，應根據機械種類在基底標高以上留出一定厚度的土層，待基礎施工前用人工鏟平修整。

 

2)挖出的土除預留一部分用作回填外，不得在場地內任意堆放，應把多余的土運到棄土地區，以免妨礙施工。

3)為了防止基底土（特別是軟土）受到浸水或其他原因的擾動，基坑（槽）挖好后，應立即做墊層或澆筑基礎，否則，挖土時應在基底標高以上保留150～300mm，厚的土層，待基礎施工時再行挖去。如用機械挖土，應根據機械種類在基底標高以上留出一定厚度的土層，待基礎施工前用人工鏟平修整。

4)挖土不得超挖（挖至基坑槽的設計標高以下）。若個別處超挖，應用與基土相同的土料填補，并夯實到要求的密實度。如用原土填補不能達到要求的密實度時，應用碎石類土填補。并仔細夯實。重要部位如被超挖時，可用低強度等級的混凝土填補。

    5)雨季施工時，基坑槽應分段開挖，挖好一段澆筑一段墊層，并在基槽兩側圍以土堤或挖排水溝，以防止地面雨水流人基坑槽；同時應經常檢查邊坡和支撐情況。

6)基坑挖完后應進行驗槽，作好記錄。如發現地基土質與地質勘探報告、設計要求不符時，應與有關人員研究及時處理。

 

(2)深基坑土方開挖

 “深基坑  采用“分層開挖，先撐后挖’’的開挖原則。深基坑土方開挖方法主要有分  層挖土、分段挖土、盆式挖土、中心島式挖土等幾種，應根據基坑面積大小、開挖深度、支護結構形式、環境條件等因素選用。

 (3)地基驗槽

  地基開挖至設計標高后，應由施工單位、設計單位、監理單位或建設單位、質量監督。部門等有關人員共同到現場進行檢查，鑒定驗槽，核對地質資料，檢查地基土與工程地質勘查報告、設計圖紙要求是否相符，有無破壞原狀土結構或發生較大的擾動現象。一般用表面檢查驗槽法，必要時采用釬探檢查或洛陽鏟探檢查，經檢查合格，填寫基坑（槽）隱蔽工程驗收記錄，及時辦理交接手續。

 

7、土方回填與壓實

（1）填筑要求

1）土料要求：填方土料應符合設計要求，保證填方的強度和穩定度。

2）應分層回填

3）土方回填時，透水性大的土應在透水性小的土層之下。

（2）填土壓實方法

填土壓實可采用人工壓實，也可采用機械壓實。當壓實量較大，或工期要求比較緊時，一般采用機械壓實。常采用的機械壓實方法有碾壓法、夯實發和振動壓實法等。

 

 

一、判斷

1.土方的開挖要遵循“開槽支撐、先挖后撐、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。（ ×   ）

2.土方回填時，透水性小的土層應在透水性大的土層之下。   （ ×   ）

 3. 基坑開挖中的盆式挖土是指先開挖基坑四周土方在中間留棧橋，而中心島式挖土則是先開挖基坑中心部分的土方的方法。    （ ×  ）

4. 回填土的振動壓實法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實土壤。（  ×  ）

 

二、選擇

1. 在土方施工中，按   c ，可將土分類成八類。

a  土石的天然密度     b土石的干密度   

c  開挖的難易程度     d  壓實的難易程度

 2. 當用人工挖土，基坑挖好后不能立即進行下道工序時，應預留＿c＿厚度的土不挖，待下道工序開始再挖至設計標高。

a  5～10㎝      b  10～15㎝    

c  15～30㎝     d  50～100㎝

 3. 基坑挖完后應進行＿d＿，做好記錄。

a 混凝土澆筑 b支模c  做墊層d驗槽

 4. 釬探檢查驗槽法是指用錘將鋼釬打入槽底的基土內，根據每打入一定深度（一般為＿a＿）的錘擊次數，來判定地基的土質情況。

a 30㎝ b 40 ㎝ c 50㎝d 300㎝