工学土木工程施工技术土方工程

工学土木工程施工技术土方工程

第一章 土方工程 第一节  土的分类及工程性质 一、土的分类      按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。 *土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工； *坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工； *次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。 二、土的工程性质 1. 土的含水量      土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率                                                                       式中： m 湿 —— 含水状态土的质量 ,kg ；       m 干 —— 烘干后土的质量 ,kg ；       m w —— 土中水的质量 ,kg ；       m S —— 固体颗粒的质量 ,kg.      土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化， 对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响 . 二、 土的工程性质 2. 土的天然密度和干密度     土的天然密度 : 在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算： 式中 : ρ —— 土的天然密度 ,kg/m3 ； m —— 土的总质量 ,kg ； V — 土的体积 ,m3. 干密度 : 土的固体颗粒质量与总体积的比值 . 用下式表示： 式中 ρd —— 土的干密度 ,kg/m3 ； mS —— 固体颗粒质量 ,kg ； V — 土的体积 ,m3.      在一定程度上 , 土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度 . 土的干密度愈大 , 表示土愈密实 . 土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制 . 二、 土的工程性质 3 、土的可松性系数 *土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。*土的可松性用可松性系数表示， 最初可松性系数： K S= V 2 / V 1 最后可松性系数： K S’= V 3 / V 1 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土 式中： KS 、 KS ′—— 土的最初、最终可松性系数； V1 —— 土在天然状态下的体积 ,m3 ； V2 —— 土挖出后在松散状态下的体积 ,m3 ； V3 —— 土经压 ( 夯 ) 实后的体积 ,m3. 土的最初可松性系数 KS 是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数 KS ′ 是计算填方所需挖土工程量的主要参数 , 各类土的可松性系数见第一节 [ 表 1.1] 所示 . 掌握概念 二、 土的工程性质 4 、土的渗透性 土的渗透性：指土体被水透过的性质 . 土的渗透性用渗透系数表示 . 渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力 , 以 m/d 表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关 , 是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。 掌握概念 土渗透性比较 ： 粘土﹤粉土﹤砂土﹤砾石 第二节 土方量计算   一、基坑基槽土方量计算    基坑土方量可按立体几何中拟柱体 ( 由两个平行的平面作底的一种多面体 ) 体积公式计算 ( 如图 1-1 所示 ) . 即： V =(F 下 + 4F 中 + F 上 )H/6 式中 H —— 基坑深度 ,m ； F 上、 F 下 —— 基坑上、下底的面积， m2 ； F 中 — 基坑中截面的面积， m2.   二、 场地平整土方计算 场地挖填土方量计算一般采用方格网法 . 方格网法计算场地平整土方量步骤为： 1. 读识方格网图 2. 确定场地设计标高 3. 计算场地各个角点的施工高度 4. 计算“零点”位置，确定零线 5. 计算方格土方工程量 6. 边坡土方量计算 7. 计算土方总量 8. 例题及计算过程 【 例 1.1】 某建筑场地方格网如 图 1-7 所示，方格边长为 20m×20m ，填方区边坡坡度系数为 1.0 ，挖方区边坡坡度系数为 0.5 ，试用公式法计算挖方和填方的总土方量 1. 读识方格网图      方格网图由设计单位 ( 一般在 1 ： 500 的地形图上 ) 将场地划分为边长 a=10 ～ 40m 的若干方格 , 与测量的纵横坐标相对应 , 在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高 (H) 和设计标高 (Hn), 如 图 1-3 所 示 . 图 1-3   方格网法计算土方工程量图 2. 确定场地设计标高 (1) 考虑的因素 (2) 初步标高 ( 按挖填平衡 ) (3) 场地设计标高的调整 (1) 考虑的因素： ① 满足生产工艺和运输的要求； ② 尽量利用地形，减少挖填方数量； ③争取在场区内挖填平衡，降低运输费； ④有一定泄水坡度，满足排水要求 . ⑤ 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： A. 小型场地 ―― 挖填平衡法； B. 大型场地 ―― 最佳平面设计法 ( 用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小 ) 。 (2) 初步标高 ( 按挖填平衡 ) 场地初步标高： H 11 、 H 12 、 H 21 、 H 22 —— 一个方格各角点的自然地面标高； M —— 方格个数 . 或： H 1 －－一个方格所仅有角点的标高； H 2 、 H 3 、 H 4 －－分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高 . 2 1 3 4 方格网 （ 3 ）场地设计标高的调整 1 ）土可松性的影响 问： *土的可松性导致场地设计标高的提高？ *调整场地设计标高应采用最后可松性系数？ √ √ 2 ）场内和场外挖、填土的影响 问： 以下四个因素，哪些导致场地设计标高提高？ 设计标高以上的填方工程 设计标高以下的挖方工程 就近从场外挖土 就近弃土于场外 √ √ × × 小结： 填土量大，场地设计标高提高； 挖土量大，场地设计标高降低。 3 ）泄水坡度对场地设计标高的影响 注： 设计无要求时，泄水坡度≥ 0.002 。 3. 计算场地各个角点的施工高度      施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度 . 各方格角点的施工高度按下式计算： 式中   hn------ 角点施工高度即填挖高度 ( 以“ +” 为填，“ -” 为 挖 ) ， m ；        n------ 方格的角点编号 ( 自然数列 1 ， 2 ， 3 ， … ， n).       Hn ------ 角点设计高程，         H ------ 角点原地面高程 4. 确定“零线” “零点” — 方格边界上施工高 度为 0 的点。 “零线” —“ 零点”所连成的线。 问： * “零线”是否是挖填区的分界线？ * “零线”是否是一条连续的线？ * 假设场地无限大，“零线”是否封闭？ * 在一个场地上是否会有多条“零线” ？ √ √ √ √ 5. 计算方格土方工程量      按方格底面积图形和 表 1-3 所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量 . 表 1-3 常用方格网点计算公式 6. 计算场地边坡的土方量 坡度系数 ： m=b/h 7. 计算土方总量      将挖方区 ( 或填方区 ) 所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总 , 即得该场地挖方和填方的总土方量 . 8. 例题 【 例 1.1】 某建筑场地方格网如 图 1-7 所示，方格边长为 20m×20m, 填方区边坡坡度系数为 1.0, 挖方区边坡坡度系数为 0.5, 试用公式法计算挖方和填方的总土方量 . 【 解 】(1) 根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于 图 1-8 中 . 由公式 1.9 得： h1=251.50-251.40=0.10m  h2=251.44-251.25=0.19m h3=251.38-250.85=0.53m  h4=251.32-250.60=0.72mh5=251.56-251.90=-0.34m  h6=251.50-251.60=-0.10mh7=251.44-251.28=0.16m  h8=251.38-250.95=0.43m h9=251.62-252.45=-0.83m  h10=251.56-252.00=-0.44mh11=251.50-251.70=-0.20m  h12=251.46-251.40=0.06m (2) 计算零点位置 . 从 图 1-8 中可知 ,1—5 、 2—6 、 6—7 、 7—11 、 11—12 五条方格边两端的施工高度符号不同 , 说明此方格边上有零点存在 . 由公式 1.10 求得： 1—5 线     x1=4.55(m)2—6 线     x1=13.10(m)6—7 线     x1=7.69(m)7—11 线     x1=8.89(m)11—12 线     x1=15.38(m) (3) 计算方格土方量 . 方格 Ⅲ 、 Ⅳ 底面为正方形 , 土方量为： 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 底面为两个梯形 , 土方量为： 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 底面为三边形和五边形 , 土方量为： VⅡ(+)=65.73 (m3) VⅡ(-)=0.88 (m3) VⅤ(+)=2.92 (m3) VⅤ(-)=51.10 (m3)VⅥ(+)=40.89 (m3)VⅥ(-)=5.70 (m3) 方格网总填方量：∑ V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) 方格网总挖方量： ∑ V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3) (4) 边坡土方量计算 . 如图 1.9 ,④ 、⑦按三角棱柱体计算外 , 其余均按三角棱锥体计算 , 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) 边坡总填方量：    ∑ V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3) 边坡总挖方量：     ∑ V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25 (m3)                                                                                                                                                                        图 1-9   场地边坡平面图 第三节基坑边坡稳定及降水 主要内容： 排除地面水和降低地下水 3.1 排除地面水 一般采用“疏”，“堵”，“挡”的办法。 “疏” — 设置排水沟； “堵” — 截水沟； “挡” — 修筑土堤。 3.2 降低地下水 主要方法： 集水坑降水法和井点降水法。 1. 集水坑降水法（即明排水法） 集水坑的设置要求 设置在基础范围以外，地下水走向的上游，以防止坑底的土颗粒流失。 直径或宽度： 0.6-0.8m ； 间距： 20-40m 。 深度：随挖土加深而加深， 低于挖土面 0.7-1m ，基坑底 面下 1-2m 。 构造：底部设 300 厚碎石滤 水层或 100 厚砾石上部 100 厚 粗砂。 主要抽水设备 离心泵和潜水泵 集水坑降水 2 流沙及其防治 （ 1 ）流沙产生的条件 当土质为细沙或粉沙，又采用集水坑降水时，基坑一旦开挖到地下水位以下（约 0.5 米），坑底下的土有时会形成流动状态，随地下水一起涌入坑内，就形成流沙。 重要概念 后果： 施工条件恶化 地基完全丧失承载能力 附近建筑物沉降，倾斜。 流沙 （ 2 ）流沙形成原因 内因 —— 土质问题 均匀 ：颗粒级配中，土的不均匀系数小于 5 。 粘性差 ：土的颗粒组成中，粘粒含量 <10 ％，粉粒含量＞ 75% 土松 ：天然空隙比＞ 0.75 水多 ：含水量＞ 30% 因此，流砂易在粉土、细砂、粉砂和淤泥土中发生。 外因 —— 与土重作用相反的动水压力 动水压力的性质 ： 作用方向与水流方向相同； 与水力坡度和水头差成正比； 与渗透路径成反比。 土的浸水容重 动水压力 （ 3 ）管涌冒砂 定义 — 基坑底位于不透水层，其下为承压蓄水层，当覆盖土的重力小于承压水的托力时，发生管涌冒砂现象。 （ 4 ）流沙的防治 原则：治砂必先治水 减小或平衡动水压力 强挖并抛大石块 水下挖土法 减小水位差，使动水压力作用方向向下 人工降低地下水位 截断地下水流。 设止水帷幕 加长渗透路径 打钢板桩 3 井点降水 （ 1 ）井点降水的类型和适用范围 在基坑开挖前，预先在基坑周围或在基坑内设 置一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降至基坑以下并稳定后才开挖基坑。 （ 2 ）轻型井点设备 包括： 管路系统和抽水设备组成。 管路系统 包括：井点管、滤管、弯联管和总管等： 滤管 —Φ38 ～ Φ50 ， L=120mm 钢管，上开直径为 Φ12 ～ Φ19 的透水孔。 井点管 — 直径为 Φ38 ～ Φ50 ， L=5 ～ 7m 的无缝钢管，一般长 度为 6m 。 总管 — 直径为 Φ100 ～ Φ127 ， L=4m 的无缝钢管，每隔 0.8 或 1.2m 有一个连接孔。 弯连管 — 一般用钢管，塑 料管，常用塑料管。 井点管 总管 弯连管 轻型井点降水系统 （ 2 ）轻型井点 设备 抽水系统 抽水原理 地下水（气）在真空 度的作用下，进入水气分离器，然后水由抽水机抽出，气由真空泵抽出，不断循环，从而降低地下水位。 设备 真空泵、抽水机、水 气分离器等 。 真空泵 离心泵 浮筒 （ 3 ） 轻型井点布置 一般按照：单排、双排、环形布置。 1 ）单排井点布置 中部 地下水上游 大于基坑宽 透水层 <6m 降水 <5m 2 ）环形井点布置 分段点设在拐弯处 中部 透水层 基坑宽 >6m 降水 >5m 轻型井点降水现场 真空泵 3 ）二级轻型井点 南京玄武湖隧道施工城墙侧湖底段采用围堰挡水，二级轻型井点降水，辅以管井井点降水，放坡大开挖，挂网喷浆护坡。 第一级 第二级 2 ）涌水量的计算 单井涌水量的计算 — 达西线性渗透定律 涌水量 = 渗透系数 × 过水断面积 × 水力坡度 　即： Q=KAI 对于无压完整井： 式中： H— 含水层厚度（ m ）； h— 井内水深（ m ） R— 抽水影响半径（ m ）； r— 水井半径（ m ）； S— 水井内水位降低值， S ＝ H-h 。 A 圆柱表面积 0 有效影响深度 无压非完整群井涌水量 完整井的公式 非完整井的公式 注： H 0 15d （应增大 q ，减小 n ，增大 D ，以满足 D>15d ） × （ 5 ）轻型井点抽水设备的选择 真空抽水设备： W5 、 W6 W5 型：总管长度不大于 100m W6 型：总管长度不大于 120m 真空泵抽水过程中的最低真空度 式中： h— 降水深度（ m ）； △ h— 水头损失，近似取 1-1.5m 射流泵设备 QJD-60 、 QJD-90 、 JS-45 其排水量分别为： 60m3/h,90m3/h,45m3/h, 总管长度不大于 50m 。 水泵 一般选用单级离心泵，其型号根据流量、吸 水扬程、与总扬程确定。 水泵的流量应比基坑涌水量大 10%-20% ，水泵的吸水扬程，要大于降水深度和各项水头损失之和，总扬程应大于吸水扬程与出水扬程之和。 多层井点系统中，下层井点的水泵应比上层井点的总扬程要大，以免中途接力。 一般一台真空泵配一台水泵作业，当土的渗透系数和涌水量较大时，也可采用两台水泵。 （ 6 ）轻型井点的施工 施工内容包括： 准备工作、井点系统埋设、 使用与拆除。 准备工作 材料准备（井点设备、施工机具、动力、水源、砂滤料等）； 排水沟的开挖； 标高观测及防止沉降的措施； 设置水位观测孔。 井点埋设 挖井点沟槽 排放总管 埋设井点管 用弯连管与总管相连，安排抽水设备，试抽水。 井点管埋设的方法 —— 冲水管冲孔 钻孔 直接利用井点管水冲下沉； 以带套管的水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管。 每根井点管沉没后应检验其渗水性能：井点管与孔壁之间填砂滤料时，管口应有泥浆水冒出，或向管内灌水时，能很快下渗。 第一组井点系统安装完毕后应进行抽水试验，检查管路接头质量、井点出水状况、抽水设备运转情况等。 降水过程中应对建筑物进行沉降观测，必要时采取防护措施 3.3 土方边坡和支护 土壁稳定主要依靠土体的 抗剪强度 来维持平衡。 土体抗剪强度来源于土体的 内摩擦力和粘结力（内聚力） 。 土体塌方的本质 — 剪应力  抗剪强度 其主要原因 — 开挖过深、土质较差、放坡太小，水的侵入 以及支护较弱等综合原因。 防止土体塌方的主要措施 — 放坡及支撑等。 1. 土方边坡坡度和边坡稳定 1 ）土方边坡 即放坡宽度 b= 坡度系数 m× 开挖深度 h 确定坡度的大小应考虑：土质情况、包括地下水、开挖深 度、使用情况（堆载）、使用时间等。 2 ）边坡稳定 边坡稳定 —— 抗剪强度  剪应力 土体塌方 —— 剪应力  抗剪强度 剪应力的增加 —— 外力 边缘堆土或机械； 水侵入边坡，使土的含水量增加； 地下水产生的动水压力； 土体内水的静压力等。 抗剪强度降低 —— 外因转换为内因 由于受风化作用使土质变松； 土受地下水的侵蚀而产生润滑作用； 饱和细，粉沙受振动而液化。 2 基坑无支护开挖 常用于深度不大且土质较好的基坑， 应是施工条件允许时首选的开挖方式 。 无支护开挖 直立壁开挖 放坡开挖 天然自立边坡开挖 人工加固边坡开挖 深度 <5m 无支撑边坡 3 人工加固边坡 为保护土质边坡的稳定、坚固，常对开挖坡面采取一定的加固措施进行护坡。 常用的边坡加固方法 水泥砂浆抹面、浆砌片石护坡、堆置 砂 ( 土 ) 包护坡、塑料膜覆盖，喷浆或挂网喷射混凝土等。 经以上边坡加固方法处理过的边坡即 称为人工加固边坡。 ① 水泥砂浆抹面 — 常用于保护易风化的软质岩石、老 粘性土及破碎岩石边坡坡面的稳定，一般作 30 ～ 50mm 厚水泥砂浆抹面。如用于一般土质边坡，常沿坡面打入双向间距 1.0m 左右长 1 ～ 1.5m 的 Ⅱ 级螺纹钢筋 ( 直径 10 ～ 16mm) 以加强砂浆面层与坡面土体的连结。 ② 浆砌片石护坡 — 对各种土质或岩石边坡，为防止风化 剥落或滑坍，可采用浆砌片石护坡，坡度应小于 1∶0.5 ，竖直边坡也可采用红砖砌筑。也可在坡脚处砌 筑一定高度的浆砌片石或红砖墙，用于反压及挡土。③ 叠置砂 ( 土 ) 袋护坡 — 对已发生或将要发生滑坍失稳或 变形较大的边坡，常用叠置砂袋或土袋 ( 草袋或土工织物袋 ) ，置于坡脚或坡面，具有排水反压，抗滑稳定的作用。④ 塑料薄膜覆盖护坡 — 在坡面铺设抗拉或防水的塑料薄 膜 ( 土工布 ) ，其上覆盖素土、砂土、砂浆抹面等，对坡面进行防水、防风化、防坡面土流失的加固处理。 4 土壁支护 工程特点、开挖深度 采用土壁支护应根据 地质条件、地下水位 临近建筑物的情况 施工方法 要求：牢固可靠；经济合理；确保安全 钢（木）支撑 板桩 常用方法： 灌注桩 深层搅拌桩 地下连续墙 （ 1 ）板桩支护 作用 —— 连续板桩既可挡土，又可挡水 。 当开挖的基坑较深，地下水位较高且有可能发生流砂时，如果未采用井点降水方法，则宜采用连续板桩支护结构 类型：木板桩；钢筋混凝土板桩；钢板桩等。 1 ）钢木混合式板桩 适用 — 埋深较浅的黏土，沙土层，地下水位较 浅； 注意 -- 软土地基要慎用。 2) 工字钢 (H 型钢 ) 衬板支护结构 适用于粘性土、砂土等土质较好且地下水位较低的基坑，水位高时要先降水。在软土地基中要慎用，卵石地基中较难施工。 挖深＜ 25m 。 传力机理： 土的侧压力→衬板→工字钢桩→导梁（或顶撑或拉锚）。 3 ）钢板桩支护 由带锁口或钳口的热轧型钢制成，既能挡土又能挡 水。适用于较弱地基土及地下水位较高，水量较多的深基坑工程，在砂砾及密实砂土中施工困难。 挖深 <15m 。 问： 哪个截面刚度最大，哪个最小？ 最小 最大 4 ）钢板桩支护 特点 — 打设方便，重复使用，承载力大，既可挡土，又可挡水等； 分类 无锚板桩 ( 悬臂式板桩 )— 悬臂长度一般不超过 5m ； 有锚板桩 --- 板桩上部用拉锚或顶撑加以固定 , 又分为单锚和多锚，常用单锚板桩。 单锚板桩设计要素： 入土深度、截面弯距、锚杆拉力 。 主要破坏形式： 入土深度不够 本身强度、刚度不够 拉锚承载力或长度不够 5 ）钢筋混凝土板桩 传统支护结构，企口榫接有较好防水作用。厚可达 500mm ，，总费用低。已向 薄壁工字形方向发展大截面如 500×500mm 以上，壁厚 100 ～ 120mm ，腹板预制后在 现场浇成整体。在两工字形板桩间钻孔注浆堵漏。 挖深 <10m 。 适用软土、一般粘性土。 （ 2 ）灌注桩支护结构 应用日趋广泛。可在平面上采取不同的排列方式形成桩墙式支护结构，以抵抗不同条件下侧向水、土压力。一般桩顶设置连续的钢筋混凝土压顶地圈梁 ( 帽梁 ) ，使支护桩共同工作，提高整体性。 1 ）稀疏排桩 — 仅挡土 , 不可挡水 应采取可靠降水措施以防止管涌和流砂现象发生。 2 ）稀疏排桩加水泥砂浆抹面 — 可挡土、挡水 稀疏排桩间距 S 较大时用。桩净距一般 1.0m 以内，以 0.6 ～ 0.8m 为宜。 基坑挖土、钢丝网水泥砂浆抹面均分层施工 。 工程实例 南京火车站综合楼地下室两层，采用稀疏排桩方案，挖深 9m 。 基坑支护 3 ）连续排桩 灌注桩连续排列。排列方式有多种，图中黑色桩 为素混凝土桩，或砂桩注入砂浆、化学浆液等形成无筋桩。 问： 能否既可挡土，又可挡水？ √ 挡水 挡土 4 ） 双排式 ( 或框架式 ) 灌注桩支护 — 仅挡土 灌注桩双排布置，用盖板连接形成门式刚架结构 。 5 ）连拱式支护结构 — 仅可挡土 新型的大直径与小直径桩的组合结构，拱的矢高 f=(1/4 ～ 1/2)L 。 桩顶用钢筋混凝土圈梁 ( 即盖板 ) 相连接，基坑较深时可加 1 ～ 2 道横肋梁以增强拱截面的整体性，可省去内支撑或土层锚杆。 6 ） 挡土与阻水组合排桩支护结构 可分为深层搅拌桩、粉喷水泥搅拌桩和高压旋喷桩等， 既可挡土又可止水 ，其中深层搅拌水泥土挡墙广泛用于软土地区（淤泥质土，地基承载力＜ 120kPa 粘性土）的深基坑工程，挖深＜ 8m 。 （ 3 ）重力式水泥土挡墙 格栅式水泥土挡墙构造要求 ① 墙体纵向相邻拉结格构墙沿纵向的总厚度不应小于纵向长度的 1/4 ；② 挡墙的转角处宜采用圆弧形实墙 ( 实体式 ) 。③ 纵向墙体与拉结格构墙搭接均应不小于 150mm ，作为止水结构的纵向搭接应不小于 200mm 。④ 挡墙宽度一般取开挖深度的 0.6 ～ 0.8 倍，墙体在基坑底面下的嵌固深度取开挖深度的 0.8 ～ 1 倍。⑤ 根据基坑条件可做成变阶宽度和深度，也可成拱。⑥ 为加强整体性，挡墙可插入毛竹 ( 大头直径不小于 100mm ，长度 4m 左右 ) ，墙顶应设置钢筋混凝土压顶 ( 地圈梁 ) ，厚度取 200mm ，配 Φ 12@200 双层双向。⑦ 在可能的情况下，宜将压顶与基坑周围的混凝土路面或地面连成一体 。 （ 4 ）深层搅拌桩 深层搅拌桩施工质量要求 桩位准确、桩体垂直 放线误差 20mm 就位误差 50mm 成桩误差 100mm 水泥浆不得离析 水灰比 0.4-0.6 ， 水泥浆停置时间不超过 2h ，不得离析 确保水泥搅拌桩的强度与均匀性 搅拌下沉速度不超过 0.7m/min 喷浆提升速度不超过 0.5m/min 确保加固体的连续性 相邻桩间施工间隔不超过 24h 南京市级机关 33 层住宅楼，地下室一层，挖深 6m ，采用 水泥土搅拌桩 支护技术。 工程实例 （ 5 ）土层锚杆 1 ）土层锚杆构造 锚头 一般由锚具、台座和腰梁等组成。 自由段 位于土体主动滑裂面内的部分 。 由锚筋、隔离套、定位板 ( 器 ) 及水泥 砂浆等构成。定位板 ( 器 ) 一般用硬塑料或铁板 、钢筋等制成。 锚固段 位于土体主动滑裂面以外 ， 由锚筋、定位器、锚固体构成。锚固段是用水泥砂浆或水泥浆将锚筋与土体粘结在一起的锚固体。 锚头 自由段 锚固段 南京电网调度中心土层锚杆支护 工程实例 土层锚杆 2) 土层锚杆的分类 类型 — 普通锚杆；高压灌浆锚杆；预应力锚杆。 锚固段 — 圆柱型、端部扩大头型和连续球体型。 c 圆柱型锚杆 端部扩大头型 — 适用于锚固于砂 质土、硬粘土层且要求较高抗拔力。 连续球体型 — 适用于锚固于淤泥 土、淤泥质土土层，且要求较高抗拔力。 3 ）土层锚杆的施工 灌浆材料要求： 水泥砂浆：灰砂比 —1 ： 1 ～ 1 ： 2 ；水灰比 —0.38 ～ 0.45 。 纯水泥浆：水灰比 —0.4 ～ 0.45 。 （ 6 ）土钉墙支护结构 土钉墙由被加固土体、土钉群和喷射混凝土面板组成，形成一个 以土挡土的类似重力式的挡土墙 。 全段锚固 挡土墙 土钉墙类型 土钉可分为：不注浆和钻孔注浆两种。 不注浆土钉 又分为打入型和射入型。 前者是用气动土钉机将长度不超过 6m 的小型角钢打入土内。 后者是用气动射钉机将 25 ～ 38mm 的粗钢筋或钢管射入土内 ( 长度 6m 以内 ) 。 钻孔注浆土钉 适用于土体面层维护或开挖较浅的边坡维护。全长注浆土钉适用于开挖较深的边坡维护。 基坑支护失效实例 1994 年 9 月上海黄浦区某大厦基坑支护靠马路 40m 长支撑破坏， 600 厚地下连续墙倒塌。 基坑挖深 23.5m 。 原因为设计、施工和监测多方面。 基坑支护屈曲实例 角撑受压平面外失稳 南京玄武湖隧道土方工程施工 玄武湖隧道为南京市规划的“经五纬九”路网的重要组成部分。 东起新庄立交二期，西起模范马路，全长 2.66KM ，暗埋段 2.23KM ，设计宽 32M ，双向六车 道 。 湖底隧道 玄武湖隧道由新庄立交穿入玄武湖、古城墙、中央路、过芦席营路口，在南京工业大学附近出地面。 隧道的陆地段采用 SMW 工法作基坑支护 2.5 土方机械化施工 主要土方施工机械 : 推土机、铲运机、单斗挖土机、压实机械等。 2.5.1 主要土方机械的特点与施工方法 （ 1 ）推土机 特点 — 切土、推土和卸土； 分类 行走装置：履带式和轮式推土机 操作方式：机械式和液压式操纵。 铲刀安装方式：固定式推土机和回转式推土机。 轮胎式推土机 履带式推土机 直铲推土机的固定式推土铲 回转式铲刀 （ a ）铲刀平斜 （ b ）铲刀侧倾 （ 2 ）铲运机 特点 — 挖土、运土、卸土和平土 ； 分类 运行方式：拖式和自行式 操作方式：钢丝绳操纵式和液压式操纵。 卸土方式：强制式、半强制式和自由卸土。 拖式铲运机 自行式铲运机 （ 3 ）单斗挖土机 反铲挖掘机 （ 4 ）压实机械 轮胎式压路机 轮胎驱动钢轮振动压路机 振动冲击夯 电动蛙式打夯机 2.5.2 土的填筑与压实 （ 1 ）填方土料的选择与填筑方法 1 ）填方土料的选择 粘性土 — 含水量合适，适合各层填料； 碎石土料、爆破石渣、砂土 — 作表层以下填料、最大粒径 < 每层铺填厚度的 2/3 。 其他要求 — 有机质含量  8  ，可水溶性物质  5  。 注： 冻结，液化及粉沙质黏土都不能作为填土料。 2 ）填筑方法 分层填土、分层压实 注： 透水性大的土层置于透水性较小的土层之下。 （ 2 ）压实方法 压实方法 ： 碾压法、夯实法、振动压实法 碾压法 — 主要适用场地平整和大型基坑回填工程 平碾压路机（ 5  15 顿） — 对砂土类和粘性土均可压实； 振动碾 — 压实爆破石渣、碎石类土、杂填土或粉质粘土； 羊足碾 — 适用压实粘土。 夯实法 — 主要适用于小型回填土 夯锤，蛙式打夯机，汽锤等。 振动压实法 — 主要适用于振实非粘性土。 （ 3 ）填土压实的影响因素 主要影响因素： 压实功、土含水量、每层铺土厚度 和压实遍数。 1 ）压实功 土在含水量一定的情况下，压实功愈大，土的密度 就愈大，但 并不成正比 ，因此压实遍数并不需要过多，一般 3  8 遍即可。 非线性关系 注： 对松土不宜用重型碾压机械直接碾压，否则土层会有强烈起伏，压实效果不好，应先用轻碾压实，后用重碾压实。 2 ）含水量 最优含水量 —— 在使用同样进行压实的条件下，使 填土压实时能获得最大干重度时的含水量。 干燥土，土颗粒摩擦力大 饱和土，外力被部分水平衡 重要概念 （注：约  =16  左右） 3 ）铺土厚度和压实遍数 填土在压实功的作用下，其 受力范围逐步扩大，而应力则随深度逐步减小 ，一旦其应力不足以使填土能产生永久的变形，就不能把土压实。 铺土厚度应小于机械压土 的影响深度 ，同时应尽量减 少压实遍数。 最优铺土厚度 — 在该厚度 范围内，可使土料在获得 设计干重度条件下，压实 机械所需的压实遍数最小。 应力 作用半径 深度 （ 4 ）填土压实的质量检查 1 ）土的压实系数： 注：最大干容重 由试验确定。 2 ）控制干容重 — 一般由设计确定 一般场地平整：约 0.90 左右 主要受力层范围以内： >0.96 主要受力层范围以下： 0.93 ～ 0.96 3 ）实际干重度： 4 ） 压实要求 : 注： 且应有 90 ％以上符合设计要求，其余极值之差不得大于 0.8kN/m3 ，且应分散，不得集中。