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第四章工程施工技术第一节土石方工程施工一、土石方工程分类与施工特点1.场地平整2.基坑（槽）开挖一般开挖深度在5m及其以内的称为浅基坑（槽），挖深超过5m的称为深基坑（槽）。（一）土石方工程分类3.基坑（槽）回填填方应分层进行，并尽量采用同类土填筑。4.地下工程大型土石方开挖5.路基修筑建设工程所在地的场内外道路，以及公路、铁路专用线，均需修筑路基，路基挖方称为路堑，填方称为路堤。（二）土石方工程施工特点1.工程量大、劳动繁重2.施工条件复杂二、土石方工程的准备与辅助工作土石方工程施工前应做好下述准备工作：（1）场地清理。（2）排除地面水。（3）修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。（4）做好材料、极具及土方机械的进场工作。（5）做好土方工程测量、放线工作。（6）根据土方施工设计做好土方工程的辅助工作，如边坡稳定、基坑（槽）支护、降水等。（一）土方边坡及其稳定土方边坡坡度以其高度（H）与底宽度（B）之比表示。边坡可做成直线形、折线形或踏步形。边坡坡度根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。施工中除应正确确定边坡，还要进行护坡，以防边坡发生滑动。要注意及时排除雨水、地面水，防止坡顶集中堆载及振动。必要时可采用钢丝网细石砼（或砂浆）护坡面层加固。如果是永久性土方边坡，则应做好永久性加固措施。间断式湿度小的黏性土挖土深度小于3m时，可用间断式水平挡土板支撑；1.横撑式支撑开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。根据挡土板的不同，分为水平挡土板连续式松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。垂直挡土板对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，其挖土深度不限。（二）基坑（槽）支护2.重力式支护结构水泥土搅拌桩支护结构具有防渗和挡土的双重功能。它适用于4~6m深的基坑，最深可达7~8m。搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，注意依据水泥掺入比及土质情况而定。“一次喷浆、二次搅拌”施工工艺：(a)定位(b)预埋下沉(c)提升喷浆搅拌(d)重复下沉搅拌(e)重复提升搅拌(f)成桩结束。当采用二次喷浆、三次搅拌”工艺在(e)作业时也进行注浆，以后再重复一次(d)与(e)得过程。3.板式支护结构分为悬臂式和支撑式。由两大系统组成：挡墙系统和支撑（或拉锚）系统。悬臂式板桩支护结构则不设支撑（或拉锚）。挡墙系统常用的材料有槽钢、钢板桩、钢筋砼板桩、灌注桩及地下连续墙等。支撑系统一般采用大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋砼支撑。基坑较浅，挡墙具有一定刚度时，可采用悬臂式挡墙而不设支撑点。（三）降水与排水降水方法可分为重力降水（如积水井、明渠等）和强制降水（如轻型井点、深井泵、电渗井点等）土石方工程中采用较多的是明排水法和轻型井点降水。1.明排水法施工是在基坑开挖过程中，在坑底设置集水坑，并沿坑底周围或中央开挖排水沟，使水流入集水坑，然后用水泵抽走。宜用与粗粒土层，也用于渗水量小的黏土层。当土为细砂和粉砂时，地下水渗出会带走细粒，发生流砂现象，导致边坡坍塌、坑底涌砂，此时应采用井点降水法。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水坑每隔20~40m设置一个。集水坑的直径或宽度，一般为0.6~0.8m。其深度随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.7~1.0m。2.井点降水施工井点降水法有：轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深井井点等，井点降水的方法根据土的渗透系数、降低水位的深度、工程特点及设备条件等，按照P135表4.1.1选择。①轻型井点构造。井点管是用直径38mm或51mm、长5~7m的钢管，管下端配有滤管。集水总管常用直径100~127m的钢管，每节长4m，一般每隔0.8m或1.2m设一个连接井点管的街头。抽水设备由真空泵、离心泵和水气分离器等组成。一套抽水设备能带动的总管长度，一般为100~120m。单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m的情况。井点管应布置在地下水的上游一侧，两端延伸长度不宜小于坑、槽的宽度。（1）轻型井点②轻型井点布置双排布置适用于基坑宽度大于6m或土质不良的情况。环形布置适用于大面积基坑。U形布置如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应设在地下水的下游方向。③轻型井点施工主要包括施工准备、井点系统安装与使用。井点系统的安装顺序：挖井点沟槽、铺设集水总管；冲孔，沉设井点管，灌填砂滤料；弯联管将井点管与集水总管连接；安装抽水设备；试抽。井点管沉设一般可按现场条件及土层情况选用下列方法：用冲水管冲孔后，沉设井点管；直接利用井点管水冲下沉；套管式冲抢水冲法或振动水冲法成孔后沉设井点管。（2）喷射井点当降水深度超过8m时，宜采用喷射井点，降水深度可达8~20m。喷射井点的平面布置：当基坑宽度≤10m，井点可作单排布置；当＞10m，可作双排布置；当基坑面积较大时，宜采用环形布置。井点间距一般采用2~3m，每套喷射井点宜控制在20~30根井管。（3）管井井点在土的渗透系数大、地下水量大的土层中，宜采用管井井点。管井直径为150~250mm。管井的间距，一般为20~50m。管井的深度为8~15m，井内水位降低，可达6~10m，两井中间则为3~5m。（4）深井井点当降水深度超过15m时，用深井井点。一般可降低水位30~40m，有的甚至可达百米以上。常用的深井泵有两种类型：电动机在地面上的深井泵及深井潜水泵（沉没式深井泵）。三、土石方工程机械化施工土石方工程的施工过程包括：土石方开挖、运输、填筑与压实等。（一）推土机施工推土机由拖拉机和推土铲刀组成，是一种自行式的挖土、运土工具。按铲刀的操作方式分索式按推土机行走方式分履带式推土机的经济运距在100m以内，以30~60m为最佳运距。特点：操作灵活、运输方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移。液压式轮胎式1.下坡推土法2.分批集中，一次推送法3.并列推土法并列台数不宜超过4台，否则互相影响。4.沟槽推土法这种方法可以和分批集中、一次推送法联合运用。5.斜角推土法（二）铲运机施工铲运机有拖式铲运机和自行式铲运机两种。铲运机的特点是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作，对行驶道路要求较低，行驶速度快，操纵灵活，运转方便，生产效率高。常用于坡度在200以内的大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，以及填筑路基等土方工程。铲运机可在Ⅰ~Ⅲ类土中直接挖土、运土，适宜运距为600~1500m，当运距为200~350m时效率最高。1.铲运机的开行路线（1）环形路线施工地段较短、地形起伏不大的挖、填工程，适宜采用环形路线。当挖土和填土交替，而挖填之间距离又较短时，则可采用大环形路线。大环形路线优点：一个循环完成多次铲土和卸土，减少转弯次数，提高工作效率。（2）8字形路线对于挖、填相邻、地形起伏较大，且工作地段较长的情况，可采用8字路线。其特点是铲运机行驶一个循环能完成两次作业，而每次铲土只需转弯一次，比环形路线可缩短运行时间，提高生产效率。2.铲运机铲土的施工方法（1）下坡铲土。尽量利用有利地形进行下坡铲土。一般地面坡度一5°~7°为宜。（2）跨铲法。预留土埂，间隔铲土的方法。土埂高度应≤300mm，宽度以不大于拖拉机两履带间净距为宜。（3）助铲法。在地势平坦、土质较坚硬时，可采用推土机助铲以缩短铲土时间。一般每3、4台铲运机配1台推土机助铲。（三）单斗挖土机施工按其行走装置的不同分为履带式和轮胎式两种；按其传动装置又可分为机械传动和液压传动两种。按其工作装置的不同，可分为：1.正铲挖土机特点：前进向上，强制切土。其挖掘力大，生产率高，能开挖停机面以内的Ⅰ~Ⅳ级土，开挖大型基坑时雪设下坡道，适宜在土质较好、无地下水的地区工作。正铲挖土和卸土方式有：正向挖土、侧向卸土；正向挖土、后方卸土。2.反铲挖土机特点：后退向上，强制切土。其挖掘力比正铲小，能开挖停机面以下的Ⅰ~Ⅲ级的砂土或黏土，适宜开挖深度4m以内的基坑，对地下水位较高处也适用。反铲挖土机开挖方式可分为沟端开挖与沟侧开挖。3.拉铲挖土机特点：后退向上，自重切土。其挖掘半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的Ⅰ~Ⅱ级土，适宜开挖大型基坑及水下挖土。也分沟端开挖与沟侧开挖。4.抓铲挖土机特点：直上直下，自重切土。其挖掘力较小，只能开挖Ⅰ~Ⅱ级土，可以挖掘独立基坑、沉井，特别适于水下挖土。四、土石方填筑与压实（一）填筑压实的施工要求（1）填方的边坡坡度，应根据填方高度、土的类别、使用期限及其重要性确定。永久性填方的边坡坡度土的种类填方高度（cm）边坡坡度黏土61：1.50亚粘土、泥灰岩土6~71：1.50轻亚粘土、细砂6~81：1.50黄土、类黄土61：1.50中砂、粗砂101：1.50碎石土10~121：1.50易风化的岩石12——（2）填方宜采用同类土填筑，如采用不同透水性的土分层填筑时，下层宜填筑透水性较大、上层宜填筑透水性较小的填料，或将透水性较小的土层表面做成适当坡度，以免形成水囊。（3）基坑（槽）回填前，应清除沟槽内积水和有机物，检查基础的结构混凝土达到一定的强度后方可回填。（4）填方应按设计要求预留沉降量，如无设计要求时，可根据工程性质、填方高度、填料类别、压实机械及压实方法等，同有关部门共同确定。（5）填方压实工程应由下至上分层铺填，分层压（夯）实，分层厚度及压（夯）实遍数，根据压（夯）实机械、密实度要求、填料种类及含水量确定。（二）涂料选择与建筑方法碎石类土、砂石、爆破石渣及含水量复合压实要求的黏性土可作为填方土料。淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量大于8%的土，以及硫酸盐含量大于5%的土均不能作填土。填方土料为粘性土时，填土前应检验其含水量是否在控制范围以内，含水量大的黏土不宜作填土用。填方施工应接近水平的分层填土、分层压实，当填方位于倾斜的地面时，应先将斜坡挖成阶梯状，然后分层建筑，以防填土横向移动。（三）填土压实方法1.碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度。碾压适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾（压路机）、羊足碾和气胎碾。松土不宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现象，效率不高。如果先用轻碾压实，再用重碾压实就会取得较好效果。2.夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积回填土。可以夯实黏性土或非黏性土。夯实法分人工夯实和机械夯实两种。3.振动压实法振动碾是一种振动和碾压同时作用的高效能压实机械，比一般平碾提高功效1—2倍，可节省动力30%。这种方法对于振实填料为爆破石渣、碎石类土、杂填土和粉土等非黏性土效果较好。第二节地基与基础工程施工一、地基加固处理土木工程的地基问题，概括地说，可包括以下四个方面：（1）强度和稳定性问题。（2）压缩及不均匀沉降问题。（3）地基的渗漏量超过容许值时，会发生水量损失导致发生事故。（4）地震、机械以及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。当结构物的天然地基存在上述四类问题之一或其中几个时，必须采用相应的地基处理措施以保证结构物的安全与正常使用。软弱土和不良土主要包括：软黏土、杂填土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀土、多年冻土、溶洞土等。地基处理的方法很多，工程中常用的一类方法是采取措施使土中孔隙减少，土颗粒之间靠近，密度加大，土的承载力提高；另一类方法是在地基中掺加各种物料，通过物理化学作用把土颗粒胶结在一起，使地基承载力提高，刚度加大，变形减少。（一）砂桩、碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩碎石桩和砂桩合称为粗颗粒土桩，是指用振动、冲击或振动水冲等方式在软弱地基中成孔，再将碎石或砂挤压入孔，形成大直径的由碎石或砂所构成的密实桩体，具有挤密、置换、排水、垫层和加筋等加固作用。水泥粉煤灰碎石桩承载力来自桩全长产生的摩阻力及桩端承载力，桩越长承载力越高，桩土形成的复合地基承载力提高幅度可达4倍以上且变形量小、适用于多层和高层建筑地基，是近年来新开发的一种地基处理技术。（二）土桩和灰土桩土桩和灰土桩挤密地基时由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。适