搜索
第2章土方工程2.1场地平整2.1.1场地平整土方量计算场地标高确定的原则如下：1.与已有建筑物的标高相适应，满足生产工艺和运输的要求；2.尽量利用地形，就近取土或弃土，以减少填、挖土方的数量；3.根据具体条件，争取施工场区内的挖填方量的平衡，以降低土方运输费用；4.要有一定的泄水坡度，以满足排水要求；5.考虑历史最高洪水位，以防止洪水发生时可能造成的损失。通常条件下，如场地设计标高的确定无特殊要求，应尽量考虑场地内土方的挖填平衡，减少场外取土与弃土量，以降低工程成本。2.1.1.1场地标高的确定与调整确定场地标高时，应建立在场地内土方挖填平衡的基础上，采用方格网法，运用挖填平衡的原则，确定出方格各角点的标高。其具体步骤如下：(1)初始场地标高H0的确定220123412340(234)42344aHNaHHHHHHHHHN（式2-1）(2)考虑泄水坡度对角点标高的影响1)单向泄水时，场地内各方格角点标高的确定当场地采用单向泄水时，以H0作为与排水方向垂直的场地中心线的标高，见图2-2，则场地内各方格角点的标高为：0nHHli（式2-2）2)双向泄水时，场地内各方格角点标高的确定当场地采用双向泄水时，以H0作为场地对称中心点的标高，见图2-3，则场地内各方格角点的标高为：0nxxyyHHlili（式2-3）(3)场地标高的调整按上述公式求出的场地角点标高，仅是一理论值，实际上，由于土的可松性等各种因素的存在，都会对场地的标高带来影响，使标高提高或降低。所以，具体的场地标高值，可以计算出的理论值为基础，结合工程具体情况进行调整。2.1.1.2土方量的计算大面积场地平整，在确定了场地角点标高后，就可根据场地角点标高与各角点的自然标高，计算出相应的角点填挖高度（施工高度），找出挖填分界线，算出各方格的挖填土方量，并求得整个场地的总挖填土方量。其步骤如下：(1)计算场地各方格角点的施工高度各方格角点的施工高度为：nnhHH（式2-4）(2)确定“零线”当一个方格中有的角点施工高度为“+”，而另一部分为“-”时，说明此方格中的土方一部分为填，一部分为挖，而在变号角点边线的中间必有一个既不填也不挖的点，这个点称为“零点”，将相邻的“零点”用线段相连即为“零线”，也就是场地土方的挖填分界线。“零点”的位置可利用相似三角形的方法将其求出。112ahXhh（式2-5）(3)计算场地挖填土方量确定了挖填分界线后，挖方区或填方区的方格将可能被分成以下几种形状：三角形、正方形、矩形、梯形和五边形。但无论哪种形状，我们都可采用底面积乘以各角点的平均施工高度来求出该种形状的挖方量或填方量。其计算公式为：nhVn（式2-6）2.2土方开挖与填筑土方开挖与填筑是土方工程的主要施工过程。土方工程面广量大，因此尽量采用机械化施工，以减轻繁重的体力劳动，提高生产效率，加快施工进度。2.2.1土方机械施工2.2.1.1推土机推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面小、行使速度快、易于转移，可爬30缓坡，因此应用范围较广。推土机可以推挖一～三类土，四类土以上需经预松后才能作业。2.2.1.2铲运机在土方工程中常应用于大面积场地平整，开挖大型基坑，填筑堤坝和路基等。最适宜于开挖含水量不超过27%的松土和普通土，坚土（三类土）和砂砾坚土（四类土）需用松土机预松后才能开挖。2.2.1.3正铲挖土机正铲挖土机的挖土特点是“前进向上，强制切土”。适用于开挖停机面以上的一～四类土和经爆破的岩石、冻土。与运土汽车配合能完成整个挖运任务，可用于开挖大型干燥基坑以及土丘等。开挖方式有正向挖土、侧向卸土和正向挖土、后方卸土两种。常用施工方法有：分层开挖法、多层挖土法、中心开挖法、上下轮换开挖法、顺铲开挖法和间隔开挖法等。2.2.1.4反铲挖土机反铲挖土机的挖土特点是“后退向下，强制切土”。能开挖停机面以下的一～三类土，适用于开挖深度不大的基坑、基槽或管沟等及含水量大或地下水位较高的土方。开挖方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。常用施工方法有：分条开挖法、分层开挖法、沟角开挖法和多层接力开挖法。2.2.1.5拉铲挖土机拉铲挖土机的挖土特点是“后退向下，自重切土”。能开挖停机面以下的一～二类土，适用于开挖较深较大的基坑（槽）、沟渠，挖取水中泥土以及填筑路基、修筑堤坝等。2.2.1.6抓铲挖土机抓铲挖土机的挖土特点是“直上直下，自重切土”。适用于开挖停机面以下一～二类土，如挖窄而深的基坑、疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥等，或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。在软土地基的地区，常用于开挖基坑、沉井等。开挖方式有沟侧开挖和定位开挖两种。2.2.2土方的填筑与压实2.2.2.1土料的选用与处理一般不能选用淤泥和淤泥质土、膨胀土、冻土、有机质含量大于8%的土、含水溶性硫酸盐大于5%的土、含水量不符合压实要求的粘性土。2.2.2.2填土压实方法填土的压实方法一般有：碾压法、夯实法和振动压实法以及利用运土工具压实等。(1)碾压法碾压法是利用机械滚轮的压力压实填土。碾压机械主要有平碾（光碾压路机）、羊足碾等。(2)夯实法夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力夯实土壤。夯实法分机械夯实和人工夯实。常用夯实机械有蛙式打夯机、内燃夯土机和夯锤等。蛙式打夯机结构简单，轻便灵活，适用各类土质，多用于小面积回填土的夯实工作，在作业面受限制时尤为适用。内燃夯土机和夯锤多用于地基加固。(3)振动压实法振动压实法是利用振动压实机的振动力振动土颗粒，使其产生相对位移而达到密实状态。振动压实机与一般平碾相比，可提高工效1～2倍，这种方法主要用于非黏土的振实。2.2.2.3影响填土压实质量的因素(1)压实功的影响当土的含水量一定，开始压实时，土的密度（重度）急剧增加，待接近土的最大密度时，压实功虽然增加很多，但土的密实度几乎没有变化。因此在实际施工中，压实松土时，往往先用轻碾（压实功小）压实，再用重碾碾压，这样可取得较好的压实效果。(2)土的含水量的影响较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实；可含水量超过一定现值时，土颗粒之间的孔隙全部由水填充而成饱和状态，压实功的一部分被水承受，土也不易被压实。只有土具有适当的含水量时，水起到了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，土才容易被压实。在使用同样的压实机械，并填土厚度、压实遍数相同的条件下，使填土压实获得最大密实度时土的含水量，称为最佳含水量。(3)铺土厚度的影响铺土在压实机械的作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小，超过一定深度后，虽经压实机械反复碾压，但土的密实度增加很小，甚至没有变化。各种压实机械的压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。固填方每层铺土厚度应根据土质、压实功及压实的密度要求等确定，并应小于压实机械压土时的压实影响深度。2.2.2.4填土压实注意事项(1)填土应从最低处开始，由下向上整个宽度分层铺填碾压或夯实。填方应分层进行并尽量采用同类土填筑。填方应在相对两侧或四周同时进行回填与夯实。当天填土，应在当天压实。(2)填土压实质量应符合规范规定。2.2.2.5填土压实的质量检验2.3基坑支护2.3.1基坑支护结构分类基坑支护结构按其作用，可分为透水挡土结构支护、止水挡土结构支护。按其受力状况，可分为重力式支护结构和非重力式支护结构。按基坑支护结构的受力状况分为：2.3.1.1重力式支护体系（刚性支护）常用深层水泥搅拌桩组成的格栅型坝体作为支护墙体，依靠其自重维持土体的平衡。例如，深层搅拌水泥土桩墙，高压旋喷桩墙。2.3.1.2非重力式支护结构（柔性支护）支护一般挡土宽度较小，承受弯曲作用，由撑锚体系（支撑或拉锚系统）与支护墙体共同受力。非重力式支护结构可根据基坑开挖深度和不同的工程地质、水文地质条件，可选用悬臂式支护结构和有撑锚体系的支护结构。非重力式支护结构包括板桩式、排桩式、板墙式、组合式及边坡稳定式。板桩式包括：钢板桩、H型钢（工字钢、槽钢）桩、混凝土板桩等。排桩式包括：钢管桩、预制混凝土桩、钻（挖）孔灌注桩。板墙式包括：现浇混凝土地下连续墙、预制装配式混凝土地下连续墙。组合式包括：加筋水泥土桩（SMW工法）、高应力区加筋水泥土墙。边坡稳定式包括：土钉墙、喷锚支护等。2.3.2基坑支护结构的选型2.3.2.1重力式支护体系（刚性支护）——深层水泥搅拌桩（水泥土墙）(1)深层水泥搅拌桩（水泥土墙）的特点坑内无支承，便于机械化快速挖土；即可挡土，又可挡水；比较经济。但支护深度较浅，一般不宜大于6m；位移相对较大，尤其在基坑长度较大时。深层水泥搅拌桩（水泥土墙）一般用于基坑侧壁安全等级为二、三级，地基土承载力不大于150kpa者。(2)深层水泥搅拌桩（水泥土墙）的构造及计算水泥土墙一般采用格栅布置，水泥土的置换率对于淤泥一般不小于0.8m，淤泥质土不小于0.7，一般粘性土及砂土不小于0.6；格栅长宽比一般不大于2。深层水泥搅拌桩与桩之间的搭接宽度应根据挡土及截水要求确定，考虑截水作用时，桩的有效搭接宽度一般不小于150mm，加固体的渗透系数不大于10～7cm/s；当不考虑截水作用时，搭接宽度不小于100mm。当变形不能满足要求时，宜采用基坑内侧土体加固或水泥土墙插筋加混凝土面板及加大嵌固深度等措施。深层水泥搅拌桩（墙）的墙体宽度（厚度）b应根据抗倾覆稳定条件规定计算确定。1)当水泥土墙底部位于碎石土或砂土时，墙体厚度设计值，宜按下式确定：b≧0010(1.2)5()2(232)aaippjcRdwdwpwahEhEhhhhhh（式2-9）2)当水泥土墙底部位于粘性土或粉土中时，墙体厚度设计值，宜按下式确定：b≧02(1.2)()aaippjcRdhEhEhh（式2-10）水泥土墙嵌固深度hd，应按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）附录A圆弧滑动简单条分法确定。当按上述规定确定的水泥土墙厚度小于0.4h时应取0.4h。(3)深层水泥搅拌桩（水泥土墙）的施工与检测水泥土墙应采取切割搭接法施工，应在前桩水泥土尚未固化时进行后序搭接桩施工，施工开始和结束的头尾搭接处，应采取加强措施，消除搭接沟缝。深层搅拌水泥土墙施工前，应进行成桩工艺及水泥渗入量或水泥浆的配合比试验，以确定相应的水泥掺入比或水泥浆水灰比，浆喷深层搅拌的水泥掺入量宜为被加固土重度的15%～18%；粉喷深层搅拌的水泥掺入量宜为被加固土重度的13%～16%。高压喷射注浆施工前，应通过试喷试验，确定不同土层旋喷固结体的最小直径、高压喷射施工技术参数等。高压喷射水泥水灰比宜为1.0～1.5。深层搅拌桩和高压喷射桩水泥土墙的桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。当设置插筋时桩身插筋应在桩顶搅拌完成后及时进行。插筋材料、插入长度和出露长度等均应按计算和构造要求确定。高压喷射注浆应按试喷确定的技术参数施工，切割搭接宽度应符合下列规定：①旋喷固结体不宜小于150mm；②摆喷固结体不宜小于150mm；③定喷固结体不宜小于200mm。水泥土桩应在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求应及时调整施工工艺。水泥土墙应在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2%，且不应少于5根；并应根据设计要求取样进行单轴抗压强度试验。2.3.2.2非重力式支护体系（柔性支护）——钢板桩钢板桩主要包括热轧锁口钢板桩、型钢钢板桩等形式。(1)热轧锁口钢板桩热轧锁口钢板桩的形式有U型、L型、一字型等。热轧锁口钢板桩具有以下特点：1)优点，材质可靠，在软土地区打设方便，施工速度快且简便；即可挡土又有一定的挡水能力；可多次重复使用；费用较低。2)缺点，一般的钢板桩刚度不够大，一般只能用于基坑深度≤4m的基坑。用于较深基坑时，支撑（或拉锚）工作量大，否则变形较大。在透水性较好的土层中不能完全挡水；钢板桩拔出时易带土（尤其是U型钢板桩），如处理不当易引起土层移动，危害周围环境。(2)型钢钢板桩一般常用H型钢、工字钢、槽钢等作为钢板桩