土木工程施工土方工程

土方工程施工（第三版）主编李文渊。土方工程是建筑工程施工中主要工程之一，包括一切土（石）方的挖梆、填筑、运输以及排水、降水等方面。土木工程中，土石方工程有：场地平整、路基开挖、人防工程开挖、地坪填土，路基填筑以及基坑回填。要合理安排施工计划，尽量不要安排在雨季，同时为了降低土石方工程施工费用，贯彻不占或少占农田和可耕地并有利于改地造田的原则，要作出土石方的合理调配方案，统筹安排。

土方工程

• 概述
  • 土方施工内容
    • 场地平整
    • 基坑基槽及管沟隧道和路基的开挖与填筑
  • 土方工程施工特点
    • 施工面积和工程量大，劳动繁重
    • 施工条件复杂
  • 土的工程性质
    • 土的含水量
    • 土的可松性
    • 土的渗透性
• 土方开挖
  • 土方施工前的准备工作
    • 场地清理
    • 地面水排除
    • 修好临时设施及供水供电，临时用房等
    • 修建运输道路
    • 安排好设备运转
    • 编制土方工程施工组织设计
  • 基坑基槽管沟降水
    • 流沙及其防治
      • 地下水简介
        • 上层滞水
        • 潜水
        • 自由水
      • 地下水流网
      • 动水压力与流沙
        • 动水压力
          • 动水压力是指流动中地下水对土颗粒产生的压力
        • 流沙产生的原因
          • 水流线向下则动水压力向下与重力方向一致，土体趋于稳定
          • 水流线向上则动水压力向上与重力方向相反，土颗粒在水中不断受到水的浮力而且还受到向上的动水压力作用，有向上举趋势。当动水压力等于或大于土的浸水容重时，则土颗粒处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒随渗流的水一起流入基坑，此时如果土质为沙土则发生流砂现象
          • 地下水位越高，坑槽内外水位差越大时，动水压力越大就越容易发生流沙现象
          • 流砂现象经常发生在细砂，粉砂及粉质沙土中
          • 在可能发生流沙的土质处，基坑基槽挖深超过地下水位0.5米左右时就会发生流砂现象
        • 流沙的防治
          • 发生流沙的主要条件是动水压力的大小和方向，防止流沙的途径，一是减小或平衡动水压力，二是改变动水压力的方向，三是改善土质
            • 
            • 在枯水期施工
            • 打板桩
            • 水下挖土
            • 筑地下连续墙，地下连续灌注桩
            • 筑水泥土墙
            • 人工降低地下水位
            • 改善土质
    • 明排水法
      • 在基坑开挖过程中，沿基坑底周围或中央开挖排水沟，并设置一定数量的集水井，使得基坑内的水经排水沟流向集水井然后用水泵抽走
      • 明排水法降水时所采用的抽水泵主要有离心泵，潜水泵，软轴泵等
      • 它适用于水流较大的粗粒土层的排水降水，因为水流一般不会将粗粒带走
      • 该方法不适应细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细沙而产生流沙现象，使得边坡坍塌，基底而凸起而难以施工
    • 人工降低地下水位
      • 人工降低地下水位就是在基坑开挖前预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管，利用抽水设备从中抽水使地下水位降低至坑底标高以下直至基础施工结束为止
        • 轻型井点
          • 基坑开挖不深的，地下水位没有超过六米时
        • 喷射井点
          • 基坑开挖较深而地下水位较高，降水深度超过六米时
        • 电渗井点
          • 土的渗透系数很小
        • 管井井点
          • 土的渗透系数大，地下水丰富是时
        • 无砂混凝土管井井点
          • 软土高水位地区常使用的基坑的降水方法
        • 砂渗井
          • 辅助管井的降水方法
  • 土方边坡与土壁支护
    • 土方边坡
      • 土方边坡类型
        • 直线型
        • 折线形
        • 阶梯形
        • 分级形
      • 影响土方边坡稳定的因素
        • 土体内土颗粒间存在摩擦力和粘结力，使徒体具有一定的抗剪强度
        • 造成土体内抗剪强度降低的主要原因是雨水或施工用水，使土的含水量增加，水的润滑作用使土颗粒之间摩擦力和粘结力降低
        • 造成土体所受剪应力增加的主要原因是坡体上部的荷载增加和土体自身的增加以及地下水渗流中的动水压力的增加
      • 边坡坡度及保证边坡稳定的措施
        • 对于土质边坡或易于软化的岩质边坡，在开挖时应采取相应的排水和对坡脚坡面的保护措施，基坑及管沟周围地面采用水泥砂浆抹面，设排水沟等防止雨水渗入的措施，保证在边坡稳定范围内无积水
        • 对坡面进行保护处理以防止渗水风化碎石土的剥落
        • 对各种土质或岩石边坡，可以用浆砌片石护坡或护坡脚，但护坡脚的砌筑高度要满足挡土的强度，刚度的要求
        • 对已发生或将要发生滑坡失稳或变形较大的边坡，用砂石袋堆置于坡脚或坡面，阻挡失稳
        • 土质坡面加固方法有螺旋锚预压坡面和砖石砌体护面等
        • 当边坡坡度不能满足要求时，可采用土钉和水泥砂浆抹坡面的加固方法
    • 土壁支护
      • 支护体系的类型
        • 围护结构的类型
          • 围护结构一般为临时结构，待建筑物或构筑物的基础施工完毕，或管道预埋完毕即失去作用，所以常采用可回收再利用的材料，如木桩，钢板桩等，也可使用永久埋在地下的材料，但费用要尽量低
        • 支撑体系类型
          • 悬臂式支护结构
            • 当基坑或管沟的开挖深度不大或临近基坑边无建筑物及地下管线时，可选用此结构
          • 内撑式支护体系
            • 当围护结构为木板桩，钢板桩，钢筋混凝土板桩，钻孔灌注桩，地下连续墙等各种形式时，均可通过增加内支撑来增加挖深
            • 多采用逆施法或逆支正施法
          • 拉锚式支护体系
            • 为了减小围护墙的侧向位移，增加其刚度和稳定性可采用拉锚式挡墙
            • 但锚杆易在粘性土层中使用，如果在沙土淤泥质土层中使用其锚固力不易得到保障，会发生围护结构倾斜破坏
          • 简单式支撑
            • 对于较浅的基坑或管沟，可采用先挖土后自称的方法
      • 支护结构体系的计算
  • 土方开挖机械和方法
    • 主要挖土机械及其施工
      • 推土机施工
        • 适用于平整挖土深度不大的场地，铲除腐殖土并推到附近的弃土区，开挖深度不大于1.5米的基坑，回填基坑，管沟推筑高度1.5米内的堤坝，路基，平整其他机械卸置的土堆，推送松散的硬土，岩石和冻土
      • 铲运机施工
        • 常用于大面积场地平整，开挖大型基坑，沟槽以及填筑路基堤坝等，不适合在砾石层和冻土地带及沼泽区工作
      • 单斗挖土机施工
        • 正铲挖土机
          • 前进向上，强制切土
        • 反铲挖土机
          • 后退向下，强制切土
        • 拉铲挖土机
          • 后退向下，自重切土
        • 抓铲挖土机
          • 适用于水下挖土
    • 土方开挖机械的选择
    • 土方开挖的一般要求
      • 土方工程施工前应对原有地下管线情况进行调查，并事先进行妥善处理
      • 土方开挖之前应检查在基坑或沟槽外所设置的龙门板，轴线控制点有无位移现象
      • 土方开挖因连续进行，并尽快完成
      • 开挖基坑时，若土方量不大，应有计划地堆置在现场，满足基坑回填土及室内填土的需要
      • 做好记录，以便随时分析与处理
      • 土方开挖时应防止附近已有建筑物，构筑物道路管线等发生下沉和变形
      • 在开挖基坑和管沟时不得扰动地基土而破坏土地结构，降低其承载力；使用正产反铲及拉铲挖土机施工时可保留200～300mm原土层不挖，所保留土层将在基础施工前由人工铲除
      • 在土方开挖过程中，若发现古墓及文物等，要保护好现场，并立即通知文物管理部门经查看处理后方可继续施工
      • 在滑坡地段挖土时，不宜在雨季施工
  • 基坑验槽
    • 钎探法
    • 观察法
• 土方填筑与压实
  • 填方土料的选择
    • 碎石类土，砂土和爆破石渣，可用于表层下的填料
    • 含水量符合压实要求的黏性土可用作各层填料
    • 碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方
    • 淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土地区，经过处理后含水量符合压实要求的，可用于填方中的次要部位
    • 水溶性硫酸盐含量大于5%的土，不能用作填料，因为在地下水作用下，硫酸盐会逐渐溶解流失，形成孔洞，影响土的密实性
    • 冻土膨胀土等不应作为填方土料
  • 填土压实方法
    • 碾压法
    • 夯实法
    • 振动压实法
  • 影响填土压实效果的主要因素
    • 含水量的影响
    • 压实功能的影响
    • 铺土厚度的影响
    • 土质的影响
  • 填土压实的一般要求
    • 填土应从最低处开始分层进行
    • 同一填方工程应尽量采用同类土填筑，并宜控制土的含水量在最优含水量范围内
    • 在地形起伏之处，应做好接槎
    • 填土层如有地下水或滞水时，应在四周设置排水沟和集水井将水位降低
    • 在基坑回填土方时，应在基础的相对两侧或四周同时进行填筑与夯实，以免挤压基础引起开裂
    • 填方应预留一定的下沉高度，以备在行车，推重或干湿交替等自然因素作用下，土体逐渐沉落密实
    • 当天填土应在当天压实，避免填土干燥或被雨水施工用水浸泡
  • 填土压实的质量要求
• 地基处理
  • 换土垫层法
    • 灰土垫层
    • 砂垫层和砂石垫层
  • 夯实地基法
    • 重锤夯实法
    • 强夯法
  • 挤密桩施工法
    • 灰土挤密桩
    • 砂石桩
    • 水泥粉煤灰碎石桩
  • 深层搅拌法