土木工程施工,主讲：柯 龙 QQ：2452828968 TEL：18667871390,西南交大希望学院土木工程系施工教研室,第1章 土方工程,第1讲 基坑降水 第2讲 机械化施工及填土压实 第3讲 土方工程施工要点,【教学要求】了解土方工程特点；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。,【教学重点】轻型井点降水；土方的填筑与压实。,【教学难点】轻型井点降水；影响填土压实的因素。,【时间安排】本章共3讲、6学时。,第1讲 基坑降水,基 坑 降 水 方 法,集水井降水法,井点降水法,管井井点降水法,喷射井点降水法,电渗井点降水法,轻型井点降水法,基坑开挖时，流入坑内的地下水和地表水如不及时排除，会使施工条件恶化、造成土壁塌方，亦会降低地基的承载力。,1 明排水法,一般采用截、疏、抽的方法。 截：在现场周围设临时或永久性排水沟、防洪沟或挡水堤，以拦截雨水、潜水流入施工区域； 疏：在施工范围内设置纵横排水沟，疏通、排干场内地表积水； 抽：在低洼地段设置集水、排水设施，然后用抽水机抽走。,施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种。,1.1 明沟与集水井排水,在基坑的一侧或四周设置排水明沟，在四角或每隔2030m设一集水井，排水沟始终比开挖面低0.40.5m，集水井比排水沟低0.51m，在集水井内设水泵将水抽排出基坑。,适用于土质情况 较好、地下水量 不大的基坑排水,普通明沟与集水井排水法,共60页 第38页,1.2 分层明沟排水,当基坑开挖土层由多种土层组成，中部夹有透水性强的砂类土时，为防止上层地下水冲刷基坑下部边坡，宜在基坑边坡上分层设置明沟及相应的集水井。,适用于深度较大、 地下水位较高、上 部有透水性强的土 层的基坑排水,点击动画 明沟与集水井排水,分层明沟排水法,1.3 深层明沟排水,当地下基坑相连，土层渗水量和排水面积大，为减少大量设置排水沟的复杂性，可在基坑内的深基础或合适部位设置一条纵、长、深的主沟，其余部位设置 边沟或支沟与主沟连通，通过 基础部位用碎石或砂子作盲沟。,适用于深度大的 大面积地下室、 箱基的基坑施工 排水,深层明沟排水法,2 施工降水,在含水丰富的土层中开挖大面积基坑时，明沟排水法难以排干大量的地下涌水，当遇粉细砂层时，还会出现严重的翻浆、冒泥、涌砂现象，不仅基坑无法挖深，还可能造成大量水土流失、边坡失稳、地面塌陷，严重者危及邻近建筑物的安全。遇有此种情况时应采用井点降水的人工降水方法施工。,地下室电梯井局部二次降水,全基坑轻型井点降水,2.1 井点降水的作用,防止地 下水涌 入坑内,防止边坡 由于地下 水的渗流 而引起的 塌方,使坑底的土层 消除了地下水 位差引起的压 力，因此防止 了坑底的管涌,降水后，使 板桩减少了 横向荷载,消除了地下 水的渗流， 也就防止了 流砂现象,降低地下水 位后，还能 使土壤固结 ，增加地基 土的承载能 力,2.2 井点降水的种类,轻型井点是沿基坑四周将井点管埋入蓄水层内，利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，将地下水位降至基坑底以下。, 轻型井点,适用于渗透系数 为0.150m/d的 土层中。降水深 度为：单级井点 36m，多级井 点612m,轻型井点降水动画, 喷射井点,是在井点管内设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机向喷射器输入高压水或压缩空气，形成水气射流，将地下水抽出排走。其降水深度可达820m。,适用于开挖深度较深、降水 深度大于8m，土渗透系数 为350m/d的砂土或渗透 系数为0.13m /d的粉砂、 淤泥质土、粉质粘土。, 电渗井点,电渗井点以井点管作负极，打入的钢筋作正极，通入直流电后，土颗粒自负极向正极移动，水则自正极向负极移动而被集中排出。本法常与轻型井点或喷射井点结合使用。,适用于渗透 系数很小的 饱和粘性土 、淤泥或淤 泥质土中的 施工降水, 管井井点,管井井点由滤水井管、吸水管和抽水机组成。管井埋设的深度和距离根据需降水面积、深度及渗透系数确定，一般间距1050m，最大埋深可达10m，管井距基坑边缘距离不小于1.5m(冲击钻成孔)或3m(钻孔法成孔)，适用于降水深度35m、渗透系数为20200m/d的基坑中施工降水。管井井点设备简单、排水量大、易于维护、经济实用。,管井填充滤料 管井抽排水 PVC简易管井,如需降水深度较大，可采用深井井点，适用于降水深度15m、渗透系数为10250m/d的基坑。故称为“深井泵法”。,管井井点降水,2.3 轻型井点降水,点击井点降水动画, 轻型井点的设备,由管路系统（滤管、井点管、弯联管及总管）和抽水设备（真空泵、离心泵和水气分离器）组成。轻型井点工作原理及滤管构造见图：, 轻型井点的平面布置, 单排布置：当基坑(槽)宽度6m、降水深度5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。 双排布置：当基坑(槽)宽度6m时应采用。, 环型或U 型布置：当基坑面积较大时，应采用环型布置（考虑施工机械进出基坑时宜采用U 型布置）。, 采用双排、环型或U型布置时，位于地下水上游一排的井点间距应小些，下游井点的间距可大些。 如采用U形布置，则井点管不封闭的一段应在地下水的下游方向。, 轻型井点的高程布置,轻型井点降水深度一般不大于6m。井点管埋置深度H(不包括滤管)，可按下式计算：, 如H 值小于降水深度6m时，则可用一级井点； 当H 值稍大于6m时，如降低井点管的埋置面可满足降水深度要求时，仍可用一级井点降水；, 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面0.20.3m，滤管必须埋在透水层内。 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点（见右图）。,地下室三级井点降水, 轻型井点的设计及计算,井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的施工图设计等资料。,设计内容除进行井点系统的平面布置和高程布置外,尚应进行涌水量的计算，确定井管数量及井距，选择抽水设备等工作。, 轻型井点的埋设程序,排放总管埋设井点管用弯联管将井点与总管接通安装抽水设备。,井点管埋设动画, 防范井点降水不利影响的措施,井点降水必然会形成降水漏斗，从而导致周围土壤固结并引起地面沉陷，为减少井点降水对周围建筑物及地下管线造成影响，可考虑在井点设置线外45m处设置回灌井点，将井点中抽出水经沉淀后用压力注入回灌井中，形成一道水墙。,设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的不利影响。,3 流砂的防治,在细砂或粉砂土层的基坑开挖时，地下水位以下的土在动水压力的推动下极易失去稳定，随着地下水涌入基坑。称为流砂现象。流砂发生后，土完全丧失承载力，土体边挖边冒，施工条件极端恶化，基坑难以达到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方,临近建筑物出现下沉、 倾斜甚至倒塌。,3.1 流砂现象,广佛地铁桂城站基坑出现 流砂，地面下沉约1.5m 图为砂包封堵抢险现场,产生流砂现象的原因有内因和外因： 内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中，但是否发生流砂现象，还取决于一定的外因条件。,3.2 产生流砂的原因,流砂-基坑满目狼籍 流砂支挡 强行施工,外因：是地下水在土中渗流所产生的动水压力的大小，动水压力GD为： 式中： I 水力坡度（I=（h1-h2）/L） ； h1h2 水位差； W 水的重度。 当地下水位较高、基坑内排水所形成的水位差较大时，动水压力也愈大，当GD （土的浮重）时，就会推动土壤失去稳定，形成流砂现象。,3.3 流砂的防治, 防治原则：“治流砂必先治水”。流砂防治的主要途径一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水压力的方向。, 防治方法：, 枯水期施工法：枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。 打板桩：将板桩沿基坑打入不透水层或打入坑底面一定深度，可以截住水流或增加渗流长度、改变动水压力方向，从而达到减小动水压力的目的。, 水中挖土：即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉、进行水中挖土、水下浇筑砼。, 人工降低地下水位法：即采用井点降水法截住水流，不让地下水流入基坑，不仅可防治流砂和土壁塌方，还可改善施工条件。, 抢挖并抛大石块法：分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。,此外，采用地下连续墙法、止水帷幕法、压密注浆法、土壤冻结法等，都可以阻止地下水流入基坑，防止流砂发生。,思 考 题,1、试分析土壁塌方的原因和预防塌方的措施。 2、进行明排水和人工降水时应注意什么问题？ 3、井点降水有哪几种方式？ 4、轻型井点降水有哪几种平面布置形式？ 5、轻型井点降水由哪几部分组成？ 5、试分析产生流砂的外因和内因。 6、试述防治流砂的途径和方法。,