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土方与土方调配量计算 1.2.1 基坑、基槽土方量计算 1.2.2 场地平整土方量计算 1.2.3 土方调配 1.3 土方工程施工要点 1.3.1 施工准备 1.3.2 土方边坡与土壁支撑 1.3.3 人工挖土 1.3.4 机械挖土 1.3.5 施工排水与降水 1.4 土钉墙支护工程施工 1.4.1 土钉墙的构造要求 1.4.2 土钉墙的施工 1.5 土方工程的机械化施工 1.5.1 常用土方施工机械 1.5.2 土方挖运机械选择和机械 挖土的注意事项 1.5.3 基坑土方开挖方式 1.6 地基钎探与验槽 1.6.1 地基钎探 1.6.2 地基验槽 1.7 土方填筑与压实 1.7.1 土料选择与填筑要求 1.7.2 填土压实方法 1.8 土方工程质量标准与安全技术要求 1.8.1 土方开挖、回填质量标准 1.8.2 安全技术 1.9 工程实践案例 1.9.1 杭州天工艺苑工程地下室 围护综合施工实录 1.9.2 案例 1.10 本章学习小结 1.11 复习思考题 …… 第2章 地基与基础 第3章 砌筑工程 第4章 钢筋混凝土与预应力混凝土工程 第5章 结构安装工程 第6章 钢结构工程 第7章 高层建筑主体结构工程 第8章 防水工程 第9章 外墙外保温工程 第10章 装饰工程 第11章 古建筑工程施工 参考文献 內容試閱： 第2版前言 　　《建筑施工技术》一书自2006年出版以来受到了读者的广泛好评，读者也提出了一些中肯的建议，为了适应当今建筑行业的发展需要，更好地为读者服务，我们决定对《建筑施工技术》一书进行增删与修订。 　　建筑施工技术是以土木建筑工程为主要方向开设的一门主干技术课程，它的任务是研究土木工程施工中各主要工种的施工工艺、施工技术和施工方法。 　　建筑施工技术实践性强、综合性大、社会性广、新技术发展快、施工方法更新快，必须结合工程施工中的实际情况，综合解决工程施工中的技术问题。建筑施工技术涉及有关学科的综合运用，因此，本书力求拓宽专业面，扩大知识面，以适应发展的需要；力求综合运用有关学科的基本理论知识，以解决工程实际问题；力求理论联系实际，以应用为主。本书以量大面广的一般民用建筑与工业建筑的施工技术为主，以小高层为主线，对主要施工工艺、施工技术和施工方法均按新规范要求编写，强调了保证施工质量、质量验收、安全生产措施等。 　　本书在编写时，取材上力图反映国内外先进的技术水平，内容上尽量符合施工现场的实际需要，适应教学和社会发展需要，由于环保需要还增加了外墙外保温的章节，同时还增加了园林古建筑的部分知识。在每章的章首有本章学习要求，且每章均有独立成节的住房和城乡建设部要求的专项施工方案参考案例，便于现场施工技术人员参考。 　　本教材的编写人员均为多年从事教育及具有施工实际经验的高级技术人员，因此在内容上更贴近实际性和强调实用性。本教材绪论、第1章由王春梅编写，第2、11章由魏瞿霖编写，第3、4章由杨勇编写，第5、10章由谢万萍编写，第6、7章由李杰编写，第8章由王领军编写，第9章由刘颖编写。 　　本书是由清华大学出版社组织编写的”高职高专土木与建筑规划教材”之一，在编写过程中承蒙编审委员会的指导、出版社的大力支持、其他兄弟院校和建筑集团公司的支持，谨此表示衷心的感谢。 　　限于编者水平有限，书中疏漏错误之处难以尽免，恳请读者批评指正。 　　 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　编 者 第1章 土 方 工 程 　　 　　本章学习要求 * 掌握土方量计算的方法、场地设计标高确定的方法和用表上作业法进行土方调配。 * 能了解识别基槽、深浅基坑的各种支护方法并了解其适用范围和基坑监测项目。 * 理解流沙产生的原因，并了解其防治方法；掌握轻型井点设计并了解喷射井点、电渗井点和深井井点的适用范围。 * 掌握基坑土方开挖的一般原则、方法和注意事项，了解常用土方机械的性能及适用范围并能正确合理地选用。 * 掌握填土压实的方法和影响填土压实质量的因素。 * 掌握土方工程质量标准与安全技术要求。 1.1 概 述 1.1.1 土方工程的施工特点 　　常见的土方工程包括以下内容。 　　(1) 场地平整。其中包括确定场地设计标高，计算挖、填土方量，合理地进行土方调配等。 　　(2) 土方的开挖、填筑和运输等主要施工，以及排水、降水和土壁边坡和支护结构等。 　　(3) 土方回填与压实。包括土料选择、填土压实的方法及密实度检验等土方工程施工，要求标高准确、断面合理、土体有足够的强度和稳定性、土方量少、工期短、费用省。土方工程具有工程量大、施工工期长、劳动强度大的特点，如在大型建设项目的场地平整和深基坑开挖中，施工面积可达数平方公里，土方工程量可达数百万立方米以上。 　　土方工程的另一个特点是施工条件复杂又多为露天作业，受气候、水文、地质和邻近建(构)筑物等条件的影响较大，且天然或人工填筑形成的土石成分复杂，难以确定的因素较多，因此在组织土方工程施工前，必须做好施工前的准备工作，完成场地清理，仔细研究勘察设计文件并进行现场勘察；制定严密合理和经济的施工组织设计，作好施工方案，选择好施工方法和机械设备，尽可能采用先进的施工工艺和施工组织，实现土方工程施工综合机械化；制订合理的土方调配方案、保证工程质量的技术措施和安全文明施工措施，对质量通病作好预防措施等。 1.1.2 土的工程分类与现场鉴别方法 　　土的种类繁多，其分类方法各异。在土方工程施工中，按土的开挖难易程度将其分为8类，见表1.1。表中一～四类为土，五～八类为岩石，在选择施工挖土机械和套建筑安装工程劳动定额时要依据土的工程类别。 表 1.1 土的工程分类 土的分类 土的级别 土的名称 密度/(kg/m3) 开挖方法及工具 一类土 (松软土) Ⅰ 砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥(泥炭) 600～1500 用锹、锄头挖掘， 少许用脚蹬 二类土 (普通土) Ⅱ 粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵(碎)石；种植土；填土 1100～1600 用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松 三类土 (坚土) Ⅲ 软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土；粉质粘土；压实的填土 1750～1900 主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍 续表 土的分类 土的级别 土的名称 密度/(kg/m3) 开挖方法及工具 四类土 (砂砾坚土) Ⅳ 坚硬密实的黏性土或黄土；含碎石、卵石的中等密实的黏性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩 1900 先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 五类土 (软石) Ⅴ 硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石灰岩 1100～2700 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土 (次坚石) Ⅵ 泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩、泥灰岩；密实的石灰岩；风化花岗岩；片麻岩及正长岩 2200～2900 用爆破方法开挖，部分用风镐 七类土 (坚石) Ⅶ 大理岩；辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩 2500～3100 用爆破方法开挖 八类土 (特坚土) Ⅷ 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、角闪岩、玢岩、辉绿岩 2700～3300 用爆破方法开挖 　　 　　《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)根据岩土的主要特征，按工程性能近似的原则，把作为建筑地基的岩土分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土六类。 　　(1) 岩石。颗粒间牢固联结，呈整体或具有文理裂隙的岩体。 　　(2) 碎石土。粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。 　　(3) 砂土。粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50%的土。 　　(4) 粉土。塑性指数IP≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土，其性质介于砂土及黏性土之间。 　　(5) 黏性土。塑性指数IP＞10的土。按其塑性指数可分为粘土( IP＞17 )和粉质粘土(10＜IP≤17)。 1.1.3 土的基本性质 1．土的天然含水量 　　土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率，即 　　 (1-1) 式中：--土中水的质量； 　　　--土中固体颗粒的质量。 2．土的天然密度和干密度 　　土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。土的天然密度用表示： (1-2) 式中：--土的总质量； 　　 --土的天然体积。 　　单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度，土的干密度用表示： 　　 (1-3) 式中：--土中固体颗粒的质量； 　　 --土的天然体积。 　　土的干密度越大，表示土越密实。工程上常把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的压实质量。土的干密度与土的天然密度之间有如下关系： 　　 即 (1-4) 3．土的可松性 　　土具有可松性，即自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性程度用可松性系数表示，即 　　 (1-5) 　　 (1-6) 式中：--土的最初可松性系数； 　　 --土的最后可松性系数； 　　 --土在天然状态下的体积，m3； 　　 --土挖出后在松散状态下的体积，m3； 　　 --土经回填压(夯)实后的体积，m3。 　　土的可松性对确定场地设计标高、土方量的平衡调配、计算运土机具的数量和弃土坑的容积，以及计算填方所需的挖方体积等均有很大影响。各类土的可松性系数见表1.2。 表1.2 各种土的可松性参考值 土的类别 体积增加百分数 可松性系数 最 初 最 后 一类土(种植土除外) 8～17 1～2.5 1.08～1.17 1.01～1.03 续表 土的类别 体积增加百分数 可松性系数 最 初 最 后 一类土(植物性土、泥炭) 20～30 3～4 1.20～1.30 1.03～1.04 二类土 14～28 2.5～5 1.14～1.28 1.02～1.05 三类土 24～30 4～7 1.24～1.30 1.04～1.07 四类土(泥灰岩、蛋白石除外) 26～32 6～9 1.26～1.32 1.06～1.09 四类土(泥灰岩、蛋白石) 33～37 11～15 1.33～1.37 1.11～1.15 五至七类土 30～45 10～20 1.30～1.45 1.10～1.20 八类土 45～50 20～30 1.45～1.50 1.20～1.30 4．土的渗透性 　　土的渗透性是指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用K表示，单位为m/d。地下水在土中的渗透速度一般可按达西定律计算，其公式如下： 　　 (1-7) 式中：--水在土中的渗透速度，m/d； 　　 --水力坡度，，即A、B两点水头差与其水平距离之比； 　　 K--土的渗透系数，m/d。 　　从达西公式可以看出渗透系数的物理意义：当水力坡度等于1时的渗透速度即为渗透系数K，单位同样为m/d。K值的大小反映土体透水性的强弱，影响施工降水与排水的速度。土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验测定，一般土的渗透系数见表1.3。 表1.3 土的渗透系数K参考值 土的名称 渗透系数K/(m/d) 土的种类 渗透系数K/(m/d) 粘土 ＜0.005 中砂 5.0～25.0 粉质粘土 0.005～0.1 均质中砂 35～50 粉土 0.1～0.5 粗砂 20～50 黄土 0.25～0.5 圆砾 50～100 粉砂 0.5～5.0 卵石 100～500 细砂 1.0～10.0 无填充物卵石 500～1000 1.2 土方与土方调配量计算 1.2.1 基坑、基槽土方量计算 1．土方边坡 　　在开挖基坑、沟槽或填筑路堤时，为了防止土体塌方，保证施工安全及边坡稳定，其边沿应考虑放坡。土方边坡的坡度以其高度与底宽之比如表示，图1.1所示，即 　　土方边坡坡度=1∶m 式中：，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已知为时，其边坡宽度则等于。 图1.1 土方边坡量的计算 2．基坑、基槽土方量计算 　　基坑土方量可按立体几何中的拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算，如图1.2所示，即 　　 (1-8) 式中：--基坑深度，m； 　　　--基坑上、下的底面积，m2； 　　 --基坑中间位置的截面面积，m2。 　　基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样方法计算(见图1.3)，即 　　 式中：--第一段的土方量，m3； 　　 --第一段的长度，m。 　　将各段土方量相加即得总土方量 　　 式中：，，...，--各分段的土方量，。 图1.2 基坑土方量计算 图1.3 基槽土方量计算 1.2.2 场地平整土方量计算 1．场地设计标高的确定 　　对于较大面积的场地平整，合理地确定场地的设计标高，对减少土方量和加速工程进度具有重要的经济意义。一般来说应考虑以下因素。 　　(1) 满足生产工艺和运输的要求。 　　(2) 尽量利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高。 　　(3) 场地内挖填方平衡，土方运输量最少。 　　(4) 要有一定的泄水坡度(≥2‰)，使其能满足排水要求。 　　(5) 要考虑最高洪水位的影响。 　　场地设计标高一般应在设计文件中规定，若设计文件对场地设计标高没有规定时，可按下述步骤来确定。 　　1) 初步计算场地设计标高 　　初步计算场地设计标高的原则是场地内挖填方平衡，即场地内挖方总量等于填方总量。计算场地设计标高时，首先将场地的地形图按要求的精度划分为10～40m的方格网，如图1.4(a)所示；然后求出各方格角点的地面标高，地形平坦时，可根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得；地形起伏较大或无地形图时，可在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。 图1.4 场地设计标高H0计算示意 1-等高线；2-自然地面；3-场地设计标高平面 　　 　　按照场地内土方在平整前及平整后相等，即挖填方平衡的原则(见图1.4(b))，场地设计标高可按式(1-9)计算 　　 　　 (1-9) 式中：--所计算的场地设计标高，m； 　　 --方格边长，m； 　　 --方格数； 　　　、、、--任一方格的四个角点的标高，m。 　　从图1.4(a)可以看出，系一个方格的角点标高，及系相邻两个方格的公共角点标高，系相邻四个方格的公共角点标高。如果将所有方格的四个角点相加，则类似这样的角点标高需加一次，类似、的角点标高需加两次，类似的角点标高要加四次。如令： 　　--为一个方格仅有的角点标高； 　　--为二个方格共有的角点标高； 　　--为三个方格共有的角点标高； 　　--为四个方格共有的角点标高。 　　则场地设计标高的计算公式(1-9)可改写为下列形式 　　 (1-10) 　　2) 场地设计标高的调整 　　按上述公式计算的场地设计标高仅为一理论值，在实际运用中还需考虑以下因素进行调整。 　　(1) 土的可松性影响。由于土具有可松性，如按挖填平衡计算得到的场地设计标高进行挖填施工，填土多少会有富余，特别是当土的最后可松性系数较大时填土更不容忽视。如图1.5所示，设为土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高调整后的总挖方体积应为 　　 (1-11) 　　总填方体积应为 　　 (1-12) 　　此时，填方区的标高也应与挖方区一样提高，即 　　 (1-13) 　　移项整理简化得(当) (1-14) 　　故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为 　　 (1-15) 式中：、--按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积； 　　 、--按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积； 　　 --土的最后可松性系数。 图1.5 设计标高调整计算示意 　　 (2) 场地挖方和填方的影响。由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方，以及经过经济比较而将部分挖方就近弃于场外或就近从场外取土填方等均会引起挖填土方量的变化。必要时，亦需调整设计标高。 　　为了简化计算，场地设计标高的调整值，可按下列近似公式确定，即 　　 (1-16) 式中：--场地根据平整后多余或不足的土方量。 　　3) 场地泄水坡度的影响 　　按上述计算和调整后的场地设计标高平整后的场地是一个水平面，但实际上由于排水的要求，场地表面均需有一定的泄水坡度，平整场地的表面坡度应符合设计要求，如无设计要求时，一般应向排水沟方向作不小于2‰的坡度。所以，在计算的或经调整后的基础上，要根据场地要求的泄水坡度，最后计算出场地内各方格角点实际施工时的设计标高。当场地为单向泄水及双向泄水时，场地各方格角点的设计标高求法如下。 　　(1) 单向泄水时场地各方格角点的设计标高(见图1.6(a))。 　　以计算出的设计标高或调整后的设计标高作为场地中心线的标高，场地内任意一个方格角点的设计标高为 　　 (1-17) 式中：--场地内任意一点方格角点的设计标高，m； 　　 --该方格角点至场地中心线的距离，m； 　　 --场地泄水坡度，不小于2‰； 　　 --该点比高则取” ”，反之取”-”。 　　例如，图1.6(a)中场地内角点10的设计标高为 　　 　　(2) 双向泄水时场地各方格角点的设计标高(见图1.6(b))。 　　以计算出的设计标高或调整后的标高作为场地中心点的标高，场地内任意一个方格角点的设计标高为 　　 (1-18) 式中：、--该点在、方向上距场地中心线的距离，m； 　　 、--场地在、方向上的泄水坡度。 　　例如，图1.6(b)中场地内角点10的设计标高为 　　 　　【例1.1】某建筑场地的地形图和方格网如图1.7所示，方格边长为20m×20m，、方向上的泄水坡度分别为2‰和3‰。由于土建设计、生产工艺设计和最高洪水位等方面均无特殊要求，试根据挖填平衡原则(不考虑可松性)确定场地中心设计标高，并根据、方向上的泄水坡度推算各角点的设计标高。 图1.6 场地泄水坡度示意 图1.7 某建筑场地方格网布置图 　　解：(1) 计算角点的自然地面标高。 　　根据地形图上标设的等高线，用插入法求出各方格角点的自然地面标高。由于地形是连续变化的，可以假定两等高线之间的地面高低是呈直线变化的。如角点4的地面标高()，从图1.7中可看出，是处于两等高线相交的直线上。由图1.8，根据相似三角形特性，可写出：∶0.5=x∶l，则，得。 　　只要在地形图上量出(角点4至44.0等高线的水平距离)和(44.0等高线和44.5等高线与直线相交的水平距离)的长度，便可算出的数值。但是，这种计算方法比较烦琐，所以，通常采用图解法来求得各角点的自然地面标高。如图1.9所示，用一张透明纸，在上面画出6根等距离的平行线(线条尽量画细些，以免影响读数的准确)，把该透明纸放到标有方格网的地形图上，将6根平行线的最外两根分别对准点与点，这时6根等距离的平行线将之间的0.5m高差五等分，于是便可直接读得角点4的地面标高m。其余各角点的标高均可类此求出。用图解法求得的各角点标高如图1.7方格网角点左下角所示。 图1.8 插入法计算标高简图 图1.9 插入法的图解 　　(2) 计算场地设计标高。 　　 　　 　　 　　(3) 按照要求的泄水坡度计算各方格角点的设计标高。 　　以场地中心点即角点8为(见图1.7)，其余各角点的设计标高如下。 　　 　　‰‰ 　　‰ 　　‰(m) 　　‰ 　　‰ 　　‰‰ 　　‰ 　　‰ 　　其余各角点设计标高均可类此求出，详见图1.7中方格网角点右下角标示。 2．场地土方工程量计算 　　场地土方量的计算方法通常有方格网法和断面法两种。方格网法适用于地形较为平坦、面积较大的场地，断面法则多用于地形起伏变化较大或地形狭长的地带。 　　1) 方格网法 　　仍以例1.1为例，其分解和计算步骤如下。 　　(1) 划分方格网并计算场地各方格角点的施工高度。 　　根据已有地形图(一般用1/500的地形图)将其划分成若干个方格网，尽量与测量的纵横坐标网对应，方格一般采用10m×10m～40m×40m大小，将角点自然地面标高和设计标高分别标注在方格网点的左下角和右下角(见图1.10)。角点设计标高与自然地面标高的差值即为各角点的施工高度，表示为 　　 (1.19) 式中：--角点的施工高度，以” ”为填，以”-”为挖，标注在方格网点的右上角； 　　 --角点的设计标高(若无泄水坡度时，即为场地设计标高)； 　　 --角点的自然地面标高。 图1.10 方格网点 　　各方格网点的施工高度： 　　 　　 　　 　　 　　各角点的施工高度标注于图1.11中各方格网点的右上角。 图1.11 某建筑场地方格网挖填土方量计算图 　　(2) 计算零点位置。当一个方格网内同时有填方或挖方时，要先算出方格网边的零点位置即不挖不填点，并标注于方格网上，由于地形是连续的，连接零点得到的零线即成为填方区与挖方区的分界线(见图1.11)。零点的位置按相似三角形原理(见图1.12)计算： 　　； (1-20) 式中：、--角点至零点的距离，m； 　　 、--相邻两角点的施工高度，m，均用绝对值； 　　　--方格网的边长，m。 图1.12 零点的位置按相似三角形原理计算 　　图1.11中2-3网格线两端分别是填方与挖方点，故中间必有零点，零点至3角点的距离为： 　　， 同理 ， 　　 ， 　　 ， 　　 ， 　　连接零点得到的零线即称为填方区与挖方区的分界线(见图1.11)。 　　(3) 计算方格土方工程量。按方格网底面积图形和表1.4所列公式，计算每个方格内的挖方或填方量。 表1.4 常用方格网计算公式 项 目 图 示 计算公式 一点填方或挖方(三角形) 当时， 续表 项 目 图 示 计算公式 两点填方或 挖方(梯形) 三点填方或挖 方(五角形) 　 四点填方或 挖方(正方形) 注：a为方格网的边长，m；b、c为零点到一角的边长，m；h1、h2、h3、h4为方格网四角点的施工高程，m，用绝对值代入；--填方或挖方施工高程的总和，m，用绝对值代入。 　　 　　方格Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ底面为正方形，土方量为 　　VⅠ 　　VⅢ- 　　VⅣ- 　　VⅤ 　　方格Ⅱ底面为两个梯形，土方量为 　　 VⅡ 　　　　 VⅡ- 　　方格Ⅵ底面为三角形和五边形，土方量为 　　 VⅥ 　　　　 　　　　 VⅥ- 　　方格Ⅶ底面为两个梯形，土方量为 　　 VⅦ 　　　　 VⅦ- 　　方格Ⅷ底面为三角形和五边形，土方量为 　　 VⅧ- 　　　　 　　　　 VⅧ 　　方格网的总填方量 　　方格网的总挖方量 　　(4) 边坡土方量计算。为了维持土体的稳定，场地的边沿不管是挖方区还是填方区均需做成相应的边坡，因此在实际工程中还需要计算边坡的土方量。边坡土方量的计算较简单，限于篇幅这里就不介绍了，图1.13是例1.1场地边坡的平面示意图。 图1.13 场地边坡平面图 　　2) 断面法 　　沿场地的纵向或相应方向取若干个相互平行的断面(可利用地形图或实地测量定出)，将所取的每个断面(包括边坡)划分成若干个三角形和梯形，如图1.14所示，对于某一断面，其中三角形和梯形的面积为 　　 ，，...， (1-21) 　　该断面面积为 　　若 　　则 (1-22) 　　各个断面面积求出后，即可计算土方体积。设各断面面积分别为， ， ...， ，相 邻两断面之间的距离依次为， ， ...， ，则所求土方体积为 　　 (1-23) 　　图1.15所示是用断面法求面积的一种简便方法，叫”累高法”。此法不需用公式计算，只要将所取的断面绘于普通坐标纸上(取等值)，用透明纸尺从开始，依次量出(用大头针向上拨动透明纸尺)各点标高(，)，累计得出各点标高之和，然后将此值与相乘，即可得出所求断面面积。 图1.14 断面法计算图 图1.15 用累高法求断面面积 　　 1.2.3 土方调配 1．土方调配原则 　　土方工程量计算完成后，即可着手对土方进行平衡与调配。土方的平衡与调配是土方规划设计的一项重要内容，是对挖土的利用、堆弃和填土的取得这三者之间的关系进行综合平衡处理，达到使土方运输费用最小而又能方便施工的目的。土方调配原则主要如下。 　　(1) 应力求达到挖、填平衡和运输量最小，这样可以降低土方工程的成本。然而，如果仅限于场地范围的平衡，往往很难满足运输量最小的要求，因此还需根据场地和其周围地形条件综合考虑，必要时可在填方区周围就近借土，或在挖方区周围就近弃土，而不是只局限于场地以内的挖、填平衡，这样才能做到经济合理。 　　(2) 应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。当工程分期分批施工时，先期工程的土方余额应结合后期工程的需要而考虑其利用数量与堆放位置，以便就近调配。堆放位置的选择应为后期工程创造良好的工作面和施工条件，力求避免重复挖运。如先期工程有土方欠额时，可由后期工程地点挖取。 　　(3) 尽可能与大型地下建筑物施工相结合。当大型建筑物位于填土区而其基坑开挖的土方量又较大时，为了避免土方的重复挖、填和运输，该填土区暂时不予填土，待地下建筑物施工之后再行填土。为此，在填方保留区附近应有相应的挖方保留区，或将附近挖方工程的余土按需要合理堆放，以便就近调配。 　　(4) 调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小(如铲运机铲土长度)的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。 　　总之，进行土方调配，必须根据现场的具体情况、有关技术资料、工期要求、土方机械与施工方法，并结合上述原则，予以综合考虑，从而作出经济合理的调配方案。 2．土方调配区的划分 　　进行场地土方平衡与调配需编制相应的土方调配图表，以便施工中使用，其方法如下。 　　1) 划分调配区 　　(1) 在场地平面图上先划出挖、填区的分界线(零线)，然后在挖方区和填方区适当地划出若干个调配区。划分时应注意以下几点： 　　① 应与建筑物的平面位置相协调，并考虑开工顺序、分期开工顺序； 　　② 调配区的大小应满足土方机械的施工要求； 　　③ 调配区范围应与场地土方量计算的方格网相协调，一般可由若干个方格组成一个调配区； 　　④ 当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。 　　(2) 计算各调配区的土方量，并将它标注于图上。 　　2) 求出每对调配区之间的平均运距 　　平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。因此，求平均运距需先求出每个调配区的土方重心。其方法如下。 　　取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角作为坐标原点，分别求出各区土方的重心坐标、： 　　， (1-24) 式中：--块方格的重心坐标； 　　 --块方格的土方量。 　　填、挖方区之间的平均运距为： 　　 (1-25) 式中：、--填方区的重心坐标； 　　 、--挖方区的重心坐标。 　　为了简化的计算，可假定每个方格(完整的或不完整的)内的土方是各自均匀分布的，于是可用图解法求出形心位置以代替方格的重心位置。 　　各调配区的重心求出后，将其标于相应的调配区上，然后用比例尺量出每对调配区重心之间的距离，此即相应的平均运距(， ， ， ...)。 　　所有填挖方调配区之间的平均运距均需一一计算，并将计算结果列于土方平衡与运距表内。 　　当填、挖方调配区之间的距离较远，采用自行式铲运机或其他运土工具沿现场道路或规定路线运土时，其运距应按实际情况进行计算。 3．用”表上作业法”求解最优调配方案 　　最优调配方案的确定是以线性规划为理论基础的，常用”表上作业法”求解。 　　【例1.2】已知某场地的挖方区为W1、W2、W3，填方区为T1、T2、T3，其挖填土方量和每一调配区的平均运距如图1.16和表1.5所示。 　　(1) 试用”表上作业法”求其土方的最优调配方案，并用位势法予以检验。 　　(2) 绘出土方调配图。 图1.16 各调配区的土方量和平均运距 　　解：(1) 用”最小元素法”编制初始调配方案。 　　即先在运距表(小方格)中找一个最小数值，如(任取其中一个，现取)，由于运距最短，经济效益明显，于是先确定的值，使其尽可能的大，即，)由于挖方区的土方全部调到填方区，所以和都等于零，将400填入格内，同时在、格内画上一个”×”号，然后在没有填上数字和”×”号的方格内再选一个运距最小的方格，即，便可确定，同时使。此时，再将500填入格内，并在格内画上”×”号。重复上述步骤，依次确定其余的数值，最后得出表1.5所示的初始调配方案。 表1.5 初始调配方案 填方区 　　挖方区 T1 T2 T3 挖方量/m3 W1 500 50 ×- 70 × 100 500 50 100 60 W2 × 70 500 40 × 90 500 -10 40 0 W3 300 60 100 110 100 70 500 60 110 70 W4 × 80 100 400 40 400 30 80 40 填方量/m3 800 600 500 1900 　　由于利用”最小元素法”确定的初始方案首先是让最小的方格内的值取尽可能大的值，即符合”就近调配”常理，所以求得的总运输量是比较小的。但数学上可以证明(证明从略)此方案不一定是最优方案，而且可以用简单的”表上作业法”进行判别。 　　(2) 最优方案判别法。 　　在”表上作业法”中，判别是否最优方案的方法有许多。采用”假想运距法”求检验数较清晰直观，此处介绍该法。该方法是设法求得无调配土方的方格的检验数，判别是否非负，如所有，则方案为最优方案，否则该方案不是最优方案，需要进行调整。 　　要计算，首先求出表中各个方格的假想运距，其中： 　　有调配土方方格的假想运距为： (1-26) 　　无调配土方方格的假想运距为： (1-27) 　　式(1-26)、(1-27)表示任一矩形的相邻四个方格内对角线上的假想运距之和相等。 　　利用已知的假想运距，寻找适当的方格构成一个矩形，利用对角线上的假想运距之和相等逐个求解未知的，最终求得所有的。如表1.5中的作业，其中未知的(黑体字)通过对角线和相等得到。 　　假想运距求出后，按式(1-28)求出表中无调配土方方格的检验数： 　　 (1-28) 在表1.5中，只要把无调配土方方格右边两小格的数字上下相减即可。如，。将计算结果填入表中无调配土方方格”×”的右上角，但只需写出各检验数的正负号，因为根据前述判别法则，只有检验数的正负号才能判别是否是最优方案。表中出现了负检验数，说明初始方案不是最优方案，需要进一步调整。 　　(3) 方案的调整。 　　① 在所有负检验数中选一个(一般可选最小的一个)，本例中唯一的负检验数是，把它所对应的变量作为调整对象。 　　② 找出的闭回路。其做法是：从格出发，沿水平与竖直方向前进，遇到适当的有数字的方格作90°转弯(也可不转弯)，然后继续前进，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点，形成一条以有数字的方格为转角点的、用水平和竖直线连起来的闭合回路，见表1.5。 　　③ 从空格(其转角次数为零偶数)出发，沿着闭合回路(方向任意，转角次数逐次累加)一直前进，在各奇数次转角点的数字中挑出一个最小的(本表即从500、100中选100)，将它由，调到方格中(即空格中)。 　　④ 将”100”填入方格中，被挑出的为0(该格变为空格)；同时将闭合回路上其他奇数次转角上的数字都减去”100”，偶数转角上数字都增加”100”，使得填挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便可得到表1.6所示的新调配方案。 　　对新调配方案再进行检验，看其是否已是最优方案。如果检验数中仍有负数出现，那就按上述步骤继续调整，直到找出最优方案为止。 　　表1.6中所有检验数均为正号，故该方案即为最优方案。 表1.6 最优调配方案 填方区 挖方区 T1 T2 T3 挖方量/m3 W1 400 50 100 70 × 100 500 50 70 60 W2 × 70 500 40 × 90 500 20 40 30 W3 400 60 × 110 100 70 500 60 80 70 W4 × 80 × 100 400 40 400 30 50 40 填方量/m3 800 600 500 1900 　　 　　将表中的土方调配数值绘成土方调配图(见图1.17)，图中箭杆上数字为调配区之间的运距，箭杆下数字为最终土方调配量。 图1.17 最优方案土方调配图 　　最后比较一下最佳方案与初始方案的运输量。 　　初始调配方案总土方运输量为： 　　 　　最优调配方案总土方运输量： 　　 　　 　　即调整后总运输量减少了3000。 土方调配的最优方案还可有多个，这些方案调配区或调配土方量可以不同，但它们的总土方运输量都是相同的，有若干最优方案可以提供更多的选择。 1.3 土方工程施工要点 1.3.1 施工准备 　　土方工程施工前通常需完成下列准备工作：施工场地的清理、地面水排除、临时道路修筑、油燃料和其他材料的准备、供电与供水管线的敷设、临时停机棚和修理间等的搭设、土方工程的测量放线和编制施工组织设计等。 1．场地清理 　　场地清理包括清理地面及地下各种障碍。在施工前应拆除旧有房屋和古墓，拆迁或改建通信、电力设备、上下水道以及地下建筑物，迁移树木，去除耕植土及河塘淤泥等。此项工作由业主委托有资质的拆卸拆除公司或建筑施工公司完成，发生的费用由业主承担。 2．排除地面水 　　场地内低洼地区的积水必须排除，同时应注意雨水的排除，使场地保持干燥，以利于土方施工。地面水一般采用排水沟、截水沟、挡水土坝等措施排除。 　　应尽量利用自然地形来设置排水沟，使水直接排至场外，或流向低洼处再用水泵抽走。主排水沟最好设置在施工区域的边缘或道路的两旁，其横断面和纵向坡度应根据最大流量确定。一般排水沟的横断面不小于0.5m×0.5m，纵向坡度不小于2‰。场地平整过程中，要注意保持排水沟畅通，必要时应设置涵洞。山区的场地平整施工时，应在较高一面的山坡上开挖截水沟。在低洼地区施工时，除开挖排水沟外，必要时应修筑挡水土坝，以阻挡雨水的流入。 3．修筑临时设施 　　修筑好临时道路及供水、供电等临时设施，做好材料、机具及土方机械的进场工作。 4．做好土方工程的测量和放灰线工作 　　放灰线时，可用装有石灰粉末的长柄勺靠着木质板侧面，边撒、边走，在地上撒出灰线，标出基础挖土的界线。 　　基槽放线：根据房屋主轴线控制点，首先将外墙轴线的交点用木桩测设在地面上，并在桩顶钉上铁钉作为标志。房屋外墙轴线测定以后，再根据建筑物平面图，将内部开间所有轴线都一一测出。最后根据中心轴线用石灰在地面上撒出基槽开挖边线，同时在房屋四周设置龙门板(见图1.18)或者在轴线延长线上设置轴线控制桩(又称引桩)，如图1.19所示，以便于基础施工时复核轴线位置。附近若有已建的建筑物，也可用经纬仪将轴线投测在建筑物的墙上。恢复轴线时，只要将经纬仪安置在某轴线一端的控制桩上，瞄准另一端的控制桩，该轴线即可恢复。 　　为了控制基槽开挖深度，当快挖到槽底设计标高时，可用水准仪以地面±0.00为水准点，在基槽壁上每隔2～4m及拐角处打一水平桩，如图1.20所示。测设时应使桩的上表面离槽底设计标高为整分米数，作为清理槽底和打基础垫层控制高程的依据。 图1.18 龙门板的设置 图1.19 轴线控制桩(引桩) 　　　　1-龙门板；2-龙门桩；3-轴线钉；4-角桩； 　　　　5-灰线钉；6-轴线控制桩(引桩) 　　 　　柱基放线：在基坑开挖前，从设计图上查对基础的纵横轴线编号和基础施工详图，根据柱子的纵横轴线，用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点，同时在每个柱基中心线上测定基础定位桩，每个基础的中心线上设置4个定位木桩，其桩位离基础开挖线的距离为0.5～1.0m。若基础之间的距离不大，可每隔1～2个或几个基础打一定位桩，但两定位桩的间距以不超过20m为宜，以便拉线恢复中间柱基的中线。在桩顶上钉钉子，标明中心线的位置。然后按施工图上柱基的尺寸和已经确定的挖土边线的尺寸，放出基坑上口挖土灰线，标出挖土范围。当基坑挖到一定深度时，应在坑壁四周离坑底设计高程0.3～0.5m处测设几个水平桩，如图1.21所示，作为基坑修坡和检查坑深的依据。 　　大基坑开挖时，应根据房屋的控制点用经纬仪放出基坑四周的挖土边线。 图1.20 基槽底抄平水准测量示意 图1.21 基坑定位高程测设示意 5. 编制专项施工方案 　　根据住房和城乡建设部建质〔2009〕87号文《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定的”开挖深度超过3m(含3m)的土方工程”需编制专项施工方案，”开挖深度超过5m(含5m)的基坑专项施工方案”应由施工单位组织专家进行论证。 　　专项施工方案应当包括以下内容。 　　(1) 工程概况。危险性较大的分部分项工程概况、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。 　　(2) 编制依据。相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸(国标图集)、施工组织设计等。 　　(3) 施工计划。包括施工进度计划、材料与设备计划。 　　(4) 施工工艺技术。技术参数、工艺流程、施工方法、检查验收等。 　　(5) 施工安全保证措施。组织保障、技术措施、应急预案、监测监控。 　　(6) 劳动力计划。专职安全生产管理人员、特种作业人员等。 　　(7) 计算书及相关图纸。 1.3.2 土方边坡与土壁支撑 　　土壁的稳定主要是靠土体内摩擦阻力和粘结力来保持的，一旦土体失去平衡，土体就会塌方，这不仅会造成人身安全事故，同时还会影响工期，有时还会危及附近的建筑物。 　　造成土壁塌方的原因主要如下。 　　(1) 边坡过陡，使土体的稳定性不足从而导致塌方，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中。 　　(2) 雨水、地下水渗入土中泡软土体，从而增加土的自重同时降低土的抗剪强度，这是造成塌方的常见原因。 　　(3) 基坑上口边缘附近有大量堆土或停放机具、材料，或由于行车等动荷载，使土体中的剪应力超过土体的抗剪强度。 　　(4) 土壁支撑强度破坏失效或刚度不足导致塌方。 　　为了防止塌方，保证施工安全，在开挖基坑(槽)时，可采取以下措施进行预防。 1．放足边坡 　　土方边坡(见图1.1)坡度大小的留设应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。一般情况下，黏性土的边坡可陡些，砂性土则应平缓些；当基坑附近有主要建筑物时，边坡应取1∶1.0～1∶1.5。 　　按规范规定放坡。按照《土方与爆破工程施工及验收规范》(GB 50201-2012)的要求，在坡体整体稳定的情况下，如地质条件良好、土(岩)质较均匀，高度在3m以内的临时性挖方边坡坡度宜符合表1.7的规定。放坡后基坑上口宽度由基坑底面宽度及边坡坡度来决定。一般地，工作面留15～30cm(基础外边线到基坑底边的距离)，以便施工操作，如图1.22所示。 图1.22 按规范放坡示意图 　　《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB 50202-2002)规定，临时性挖方的边坡值应符合表1.7的规定。 表1.7 临时性挖方边坡坡度值 土的类别 边坡坡度(高∶宽) 砂土 不包括细砂、粉砂 1∶1.25～1∶1.50 一般性粘土 坚硬 1∶0.75～1∶1.00 硬塑 1∶1.00～1∶1.25 碎石类土 密实、中密 1∶0.50～1∶1.00 稍密 1∶1.00～1∶1.50 2．设置支撑 　　为了缩小施工面，减少土方，或受场地的限制不能放坡时，则可设置土壁支撑。表1.8所列为一般沟槽的支撑方法，主要采用横撑式支撑；表1.9所列为一般浅基坑的支撑方法，主要采用结合上端放坡并加以拉锚等单支点板桩或悬臂式板桩支撑，或采用重力式支护结构，如水泥搅拌桩等；表1.10所列为深基坑的支护方法，主要采用多支点板桩。 表1.8 一般沟槽的支撑方法 支撑方式 简 图 支撑方式及适用条件 间断式水平支撑 两侧挡土板水平放置，用工具式或木横撑借木楔顶紧挖一层土，支顶一层； 适于能保持立壁的干土或具有天然湿度的粘土类土，地下水很少，深度在2m以内 断续式水平支撑 挡土板水平放置，中间留出间隔，并在两侧同时对称立竖楞木，再用工具式或木横撑上下顶紧； 适于能保持直立壁的干土或具有天然湿度的粘土类土，地下水很少，深度在3m以内 连续式水平支撑 挡土板水平连续放置，不留间隙，然后两侧同时对称立竖椤木，上下各顶一根撑木，端头加木塄顶紧； 适于较松散的干土或具有天然湿度的粘土类土，地下水很少，深度为3～5m 续表 支撑方式 简 图 支撑方式及适用条件 连续或间断式垂直支撑 挡土板垂直放置，连续或留适当间隙，然后每侧上下各水平顶一根楞木，再用横撑顶紧； 适于土质较松散或天然湿度很高的土，地下水较少，深度不限 水平垂直混合支撑 沟槽上部连续或水平支撑，下部设连续或垂直支撑； 适于沟槽深度较大，下部有含水土层情况 表1.9 一般浅基坑的支撑方法 支撑方式 简 图 支撑方式及适用条件 斜柱支撑 水平挡土板钉在柱桩内侧，柱桩外侧用斜撑支顶，斜撑底端支在木桩上，在挡土板内侧回填土； 适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土 锚拉支撑 水平挡土板支在柱桩的内侧，柱桩一端打入土中，另一端用拉杆与锚桩拉紧，在挡土板内侧回填土； 适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土而不能安设横撑时使用 短柱横隔支撑 打入小短木桩，部分打入土中，部分露出 地面，钉上水平挡土板，在背面填土捣实； 适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下 部放坡不够时使用 续表 支撑方式 简 图 支撑方式及适用条件 临时挡土墙支撑 沿坡脚用砖、石叠砌或用草袋装土砂堆砌，使坡脚保持稳定； 适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用 表1.10 一般深基坑的支撑方法 支护(撑)方式 简 图 支护(撑)方式及适用条件 型钢桩横挡板 支撑 沿挡土位置预先打入钢轨、工字钢或H型钢桩，间距1～1.5m，然后边挖方，边将3～6cm厚的挡土板塞进钢桩之间挡土，并在横向挡板与型钢桩之间打入楔子，使横板与土体紧密接触； 适于在地下水位较低、深度不很大的一般黏性或砂土层中应用 钢板桩支撑 在开挖基坑的周围打钢板桩或钢筋混凝土板桩，板桩入土深度及悬臂长度应经计算确定，如基坑宽度很大，可加水平支撑； 适于在一般地下水、深度和宽度不很大的黏性砂土层中应用 钢板桩与钢构架结合支撑 在开挖的基坑周围打钢板桩，在柱位置上打入暂设的钢柱，在基坑中挖土，每挖3～4m就装上一层构架支撑体系；挖土在钢构架网格中进行，亦可不预先打入钢柱，随挖随接长支柱； 适于在饱和软弱土层中开挖较大、较深基坑，钢板桩刚度不够时采用 挡土灌注桩 支撑 在开挖基坑的周围，用钻机钻孔，现场灌注钢筋混凝土桩，达到强度后，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑；桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度；桩间土方挖成外拱形，使之起土拱作用，如基坑深度小于6m，或邻近有建筑物，亦可不设锚拉杆，采取加密桩距或加大桩径方式处理； 适于开挖较大、较深(>6m)基坑，临近有建筑物，不允许支护，背面地基有下沉、位移时采用 续表 支护(撑)方式 简 图 支护(撑)方式及适用条件 挡土灌注桩与 土层锚杆结合 支撑 同挡土灌注桩支撑，但柱顶不设锚桩锚杆，而是在基坑挖至一定深度时，每隔一定距离向桩背面斜下方用锚杆钻机打孔，安放钢筋锚杆，用水泥压力灌浆，达到强度后，安上横撑，拉紧固定，在桩中间进行挖土，直至设计深度，如设2～3层锚杆，可挖一层土，装设一次锚杆； 适于大型较深基坑、施工工期较长、邻近有高层建筑、不允许支护、邻近地基不允许有任何下沉位移时采用 挡土灌注桩与旋喷桩组合支护 系在深基坑内侧设置直径0.6～1.0m混凝土灌注桩，间距1.2～1.5m；在紧靠混凝土灌注桩的外侧设置直径0.8～1.5m的旋喷桩，以旋喷水泥浆方式形成水泥土桩与混凝土灌注桩紧密结合，组成一道防渗帷幕，既可起抵抗土压力、水压力作用，又可起挡水抗渗作用；挡土灌注桩与旋喷桩采取分段间隔方式施工。当基坑为淤泥质土层，有可能在基坑底部产生管涌、涌泥现象时，亦可在基坑底部以下用旋喷桩封闭。在混凝土灌注桩外侧设旋喷桩，有利于支护结构的稳定，可防止边坡坍塌、渗水和管涌等现象发生。 适于土质条件差、地下水位较高，要求既挡土又挡水防渗的支护工程 双层挡土灌注桩支护 将挡土灌注桩在平面布置上由单排桩改为双排桩，呈对应或梅花式排列，桩数保持不变，双排桩的桩径d一般为400～600mm，排距L为(1.5～3)d，在双排桩顶部设圈梁使其成为整体刚架结构。亦可在基坑每侧中段设双排桩，而在四角仍采用单排桩。采用双排桩支护可使支护整体刚度增大，桩的内力和水平位移减小，提高护坡效果。 适于基坑较深、采用单排混凝土灌注桩挡土，强度和刚度均不能胜任时使用 续表 支护(撑)方式 简 图 支护(撑)方式及适用条件 地下连续墙 支护 在开挖的基坑周围，先建造混凝土或钢筋混凝土地下连续墙，达到强度后，在墙中间用机械或人工挖土，直至要求深度。当跨度、深度很大时，可在内部加设水平支撑及支柱。用于逆作法施工，每下挖一层，把下一层梁、板、柱浇筑完成，以此作为地下连续墙的水平框架支撑，如此循环作业，直到地下室的底层土全部挖完，浇筑全部完成。适于开挖较大、较深(>10m)、有地下水、周围有建筑物和公路的基坑，作为地下结构的外墙部分，或用于高层建筑的逆作法施工，作为地下室结构的部分外墙 地下连续墙与 土层锚杆结合 支护 在开挖基坑的周围先建造地下连续墙支护，在墙中部用机械配合人工开挖土方至锚杆部位，用锚杆钻机在要求位置钻孔，放入锚杆，进行灌浆，待达到强度，装上锚杆横梁，或锚头垫座，然后继续下挖至要求深度，如设2～3层锚杆，每挖一层装一层，采用快凝砂浆灌浆； 适于开挖较大、较深(>10m)、有地下水的大型基坑，在周围有高层建筑，不允许支护有变形、采用机械挖方、要求有较大空间、不允许内部设支撑时采用 土层锚杆支护 沿开挖基坑边坡每2～4m设置一层水平土层锚杆，直到挖土至要求深度； 适于在较硬土层或破碎岩石中开挖较大、较深基坑，邻近有建筑物必须保证边坡稳定时采用 板桩(灌注桩)中央横顶支撑 在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩，在内侧放坡挖中间部分土方到坑底，先施工中间部分结构至地面，然后再利用此结构作支承向板桩(灌注桩)支水平横顶撑，挖除放坡部分土方，每挖一层支一层水平横顶撑，直到设计深度，最后再建该部分结构； 适于开挖较大、较深的基坑，支护桩刚度不够，又不允许设置过多支撑时用 续表 支护(撑)方式 简 图 支护(撑)方式及适用条件 板桩(灌注桩)中央斜顶支撑 在基坑周围打板桩或设挡土灌注桩，在内侧放坡挖中间部分土方到坑底，并先施工好中间部分基础，再从基础向桩上方支斜顶撑，然后再把放坡的土方挖除，每挖一层，支一层斜撑，直至坑底，最后建该部分结构； 适于开挖较大、较深基坑，支护桩刚度不够、坑内不允许设置过多支撑时用 分层板桩支撑 在开挖厂房群基础的周围先打支护板桩，再在内侧挖土方至群基础底标高，然后在中部主体深基础四周打二级支护板桩，挖主体深基础土方，施工主体结构至地面，最后施工外围群基础。适于开挖较大、较深基坑，当中部主体与周围群基础标高不等，而又无重型板桩时采用 　　 1.3.3 人工挖土 　　(1) 根据土质情况和现场存土、运土条件，合理确定开挖顺序，然后再分段分层开挖。土方开挖顺序应遵循”开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，不得超挖”的原则。 　　(2) 开挖时应沿灰线切出基槽轮廓线，每层深度以600mm为宜，每层应清底，然后逐步挖掘。 　　(3) 开挖大面积浅基坑时，可沿坑三面同时开挖，挖出的土方装入手推车或翻斗车，由未开挖的一面运至弃土地点。 　　(4) 在有存土条件的场地，一定要留足需要的回填土，多余土方运至弃土地点，避免二次搬运。 　　(5) 在槽边堆放土时，应保证边坡稳定。一般地，土方距槽边缘不小于1.0m，高度不宜超过l.5m。 　　(6) 修整边坡。开挖放坡的坑(槽)时，先按施工方案规定的坡度粗略开挖，再分层按坡度要求每隔3m 左右做出一条坡度线。边坡应随挖随修整，待挖至设计标高，由两端轴线引桩拉通线，检查距槽边尺寸，据此再统一修整一次边坡。 　　(7) 清理槽底。在挖至坑槽底设计标高50cm以内时，测量放线人员配合抄出距槽底50cm水平线。自槽端部20cm 处每隔2～3m，在基槽侧壁上钉水平小木橛，随时以小木橛校核槽底标高，用拉线尺量法校核槽底标高。人工挖土，应预留15～30cm土不挖，待下道工序开始再挖至设计标高。 1.3.4 机械挖土 　　(1) 开挖原则。机械挖土最常用的机械是反铲挖掘机，其特点是：后退向下，强制切土。土方开挖顺序应遵循”开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，不得超挖”的原则。基坑边界周围地面应设排水沟，对坡顶、坡面、坡脚采取降排水措施。 　　浅基坑开挖，应先进行测量定位，抄平放线，定出开挖长度，按放线分块(段)分层挖土。根据土质和水文情况，采取在四周或两侧直立开挖或放坡，保证施工操作安全。 　　相邻基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。挖土应自上而下水平分段分层进行。 　　(2) 开挖方式。根据挖掘机的开挖方式与运输汽车的相对位置不同，开挖方式一般有两种： 　　① 沟端开挖。反铲停于沟端，后退挖土，同时往沟一侧弃土或装汽车运走。 　　② 沟侧开挖。反铲停于沟侧，沿沟边开挖，汽车停在机旁装土或往沟一侧卸土。 　　(3) 分层厚度。土方开挖宜分层分段依次进行，分层原则宜上层薄下层厚，分层厚度不超过机械一次挖掘深度，但分层厚度不宜相差太大，否则会影响运输车辆重载爬坡效能。挖掘机沿挖方边缘移动时，机械距离边坡上缘的宽度不得小于基坑深度的l/2。 　　(4) 开挖路线。宜采用纵向由里向外、先两侧后中间的方式开挖。 　　(5) 严禁超挖。开挖基坑不得挖至设计标高以下，如不能准确地挖至设计基底标高时，可在设计标高以上暂留一层土不挖，以便在抄平后，由人工清理。 　　预留土层：一般用铲运机、推土机挖土时，预留土层为15～20cm；挖土机用反铲、正铲和拉铲挖土时，预留土层为20～30cm为宜。 　　(6) 场地存土。在有存土条件的场地，一定要留足需要的回填土，多余土方运至弃土地点，避免二次搬运。在槽边堆放土时，应保证边坡稳定。一般地，土方距槽边缘不小于1.0m，高度不宜超过l.5m。 　　(7) 修整边坡。 　　① 边坡检查。土方开挖过程中应经常检查开挖的边坡坡度，随时校核。常用的检查方法是用按设计边坡坡度制作的三角靠尺检查，如图1.23所示。 　　② 边坡修整。施工中应随挖随修整，待挖至设计标高时，由两端轴线引桩拉通线，检查距槽边尺寸，据此再统一修整一次槽边。 　　(8) 清理槽底。机械挖土时，为不扰动基底土的结构，在基底标高上预留20～30cm的厚的土用人工配合清理至基底标高。在挖至坑槽底设计标高50cm以内时，测量放线人员配合抄出距槽底50cm水平线，钉上小木橛，用水准仪抄平，余土人工清走。 　　(9) 深基坑工程的挖土方案：放坡挖土(无支护结构)、中心岛式(也称墩式)挖土、盆式挖土、逆作法挖土。后三种皆有支护结构。 1.3.5 施工排水与降水 　　在开挖基坑或沟槽时，土壤的含水层常被切断，地下水将会不断地渗入坑内。雨季施工时，地面水也会流入坑内。为了保证施工的正常进行，防止边坡塌方和地基承载能力的下降，必须做好基坑降水工作。降水方法可分为明排水法(如集水井、明渠等)和人工降低地下水法两种。 1．明排水法 　　现场常采用的明排水方法是截流、疏导、抽取。截流即是将流入基坑的水流截住；疏导即将积水疏干；抽取是在开挖基坑或沟槽时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水由排水沟流入集水井内，然后用水泵抽出坑外，如图1.24所示。 图1.24 集水井降低地下水位 1-水泵；2-排水沟；3-集水井；4-压力水管；5-降落曲线；6-水流曲线；7-板桩 　　 　　四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游。基坑面积较大时，可在基础范围内设置盲沟排水。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔20～40m设置一个。 　　集水井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，要始终低于挖土面0.7～1.0m，井壁可用竹、木等简易加固。当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥沙抽出，并防止井底的土被搅动。坑壁必要时可用竹、木等材料加固。 2．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(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下(见图1.25)。从根本上解决地下水涌入坑内的问题(见图1.26(a))；防止边坡由于受地下水流的冲刷而引起的塌方(见图1.26(b))；消除了地下水位差引起的压力，也防止了坑底土的上冒(见图1.26(c))；没有了水压力，使板桩减少了横向荷载(见图1.26(d))；由于没有地下水的渗流，也就防止了流沙现象的产生(见图1.25)。降低地下水位后，由于土体固结，还能使土层密实，增加地基土的承载能力。 图1.25 轻型井点降低地下水位全貌 1-井点管；2-滤管；3-总管；4-弯联管；5-水泵房；6-原有地下水位线；7-降低后地下水位线 　　 图1.26 井点降水的作用 　　上述几点中，防止流沙现象是井点降水的主要目的。 　　流沙现象是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。防治流沙的方法主要有：水下挖土法、打板桩法、抢挖法、地下连续墙法、枯水期施工法及井点降水等。 　　(1) 水下挖土法即不排水施工，使坑内外的水压互相平衡，不致形成动水压力。如沉井施工，不排水下沉，进行水中挖土、水下浇筑混凝土，是防治流沙的有效措施。 　　(2) 打板桩法即将板桩沿基坑周围打入不透水层，便可起到截住水流的作用；或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引至桩底以下才流入基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力方向，从而可达到减小动水压力的目的。 　　(3) 抢挖法即抛大石块、抢速度施工。如在施工过程中发生局部的或轻微的流沙现象，可组织人力分段抢挖，挖至标高后，立即铺设芦席并抛大石块，增加土的压重以平衡动水压力，力争在未产生流沙现象之前，将基础分段施工完毕。 　　(4) 地下连续墙法是沿基坑的周围先浇筑一道钢筋混凝土的地下连续墙，从而起到承重、截水和防流沙的作用，它又是深基础施工的可靠支护结构。 　　(5) 枯水期施工法即选择枯水期间施工，因为此时地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预防和减轻流沙现象。 　　以上这些方法都有较大的局限性，应用范围狭窄。采用井点降水方法降低地下水位到基坑底以下，使动水压力方向朝下，增大土颗粒间的压力，则不论细砂、粉砂都一劳永逸地消除了流沙现象，是避免流沙危害的常用方法。 3．井点降水的种类 　　井点降水有两类：轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)、管井井点(包括深井泵)。各种井点降水方法一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济性选用，可参照表1.11选择。其中轻型井点应用最为广泛。 表1.11 各种井点的适用范围 井点类型 土层渗透系数/( m/d) 降低水位深度/m 轻型井点 一级轻型井点 0.1～50 3～6 二级轻型井点 0.1～50 6～12 喷射井点 0.1～5 8～20 电渗井点 < 0.1 根据选用的井点确定 管井类 管井井点 20～200 3～5 深井井点 10～250 > 15 　　 4. 一般轻型井点 　　轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成(见图1.27)，管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管等。滤管为进水设备，下端为一铸铁塞头，上端与井点管连接。通常采用长1.0～1.5m、直径38mm或51mm的无缝钢管，管壁钻有直径为12～18mm的呈梅花形排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面积的20%～25%，如图1.28所示。骨架管外面包有两层孔径不同的滤网，内层为30～50孔/cm2的黄铜丝或尼龙丝布的细滤网，外层为3～10孔/cm2的同样材料的粗滤网或棕皮。为使流水畅通，骨架管与滤管之间用塑料管或梯形铅丝隔开，塑料管沿骨架管绕成螺旋形。滤网外面再绕一层粗铁丝保护网。 　　井点管由直径为38mm或51mm、长5～7m的整根或分节钢管组成。井点管的上端用弯联管与总管相连。 　　集水总管为直径100～127mm的无缝钢管，每段长4m，其上装有与井点管连接的短接头，间距为0.8～1.6m。 　　抽水设备常用的有真空泵、射流泵和隔膜泵等。 图1.27 轻型井点设备工作原理 图1.28 滤管构造 1-滤管；2-井点管；3-弯管；4-阀门；5-集水总管；6-闸门； 1-钢管；2-管壁上的小孔； 7-滤网；8-过滤箱；9-掏沙孔；10-水气分离器；11-浮筒； 3-缠绕的塑料管；4-细滤网； 12-阀门；13-真空计；14-进水管；15-真空计；16-副水气分离器； 5-粗滤网；6-粗铁丝保护网； 17-挡水板；18-放水口；19-真空泵；20-电动机；21-冷却水管； 7-井点管；8-铸铁头 22-冷却水箱；23-循环水泵；24-离心水泵 　　 　　一套抽水设备的负荷长度(即集水总管长度)为100～120m。常用的W5、W6型干式真空泵，其最大负荷长度分别为100m和120m。 5．轻型井点的布置 　　井点系统的布置，应根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向、降水深度要求等确定。 　　1) 平面布置 　　当基坑或沟槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m时，可用单排线状井点(见图1.29)，布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度不小于坑槽宽度。 图1.29 单排线状井点布置 1-集水总管；2-井点管；3-抽水设备；4-基坑；5-原地下水位线；6-降低后地下水位线 　　 　　如基坑或沟槽宽度大于6m或土质不良，则用双排线状井点(见图1.30)，位于地下水流上游一排井点管的间距应小些，下游一排井点管的间距可大些。面积较大的基坑宜用环状井点(见图1.31)，有时亦可布置成U形，以利挖土机和运土车辆出入基坑。井点管距离基坑壁一般可取0.7～1.2m，以防局部发生漏气。井点管间距一般为0.8m、1.2m、1.6m，由计算或经验确定。井点管在总管四角部位适当加密。 　　2) 高程布置 　　轻型井点的降水深度从理论上讲可达10.3m，但由于管路系统的水头损失，其实际降水深度一般不超过6m。井点管埋设深度(不包括滤管)按式(1-29)计算(见图1.31)： 　　 (1-29) 式中：--井点管埋设面至基坑底面的距离，m； 　　 --降低后的地下水位至基坑中心底面的距离，一般取0.5～1.0m； 　　 --水力坡度，根据实测：单排井点1/4～1/5，双排井点1/7，环状井点1/10～1/12； --井点管至基坑中心的水平距离，当井点管为单排布置时，为井点管至对边坡脚的水平距离。 图1.30 双排线状井点布置 1-井点管；2-集水总管；3-弯联管；4-抽水设备；5-基坑； 6-粘土封孔；7-原地下水位线；8-降低后地下水位线 图1.31 环形井点布置 1-井点管；2-集水总管；3-弯联管；4-抽水设备；5-基坑； 6-粘土封孔；7-原地下水位线；8-降低后地下水位线 　　根据式(1-29)算出的值，如大于6m，则应降低井点管抽水设备的埋置面，以适应降水深度要求。即使井点系统的埋置面接近原有地下水位线(要事先挖槽)，个别情况下甚至稍低于地下水位(当上层土的土质较好时，先用集水井排水法挖去一层土，再布置井点系统)，这样就能充分利用抽吸能力，使降水深度增加。井点管露出地面的长度一般为0.2～0.3m，以便与弯联管连接，滤管必须埋在透水层内。 　　当一级轻型井点达不到降水要求时，可采用二级井点降水，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后再在其底部装设第二级井点，如图1.32所示。 6．轻型井点的计算 　　井点系统的设计计算必须建立在可靠资料的基础上，如施工现场地形图、水文地质勘察资料、基坑的设计文件等。设计内容除井点系统的布置外，还需确定井点的数量、间距、井点设备的选择等。 　　1) 井点系统的涌水量计算 　　井点系统所需井点管的数量是根据其涌水量来确定的，而井点系统的涌水量则是按水井理论进行计算的。根据井底是否达到不透水层，水井可分为完整井与不完整井；凡井底到达含水层下面的不透水层顶面的井称为完整井，否则称为不完整井。根据地下水有无压力，又分为无压井与承压井，如图1.33所示。各类井的涌水量计算方法不同，其中以无压完整井的理论较为完善。 图1.32 二级轻型井点示意图 图1.33 水井的分类 1-1级井点管；2-2级井点管 1-承压完整井；2-承压非完整井； 3-无压完整井；4-无压非完整井 　　 　　(1) 无压完整井的环状井点系统涌水量 　　对于无压完整井(图1.34(a))的环状井点系统，涌水量计算公式为 　　 (1-30) 式中：--井点系统的涌水量，m3/d； 　　 --土的渗透系数，m/d，可以由实验室或现场抽水试验确定； 　　 --含水层厚度，m； 　　 --基坑中心降水深度，m； 　　 --抽水影响半径，m； 　　 --井点管围成的大圆井半径或矩形基坑环状井点系统的假想圆半径，m。 图1.34 环状井点系统涌水量计算简图 　　应用式(1-30)计算涌水量时，需事先确定、、值的数据。由于式(1-30)的理论推导是从圆形井点系统假设而来的，试验证明对于矩形基坑，当其长宽比不大于5时，可以将环状井点系统围成的不规则平面形状化成一个假想半径为的圆井进行计算，计算结果符合工程要求，即 　　 → (1-31) 式中：--环状井点系统包围的面积，m2。 　　注意当矩形基坑的长宽比大于5，或基坑宽度大于2倍的抽水影响半径时就不能直接利用现有的公式进行计算了，此时需将基坑分成几小块，使其符合公式的计算条件，然后分别计算每小块的涌水量，再相加即得总涌水量。 　　抽水影响半径系指井点系统抽水后地下水位降落曲线稳定时的影响半径，与土的渗透系数、含水层厚度、水位降低值及抽水时间等因素有关。在抽水2～5d后，水位降落漏斗基本稳定，此时抽水影响半径可近似地按式(1-32)计算 　　 (1-32) 　　(2) 无压非完整井的环状井点系统涌水量。 　　在实际工程中往往会遇到无压非完整井的井点系统(见图1.34(b))，这时地下水不仅从井的侧面流入，还从井底渗入，因此涌水量要比完整井大。为了简化计算，仍可采用公式(1-30)。此时，仅将式中换成有效含水深度，即 　　 (1-33) 　　同样式(1-35)换成 (1-34) 　　可查表1.12确定，当算得的大于实际含水层的厚度时，则仍取值，视为无压完整井。 表1.12 有效深度H0值 0.2 0.3 0.5 0.8 注：为井点管中水位降落值；为滤管长度。 　　 　　(3) 承压完整井的环状井点系统涌水量。 　　承压完整环状井点系统涌水量计算公式为 　　 (1-35) 式中：--承压含水层深度，m； 　　 --与式(1-33)相同。 　　2) 确定井点管数量及井管间距 　　欲确定井点管数量须先确定单根井管的出水量。单根井点管的最大出水量为 　　 (1-36) 式中：--滤管直径，m； 　　 --滤管长度，m； 　　 --渗透系数，m/d。 　　井点管最少数量由式(1-37)确定： 　　 (1-37) 式中：1.1--考虑井点管堵塞等因素的放大备用系数。 　　井点管最大间距为 　　 (1-38) 式中：--集水总管长度，m。 　　实际采用的井点管间距应当与总管上接头尺寸相适应，即采用0.8m、1.2m、1.6m或2.0m。 7．轻型井点系统设计实例 　　【例1.3】某工程开挖一矩形基坑，基坑底宽12m，长16m，基坑深4.5m，挖土边坡为1∶0.5，基坑平、剖面如图1.35所示。经地质勘探，天然地面以下为1.0m厚的粘土层，其下有8m厚的中砂，渗透系数。再往下即离天然地面9m以下为不透水的粘土层。地下水位在地面以下1.5m。采用轻型井点降低地下水位，试进行井点系统设计。 　　1) 井点系统的布置 　　为使总管接近地下水位和不影响地面交通，考虑到天然地面以下1.0m内的土质为有内聚力的粘土层，将总管埋设在地面下0.5m处，即先挖0.5m的沟槽，然后在槽底铺设总管。此时基坑上口平面尺寸()为 　　 　　井点系统布置成环状，但为使反铲挖土机和运土车辆有开行路线，地下水的下游方向一般布置成端部开口(本例开口7m)，另考虑总管距基坑边缘1.0m，则总管长度为 　　总 　　基坑短边井点管至基坑中心的水平距离为 　　　　　　　　　　　 图1.35 轻型井点布置计算实例示意 1-井点管；2-弯联管；3-集水总管；4-真空泵房； 5-基坑；6-原地下水位线；7-降低后地下水位线 　　 　　基坑中心要求降水深度为 　　 　　采用一级轻型井点，井点管的埋设深度(不包括滤管)按式(1-29)计算： 　　 　　采用长6.0m，直径为51mm的井点管，滤管长1.0m。井点管露出地面0.2m，以便与总管相连接。埋入土中5.8m(不包括滤管)，大于5.4m。 　　此时基坑中心实际降水深度应修正为 　　 　　井点管及滤管总长，滤管底部距不透水层距离为 　　 　　故可按无压非完整井环形井点系统计算。 　　2) 基坑涌水量计算 　　基坑中心实际降水深度： 　　井点管中水位降落值： 　　有效含水深度按表1.13求出： 　　由，得 　　实际含水层厚度： 　　由于，取 　　抽水影响半径按式(1-34)计算： 　　 　　由于，故矩形基坑环状井点系统的假想圆半径按式(1-31)计算： 　　 　　将以上各值代入式(1-39)得 　　 　　3) 确定井点管数量及井管间距 　　单根井点管的最大出水量按式(1-36)为 　　 　　井点管数量按式(1-37)为： 　　井点管最大间距按式(1-38)为： 　　因为实际采用的井点管间距应当与总管上接头尺寸相适应，故取井距为1.60m。则 井点管数量应为：(根) 　　由于基坑四角处的井点管应加密，故考虑每个角加两根管，最后实际采用根。 　　4) 选择抽水设备 　　抽水设备所带动的总管长度为80m，可选用W5型干式真空泵一套。 　　水泵所需流量： 　　水泵吸水扬程： 　　根据及的数值，可选用工地常用的型离心泵。实际施工选用2台，1台备用。 　　5) 井点管的埋设与使用 　　(1) 井点管的埋设。 　　轻型井点的施工大致包括下列几个过程：准备工作，井点系统的埋设、使用及拆除。 　　准备工作包括井点设备、动力、水源及必要材料的准备，排水沟的开挖，附近建筑物的标高观测以及防止附近建筑物沉降措施的实施。 　　埋设井点的程序是：先排放总管，再埋设井点管，用弯联管将井点管与总管接通，然后安装抽水设备。 　　井点管一般用水冲法埋设，并分为冲孔(见图1.36(a))与埋管(见图1.36(b))两个过程。 图1.36 井点管的埋设 1-冲管；2-冲嘴；3-胶皮管；4-高压水泵；5-压力表； 6-起重机吊钩；7-井点管；8-滤管；9-填砂；10-粘土封口 　　 　　冲孔时，先用起重设备将冲管吊起并插在井点的位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲管则边冲边沉。冲孔直径一般为300mm，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5m左右，以防冲管拔出时，部分土颗粒沉于底部而触及滤管底部。 　　井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并迅速在井点管与孔壁之间填灌砂滤层，以防孔壁塌土。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键。一般宜选用干净粗砂，填灌均匀，并填至滤管顶上1～1.5m，以保证水流畅通。 　　井点填砂后，须在地面以下0.5～1.0m范围内用粘土封口，以防漏气。 　　井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽水，检查有无漏水、漏气，出水是否正常，有无淤塞等现象，如有异常情况，应检修好后方可使用。 　　(2) 井点管的使用。 　　轻型井点使用时，应保证连续不断抽水，并准备双电源。若时抽时停，滤网易于堵塞，也容易抽出土粒，使水混浊，并引起附近建筑物由于土粒流失而沉降开裂。正常出水规律是”先大后小，先混后清”。抽水时需要经常观测真空度以判断井点系统工作是否正常，真空度一般应不低于55.3～66.7kPa；造成真空度不够的原因较多，但通常是由于管路系统漏气，应及时检查并采取措施处理。 　　井点管淤塞，一般可通过听管内水流声响，手扶管壁有振动感，夏、冬季手摸管子有夏冷、冬暖感等简便方法检查。如发现淤塞井点管太多，严重影响降水效果时，应逐根用高压水反向冲洗或拔出重埋。 　　地下构筑物竣工并进行回填土后，方可拆除井点系统。拔井点管多借助于倒链、起重机等，所留孔洞用砂或土填实，对地基有防渗要求时，地面上2m应用粘土填实。 8． 回灌井点法 　　轻型井点降水有许多优点，在基础施工中被广泛应用，但其影响范围较大，影响半径可达百米甚至数百米，且会导致周围土壤固结而引起地面沉陷。特别是在弱透水层和压缩性大的粘土层中降水时，由于地下水流造成的地下水位下降、地基自重应力增加和土层压缩等原因，会产生较大的地面沉降；又由于土层的不均匀性和降水后地下水位呈漏斗曲线状，四周土层的自重应力变化不一而导致不均匀沉降，使周围建筑基础下沉或房屋开裂。因此，在建筑物附近进行井点降水时，为防止降水影响或损害区域内的建筑物，就必须阻止建筑物下地下水的流失。除可在降水区域和原有建筑物之间的土层中设置一道固体抗渗屏幕(如水泥搅拌桩、灌注桩加压密注浆桩、旋喷桩、地下连续墙)外，较经济也比较常用的是用回灌井点补充地下水的办法来保持地下水位。回灌井点就是在降水井点与要保护的已有建(构)筑物之间打一排井点，在井点降水的同时，向土层中灌入足够数量的水，形成一道隔水帷幕，使井点降水的影响半径不超过回灌井点的范围，从而阻止回灌井点外侧的建(构)筑物下的地下水流失(见图1.37)。这样，也就不会因降水而使地面沉降，或减少沉降值。 　　为了防止降水和回灌两井相通，回灌井点与降水井点之间应保持一定的距离，一般不宜小于6m，否则基坑内水位无法下降，失去降水的作用。回灌井点的深度一般应控制在长期降水曲线下1m为宜，并应设置在渗透性较好的土层中。 图1.37 回灌井点布置 1-降水井点；2-回灌井点；3-原水位线；4-基坑内降低后的水位线；5-回灌后水位线 　　 　　为了观测降水及回灌后四周建筑物、管线的沉降情况及地下水位的变化情况，必须设置沉降观测点及水位观测井，并定时测量记录，以便及时调节灌、抽量，使灌、抽基本达到平衡，确保周围建筑物或管线等的安全。 9．其他井点简介 　　1) 喷射井点 　　当基坑开挖较深，采用多级轻型井点不经济时，宜采用喷射井点，其降水深度可达20m，特别适用于降水深度超过6m，土层渗透系数为0.1～2m/d的弱透水层。 　　喷射井点根据其工作时使用液体和气体的不同，分为喷水井点和喷气井点两种。其设备主要由喷射井管、高压水泵(或空气压缩机)和管路系统组成(见图1.38)。喷射井管由内管和外管组成，内管下端装有喷射扬水器与滤管相连。当高压水(0.7～0.8MPa)经内外管之间的环形空间通过扬水器侧孔流向喷嘴喷出时，喷嘴处由于过水断面突然收缩变小，使工作水流具有极高的流速(30～60m/s)，造成喷口附近负压而形成一定真空，地下水经滤管被吸入混合室与高压水汇合；流经扩散管时，由于截面扩大，水流速度相应减小，使水的压力逐渐升高，沿内管上升经排水总管排出。 　　2) 电渗井点 　　电渗井点适用于土的渗透系数小于0.1m/d，用一般井点不可能降低地下水位的含水层中，尤其宜用于淤泥排水。 　　电渗井点(见图1.39)的工作原理是在降水井点管的内侧打入金属棒(钢筋或钢管)，并连以导线，当给其通直流电后，土颗粒会发生从井点管(阴极)向金属棒(阳极)移动的电泳现象，而地下水则会出现从金属棒(阳极)向井点管(阴极)流动的电渗现象，从而达到软土地基易于排水的目的。 　　电渗井点是以轻型井点管或喷射井点管作阴极，20～25mm的钢筋或50～75mm的钢管为阳极，埋设在井点管内侧，与阴极并列或交错排列。当用轻型井点时，两者的距离为0.8～1.0m；当用喷射井点时则为1.2～1.5m。阳极入土深度应比井点管深500mm，露出地面200～400mm。阴、阳极数量相等，分别用电线联成通路，接到直流发电机或直流电焊机的相应电极上。 图1.38 喷射井点设备及平面布置简图 1-喷射井管；2-滤管；3-进水总管；4-排水总管；5-高压水泵；6-集水池； 7-水泵；8-内管；9-外管；10-喷嘴；11-混合室；12-扩散管；13-压力表 图1.39 电渗井点降水示意 1-基坑；2-井点管；3-集水总管；4-原地下水位；5-降低后地下水位； 6-钢管或钢筋；7-线路；8-直流发电机或电焊机 　　 　　3) 管井井点 　　管井井点(见图1.40)，就是沿基坑每隔20～50m距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵(潜水泵、离心泵)不断抽水来降低地下水位。用此法可降低地下水位5～10m，适用于土的渗透系数较大(K=20～200m/d)且地下水量大的砂类土层。 图1.40 管井井点 1-沉砂管；2-钢筋焊接骨架；3-滤网；4-管身；5-吸水管；6-离心泵；7-小砾石过滤层； 8-粘土封口；9-混凝土实管；10-混凝土过滤管；11-潜水泵；12-出水管 　　 　　如要求降水深度较大，在管井井点内采用一般离心泵或潜水泵不能满足要求时，可采用特制的深井泵，其降水深度可达50m。 　　近年来在上海等地区应用较多的是带真空的深井泵，每一个深井泵由井管和滤管组成，单独配备一台电动机和一台真空泵，启动后达到一定的真空度，则可达到深层降水的目的，在渗透系数较小的淤泥质粘土中亦能降水。

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