土方工程基坑排水機械化施工

土方工程基坑排水機械化施工第1頁/共91頁2主要內(nèi)容：土的分類及工程性質(zhì)、土方量計算、施工輔助工作、土方機械化施工及土方工程質(zhì)量驗收；學習重點：土的工程性質(zhì)及其對施工的影響，土壁支護與邊坡，以及降低地下水位的方法。3土方工程第2頁/共91頁33.3.3降低地下水位

為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降，必須做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是集水井排水法和井點降水法。

第3頁/共91頁4（1）集水井（坑）排水法

施工方法是，開挖基坑或溝槽過程中，遇到地下水或地表水時，在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周圍開挖排水溝，設置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外第4頁/共91頁5井點降水：基坑開挖前，在基坑四周預先埋設一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開挖前和開挖過程中，利用抽水設備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。

井點降水有兩類：一類為輕型井點(包括電滲井點與噴射井點)；另一類為管井點(深井泵)。（2）井點降水法

第5頁/共91頁6

輕型井點(圖1.17)就是沿基坑周圍或一側(cè)以一定間距將井點管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi)，井點管上部與總管連接，利用抽水設備將地下水經(jīng)濾管進入井管，經(jīng)總管不斷抽出，從而將地下水位降至坑底以下。

輕型井點法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中；降低水位深度：一級輕型井點3～6m，二級井點可達6～9m。

(1)輕型井點

第6頁/共91頁7輕型井點第7頁/共91頁

濾管構(gòu)造

1—

鋼管；2—管壁上的孔；3—塑料管；4—細濾網(wǎng)

5—粗濾網(wǎng)；6—粗鐵絲保護網(wǎng)；7—井點管；8—鑄鐵頭

第8頁/共91頁9a）單排布置；b）雙排布置；c）環(huán)形布置（d）U形布置

井點的平面布置第9頁/共91頁10表3.8降水類型及適用條件

適合條件降水類型滲透系數(shù)(cm/s)可能降低的水位深度(m)輕型井點多級輕型井點10-2～10-5

3～66～12噴射井點10-3～10-6

8～20電滲井點＜10-6

宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5

＞10對不同的土質(zhì)應采用不同的降水形式。第10頁/共91頁11當一級井點系統(tǒng)達不到降水深度時，可采用二級井點，即先挖去第一級井點所疏干的土，然后在基坑底部裝設第二級井點，使降水深度增加（圖1.21）。

二級井點二級井點第11頁/共91頁12⑵井點系統(tǒng)的高程布置：

高程布置即是井點系統(tǒng)的豎向布置，取決于基坑的開挖深度，地下水位高度、降水深度等條件。井管的埋設深度H（不包括濾管）可按下式計算；第12頁/共91頁13

常用的抽水設備有真空泵和水泵兩種。

1）真空泵：類型有干式（往復式）和濕式（旋轉(zhuǎn)式）兩種。由于干式真空泵排氣量大，在輕型井點降水中采用較多；濕式真空泵有重量輕、振動小、容許水分滲入等優(yōu)點，但排氣量小，宜在粉砂土和新性土中使用。（3）抽水設備的選擇第13頁/共91頁14

干式真空泵工作原理

1—

濾管；2—井點管；3—彎聯(lián)管；4—集水總管；5—過濾室；

6—水氣分離器；7—進水管；8—副水氣分離器；9—放水口；

10—真空泵；11—電動機；12—循環(huán)水泵；13—離心水泵第14頁/共91頁15

輕型井點系統(tǒng)的安裝程序是，先排放總管，再埋設井點管，用彎聯(lián)管將井管與總管聯(lián)接，然后安裝抽水設備。井管的埋設一般用水沖法進行，如圖分為沖孔、埋管與封口三個施工過程。

輕型井點系統(tǒng)的安裝與使用第15頁/共91頁163.4.1.1推土機

按行走的方式，可分為履帶式推土機和輪胎式推土機。

履帶式推土機附著力強，爬坡性能好，適應性強；輪胎式推土機行駛速度快，靈活性好。

目前，我國生產(chǎn)的履帶式推土機有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機有TL160等。

3.4.1常用土方施工機械3.4土方機械化施工第16頁/共91頁17

推土機第17頁/共91頁183.4.1.1鏟運機

按行走方式分為牽引式鏟運機和自行式鏟運機；按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機械操縱兩種。為了提高鏟運機的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、推土機推土助鏟等方法，縮短裝土時間，使鏟斗的土裝得較滿。

助鏟法：根據(jù)填、挖方區(qū)分布情況，結(jié)合當?shù)鼐唧w條件，合理選擇運行路線，提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線和“8”字形路線兩種形式。環(huán)形路線

見圖1.23“8”字形路線

見圖1.24第18頁/共91頁19鏟運機第19頁/共91頁20平地機第20頁/共91頁21第21頁/共91頁22第22頁/共91頁23挖掘機

基坑土方開挖一般均采用挖掘機施工，對大型的、較淺的基坑有時也可采用堆土機。挖掘機按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種。按傳動方式分為機械傳動和液壓傳動兩種。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多種。挖掘機利用土斗直接挖土，因此也稱為單斗挖土機，按土斗作業(yè)裝置分為正鏟、反鏟、抓鏟及拉鏟，使用較多的是前三種。

第23頁/共91頁24

⑴正鏟

正鏟挖掘機外型如下圖-1所示。它適用于開挖停機面以上的土方，且需與汽車配合完成整個挖運工作。正鏟挖掘機挖掘力大，適用于開挖含水量較小的一類土和經(jīng)爆破的巖石及凍土。一般用于大型基坑工程，也可用于場地平整施工。

第24頁/共91頁25⑴正鏟第25頁/共91頁26與裝載機區(qū)別第26頁/共91頁27

根據(jù)正鏟挖土機與運輸汽車的相對位置不同，正鏟挖土和卸土方式有以下兩種：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、側(cè)向卸土。

正鏟挖土和卸土的方式第27頁/共91頁28

反鏟挖掘機外型如下圖-2所示。適用于開挖一至三類的砂土或粘土。主要用于開挖停機面以下的土方，一般反鏟的最大挖土深度為4~6m的基坑，經(jīng)濟合理的挖土深度為3~5m。反鏟也需要配備運土汽車進行運輸。⑵反鏟第28頁/共91頁29⑴反鏟第29頁/共91頁30⑴反鏟開行方式

反鏟挖土機的開行方式有溝端開行和溝側(cè)開行兩種。（1）溝端開行。挖土機位于基槽一端挖土，隨挖隨退，后退方向與基槽開挖方向一致。其優(yōu)點是挖土方便，開挖的深度和寬度都較大。

2）溝側(cè)開行。挖土機位于基槽一側(cè)挖土，隨挖隨平行于基槽移動。由于挖土機移動方向與挖土方向相垂直，所以機身穩(wěn)定性較差，開挖的深度和寬度均較小，最大寬度為0.8倍挖土機的有效挖土半徑，但可就近卸上堆置。一般在場地寬敞的臨時性窄溝開挖中采用。第30頁/共91頁31第31頁/共91頁32第32頁/共91頁33

抓鏟挖掘機外型如下圖-3所示。對施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟可取得理想效果，也可用于場地平整中的土堆與土丘的挖掘。

抓鏟還可用于挖取水中淤泥、裝卸碎石、礦碴等松散材料。抓鏟也有采用液壓傳動操縱抓斗作業(yè)。

⑶抓鏟第33頁/共91頁34抓鏟挖土機的挖土特點是：“直上直下，自重切土”。其挖掘力較小，只能開挖的I～Ⅱ級土，抓鏟挖土機的抓鏟能在回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開挖基坑上任何位置的土方。宜于開挖窄而深的基坑或水中淤泥。第34頁/共91頁35

拉鏟挖掘機外型如下圖所示。拉鏟適用于一至三類的土，可開挖停機面以下的土方，如較大基坑（槽）和溝渠，挖取水下泥土，也可用于大型場地平整、填筑路基、堤壩等。⑷拉鏟第35頁/共91頁36第36頁/共91頁37第37頁/共91頁38施工機械錄像第38頁/共91頁393.5基坑(槽)施工一、房屋定位二、放線三、基槽開挖寬度的計算四、基槽(坑)土方開挖

1

基槽(坑)開挖深度控制

2

基槽(坑)開挖中注意事項

3

驗槽第39頁/共91頁40一、房屋定位

房屋定位：在基礎(chǔ)施工之前根據(jù)建筑總平面圖設計要求，將擬建房屋的平面位置和零點標高在地面上固定下來。

定位一般用經(jīng)緯儀、水準儀和鋼尺等測量儀器，根據(jù)主軸線控制點，將外墻軸線的四個交點用木樁測設在地面上(見圖1-20所示)。

房屋外墻軸線測定后，根據(jù)建筑平面圖將內(nèi)部縱橫的所有軸線都一一測出，并用木樁及樁頂面小釘標識出來。3.5基坑(槽)施工第40頁/共91頁413.5基坑(槽)施工房屋定位圖

建筑物的定位第41頁/共91頁42二、放線

房屋定位后，根據(jù)基礎(chǔ)的寬度、土質(zhì)情況、基礎(chǔ)埋置深度及施工方法，計算確定基槽(坑)上口開挖寬度，拉通線后用石灰在地面上畫出基槽(坑)開挖的上口邊線即放線(見下圖所示)。

3.5基坑(槽)施工第42頁/共91頁43

放線示意圖3.5基坑(槽)施工第43頁/共91頁44三、基槽開挖寬度的計算：(1)不放坡，不加擋土板支撐

可不留工作面，即基槽(坑)和基礎(chǔ)同寬。(2)不放坡，但要留工作面

一般，當基槽(坑)底在地下水位以上時，每邊留出工作面寬度為300mm(見圖所示)，基槽放灰線尺寸為：

d=a+2c

式中

d——基礎(chǔ)放灰線寬，mm；

a——基礎(chǔ)底寬，mm；

c—工作面寬(一般取300mm)3.5基坑(槽)施工第44頁/共91頁45直壁基槽開挖留工作面示意圖3.5基坑(槽)施工第45頁/共91頁46(3)留工作面并加支撐d=a+2c+2×100(mm)

當基礎(chǔ)埋置較深，場地又狹窄不能放坡時，為防止土壁坍塌，必須設置支撐。此時，放灰線尺寸除考慮基礎(chǔ)底寬、工作面寬外，還需加上支撐所需尺寸(一般為100mm)。(4)放坡

如果基槽深度超過《土方和爆破工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定時，即使土質(zhì)良好且無地下水，亦需根據(jù)挖土深度和土質(zhì)情況，參照規(guī)范放坡。放灰線尺寸為(見圖所示)：3.5基坑(槽)施工第46頁/共91頁473.5基坑(槽)施工

d=a+2c+2b

式中b——放坡寬度，b=mh；m——坡度系數(shù)；

h——基槽開挖深度。放坡基槽開挖留工作面示意圖

第47頁/共91頁48四、基槽(坑)土方開挖

基槽(坑)開挖有人工開挖和小型液壓挖土機開挖兩種形式。

開挖基槽(坑)應按規(guī)定的尺寸，合理安排開挖順序和分層進行，且連續(xù)施工。

土方開挖的順序、方法必須與設計工況一致，并遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則。3.5基坑(槽)施工第48頁/共91頁493.6填土與壓實

回填土是一項很重要的工作，一些建筑物沉降過大，室內(nèi)地坪和散水大面積開裂，主要原因之一就是由于回填壓實沒有達到設計規(guī)范要求的緣故。一、填土的要求二、土的壓實方法三、填土壓實的影響因素四、填土質(zhì)量檢查第49頁/共91頁503.6填土與壓實一、填土的要求填土的土料應符合設計要求:

（1）含有大量有機物、石膏和水溶性硫酸鹽(含量大于5%)的土以及淤泥、凍土、膨脹土等，均不應作為填方土料；

（2）以粘土為土料時，應檢查其含水量是否在控制范圍內(nèi)，含水量大的粘土不宜作填土用；

（3）一般碎石類土、砂土和爆破石渣可作表層以下填料，其最大粒徑不得超過每層鋪墊厚度的2/3。

（4）填土應按整個寬度水平分層進行，當填方位于傾斜的山坡時，應將斜坡修筑成1∶2階梯形邊坡后施工，以免填土橫向移動，并盡量用同類土填筑。

（5）回填施工前，填方區(qū)的積水采用明溝排水法排除，并清除雜物第50頁/共91頁513.6填土與壓實二、土的壓實方法

填土的壓實方法一般有碾壓、夯實、振動壓實等幾種。

碾壓法是靠沿填筑面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實填土的，適用于大面積填土工程。碾壓機械有平碾(壓路機)、羊足碾、振動碾和汽胎碾。碾壓機械進行大面積填方碾壓，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。

夯實方法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實填土，適用于小面積填土的壓實。夯實機械有夯錘、內(nèi)燃夯土機和蛙式打夯機等。第51頁/共91頁（一）碾壓碾壓的機械有平碾和羊足碾，它們都是利用滾輪的壓力壓實土壤的

平碾3.6填土與壓實第52頁/共91頁53第53頁/共91頁羊足碾第54頁/共91頁55羊足碾碾壓第55頁/共91頁（二）夯擊

夯擊是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實土壤，主要用于小面積的回填土。夯實機具的類型較多，有蛙式夯、重錘夯以及木夯、石夯、飛硪等。抬硪打抬硪第56頁/共91頁57飛硪第57頁/共91頁58打飛硪壓實第58頁/共91頁59第59頁/共91頁60第60頁/共91頁61壓實第61頁/共91頁62（三）振動

振動密實土層的方法是利用振動機械作用的振動力，使土粒隨振動的過程破壞其間的摩擦力和粘聚力，從而使土粒相對移動以趨向緊密穩(wěn)定狀態(tài)。這種方法只適用于密實砂土和碎石類土。振動使土體獲得密實的效果取決于振源的頻率。振動夯第62頁/共91頁63振動壓路機BV－

6高密實度壓路機前后設置6－8個高頻振動夯錘第63頁/共91頁64單缸振動碾第64頁/共91頁65振動壓路機第65頁/共91頁66

三、填土壓實的影響因素

填土壓實與許多因素有關(guān)，其中主要影響因素為:1.壓實功2.土的含水量3.每層鋪土厚度第66頁/共91