水工程施工14章

水工程施工14章第1頁/共370頁第1篇給水排水構(gòu)筑物施工

第1章溝槽、基坑施工

第2章施工排水

第3章鋼筋混凝土工程

第4章給水排水工程構(gòu)筑物施工

第5章砌體工程

第2篇給水排水管道施工

第6章管材、附件及常用材料第7章管道的加工與連接

第8章地下給水排水管道開槽施工

第9章地下給水排水管道不開槽施工

第10章建筑給水排水管道及衛(wèi)生設(shè)備施工

第2頁/共370頁第3篇給水排水設(shè)備的制作與安裝

第11章給水排水設(shè)備的制作

第12章設(shè)備的安裝與運(yùn)行管理

第13章管道及設(shè)備的防腐與保溫

第4篇水工程施工組織與質(zhì)量管理

第14章水工程施工組織

第15章水工程施工質(zhì)量管理

第16章水工程建設(shè)監(jiān)理

第3頁/共370頁第一篇給水排水構(gòu)筑物施工第4頁/共370頁1第1章溝槽、基坑施工第5頁/共370頁

溝槽、基坑施工是給水排水工程施工中的主要項(xiàng)目之一?；?、管溝土方開挖、回填等工作所需的勞動量和機(jī)械動力消耗均很大，往往是影響施工進(jìn)度、成本及工程質(zhì)量的因素。

溝槽、基坑施工施工具有以下特點(diǎn)：

(1)影響因素多且施工條件復(fù)雜。土壤是天然物質(zhì)，種類多且成分較為復(fù)雜，性質(zhì)各異又常遭遇地下水的干擾。組織施工直接受到所在地區(qū)的地形、地物、水文、地質(zhì)以及氣候諸多條件的影響極大。施工必須具有針對性。

(2)量大面廣且勞動繁重。如給排水管道施工屬線型工程，長度常達(dá)數(shù)公里，甚至數(shù)十公里，而某些大型污水處理工程，在場地平整和大型基坑開挖中，土石方施工工程量可達(dá)數(shù)十萬到百萬立方米。對于量大面廣的土石方工程，為了減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，加快工程進(jìn)度，降低工程成本，應(yīng)盡可能采用機(jī)械化施工來完成。第6頁/共370頁

(3)質(zhì)量要求高，與相關(guān)施工過程緊密配合。土石方施工，不僅要求標(biāo)高和斷面準(zhǔn)確，也要土體有足夠強(qiáng)度和穩(wěn)定性。常需與相關(guān)的施工排水、溝槽支撐和基坑護(hù)壁、堅(jiān)硬巖土的爆破開挖等施工過程密切配合。1.1土的工程性質(zhì)及分類1.1.1土的組成1．土的三相

土由礦物固體顆粒、水分和空氣組成，稱為土的三相。其中固相為礦物顆粒及有機(jī)質(zhì)；液相為水；氣相為空氣。

礦物固體顆粒由各種礦物組成，是土的主要成分，也是決定土性質(zhì)的主要因素。礦物固體顆粒構(gòu)成土的骨架。顆粒之間有孔隙。水與空氣填充其間。土中的水分為自由水、薄膜水和附著水?？稍谕恋目紫堕g流動的水為自由水，又稱為自由地下第7頁/共370頁水或簡稱地下水。吸著水是緊附在礦物固體顆粒表面的一層水，無出水性，其性質(zhì)接近于固體，不凍結(jié)，土受壓時不移動，在105℃以上蒸發(fā)。薄膜水在吸著水的外層，離顆粒表面愈遠(yuǎn)，愈能從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤?。土中水還以水汽狀態(tài)存在。由于土的三相是混合分布的，礦物顆粒間又有孔隙，因此，土具有碎散性、壓縮性，土顆粒間具有相對移動性和透水性。2．土的主要物理性質(zhì)(1)土的密度r

土在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，稱為土的密度，即：(1-1)式中m——自然狀態(tài)下土的質(zhì)量；V——自然狀態(tài)下土的何種。第8頁/共370頁

單位體積內(nèi)干土顆粒質(zhì)量稱為土的干密度rd

，即：(1-2)式中ms

——自然狀態(tài)下何種為V的土烘干后土顆粒的質(zhì)量；土孔隙充水飽合的單位體積土的質(zhì)量稱為飽合密度，即:(1-3)式中Vs

——土顆粒的體積；r

w

——水的密度(1000kg/m3)；第9頁/共370頁

土的密度與土壓密程度有關(guān)，土愈密實(shí)，土的密度愈大。

（2）土的天然含水率w和土的飽合度(潤濕度)Sr

土的天然含水率w又稱質(zhì)量含水率，是一定體積的土內(nèi)水質(zhì)量與顆粒質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)。(1-4)

土的天然含水量變化范圍很大，土的含水量與土顆粒的礦物性質(zhì)、埋藏條件等因素有關(guān)。

土的飽合度Sr又稱土的相對含水量，表示土的孔隙中有多少部分充滿了水，即土內(nèi)水的體積Vw與孔隙體積Vv之比：第10頁/共370頁(1-5)

完全干的土，Vw=0、則Sr=0；完全飽和的土，Vw=Vv，則Sr=100％。工程上根據(jù)飽和度不同，將土分為稍濕土、濕土和飽和土3種。按地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：飽和度在50％以下的土稱稍濕土、飽和度在50％～80％為濕土、飽和度在80％～100％為飽和土。

（3）土中固體顆粒的相對密度

ds土的固體顆粒單位體積的質(zhì)量與水在4℃時單位體積的質(zhì)量之比稱土中固體顆粒的密度，簡稱顆粒的相對密度。即：(1-6)第11頁/共370頁式中r

w——4℃時水的單位體積質(zhì)量為1000kg／m3。

土顆粒相對密度取決于土的礦物和有機(jī)物組成，粘土顆粒相對密度一般為2.7～2.75，砂土顆粒相對密度一般為2.65。

（4）土的孔隙度n和孔隙比e

孔隙度和孔隙比都是表明土的松密程度的指標(biāo)?？紫抖缺硎就羶?nèi)孔隙所占的體積，用百分?jǐn)?shù)表示；孔隙比為土內(nèi)孔隙體積與土粒體積之比值。即：(1-7)(1-8)第12頁/共370頁

但是，土樣的孔隙度在土樣被壓縮前后是變化的?？紫抖葻o法表示壓縮量多少，因?yàn)橥帘粔嚎s后，土的總體積改變了，土的孔隙體積也變了。壓縮量△h表示為：(1-9)式中e1

——壓縮前土的孔隙比；e2

——壓縮后土的孔隙比；h

——壓縮前土層厚度；

孔隙度和孔隙比是根據(jù)土的密度、含水量和相對密度實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，經(jīng)計算求得。第13頁/共370頁1.1.2土的狀態(tài)指標(biāo)

土的狀態(tài)指標(biāo)就是土的松密程度和軟硬程度的指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)是非粘性土(砂、卵石等)的松密程度指標(biāo)。砂類土密實(shí)程度標(biāo)準(zhǔn)見表1-1。N>3015<N≤3010<N≤15N≤10標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)密實(shí)中密稍密松散密實(shí)度表1-1砂土的密實(shí)度

這種分類方法簡便。但是沒有考慮砂土顆粒級配對砂土分類可能產(chǎn)生的影響。密實(shí)度反映土的承載能力。用孔隙比e值來表示砂土的密實(shí)程度時，可能會因顆粒形狀而導(dǎo)致不能正確反映。因此，應(yīng)該用相對密實(shí)度Dr表示砂土的密實(shí)狀態(tài)。即：第14頁/共370頁(1-10)式中e

——砂土的天然孔隙比；emax

——砂土的最大孔隙比；emin

——砂土的最小孔隙比；砂土密實(shí)程度與相對密度Dr關(guān)系見表l一2。1≥Dr＞0.670.67≥Dr＞0.330.33≥Dr＞0相對密度Dr密實(shí)中密松散砂土密度表1-2砂土密實(shí)度與相對密度Dr第15頁/共370頁

碎石土可以根據(jù)野外鑒別方式分為密實(shí)、中密、稍密3種。

天然狀態(tài)下粘性土的軟硬程度取決于含水量多少：干燥時呈密實(shí)固體狀態(tài)；在一定含水量時具有塑性，稱塑性狀態(tài)，在外力作用下能沿力的作用方向變形，但不斷裂也不改變體積；含水量繼續(xù)增加，大多數(shù)土顆粒被自由水隔開，顆粒間摩擦力減小，土具有流動性，力學(xué)強(qiáng)度急劇下降，稱流動狀態(tài)。

按含水量的變化，粘性土可呈4種狀態(tài)：流態(tài)、塑態(tài)、半固態(tài)、固態(tài)。流態(tài)、塑態(tài)、半固態(tài)和固態(tài)之間分界的含水量，分別稱為流性限界(又稱液限)vL、塑性限界(又稱塑限)vP和收縮限界vs。

土的組成不同，塑限和液限也不同。應(yīng)用液性指數(shù)IL來表示土的軟硬程度，即：第16頁/共370頁(1-11)式中w——土的天然含水量；wP

——土的朔限；wL

——土的液限。

當(dāng)IL≤0時，土處于固態(tài)或半固態(tài)；當(dāng)0<IL≤1時，土處于塑態(tài)；當(dāng)IL≥1時，土處于流態(tài)。如果土中的粘土顆粒較多，則土顆粒的比表面積較大，需有較大的含水量才能使土呈塑態(tài)和流態(tài)，因而流限和塑限都要高些。

在土的流限和塑限之間，土呈塑態(tài)。流限與塑限之差稱為塑性指數(shù)IP，即：第17頁/共370頁(1-12)

塑性指數(shù)是反映土的粒徑級配、礦物成分和溶解于水中鹽分等土組成情況的一個指標(biāo)。粘性土可按塑性指數(shù)值來分類，如表1—3所列。IP≥1710<IP≥173<IP≥10塑性指數(shù)IP粘土亞粘土輕亞粘土粘性土分類表1-3粘性土分類1.1.3土的壓縮性

土顆粒之間有孔隙。土受壓力作用后，孔隙體積被壓縮，這是土的壓縮性。與土中孔隙相比，土中顆粒和水可以認(rèn)為是不被壓縮的。因此，土體壓縮可以認(rèn)為只是土中孔隙被壓縮，孔隙體積Vv減少。壓力愈大，孔隙體積減少愈多。土在壓力作第18頁/共370頁用下，土內(nèi)孔隙水排出，孔隙體積減少，土的骨架與孔隙水所受的壓力逐漸調(diào)整，三者同時進(jìn)行，是一個排水、體積減少和壓力傳遞的過程。在一定壓力作用下，這個過程從起始到終結(jié)要經(jīng)歷一定時間。因此，土壓縮是一個時間過程。壓縮過程時間的長短，隨土質(zhì)、壓力和含水量的不同而不同。1.1.4土的滲透性

土的滲透性表示土的透水的性質(zhì)，其定量表示為單位時間天(d)內(nèi)水在土層中行經(jīng)的距離(m)。土的滲透性用滲透系數(shù)K表示。土的滲透系數(shù)大小取決于土的種類、土顆粒大小和粒徑級配、均勻性和土的密實(shí)程度等。1)砂土的滲透系數(shù)K與有效粒徑的經(jīng)驗(yàn)公式為：(1-13)第19頁/共370頁式中K——滲透系數(shù)(m/d)；d10

——顆粒的有效粒徑(mm)；t——滲透水的溫度(℃)；c——常數(shù)，粘土質(zhì)砂為：500～700，純砂為：700～

1000。2)幾種土滲透系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值見有關(guān)設(shè)汁手冊。但在各種實(shí)際計算中，為精確起見，滲透系數(shù)一般應(yīng)實(shí)測確定。1.1.5土的可松性和壓密性

天然原狀土經(jīng)過開挖、運(yùn)輸、堆放而松散使體積增大。稱作土的可松性；移挖作填或取土回填。填壓后會壓實(shí)，使得體積減小稱為土的施工壓縮。土經(jīng)過開挖、運(yùn)輸、堆放而松散，松散土與原土的體積之比用可松性系數(shù)K1表示：第20頁/共370頁(1-14)

土經(jīng)過開挖、運(yùn)輸、回填、壓實(shí)后仍較原土體積增大，最后體積與原土體積之比用可松性系數(shù)K2表示：式中V1

——開挖前土的自然密實(shí)體積；V2

——開挖后土的松散體積；V3

——壓實(shí)后土的體積。

土的可松性系數(shù)大小取決于土的種類，如表1-4所示。(1-15)第21頁/共370頁1.11～1.151.10～1.201.2～１.301.33～1.371.30～1.451.45～1.5011～1510～2020～3033～3730～4545～50泥灰?guī)r、軟質(zhì)巖石、次硬質(zhì)巖石，硬質(zhì)巖石1.06～1.091.26～1.326～926～32重粘土、粘土混碎(卵)石、卵石土、密實(shí)黃土、砂巖1.04～1.071.24～1.304～724～80粘土、重亞粘土、礫石土、干黃土、黃土混碎(卵)石、亞粘土、混碎(卵)石，壓實(shí)素填土1.02～1.051.14～1.281.5～514～28亞粘土、潮濕黃土、砂土混碎(卵)石、輕亞粘、士混碎(卵)石、素填土1.0～1.031.0～1.041.08～1.171.2～1.30l～2.53～48～1720～30砂土、輕亞粘土、種植土、淤泥、淤泥質(zhì)土K2K1

最后

最初

土的名稱

可松性系數(shù)

體積增加百分比表1-4土的可松性系數(shù)第22頁/共370頁注：1.K1是用于計算挖方工程量、裝運(yùn)車輛及挖土機(jī)械的主要參數(shù);2.K2是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù);3.最初體積增加百分比=×100％；最后體積增加百分比=×100％。

土的壓實(shí)或夯實(shí)程度用壓實(shí)系數(shù)lc表示，即(1-16)式中rd

——土的控制干密度(g/cm3)；rmax

——土的最大干密度(g/cm3)。第23頁/共370頁

土的密實(shí)度和土的含水量有關(guān)。土中水沒有被排除，空隙比不會減少。但如果沒有合適的含水量，顆粒間缺乏必要的潤滑，壓實(shí)時能量消耗大。輸入最小能量而導(dǎo)致最大干密度的含水量,稱為土的最佳含水量。當(dāng)土的自然含水量低于最佳含水量2%時，土在回填前要灑水滲浸。土的自然含水量過高，應(yīng)在壓實(shí)或夯實(shí)前晾曬。1.1.6土的抗剪強(qiáng)度

土的抗剪強(qiáng)度是土抵抗剪切破壞的性能。

通過直剪儀測定土的抗剪強(qiáng)度。如圖1-1所示，土樣放在面積為A的剪力盒內(nèi)，并受垂直壓力N和水平力T作用，此時，在土樣內(nèi)產(chǎn)生法向應(yīng)力s：(1-17)第24頁/共370頁圖1一1土的剪應(yīng)力實(shí)驗(yàn)裝置示意

1一手輪2一螺桿3一上盒4一下盒5一傳壓板6一透水石

7一開縫8-測微計9一彈性量力環(huán)

而在剪切面上產(chǎn)生剪應(yīng)力t：即(1-18)第25頁/共370頁

t隨T的增大而增大。但T在一定限值內(nèi)并不會導(dǎo)致土樣剪切破壞。這是因?yàn)樵诩羟忻嫔袭a(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土的抗剪強(qiáng)度T/時，土樣就不會被剪壞。當(dāng)T增加到T/時，在剪切面發(fā)生土顆粒相互錯動，土樣破壞。土樣開始破壞時，剪切面上的剪應(yīng)力稱土的抗剪強(qiáng)度。T/隨垂直壓力N增大而增大。

以不同的N和T進(jìn)行多次試驗(yàn)(3～5次)，在直角坐標(biāo)紙上繪出法向應(yīng)力與剪切強(qiáng)度的的關(guān)系曲線，如圖1—2所示。由此得到砂土的抗剪強(qiáng)度的計算公式：(1-19)式中j——土的內(nèi)磨擦角。

砂是散粒體，顆粒間沒有相互的粘聚作用，砂的抗剪強(qiáng)度來源于顆粒間摩擦力。由于摩擦力來源于土內(nèi)部，稱內(nèi)摩擦角。第26頁/共370頁

粘性土抗剪強(qiáng)度組分，除了內(nèi)摩擦力外，還有一部分粘聚力(C)，則粘性土的抗剪強(qiáng)度曲線如圖1—2所示。粘性土的抗剪強(qiáng)度計算公式為：(1-20)圖1一2砂土的抗剪強(qiáng)度曲線

土的密實(shí)度、含水率、抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)的儀器裝置和操作方法，都影響和C值。工程中需用的砂土值j，粘土j值和C值，都應(yīng)取土樣由剪切試驗(yàn)求得。第27頁/共370頁

完全松散的砂土自由地堆放在地面上，砂堆的斜坡與地平面構(gòu)成的夾角，稱為自然傾斜角(或安息角)。

為了保持基坑、溝槽土壁的穩(wěn)定，必須有一定邊坡。邊坡以l:n表示，如圖1-3所示，n為邊坡系數(shù)：(1-21)

n稱邊坡率。對于砂土，邊坡與地平面的夾角接近于土的自然傾斜角。含水量大的土，土顆粒間產(chǎn)生潤滑作用，使土的內(nèi)摩擦力或粘聚力減弱，因此，應(yīng)留有較緩的邊坡。含水量小的砂土，顆粒間的內(nèi)摩擦力減少，亦不宜采用陡坡。當(dāng)溝槽上方荷載較大時，土體會在壓力下產(chǎn)生滑移，因此邊坡應(yīng)緩，或采取支撐加固。深溝槽的上層槽應(yīng)為緩坡。圖1-3挖方邊坡

第28頁/共370頁1.1.7土壓力

各種用途的擋土墻，地下管溝的側(cè)壁，溝槽的支撐，頂管工作坑的后背，以及其它各種擋土結(jié)構(gòu)，都受到土從側(cè)向施加的壓力，如圖1一4所示。這種土壓力稱側(cè)土壓力，或稱擋土墻壓力。圖1-4各種擋土結(jié)構(gòu)a)擋土墻

b)河堤c)池壁d)支撐e)頂管工作坑后背第29頁/共370頁

土壓力E可由下式確定:(1-22)式中g(shù)—土的密度(g/cm3)；h—擋土墻高度(cm)；K—土壓力系數(shù)。

如圖1-5a所示，在土推力作用下，擋土結(jié)構(gòu)可能稍微向前移動，并繞墻角C轉(zhuǎn)動。當(dāng)擋土墻達(dá)到某一位移量時，土體ABC達(dá)到極限平衡狀態(tài)，并具有沿BC潛在滑移面向下滑移趨勢，從而在滑移面上產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度。抗剪強(qiáng)度有助于減弱土體對擋土結(jié)構(gòu)的推力。在這種情況下，產(chǎn)生的位移稱正位移，產(chǎn)生的極限狀態(tài)稱主動極限狀態(tài)，產(chǎn)生的土壓力Ea稱主動土壓力。如重力式擋土墻。第30頁/共370頁圖1-5擋土墻位移和側(cè)土壓力作用

a)擋土墻位移導(dǎo)致的主動土壓力b)擋土墻位移導(dǎo)致的被動土壓力c)擋土墻沒有位移的靜止土壓力

如果擋土結(jié)構(gòu)在荷載N作用下，如圖1-5b所示，推向土體ABC，使土體產(chǎn)生負(fù)位移。當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)的位移量達(dá)到一定量時，土體ABC達(dá)到被動極限平衡狀態(tài)，并有繼續(xù)沿BC滑移面向上滑移趨勢，從而在滑移面上產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度。此時，土體對擋土結(jié)構(gòu)的作用方向和BC面上剪應(yīng)力的方向一致，抗剪強(qiáng)度使土體對擋土結(jié)構(gòu)的推力增加。在這種情況下，土壓力Ep稱被動土壓力。如頂管工作坑后背。第31頁/共370頁

當(dāng)墻體穩(wěn)而重，在土體的側(cè)向壓力作用下，沒有發(fā)生位移，土體處于彈性平衡狀態(tài)時所產(chǎn)生的側(cè)向壓力E0稱為靜止土壓力。如溝槽支撐板。1.1.8溝槽土的分類與開挖難易程度

按GB50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》將地基土分為巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土六類。每類土又分成若干小類。

(1)巖石在自然狀態(tài)下顆粒間連接牢固，呈整體的或具有節(jié)理裂隙的巖體。

(2)碎石土粒徑大于2mm的顆粒占全重50％以上，根據(jù)顆粒級配和占全重百分率不同，分為漂石、塊石、卵石、圓礫和角礫。如表1-5所示。1.溝槽土的分類第32頁/共370頁粒徑大于2mm的顆粒超過全重的50%圓形及亞圓形為主棱角形為主圓礫角礫粒徑大于20mm的顆粒超過全重的50%圓形及亞圓形為主棱角形為主卵石碎右粒徑大于200mm的顆粒超過全重的50%圓形及亞圓形為主棱角形為主漂石塊石粒組含量顆粒形狀土的名稱表1-5碎石土的分類

注:應(yīng)根據(jù)表中粒徑分組,由大到小以最先符合者確定碎石土的種類。

(3)砂土粒徑大于2mm的顆粒含量小于或等于全重50%的土為砂土。砂土根據(jù)粒徑和全重的百分率不同,又分為礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂。如表1-6所示。第33頁/共370頁粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重的50%粉砂粒徑大于0.075mm的顆粒超過全重的85%細(xì)砂粒徑大于0.5mm的顆粒超過全重的50%粒徑大于0.25mm的顆粒超過全重的50%粗砂中砂粒徑大于2mm的顆粒超過全重的25%～50%礫砂顆粒級配名稱表1-6砂土的分類

(4)粉土粉土性質(zhì)介于砂土與粘性土之間。塑性指數(shù)Ip≤10。當(dāng)IP接近3時，其性質(zhì)與砂土相似；當(dāng)Ip接近10時，其性質(zhì)與粉質(zhì)粘土相似。第34頁/共370頁

(5)粘性土粘土按其粒徑級配、礦物成分和溶解于水中的鹽分等組成情況的指標(biāo)，分為輕亞粘土、亞粘土和粘土。

(6)人工填土按其生成分為素填土、雜填土和沖填土3類：1)素填土由碎石土、砂土、粘土組成的填土。經(jīng)分層壓實(shí)的統(tǒng)稱素填土，又稱壓實(shí)填土。2)雜填土含有建筑垃圾、工業(yè)廢渣、生活垃圾等雜物的填土。3)沖填土由水力沖填泥砂產(chǎn)生的沉積土。2.土的開挖難易程度

溝槽開挖施工中，常按土的堅(jiān)硬程度、開挖難易，將土石分為8類16級，見表1-7。第35頁/共370頁用爆破方法開挖安山巖；玄武巖；花崗片麻巖；堅(jiān)實(shí)的細(xì)粗花崗巖；閃長巖；石英巖；輝長巖；輝綠巖ⅩⅣ-ⅩⅥ八類土(特堅(jiān)石)用爆破方法開挖大理巖；輝綠巖；粗、中?；◢弾r；堅(jiān)實(shí)白云巖；砂巖；礫巖；片麻巖；石灰?guī)r；風(fēng)化痕跡的安山巖；玄式巖Ⅹ-Ⅷ七類土(堅(jiān)石)用爆破方法開挖，部分用風(fēng)鎬泥巖；砂巖；礫巖；堅(jiān)實(shí)頁巖；泥灰?guī)r；密實(shí)的石灰?guī)r；風(fēng)化花崗巖；片麻巖Ⅶ-Ⅸ六類土(次巖右)用鎬或橇棍、大錘，部分使用爆破方法硬石炭紀(jì)粘土；中等密實(shí)的灰?guī)r；泥炭巖；白堊土Ⅴ-Ⅵ五類土(軟石)整個用鎬或橇棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘重粘土及含碎石、卵石的粘土；密實(shí)的黃土；砂土Ⅳ四類土(砂礫堅(jiān)土)主要用鎬，少許用鍬挖掘,部分用撬棍輕及中等密實(shí)粘土；重亞粘土；粗礫石；干黃土及含碎石、卵石的黃土；亞粘土；壓實(shí)填筑土Ⅲ三類土(堅(jiān)土)用鍬挖掘，少許用鎬翻松亞粘土；潮濕的黃土；夾有碎石卵石的砂；種植土；填筑土及輕亞粘土Ⅱ一二類土(普通土)用鍬挖掘砂；輕亞粘土；沖積砂土層；種植泥土；泥炭(淤泥)Ⅰ一類土(松軟土)用開挖方法表示土的堅(jiān)硬程度土的名稱土的級別土的分類表1-7土的工程分類第36頁/共370頁1.2施工測量與放線1.2.1施工測量

施工單位在開工前，建設(shè)單位應(yīng)組織設(shè)計單位進(jìn)行現(xiàn)場交樁。其內(nèi)容為：1)雙方交接的主要樁橛應(yīng)為站場的基線樁及輔助基線樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)樁以及構(gòu)筑物的中心樁及有關(guān)控制樁、護(hù)樁等，并應(yīng)說明等級號碼、地點(diǎn)及標(biāo)高等。

2)交接樁時，由設(shè)計單位備齊有關(guān)圖表，包括給排水工程的基線樁、輔助基線樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)樁、構(gòu)筑物中心樁以及各樁的控制樁及護(hù)樁示意圖等，并按上述圖表逐個樁橛進(jìn)行點(diǎn)交。水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高應(yīng)與鄰近水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高閉合。接樁完畢，應(yīng)立即組織力量復(fù)測。接樁時，應(yīng)檢查各主要樁橛的穩(wěn)定性、護(hù)樁設(shè)置的位置、個數(shù)、方向是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)盡快增設(shè)護(hù)樁。設(shè)置護(hù)樁第37頁/共370頁時，應(yīng)考慮下列因素：①不被施工棄土埋沒或挖掉；②不被行人、車輛碰移或損壞；③不在地下管線或其它構(gòu)筑物的位置上；④不因地形變動(如施工的填挖)而影響視線。

3)交接樁完畢后，雙方應(yīng)作交接記錄，說明交接情況，存在問題及解決辦法，由雙方交接負(fù)責(zé)人與有關(guān)交接人員簽章。

施工單位進(jìn)行施工測量通常分為兩個步驟：第一步是進(jìn)行一次站場的基線樁及輔助基線樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)樁的測量，復(fù)核建設(shè)單位提供的樁橛位置及水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)高是否正確無誤，在復(fù)核測量中進(jìn)行補(bǔ)樁和護(hù)樁工作。第二步按設(shè)計圖紙坐標(biāo)進(jìn)行測量，對給排水構(gòu)筑物、管道及附屬構(gòu)筑物的中心樁及各部位置進(jìn)行施工放樣，同時做好護(hù)樁。施工測量的允許誤差，應(yīng)符合表1-8的規(guī)定。第38頁/共370頁平地山地1/5000直接丈量測距兩次較差1/3000導(dǎo)線測量方位角閉合差導(dǎo)線測量相對閉合差水準(zhǔn)測量高程閉合差允許誤差/mm項(xiàng)目表1-8施工測量允許誤差注:1.L為水準(zhǔn)測量高程閉合路線的長度（mm）；

2.N為水準(zhǔn)或?qū)Ь€測量的測站數(shù)1.2.2基坑、管道放線第39頁/共370頁

給水排水構(gòu)筑物基坑、管道及其附屬構(gòu)筑物的放線，可采取經(jīng)緯儀定線，直角交匯法或直接丈量法。給水排水管道放線前，應(yīng)沿管道走向，每隔200m左右用原站場內(nèi)水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)臨時水準(zhǔn)點(diǎn)一個。臨時水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)與鄰近固定水準(zhǔn)基點(diǎn)閉合。給水管道放線，一般每隔20m設(shè)中心樁；排水管道放線，一般每隔10m設(shè)中心樁。給水排水管道在閥門井室處、檢查井處、變換管徑處、管道分枝處均應(yīng)設(shè)中心樁，必要時設(shè)置護(hù)樁或控制樁。給水排水管道放線抄平后，應(yīng)繪制管路縱斷面圖，按設(shè)計埋深、坡度，計算出挖深。第40頁/共370頁1.3溝槽斷面與土方量計算1.3.1溝槽斷面及其選擇

如圖1—6所示，溝槽斷面可分為直槽、梯形槽(大開槽)和混合槽等。還有適合兩條或兩條以上管道埋設(shè)的聯(lián)合槽。圖1-6溝槽斷面種類

a)直槽b)梯形槽c)混合槽d)聯(lián)合槽第41頁/共370頁

確定溝槽斷面時，應(yīng)在保證工程質(zhì)量和施工安全及施工方便的前提下，盡量減小斷面尺寸，以減少土方量,降低工程造價。溝槽斷面的選擇通常應(yīng)考慮的因素有：土的種類、地下水情況、施工環(huán)境、施工方法、管道埋深、管長以及溝槽支撐條件等。1.溝槽底寬

如圖1—7所示，溝槽底寬應(yīng)便于施工操作。一般采取管道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)寬度加上兩倍的工作寬度：即：圖1-6溝槽底寬和挖深

B一管基礎(chǔ)寬度b一槽底工作寬度t一管壁厚度

ll一管座厚度h一基礎(chǔ)厚度W=B+2b

(1-23)第42頁/共370頁式中W—溝槽底寬(m)；B—管道基礎(chǔ)寬度(m)；b一工作寬度（m）。

管道結(jié)構(gòu)兩側(cè)的工作寬度可按表1-9的規(guī)定取用。0.40.50.60.8O．3O．40．60.8200～500600～10001100～15001600～2000非金屬管道金屬管道及磚溝每側(cè)工作寬度/m管道結(jié)構(gòu)寬度/m表1-9管道結(jié)構(gòu)兩側(cè)的工作寬度

如有外防水層的磚溝，每側(cè)工作寬度應(yīng)取0.8m；如管側(cè)填土采取機(jī)械夯實(shí)時，每側(cè)工作寬度應(yīng)能滿足機(jī)械操作的需要。溝槽開挖深度由管道設(shè)計縱斷面圖確定。第43頁/共370頁2.溝槽邊坡

在天然濕度的土壤中開挖溝槽，如果地下水位低于槽底，可以考慮開成直槽，其邊坡系數(shù)常采取0.05。當(dāng)槽深h不超過下列數(shù)值時，可開成直槽并不需要支撐：砂土、礫礫石h<1.0m；亞砂土、亞粘土h<1.25m；粘土h<1.5m。

如果槽深較大，最宜分層開挖成混合槽。人工挖槽時，每層深度以不超過2m為宜，機(jī)械開挖則按機(jī)械性能確定。

地質(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻，地下水位底于溝槽、基坑底面高程，且挖方深度在5m以內(nèi)，且邊坡不加支撐的邊坡應(yīng)不大于表1-8最大邊坡的規(guī)定。

在管道工程施工中，溝槽開挖所遇到的具體情況相差很大，溝槽邊坡的確定，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場土的種類、開挖深度、開挖方法、地下水的情況、邊坡留置時間的長短、邊坡上荷載及鄰近建筑物、公路、鐵路等靜、動荷載等因素綜合考慮。第44頁/共370頁1：1.501:1.251：1.001:0.751:0.671:0.33一1：1.251：1.001：0．751:0.671:0.501:0.25一1：1.001：0.751：0.671:0.51:0.331:0.101:1.00中密的砂土中密的碎石類土(充填物為砂土)硬塑的輕亞粘土中密的碎石類土(充填物為粘性土)硬塑的亞粘士、粘土老黃土軟土(經(jīng)井點(diǎn)降水后)坡頂有動載坡頂有靜載坡頂無荷載最大邊坡(1：n)土的類別表1-9管道結(jié)構(gòu)兩側(cè)的工作寬度1.3.2土方量計算

根據(jù)選定的溝槽斷面進(jìn)行土方量計算。溝槽為梯形斷面時，則斷面面積為：F=(B+n·h)h(1-24)第45頁/共370頁式中F—溝槽斷面面積(m2)；B—溝槽底寬(m)；n—邊坡系數(shù)；h—溝槽深度(m)。

兩相鄰斷面間的土方量計算式為：(1-24)式中

V—兩相鄰斷面間的土方量(m3)；F1、F2—兩相鄰橫斷面面積(m2)；

L—兩斷面間距(m)。兩斷面間距一般取10～

20m，最大不得超過100m。第46頁/共370頁

埋設(shè)排水管道的溝槽通常以兩相鄰檢查井所在處溝槽斷面為計算斷面。基坑(槽)土方量按其幾何體積計算，每側(cè)工作寬度為1～2m。1.4溝槽、基坑開挖

溝槽、基坑土方開挖為加快施工進(jìn)度,應(yīng)盡量采用生產(chǎn)效率高的機(jī)械來完成,有條件的可進(jìn)行綜合機(jī)械化作業(yè)。對于較淺、長度不大的管槽、基坑,也可以人工開挖。溝槽、基坑土方機(jī)械開挖,應(yīng)依施工具體條件,選擇單斗挖土機(jī)和多斗挖土機(jī)。1.4.1單斗挖土機(jī)開挖第47頁/共370頁

在給排水管道工程中，廣泛采用單斗挖土機(jī)開挖溝槽和基坑。單斗挖土機(jī)按其行走裝置的不同，分為履帶式和輪胎式兩類。根據(jù)工作的需要,工作裝置可更換。按其工作裝置的不同，分為正向鏟、反向鏟、拉鏟和抓鏟4種。按其傳動方式有機(jī)械傳動和液壓傳動兩種。動力裝置一般為內(nèi)燃機(jī)。(1)正向鏟(圖1-8)正向鏟挖土機(jī)能開挖停機(jī)面以上I～Ⅳ類土。適用于開挖高度2m以上，底部尺寸較大的溝槽和基坑。但需設(shè)置下坡道。常用正向鏟斗容量為0.5～1m3。圖1-8正向鏟

挖土機(jī)裝土第48頁/共370頁(2)反向鏟(圖1-9)反向鏟挖土機(jī)的挖土特點(diǎn)是：后退向下，強(qiáng)制切土。其挖掘力不如正向鏟，能開挖停機(jī)面以下的I～Ⅱ類土，深度在4m左右的管溝或基坑，也可用于地下水位較高的土方開挖。圖1-9反向鏟

(3)拉鏟(圖1-10)拉鏟挖土機(jī)的鏟土用鋼絲繩懸掛在挖土機(jī)長臂上，挖土?xí)r土斗在自重作用下落到地面切人土中。其挖土特點(diǎn)是：后退向下，自重切土。其挖土深度和挖土半徑較大，能開挖停機(jī)面以下I～Ⅱ類土，但不如反向鏟動作靈活準(zhǔn)確，適于開挖大型基坑、溝渠和水下開挖等。反鏟挖土機(jī)工作第49頁/共370頁圖1-10拉鏟

(4)抓鏟(圖1-11)抓鏟挖土機(jī)是在機(jī)臂前端用鋼絲繩吊裝一個抓斗。其挖土特點(diǎn)是：抓斗直上直下，自重切土。其挖掘力較小，只能挖I～Ⅱ類土，用于開挖面積較小，深度較大的溝槽或基坑，特別適于水下挖土。拉鏟挖土機(jī)抓鏟挖土機(jī)第50頁/共370頁圖1-11合瓣鏟(抓鏟)挖土機(jī)a)液壓式合瓣鏟b)繩索式合瓣鏟A一最大挖土半徑B一卸士高度C一卸土半徑

D一最大挖土深度E一最大挖土深度時的挖土半徑第51頁/共370頁1.4.2多斗挖土機(jī)開挖

多斗挖土機(jī)又稱挖溝機(jī)。與單斗挖土機(jī)比較有以下優(yōu)點(diǎn)：挖土作業(yè)是連續(xù)的，在同樣條件下生產(chǎn)率較高；開挖溝槽的底和壁較整齊；在連續(xù)挖土的同時，能將土自動卸在溝槽一側(cè)。

挖溝機(jī)由工作裝置、行走裝置和動力、操縱及傳動裝置等部分組成。挖溝機(jī)的類型，按工作裝置分；有鏈斗式和輪斗式兩種。按卸土方式分為：裝有卸土皮帶運(yùn)輸器的和無裝卸土皮帶運(yùn)輸器的兩種。行走裝置有履帶式、輪胎式和履帶輪胎式3種。動力一般為內(nèi)燃機(jī)。

圖1-12為鏈斗式挖溝機(jī)。鏈斗式挖溝機(jī)開挖溝槽寬度與土斗寬度相同。為加大開挖寬度，一般在土斗兩側(cè)各裝設(shè)一鑄鋼制的括耳，使開挖寬度由0．8m加大至1.1m。如要增大挖深，可更換較長的斗架。圖1-13為傾斜地面開行的挖溝機(jī)。第52頁/共370頁圖1-12鏈斗式挖溝機(jī)圖1-13傾斜地面開行的挖溝機(jī)

第53頁/共370頁

輪斗式與鏈斗式挖溝機(jī)的主要區(qū)別，在于前者的土斗是固定在圓形的斗輪上，斗輪旋轉(zhuǎn)使土斗連續(xù)挖土。當(dāng)土斗旋升至斗輪頂點(diǎn)時，土即卸至皮帶運(yùn)輸器上被運(yùn)出卸在溝槽一側(cè)。斗輪通過鋼索升降改變挖土深度。

挖溝機(jī)不宜開挖堅(jiān)硬的土和含水量較大的土。宜開挖黃土、砂土和粉質(zhì)粘土等。1.4.3推土機(jī)及其作業(yè)

推土機(jī)由拖拉機(jī)和推土鏟刀組成。索式推土機(jī)的鏟刀借本身自重切入土中，在硬土中切土深度較小。液壓式推土機(jī)(圖1-14)由于用液壓操縱，能使鏟刀強(qiáng)制切入土中，切土深度較大。同時，液壓式推土機(jī)鏟刀還可以調(diào)整角度，具有更大的靈活性。推土機(jī)介紹第54頁/共370頁

推土機(jī)能單獨(dú)地進(jìn)行挖土、運(yùn)土和卸土作業(yè)，具有操縱靈活、運(yùn)行方便、所需工作面較小、行駛速度較快等特點(diǎn)。適用于場地清理，場地平整，開挖深度不大于1.5m的基坑以及回填作業(yè)等。圖1-14液壓挖土機(jī)第55頁/共370頁1.4.4鏟運(yùn)機(jī)及其作業(yè)(圖1-15)

鏟運(yùn)機(jī)是一種能夠獨(dú)立完成鏟土、運(yùn)土、卸土、填筑和平整的土方機(jī)械。按行走機(jī)構(gòu)分為拖式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)。鏟運(yùn)機(jī)對行駛道路要求較低，操縱靈活，生產(chǎn)率較高。可在I～Ⅲ類土中直接挖土、運(yùn)土。適用運(yùn)距為600~1500m，當(dāng)運(yùn)距200～350m時效率最高。常用于坡度在200以內(nèi)的大面積場地平整，大型基坑、溝槽的開挖，路基和堤壩的填筑等。不適于礫石層、凍土地帶及沼澤地區(qū)使用。堅(jiān)硬土開挖時要用推土機(jī)助鏟或用松土機(jī)配合。圖1-15鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)第56頁/共370頁1.4.5液壓挖掘裝載機(jī)及其作業(yè)

液壓挖掘裝載機(jī)(圖1-16)是裝有數(shù)種不同功能的工作裝置的施工機(jī)械，如反向鏟土、裝載、起重、推土等。常用的反鏟的斗容量為0.2m3。最大挖深4m，最大回轉(zhuǎn)角度180℃，故常用于中、小型管道溝槽的開挖。常用的裝載斗容量為0.6m3，最大提升高度4.2m，用于場地平整，清除樹根、塊石等作業(yè)。圖1-16液壓挖掘裝載機(jī)

挖掘裝載機(jī)清彩表演第57頁/共370頁1.4.6溝槽、基坑土方工程機(jī)械化施工方案的選擇

大型管溝、基坑的土方工程施工中應(yīng)合理地選擇土方機(jī)械，使各種機(jī)械在施工中配合協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮機(jī)械效率，保證工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度、降低工程成本。因此。在施工前要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)和技術(shù)分析比較，制訂出合理的施工方案，用以指導(dǎo)施工。1.制訂施工方案的依據(jù)1)工程類型及規(guī)模；

2)施工現(xiàn)場的工程及水文地質(zhì)情況；

3)現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備條件；

4)工期要求。2.施工方案的選擇第58頁/共370頁

在大型管溝、基坑施工中，可根據(jù)管溝、基坑深度、土質(zhì)、地下水及土方量等情況，結(jié)合現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備的性能、適合條件，采取不同的施工方法。開挖溝槽常優(yōu)先考慮采用挖溝機(jī)，以保證施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。也可以用反向鏟挖土機(jī)挖土，根據(jù)管溝情況，采取溝端開挖或溝側(cè)開挖。大型基坑施工可以采用正鏟挖土機(jī)挖土，自卸汽車運(yùn)土；當(dāng)基坑有地下水時，可先用正向鏟挖土機(jī)開挖地下水位以上的土，再用反向鏟或拉鏟或抓鏟開挖地下水位以下的土。采用機(jī)械挖土?xí)r，為了不使地基土遭到破壞，增加地基處理費(fèi)用，管溝或基坑底部應(yīng)留不少于200mm厚土層，由人工清理整平。第59頁/共370頁3.挖溝機(jī)的生產(chǎn)率計算

挖溝機(jī)的生產(chǎn)率為：(1-26)式中Q—挖溝機(jī)的生產(chǎn)率(m3／h)；n—土斗每分鐘挖掘次數(shù)：q—上斗容量(L)；K充—土斗充盈系數(shù)；K松—上的可松性系數(shù)；K—上的開挖難易程度系數(shù)：K時一時間利用系數(shù)。第60頁/共370頁

在一定的土質(zhì)條件下，提高挖溝機(jī)的生產(chǎn)率的主要途徑是加快開挖時的行駛速度。但應(yīng)考慮皮帶運(yùn)輸器的運(yùn)送能力足否能及時將土方卸出。4.單斗挖土機(jī)與自卸汽車配套計算

（1)單斗挖土機(jī)生產(chǎn)率計算單斗挖土機(jī)的生產(chǎn)率計算式為：Q=60nqK1K2(1-27)式中Q—單斗挖土機(jī)每小時挖土量(m3/h)；n—每分鐘工作循環(huán)次數(shù)：q—土斗容量(m3)；Kl—土的影響系數(shù)。按土的等級確定：I級土約為1.0；Ⅱ級士約為0.95；Ⅲ級土約為0.8；Ⅳ級土約為0.55：K2—時間利用系數(shù)(一般為0.75～0.95)。第61頁/共370頁

（2)挖土機(jī)數(shù)量確定根據(jù)土方量大小和工期，可確定挖土機(jī)數(shù)量N，即(1-28)式中Q—土方量(m3)；Qd—挖土機(jī)生產(chǎn)率(m3/臺班)；T

一工期(工作日)；C—每天工作班數(shù)：Kh——時間利用系數(shù)(一般為0.75～0.95)。

若挖土機(jī)數(shù)量已定，工期T可按下式計算：第62頁/共370頁(1-29)

（3)自卸汽車配套計算自卸汽車裝載容量Q1一般宜為挖土機(jī)容量的3～5倍。自卸汽車的數(shù)量N1，應(yīng)保證挖土機(jī)連續(xù)工作，可按下式計算：(1-30)式中T—自卸汽車每一工作循環(huán)延續(xù)時間(min)；t1—自卸汽車每次裝車時間(min)；t—挖土機(jī)每次作業(yè)循環(huán)的延續(xù)時間，如WⅠ-100型正

向鏟挖土機(jī)為25～40s；t1=nt其中第63頁/共370頁L—運(yùn)距(m)；Vc—重車與空車的平均速度(m／rain)，一般取20~30km/h；t2一卸車時間(一般為lmin)；t3—操縱時間(包括停放待裝等車，讓車等)，一般取2~3min。n—自卸汽車每車裝土次數(shù)，按下式計算(1-31)式中Q1——自卸汽車裝載容量(m3);q——挖土機(jī)斗容量(m3)；Kc——土斗充盈系數(shù)，取0.8～1.1；Ks——土的最初可松性系數(shù)；

r——土的重力密度(一般取1000kg／m3)；第64頁/共370頁1.5溝槽、基坑支撐1.5.1支撐的作用、種類及適用條件1.支撐的目的及要求

支撐是防止溝槽或基坑土壁坍塌的檔土結(jié)構(gòu)，一般采取木材或鋼材制作。溝槽或基坑支撐與否應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、土質(zhì)條件、地下水位、開挖深度、開挖方法、排水方法、地面荷載等因素確定。一般情況下，高地下水位砂性土質(zhì)并采用集水井排水時；溝槽或基坑土質(zhì)較差、深度較大而又開挖成直槽時，均應(yīng)支撐。第65頁/共370頁

溝槽或基坑支撐應(yīng)滿足下列要求：

1)支撐應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，保證施工安全；

2)便于支設(shè)和拆除；

3)不妨礙溝槽或基坑開挖及后續(xù)工序的施工。2.支撐的種類及適用條件

支撐形式有橫撐、豎撐和板樁撐等。

橫撐(圖1-17)用于土質(zhì)較好，地下水量較小的溝槽。隨著溝槽逐漸挖深而分層鋪設(shè)，支設(shè)容易，但拆除時不安全。豎撐(圖4-18)用于土質(zhì)較差，地下水較多或有流砂的情況下。豎撐的特點(diǎn)是撐板可在開槽過程中用打樁機(jī)先于挖土打人土中，在回填以后再逐根拔出，因此。施工十分安全。第66頁/共370頁圖1-17橫撐圖1-18豎撐1-撐扳2-橫木3-撐杠第67頁/共370頁

橫撐和豎撐均由撐板、立柱和撐杠組成。撐板分木撐板和金屬撐板兩種，木撐板不應(yīng)有裂紋等缺陷。通常采用的是金屬撐板(圖1-19)，由鋼板焊接于槽鋼上拼成，槽鋼間用型鋼(工字鋼、槽鋼、H型鋼)焊接加固。圖1-19金屬撐板第68頁/共370頁

立柱和撐杠一般采用型鋼(工字鋼、槽鋼、H型鋼)。如圖1-20所示，撐杠由撐頭和圓套管組成。撐頭為一絲杠，以球鉸連接于撐頭板，帶柄螺母套于絲杠。使用時，將撐頭絲杠插入圓套管內(nèi)，旋轉(zhuǎn)帶柄螺母，柄把止于套管端，而絲杠伸長，則撐頭板就緊壓立柱，使撐板固定。絲杠在套管內(nèi)的最短長度為20cm，以策安全。這種工具式撐杠由于支設(shè)方便，更換不同長度套管，可滿足不同槽寬的需要，因而得到廣泛使用。圖1-20工具式撐杠1一撐板頭2一圓套筒3一帶柄螺母4一球鉸5一撐頭板第69頁/共370頁

板樁撐是將樁板垂直地打入槽或坑底下一定深度(圖1-21)。按使用材料分，有木板樁、鋼板樁和鋼筋混凝土板樁等。采用板樁對溝槽或基坑土壁進(jìn)行支護(hù)。既能擋土又能止水。圖1-21板樁撐1-槽鋼樁板2-槽壁

木板樁適用于不含卵石及不堅(jiān)硬土質(zhì)的地層，且開挖深度在4m以內(nèi)的溝槽或基坑。

板樁兩側(cè)有榫口連接，板厚小于8cm時常采用人字形榫口，厚度大于8cm的板樁常采用凸凹企口形榫口。樁底部為雙斜面形樁腳，如打入砂礫土層，應(yīng)增加鐵皮樁靴。第70頁/共370頁

鋼板樁適用于砂土、粘性土、碎石類土層，開挖深度可達(dá)30m。鋼板樁的斷面有U形、平板形和Z形，如圖1-22所示。鋼板樁的樁與樁之間由各種形式的鎖口相互咬合。重復(fù)使用時，應(yīng)對鎖口和樁尖進(jìn)行修整。鋼板樁接長時，應(yīng)焊夾板加固。圖1-21樁板的斷面a)U形b)平板形c)Z形

預(yù)制鋼筋混凝士板樁，用于連接的榫口有凸凹形和半圓形兩種，如果打入砂礫層，樁尖應(yīng)增焊鋼板靴。

較淺的溝槽或基坑板樁可以不加支撐，僅依靠入土部分的士壓力來維持板樁的穩(wěn)定。當(dāng)溝槽開挖較深時，需設(shè)置一道或幾道支撐。支撐方式可根據(jù)具體情況選用橫撐或上層錨桿。第71頁/共370頁

板樁是在開挖溝槽或基坑之前沿邊線打入土中，因此，板樁撐在溝槽或基坑開挖及其后序工序施工中，始終起保障安全作用。

在各種支撐中，板樁撐是安全度最高的支撐。因此，在弱飽合土層中，經(jīng)常選用板樁撐。

在開挖較大基坑或使用機(jī)械挖土，而不能安裝撐杠時，可改用錨碇式支撐(圖1-23)。錨樁必須設(shè)置在土的破壞范圍以外，擋土板水平釘在柱樁的內(nèi)側(cè)，柱樁一端打入土內(nèi)，上端用拉桿4與錨樁拉緊，擋土板內(nèi)側(cè)回填土。

在開挖較大基坑，當(dāng)有部分地段下部放坡不足時，可以采用短樁橫隔板支撐或臨時擋土墻支撐，以加固土壁(圖1-24)。第72頁/共370頁圖1一23錨碇式支撐l一柱樁2一擋土板3一錨樁4一拉桿5一回填土；j一土的內(nèi)摩擦角第73頁/共370頁圖1一24加固土壁措施a)短樁橫隔板支撐b)臨時擋土墻1-短樁2-橫隔板3-裝土草袋第74頁/共370頁1.5.2支撐計算及支撐的設(shè)置與拆除

根據(jù)實(shí)測資料表明，在排除地下水的情況下，作用在支撐上的土壓力分布如圖1-25，其中g(shù)為土的重度，Ea為主動土壓力系數(shù)，j為士的內(nèi)摩擦角，H為深度，C為土的粘聚力，b為撐板寬度。支撐計算內(nèi)容為：確定撐板、立柱(或橫木)和撐杠尺寸。1.撐板的計算

撐板按簡支梁計算，如圖1—25所示。

計算跨度等于立柱或橫木的間距l(xiāng)1，每塊撐板的寬度為b，厚度為d，所承受的均布荷載等于pb(kN/m)，其中P是側(cè)土壓力，對砂土取0.8gHtan2(45℃-)，對軟粘土取gH-4c。第75頁/共370頁圖1一25支撐計算的側(cè)土壓力簡化計算圖形H一溝槽深度Ka一主動土壓力系數(shù)g一土的重度C一土的粘聚力第76頁/共370頁

撐板的最大彎矩為：(1-32)

撐板的抵抗矩：(1-33)

因此，撐板的最大彎曲應(yīng)力為：(1-34)式中

一材料容許彎曲應(yīng)力。第77頁/共370頁2.立柱計算

立柱所受的荷載q等于撐板所傳遞的側(cè)土壓力，反力R，如圖1-26所示。計算時，假設(shè)在支座(橫撐)處為簡支梁，再算出最大彎矩，并校核最大彎曲應(yīng)力。圖1-26立柱計算

R1-R8一撐杠反力P一側(cè)土壓力第78頁/共370頁3.撐杠的計算(圖1-27)

撐杠所受的荷載等于簡支立柱或橫木的反力，按壓桿進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定計算。支撐構(gòu)件的尺寸取決于現(xiàn)場已有材料的規(guī)格，因此，支撐計算只是對已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核。如果支撐構(gòu)件應(yīng)力過大，可適當(dāng)增加立柱和橫撐的數(shù)目。現(xiàn)場施工常憑經(jīng)驗(yàn)來確定支撐構(gòu)件尺寸。圖1-27撐杠的計算l1一撐杠間距第79頁/共370頁

木撐板一般長2～6m，寬為20～30cm，厚5～lOcm。橫木的截面尺寸一般為10×15～20×20(cm)(視槽寬而定)。立柱的截面尺寸為10×10～20×20(cm)(視槽深而定)。槽深在4m以內(nèi)時，立柱間距為1.5m左右；槽深4～6m，立柱間距在疏撐中為1.5m，密撐為1.2m；槽深6～lOm，立柱間距1.5～1.2m。撐杠垂直間距一般為1.2～1.Om。1.5.3支撐的設(shè)置與拆除1.支撐的設(shè)置

1)橫撐和豎撐的設(shè)置挖槽到一定深度或到地下水位以上時，開始支設(shè)支撐，然后逐層開挖逐層支設(shè)。橫撐支設(shè)順序?yàn)椋菏紫戎гO(shè)撐板并要求緊貼槽壁，而后安設(shè)立柱(或橫木)和撐杠，要求橫平豎直，支設(shè)牢固。第80頁/共370頁

豎撐的支設(shè)順序?yàn)椋簩伟迕芘帕①N在槽壁，再將橫木在撐板上下兩端支設(shè)并加撐杠固定。然后隨著挖土，撐板底端高于槽底，再逐塊將撐板打人至槽底。根據(jù)土質(zhì)，每次挖深50～60cm，將撐板下錘一次。撐板打至槽底排水溝底為至。下錘撐板每到1．2～1．5m，加撐杠一道。2)板樁撐設(shè)置板樁是在開挖溝槽或基坑前，沿開挖邊線打入土中，打入要求的深度為至。打樁的方法有錘擊打樁、水沖沉樁、振動沉樁和靜力壓樁等，其中以打樁機(jī)錘擊打樁應(yīng)用最廣。2.支撐的拆除

施工過程中，更換立柱和撐杠位置，稱為倒撐。一般在下列情況下必須倒撐：第81頁/共370頁1)原支撐妨礙下一道工序正常進(jìn)行；

2)原支撐不穩(wěn)定；

3)一次拆撐有危險；

4)由于其它原因必須重新安設(shè)支撐。

在施工期間，應(yīng)經(jīng)常檢查槽壁和支撐的情況，尤其在有流砂地段或雨后，更應(yīng)仔細(xì)檢查。如發(fā)現(xiàn)支撐各部件有彎曲、傾斜、松動等現(xiàn)象，應(yīng)立即采取加固措施。如槽壁有塌方預(yù)兆，應(yīng)加設(shè)支撐，而不應(yīng)采取倒撐方法，以免發(fā)生安全事故。

槽內(nèi)工作全部完成后，才可將支撐拆除。拆撐與溝槽回填應(yīng)同步進(jìn)行，邊填邊拆。板樁的拆除可在溝槽部分回填后，采取拔樁機(jī)拔樁，拔樁后所留孔洞，應(yīng)及時回填土或采取沖水灌砂填實(shí)。第82頁/共370頁1.6地基處理

地基處理的目的是：1)改善土的剪切性能，提高抗剪強(qiáng)度。

2)降低軟弱土的壓縮性，減少基礎(chǔ)的沉降或不均勻沉降。

3)改善土的透水性，起著截水、防滲的作用。

4)改善土的動力特性，防止砂土液化。

5)改善特殊土的不良地基特性(主要是指消除或減少濕陷性黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等)。

地基處理的方法有換土墊層、擠密與振密、碾壓與夯實(shí)、排水固結(jié)和漿液加固等五類。常用的地基處理的方法主要為換土墊層、擠密與振密、碾壓與夯實(shí)各類方法及其原理參見表1-11。第83頁/共370頁

適用于處理砂土、粘性土、粉土、濕陷性黃土等地基，特別適用于對已建成的工程地基事故處理

通過注入水泥、化學(xué)漿液，將土粒粘結(jié)；或通過化學(xué)作用機(jī)械拌和等方法，改善土的性質(zhì)，提高地基承載力

硅化法旋噴法堿液加固法水泥灌漿法

漿液加固

適用于處理厚度較大的飽和軟土層，但需要具有預(yù)壓的荷載和時間，對于厚的泥炭層則要慎重對待

通過改善地基的排水條件和施加預(yù)壓荷載，加速地基的固結(jié)和強(qiáng)度增長，提高地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并使基礎(chǔ)沉降提前完成

堆載預(yù)壓法砂井堆載預(yù)壓法排水板法井點(diǎn)降水預(yù)壓法

排水固結(jié)

一般適用于砂土、含水量不高的粘性土及填土地基。強(qiáng)夯法應(yīng)注意其振動對附近(約30m內(nèi))建筑物的影響

通過機(jī)械碾壓或夯擊壓實(shí)土的表層，強(qiáng)夯法則利用強(qiáng)大的夯擊，迫使深層土液化和動力固結(jié)而密實(shí)，從而提高地基土的強(qiáng)度，減少部分沉降量，消除或部分消除黃土的濕陷性，改善土的抗液化性能

機(jī)械碾壓法振動壓實(shí)法重錘夯實(shí)法強(qiáng)夯法

碾壓夯實(shí)

適用于處理砂土粉土或部分粘土顆粒含量不高的粘性土

通過擠密或振動使深層土密實(shí)，并在振動擠壓過程中，回填砂、礫石等材料，形成砂樁或碎石樁，與樁周土一起組成復(fù)合地基。從而提高地基承載力，減少沉降量

砂樁擠密法灰土樁擠密法石灰樁擠密法振沖法

擠密振實(shí)

適用于處理淺層軟弱土地基、濕陷性黃土地基(只能用灰土墊層)、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基

挖除淺層軟土，用砂、石等強(qiáng)度較高的材料代替，以提高持力層土的承載力，減少部分沉降量；消除或部分消除土的濕陷性、脹縮性及防止土的凍脹作用；改善土的抗液化性能

素土墊層砂墊層碎石墊層

換土墊層適用范圍原理及作用處理方法分類表1-11地基處理方法分類第84頁/共370頁1.6.1換土墊層

換土墊層是一種直接置換地基持力層軟弱土的處理方法。施工時將基底下一定深度的軟弱土層挖除，分層填回砂、石、灰土等材料，并加以夯實(shí)振密(圖1-28)。圖1-28管道的換土墊層

換土墊層適用于較淺的地基處理，一般用于地基持力層擾動小于0．8m的地基處理。如有地下水，可采取滿槽擠入片石的方法，由溝一端開始，依次向另一端推進(jìn)，邊挖邊擠入片石，片石縫隙用級配砂石填充。片石厚度不小于擾動深度的80％。墊層作為地基的持力層，可提高承載力，并通過墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用，減少對墊層下面的地基的單位面積的荷載。第85頁/共370頁

換土墊層厚度確定可采取釬插法。即人用力將9～16mm鋼筋棍插入到硬底，插人土中深度即近似為地基換土墊層處理的深度。

換土墊層施工的基本要求為：墊層材料，應(yīng)分層鋪設(shè)，分層壓實(shí)。與地基土接觸的最下一層的壓實(shí)應(yīng)避免對地基土的擾動。1.6.2擠壓與振密1.擠密樁

擠密樁可采用類似沉管灌注樁的機(jī)具和工藝，通過振動或錘擊沉管等方式成孔、在管內(nèi)灌料(砂、石灰、灰土或其它材料)、加以振實(shí)加密等過程而形成的。圖1-29為砂樁施工的機(jī)械設(shè)備。第86頁/共370頁1)擠密砂石樁

擠密砂樁用于處理松散砂土、填土以及塑性指數(shù)不高的粘性土。對于飽和粘土由于其透水性低,可能擠密效果不明顯。此外，還可起到消除可液化土層(飽和砂土、粉土)發(fā)生振動液化。砂石樁宜采用等邊三角形或正方形布置，直徑可采用300～800mm，根據(jù)地基土質(zhì)情況和成樁設(shè)備等因素確定。圖1-29砂樁施工的機(jī)械設(shè)備1-導(dǎo)架2-振動機(jī)3-砂漏斗4-工具管5-電纜6-壓縮空氣管7-裝載機(jī)8-提砂斗第87頁/共370頁

樁孔內(nèi)的填料宜用礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等。填料中含泥量不得大于5％，并不宜含有大于50mm的顆粒。

2)生石灰樁在下沉鋼管成孔后，灌入生石灰碎塊或在生石灰中摻加適量的水硬性摻合料(如粉煤灰、火山灰等，約占30％)，經(jīng)密實(shí)后便形成了樁體。生石灰樁之所以能改善土的性質(zhì),是由于生石灰的水化膨發(fā)擠密、放熱、離子交換、膠凝反應(yīng)等作用和成孔擠密、置換作用。

生石灰樁直徑采用300～400mm，樁距3～3.5倍樁徑，超過4倍樁徑的效果常不理想。生石灰樁適用于處理地下水位以下的飽和粘性土、粉土、松散粉細(xì)砂、雜填土以及飽和黃土等地基。濕陷性黃土則應(yīng)采用土樁、灰土樁。第88頁/共370頁2.振沖法

在砂土中，利用加水和振動可以使地基密實(shí)。振沖法就是根據(jù)這個原理而發(fā)展起來的一種方法。振沖法施工的主要設(shè)備是振沖器(圖1-30a)，它類似于插入式混凝土振搗器，由潛水電動機(jī)，偏心塊和通水管三部分組成。

從振沖法所起的作用來看，振沖法分為振沖置換和振沖密實(shí)兩類。振沖置換法適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基。它是在地基土中制造一群以石塊、砂礫等材料組成的樁體，這些樁體與原地基土一起構(gòu)成復(fù)合地基。振動密實(shí)法適用于處理砂土、粉土等，它是利用振動和壓力水使砂層發(fā)生液化，砂土顆粒重新排列，孔隙減少，從而提高砂層的承載力和抗液化能力。第89頁/共370頁圖1-30振沖法施工程序圖a)振沖器構(gòu)造圖b)施工程序第90頁/共370頁1.6.3碾壓與夯實(shí)1.機(jī)械碾壓

機(jī)械碾壓法采用壓路機(jī)、推土機(jī)、羊足碾或其它壓實(shí)機(jī)械來壓實(shí)松散土，常用于大面積填土的壓實(shí)和雜填土地基的處理。

碾壓的效果主要取決于壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)能量和被壓實(shí)土的含水量。應(yīng)根據(jù)具體的碾壓機(jī)械的壓實(shí)能量，控制碾壓土的含水量，選擇合適的鋪土厚度和碾壓遍數(shù)。最好是通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，在不具備試驗(yàn)的場合，可參照表1-12選用。2.振動夯實(shí)法

振動壓實(shí)法是利用振動機(jī)(圖1-31)振動壓實(shí)淺層地基的一種方法。適用于處理砂土地基和粘性土含量較少，透水性較好的松散雜填土地基。第91頁/共370頁一15～25平板式振動器一20～50插入式振動器10120～150振動壓實(shí)機(jī)(2t，振動力98kN)6～860～130振動碾(8～15t)3～420～25蛙式夯(200kg)8～1620～35羊足碾(5～16t)6～820～30平碾(8～12t)每層壓實(shí)遍數(shù)每層鋪填厚度(cm)施工設(shè)備表1-12墊層每層鋪土厚度和碾壓遍數(shù)

振動壓實(shí)機(jī)的工作原理是由電動機(jī)帶動兩個偏心塊以相同速度相反方向轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生很大的垂直振動力。這種振動機(jī)的頻率為1160～1180r/min，振幅為3.5mm，自重20kN，振動力可達(dá)50～100kN，并能通過操縱機(jī)使它能前后移動或轉(zhuǎn)彎。第92頁/共370頁

振動壓實(shí)效果與填土成分、振動時間等因素有關(guān)。一般地說振動時間越長效果越好，但超過一定時間后，振動引起的下沉已基本穩(wěn)定，再振也不能起到進(jìn)一步的壓實(shí)效果。注意振動對周圍建筑物的影響。一般情況下振源離建筑物的距離不應(yīng)小于3m。3.重鍾夯實(shí)法

重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)械將夯錘提到一定高度，然后使錘自由下落，重復(fù)夯擊以加固地基。見圖1-32。

夯錘一般采用鋼筋混凝土圓錐體(截去錐尖)，其底面直徑為1~1.5m，質(zhì)量為1.5~3.0t，落距2.5~4.5m。施工時，重錘由移動式起重機(jī)吊掛而錘擊土層。重錘加固前應(yīng)挖坑進(jìn)行試夯，確定夯實(shí)制度。經(jīng)若干遍夯擊后，其加固影響深度可達(dá)1.0~1.5m，均等于夯錘直徑。當(dāng)最后二遍的平均擊沉量不超過10~20mm(一般粘性土和濕陷性黃土)或5~10mm(砂土)時，即可停止夯擊。第93頁/共370頁

重錘淺層夯實(shí)適用于地下水位以上的非飽和粘性土、砂土、濕陷性黃土和回填土等。重錘夯實(shí)的加固深度和壓實(shí)程度，根據(jù)土質(zhì)、含水量和夯實(shí)制度而定。夯實(shí)制度的內(nèi)容為：錘重、錘尺寸、落錘高度、落點(diǎn)形式、錘擊遍數(shù)等。4.強(qiáng)夯法

所謂強(qiáng)夯法，是以很大的沖擊能量對土層進(jìn)行較大深度的固結(jié)。強(qiáng)夯的單擊夯擊能量可達(dá)1500~5000kN/m。夯錘重為100~2000kN，錘底面積達(dá)2~6m2。錘高度十幾米到幾十米。加固深度達(dá)10~40m。

夯錘重量可由下式確定：(1-35)強(qiáng)夯法第94頁/共370頁式中M—錘重(t);h一落距(m)。

有效加固深度按下式計算:(1-36)式中K一深度影響系數(shù),其值參考表1-13。飽和砂土(0.5～0.6)填土(O.6～0.8)濕陷性黃土(0.34～0.4)太原工業(yè)大學(xué)0.5上海石油化工總廠設(shè)計院0.45(砂土)、0.6（粉土)中國建筑科學(xué)研究院0.4～O．7日本0.5美國K值研究者表1-13深度影響系數(shù)第95頁/共370頁

與傳統(tǒng)的重錘表面夯實(shí)不同，強(qiáng)夯法還適用于軟粘土和飽和土加固。強(qiáng)夯法還廣泛應(yīng)用于海灘和地下地基加固，尤其對濕陷性黃土的地基處理非常有效。

強(qiáng)夯處理軟弱地基，方法簡單，施工速度快，一般夯擊3～6遍，每遍每點(diǎn)夯5～20遍，夯擊間距為5～15m，加固軟粘土兩遍，夯擊間隔為1～4周。加固后地基承載力可提高2～5倍，沉降量達(dá)o.3～3m。強(qiáng)夯法的加固費(fèi)用一般遠(yuǎn)較其他加固方法低。5.機(jī)械碾壓法

機(jī)械碾壓工具有壓路機(jī)、夯搗式壓路機(jī)、輪胎式壓路機(jī)、振動式壓路機(jī)等。夯搗式壓路機(jī)是圓筒碾滾上安裝羊蹄或蟹足形突塊，即為羊足碾等。碾壓的影響深度一般為0.3~0.5m。如果換土回填壓實(shí)地基，還土厚度每層一般為0.2~0.3m。蛙式夯、內(nèi)燃夯、震動夯等都可以對淺層地基進(jìn)行壓實(shí)工作。第96頁/共370頁壓路機(jī)第97頁/共370頁1.7土方回填

溝槽回填分為部分回填及全部回填。當(dāng)管道施工完畢，尚未進(jìn)行水壓試驗(yàn)或閉水(氣)試驗(yàn)前，在管道兩側(cè)回填部分土，是為了保證試驗(yàn)時，管道不產(chǎn)生位移的需要；當(dāng)管道驗(yàn)收合格，則進(jìn)行全部回填。盡可能早回填可保護(hù)管道的正常位置，避免溝槽坍塌或下雨積水，并可及時恢復(fù)地面交通。

溝槽回填土的重量一部分由管子承受。提高管道兩側(cè)(胸腔)和管頂?shù)幕靥钔撩軐?shí)度，可以減少管頂垂直土壓力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，溝槽各部分的回填土密實(shí)度見圖1-33。管道兩側(cè)及管頂以上500mm范圍內(nèi)的密實(shí)度應(yīng)不小于95％。圖1-33溝槽回填土密實(shí)度要求第98頁/共370頁1.夯實(shí)機(jī)具(1)木夯、鐵夯是用人力操作的夯實(shí)機(jī)具。常在無電源或