土方開挖與回填

1、3.7.1土方開挖 1.土方開挖施工準(zhǔn)備工作 （1）在土方施工前，做好現(xiàn)場勘察，拆除地面及地上障礙物。摸清工程實(shí)地情況、開挖土層的地質(zhì)、水文情況、運(yùn)輸?shù)缆?、鄰近建筑、地下埋設(shè)物、古墓、舊人防地道、電纜線路、上下水管道、煤氣管道、地面障礙物、水電供應(yīng)情況等，以便有針對性地采取安全措施，消除施工區(qū)域內(nèi)的地阿及地下障礙物。 （2）做好施工場地防洪排水工作，全面規(guī)劃場地，平整各部分的標(biāo)高，保證施工場地排水通暢不積水場地周圍設(shè)置必要的截水溝、排水溝。 （3）保護(hù)好測量基準(zhǔn)樁，以保證土方開挖標(biāo)高位置尺寸準(zhǔn)確無誤。 （4）準(zhǔn)備好施工用電、用水、道路及其他設(shè)施。 （5）需要做擋土樁的深基坑，要先做擋土樁。 2

2、.施工排水 基坑開挖要注意預(yù)防基坑被浸泡，引起坍塌和滑坡事故的發(fā)生。為此在制定土方施工方案時應(yīng)注意采取措施。（1）土方開挖及地下工程要盡可能避開雨季施工，當(dāng)?shù)叵滤惠^高、開挖土方較深時，應(yīng)盡可能在枯水期施工，盡量避免水位以下進(jìn)行土方工程。 （2）為防止基坑浸泡，除做好排水溝外，要在坑四周做擋水堤，防止地面水流入坑內(nèi)，坑內(nèi)要做排水溝、集水井以利抽水。 （3）開挖低于地下水位的基坑（槽）、管溝和其他挖方時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)資料挖方深度和尺寸、選用集水坑或井點(diǎn)降水。采用集水坑降水時，應(yīng)符合以下規(guī)定：1）根據(jù)現(xiàn)場條件，應(yīng)能保持開挖邊坡的穩(wěn)定。 2）集水坑應(yīng)與基礎(chǔ)底邊有一定距離。邊坡如有局部滲出地下水

3、時，應(yīng)在滲水處設(shè)置過濾層，防止土粒流失，并應(yīng)設(shè)置排水溝，將水引出坡面。 （4）采用井點(diǎn)降水，降水前應(yīng)考慮降水影響范圍內(nèi)的已有建筑物和構(gòu)筑物可能產(chǎn)生附加沉降、位移。定期進(jìn)行沉降和水位觀測并作好紀(jì)錄，發(fā)現(xiàn)問題，采取措施。 3.土方開挖方法 土方開挖方法的選擇是基坑工程設(shè)計的一項(xiàng)重要內(nèi)容。土方開挖方法的選擇既要考慮施工區(qū)域的工程地質(zhì)條件，還要考慮周圍環(huán)境中各項(xiàng)制約因素以及一個地區(qū)成熟的施工方法和經(jīng)驗(yàn)，只有這樣才能保證制定的施工方案切實(shí)可行。對于深基坑開挖必須遵循“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖、嚴(yán)禁超挖”原則。 深基坑的開挖方法，主要有無支護(hù)結(jié)構(gòu)的放坡開挖，有支護(hù)結(jié)構(gòu)的中心島式開挖、盆式開挖和逆作法開

4、挖。 （1）無支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑開挖 深基坑工程無支護(hù)的開挖多為放坡開挖。在條件許可的情況下，放坡開挖一般較經(jīng)濟(jì)。此外，放坡開挖時坑內(nèi)作業(yè)空間大，方便挖土機(jī)械作業(yè)，也為施工主體工程提供了充足的工作空間。由于簡化了施工程序，放坡開挖一般會縮短施工工期。 放坡開挖特點(diǎn)是占地面積大，適用于基坑四周場地空曠，周圍無臨近建筑物、地下管線和道路的情況，因此，在城市密集地區(qū)往往不具備施工條件。 放坡開挖要求坡體在施工期間能夠自穩(wěn)，當(dāng)基坑處于軟弱地層中時，放坡開挖的深度不宜過大，否則需較大范圍的采取地基加固措施，使開挖基坑的費(fèi)用增加。 如果地下水位在基底以上，基坑開挖前一般采用井點(diǎn)法坑外降水，降低基坑開挖影響范圍

5、地層的地下水位，以防止開挖中動水壓力引起的流砂現(xiàn)象和滲流的作用，并且增加土體抗剪強(qiáng)度，提高邊坡穩(wěn)定性。此外，還要嚴(yán)禁地表水或基坑排水倒水、回滲流入基坑。 （2）有支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑開挖 有支護(hù)結(jié)構(gòu)的深基坑開挖方式多為垂直開挖，根據(jù)其確定的支撐方案不同，這種開挖方式又分為無內(nèi)撐支護(hù)開挖和有內(nèi)撐支護(hù)開挖兩類；根據(jù)其開挖順序，還可分為盆式開挖和島式開挖、條狀開挖及區(qū)域開挖等。1）中心島式挖土 這種開挖方式，宜用于大型基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐形式為角撐、環(huán)梁式或邊框架式，中間具有較大空間情況下?？衫弥虚g的土墩作為支點(diǎn)搭設(shè)棧橋。挖土機(jī)可利用棧橋下到基坑挖土，運(yùn)土的汽車也可利用棧橋進(jìn)入基坑挖土，運(yùn)土的汽車也可利

6、用棧橋進(jìn)入基坑運(yùn)土（見下圖）。 1）中心島式挖土 這種開挖方式，宜用于大型基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐形式為角撐、環(huán)梁式或邊框架式，中間具有較大空間情況下?？衫弥虚g的土墩作為支點(diǎn)搭設(shè)棧橋。挖土機(jī)可利用棧橋下到基坑挖土，運(yùn)土的汽車也可利用棧橋進(jìn)入基坑挖土，運(yùn)土的汽車也可利用棧橋進(jìn)入基坑運(yùn)土（見下圖）。 3.7.2 基坑支護(hù)1.基坑支護(hù)結(jié)構(gòu) 支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用是在基坑挖土期間既擋士又擋水以保證基坑開挖和基礎(chǔ)施工能安全順利地進(jìn)行，避免對周圍的建筑物、道路和地下管線等產(chǎn)生危害。 支護(hù)結(jié)構(gòu)包括擋墻與支撐（拉錨）兩部分，按受力不同可分為重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)、非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)、邊坡穩(wěn)定式支護(hù)。非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)按支護(hù)結(jié)構(gòu)支撐

7、系統(tǒng)的不同又分為：懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和坑外錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)。按擋墻所選用的材料不同支護(hù)結(jié)構(gòu)分為鋼板樁、鋼筋混凝土樁、地下連續(xù)墻、深層攪拌水泥土樁、旋噴樁等排樁擋墻。 （1）重力式支護(hù)墻類型 1）深層攪拌水泥土樁擋墻 它是用特制進(jìn)入土層深處的深層攪拌機(jī)將噴出的水泥漿固化劑與地基土進(jìn)行原位強(qiáng)制拌和而制成水泥土樁，水泥土樁相互搭接硬化后即形成具有一定強(qiáng)度的壁狀擋墻，既可擋土又可形成隔水帷幕。平面可呈任何形狀、對開挖深度不超過6m的基坑，均可采用此種支護(hù)結(jié)構(gòu)，比較經(jīng)濟(jì)。水泥土的物理力學(xué)性質(zhì)取決于水泥摻入比，一般為12左右。 深層攪拌水泥土樁擋墻屬重力式擋墻，深度大時可在水泥土中插入加筋桿件，

8、形成加筋水泥土擋墻，必要時還可輔以內(nèi)支撐等。 2）旋噴樁擋墻 它是鉆孔后將鉆桿從地基上深處逐漸上提，同時利用插入鉆桿端部的旋轉(zhuǎn)噴嘴，將水泥漿固化劑噴入地基土中形成水泥土樁，樁體相連形成帷幕墻，可用作支護(hù)結(jié)構(gòu)擋墻。在較狹窄地區(qū)亦可施工。它與深層攪拌水泥土樁一樣屬重力式擋墻。 1）中心島式挖土 這種開挖方式，宜用于大型基坑，支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐形式為角撐、環(huán)梁式或邊框架式，中間具有較大空間情況下?？衫弥虚g的土墩作為支點(diǎn)搭設(shè)棧橋。挖土機(jī)可利用棧橋下到基坑挖土，運(yùn)土的汽車也可利用棧橋進(jìn)入基坑挖土，運(yùn)土的汽車也可利用棧橋進(jìn)入基坑運(yùn)土（見下圖）。 （a） （b） （c） （d）常用鋼板樁截面型式1）槽鋼鋼板樁

9、 槽鋼鋼板樁是一種簡易的鋼板樁擋墻，由槽鋼并排或正反扣搭接組成。槽鋼長68m,型號由計算確定。由于其抗彎能力較弱，多用于深度不超過4m的基坑，頂部近地面處應(yīng)設(shè)一道支撐或拉錨。 2）熱軋鎖口鋼板樁 其形式有U型、Z型和組合型。U型鋼板樁在打入土中后互相咬接形成板樁墻，只有在基坑深度很大時才用組合型。Z字型在建筑施工中基本上不用，U型鋼板樁可用于開挖深度510m的基坑，由于熱軋鎖口鋼板樁有一定擋水能力，施工迅速，且打設(shè)后可立即開挖，所以當(dāng)基坑深度不太大且周圍環(huán)境要求不太嚴(yán)格時往往將其作為考慮的方案之一。 但是，鋼板樁柔性較大，基坑較深時支撐（或拉錨）工程量較大，給坑內(nèi)施工帶來一定困難；而且，由于鋼

10、板樁用后拔除時帶土，如處理不當(dāng)會引起土層移動，將會給施工的結(jié)構(gòu)或周圍的設(shè)施帶來危害，所以應(yīng)充分注意，并應(yīng)采取有效技術(shù)措施減少帶土。鋼筋混凝士樁排樁擋墻。目前支護(hù)結(jié)構(gòu)中常用到鋼筋混凝土鉆孔灌注樁（見下圖）、沉管灌注樁。由于在樁頂部設(shè)鋼筋混凝土圈梁以增強(qiáng)整體性，所以這種樁型剛度較大，抗彎能力強(qiáng)，變形相對較小，有利于保護(hù)周圍環(huán)境，而且價格較低，經(jīng)濟(jì)效益較好。 鋼筋混凝土灌注樁排列鋼筋混凝土鉆孔灌注樁常用的樁徑為6001100mm，多用于深度為713m的基坑，在兩層地下室及其以下的深坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中優(yōu)先考慮使用。沉管灌注樁常用的樁徑為500800mm，多用于深度為-10m以下的基坑。 （3）拉錨與土層錨桿

11、 1）拉錨地面拉錨圍護(hù)結(jié)構(gòu)由圍護(hù)樁PG、拉桿EF以及錨固體AB（錨桿或錨定板）組成。以錨樁為錨固體的，稱為樁式地面拉錨（圖a）；以錨定板為錨固體的，稱為板式地面拉錨（圖b）。 圖a 樁式地面拉錨 圖b 板式地面拉錨 樁式地而拉錨，其拉桿一般水平設(shè)置，通過開溝淺埋于地表下。這種地面拉錨圍護(hù)結(jié)構(gòu)簡單且便于施工，整個圍護(hù)系統(tǒng)均在基坑開挖之前完成，作業(yè)（包括圍護(hù)與開挖）十分安全，施工質(zhì)量容易保證。因此，在條件許可的前提下，這種圍護(hù)結(jié)構(gòu)是一種經(jīng)濟(jì)易行的方式。 板式地面拉錨，其拉桿是通過傾斜鉆孔來設(shè)置的，因此對鉆孔精度要求較嚴(yán)。也可像樁式地面拉錨的拉桿一樣水平設(shè)置，這種設(shè)置方法較簡單。 2）土層錨桿土層錨

12、桿（亦稱土錨）是一種受拉桿件，它一端（錨固端）錨固在穩(wěn)定的地層中，另一端與支護(hù)結(jié)構(gòu)的擋墻相連接（見下圖），將支護(hù)結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)所承受的荷載（土壓力、水壓力以及水上浮力等）通過拉桿傳遞到錨固體上，再由錨固體將傳來的荷載分散到周圍穩(wěn)定的地層中去。 土層錨桿 2.基坑支護(hù)方式 土壁支撐根據(jù)基槽（坑）及其深度和平面寬度大小可采用不同的形式，在開挖較窄的溝槽時，多用木擋板橫撐式土壁支撐。橫撐式土壁支撐根據(jù)擋土板設(shè)置的不同分為水平檔土板式（圖a）和垂直檔土板式（圖b），前者又可分為斷續(xù)式和連續(xù)式。斷續(xù)式水平檔土板支撐在濕度小的粘性土及挖土深度小于3m時采用；連續(xù)式水平擋土板支撐用于較潮濕的或散粒的土，挖土

13、深度可達(dá)5m。垂直擋土板支撐用于松散的和濕度很高的土，挖土深度不限。 （a）斷續(xù)式水平檔土板支撐 （b）垂直擋土板支撐 橫撐式支撐1水平檔土板；2豎楞；3橫撐；4垂直擋土板；5橫楞3.7.3 土方回填 在土方回填中為保證填方工程滿足強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性方面的要求，既要正確選擇填土的土料，又要合理選擇填筑和壓實(shí)方法。1.土料選擇 選擇填方土料應(yīng)符合設(shè)計要求。如設(shè)計無要求時，應(yīng)符合下列規(guī)定： 碎石類土、砂土和爆破石碴，可用作表層以下的填料；含水量符合壓實(shí)要求的粘性土，可用作各層填料；碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8的土，僅用于無壓實(shí)要求的填方工程；淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料，但在軟土或沼澤地區(qū)，經(jīng)過處

14、理其含水量符合壓實(shí)要求后，可用于填方中的次要部位；含鹽量符合規(guī)定的鹽漬土，一般可以使用，但填料中不得含有鹽晶、鹽塊或含植物的根莖。 碎石類或爆破石碴用作填料時，其最大粒徑不得超過每層鋪填厚度的2/3（當(dāng)使用振動輾時，不得超過每層鋪填厚度的3/4）。鋪填時，大塊料不應(yīng)集中，且不得填在分段接頭處或填方與山坡連接處。填方內(nèi)有打樁或其他特殊工程時，塊（漂）石填料的最大粒徑不應(yīng)超過設(shè)計要求，2.填筑要求 （1）施工要求 根據(jù)工程特點(diǎn)、填料種類、設(shè)計壓實(shí)系數(shù)、施工條件等合理選擇壓實(shí)機(jī)具，并確定填料含水量控制范圍、鋪士厚度和壓實(shí)遍數(shù)等參數(shù)。對于重要的填方工程或采用新型壓實(shí)機(jī)具時，壓實(shí)參數(shù)應(yīng)通過填土壓實(shí)試驗(yàn)確

15、定。 填士時清除基底的樹根、積水、淤泥和有機(jī)雜物，并分層回填、壓實(shí)。填土應(yīng)盡量采用同類士填筑。如采用不同類填料分層填筑時，上層宜填筑透水性較小的填料，下層宜填筑透水性較大的填料。填方基土表面應(yīng)作成適當(dāng)?shù)呐潘露龋吰虏坏糜猛杆暂^小的填料封閉。填方施工應(yīng)接近水平的分層填筑。當(dāng)填方位于傾斜的地面時，應(yīng)先將斜坡挖成階梯狀，然后分層填筑以防填土橫向移動。分段填筑時，每層接縫處應(yīng)作成斜坡形，輾跡重疊0.51.0m。上、下層錯縫距離不應(yīng)小于1m。 （2）填土壓實(shí)的質(zhì)量檢查 填土必須具有一定的密實(shí)度，以避免建筑物的不均勻沉陷。填土密實(shí)度以設(shè)計規(guī)定的控制干密度d或規(guī)定壓實(shí)系數(shù)c作為檢查標(biāo)準(zhǔn)。利用填土作為地基

16、時，設(shè)計規(guī)范規(guī)定了各種結(jié)構(gòu)類型、各種填土部位的壓實(shí)系數(shù)值。各種填土的最大干密度乘以設(shè)計的壓實(shí)系數(shù)即得到施工控制干密度。 填土壓實(shí)后的實(shí)際于密度，應(yīng)有90以上符合設(shè)計要求，其余10的最低值與設(shè)計值的差，不得大于0.08g/cm3，且差值應(yīng)較為分散。3.填土的壓實(shí)方法 填土壓實(shí)方法有碾壓、夯實(shí)和振動三種，此外還可利用運(yùn)土工具壓實(shí)。 （1）碾壓法 碾壓法是由沿著表面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實(shí)土壤。如平滾碾（圖3.52）、羊足碾（圖3.53）和氣胎碾等的工作都屬于同一原理。 碾壓法主要用于大面積的填土，如場地平整、大型車間的室內(nèi)填土等工程。平滾碾適用于碾壓粘性和非粘性土；羊足碾只能用來壓實(shí)粘性土；氣胎

17、碾對土壤碾壓較為均勻，故其填土質(zhì)量較好。 （2）夯實(shí)法 夯實(shí)法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實(shí)土壤，主要用于小面積的回填土。夯實(shí)機(jī)具類型較多，有木夯、石硪、蛙式打夯機(jī)（圖3.54）、以及利用挖土機(jī)或起重機(jī)裝上夯板后的夯土機(jī)等。其中蛙式打夯機(jī)輕巧靈活，構(gòu)造簡單，在小型土方工程中應(yīng)用最廣。 夯實(shí)法的優(yōu)點(diǎn)是可以夯實(shí)較厚的土層。采用重型夯土機(jī)(如1 t以上的重錘)時，其夯實(shí)厚度可達(dá)11.5m。但對木夯、石硪或蛙式打夯機(jī)等夯土工具，其夯實(shí)厚度則較小，一般均在200mm以內(nèi)。 （3）振動法 振動法是將重錘放在土層的表面或內(nèi)部，借助于振動設(shè)備使重錘振動，土壤顆粒即發(fā)生相對位移達(dá)到緊密狀態(tài)。此法用于振實(shí)非粘性

18、土效果較好。4.影響填土壓實(shí)質(zhì)量的因素 填土壓實(shí)質(zhì)量與許多因素有關(guān)，其中主要影響因素為壓實(shí)功、土的含水量以及每層鋪土厚度。 （1）壓實(shí)功的影響 填土壓實(shí)后的密度與壓實(shí)機(jī)械在其上所施加的功有一定的關(guān)系。當(dāng)土的含水量一定，在開始壓實(shí)時，土的密度急劇增加，待到接近土的最大密度時，壓實(shí)功雖然增加許多，而土的密度則變化甚小。實(shí)際施工中，對于砂土只需碾壓或夯擊23遍，對亞砂土只需34遍，對亞粘土或粘土只需56遍。 （2）含水量的影響 在同一壓實(shí)功的作用下，填土的含水量對壓實(shí)質(zhì)量有直接影響。較為干燥的土，由于土顆粒之間的摩阻力較大，因而不易壓實(shí)。當(dāng)土具有適當(dāng)含水量時，水起了潤滑作用，土顆粒之間的摩阻力減小，從而容易壓實(shí)。土在最佳含水量的條件下，使用同樣的壓實(shí)功進(jìn)行壓實(shí)，所得到的密度最大（如圖所示）。 土的干密度與含水量關(guān)系 各種土的最佳含水量和最大干密度可參考表3.15。表3.15 土的最優(yōu)含水量和最大干密度參考表項(xiàng)次土的種類變動范圍項(xiàng)次土的種類變動范圍最佳含水量（%）最大干密度（g/cm3）最佳含水量（%）最大干密度（g/cm3）1砂土812 1.801.88 3粉質(zhì)粘