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一、土石方工程施工技術(shù)

(一)土石方工程分類

土石方工程施工包括土石方的開挖、運(yùn)輸、填筑、平整及壓實(shí)等，常見(jiàn)的土石方工程有:

1)場(chǎng)地平整。場(chǎng)地平整應(yīng)按場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算挖方、填方的工程量以及挖方、填方的平衡調(diào)配，選擇合適的土方機(jī)械施工。

2)基坑(槽)開挖。設(shè)計(jì)開挖深度在5m以內(nèi)的稱為淺基坑(槽)，挖深超過(guò)5m(含5m)的稱為深基坑(槽)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，選擇放坡或支護(hù)邊坡方式開挖。

3)基坑(槽)回填。根據(jù)條件盡可能選擇合適的填方土石料，合理分層，逐層填筑壓實(shí)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。

4)路基、河道開挖與填筑。道路、鐵路的路基，由開挖形成的為路塹，填方形成的為路堤。河道由開挖形成河床，由填筑形成河堤。

(二)土石方工程施工輔助措施【重要】

1.開挖放坡

在現(xiàn)場(chǎng)條件容許的情況下，采取放坡開挖土石方通常比較經(jīng)濟(jì)，經(jīng)驗(yàn)算能確保土坡穩(wěn)定性的可優(yōu)先考慮放坡開挖。放坡的坡度(坡高與擴(kuò)寬之比)應(yīng)根據(jù)土石性質(zhì)、開挖深度、開挖方法、地下水位、坡頂荷載及氣候條件等因素確定，在保證邊坡穩(wěn)定和方便施工的前提下，應(yīng)減少放坡所增加的挖方量。寬度大的基坑，當(dāng)部分地段下部放坡不夠延伸時(shí)，可采用短樁橫隔板支撐或臨時(shí)擋土墻支撐，保持坡腳穩(wěn)定。短樁橫隔板支撐是將短木樁或鋼樁部分打入土中，并在其地面以上部分釘上水平擋土板，在其背面填土夯實(shí)形成;臨時(shí)擋土墻支撐是沿坡腳疊砌磚石或碼放裝土(砂)編織袋形成。在較高的邊坡上可設(shè)置平臺(tái)(一般寬約 1.5m)，方便交通和有利于邊坡穩(wěn)定;對(duì)土質(zhì)較差且施工工期較長(zhǎng)的基坑，其邊坡宜采用網(wǎng)噴或用高分子聚合材料覆蓋等措施進(jìn)行護(hù)坡;為防止水流影響邊坡的穩(wěn)定，可考慮在坡頂設(shè)置截水溝、坡底設(shè)置排水溝、坡面設(shè)置排水孔。另外，還要防止坡頂過(guò)重堆載。

2.開挖邊壁支護(hù)

(1)溝槽支護(hù)

溝槽開挖支護(hù)多采用橫撐式支撐。根據(jù)擋土板的布置方式，橫撐式支撐的形式如圖1-22所示。水平擋土板又分為間斷式和連續(xù)式，對(duì)濕度小的黏性土，可采用間斷式水平擋土板支撐，挖土深度可達(dá)3m;對(duì)松散、濕度大的黏性土，可采用連續(xù)式水平擋土板支撐，挖土深度可達(dá) 5m。對(duì)松散的和濕度很高的黏性土，可采用垂直擋土板支撐，挖土深度可超過(guò) 5m。擋土板、立柱及橫撐的強(qiáng)度、變形及穩(wěn)定性等應(yīng)根據(jù)實(shí)際布置進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。

(2)淺基坑支護(hù)

1)板式支護(hù)。板式支護(hù)結(jié)構(gòu)由擋墻系統(tǒng)和支撐(或拉錨)系統(tǒng)(見(jiàn)圖1-23)組成。懸臂式板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)則不設(shè)支撐(或拉錨)。鋼板樁、鋼筋混凝土板樁一般采用打入法，而灌注樁及地下連續(xù)墻則采用就地成孔(槽)現(xiàn)澆的方法。

支撐系統(tǒng)一般采用大型鋼管、H型鋼或格構(gòu)式鋼支撐，也可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土支撐。拉錨系統(tǒng)一般采用鋼筋、鋼索、型鋼或土錨桿。

2)疊袋式擋墻支護(hù)。當(dāng)開挖較大、較淺(深度小于 5m)的黏性土基坑時(shí)，可采用疊袋式擋墻支護(hù)，即采用編織袋或草袋裝碎石(砂礫石或土)碼砌成重力式擋墻進(jìn)行支護(hù)。墻寬為1500-2000mm，墻下部砌500mm厚的塊石基礎(chǔ)。

3)擋土灌注樁支護(hù)。當(dāng)開挖較大、較淺(深度小于 5m)的基坑，且鄰近有建筑物不容許背面地基下沉或位移時(shí)，可采用擋土灌注樁支護(hù)。

(3)深基坑支護(hù)

工程上常用的深基坑支護(hù)形式按其工作機(jī)理和圍護(hù)墻的形式可分為以下幾種，如圖1-24所示。選擇深基坑的支護(hù)形式，應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類型、基坑開挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境對(duì)基坑側(cè)壁位移的要求、基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限和基坑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)(見(jiàn)表1-5，同一基坑的不同部位可采用不同的安全等級(jí))等因素。

3.排水與降水

地下降水采用較多的是明排水和輕型井點(diǎn)降水。

(1)明排水

明排水是在基坑開挖過(guò)程中，逐層在坑底設(shè)置集水坑，由坑底周圍或中央開挖的排水溝將地下滲水導(dǎo)入集水坑，然后用水泵抽走。集水坑應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外、地下水走向的上游，如圖1-25所示。

(2)井點(diǎn)降水

井點(diǎn)降水是事先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開挖之前和開挖過(guò)程中，不斷利用抽水設(shè)備抽水，保持地下水位降至坑底以下，保證干地施工和干燥邊坡，也有利于防止流沙和增陡邊坡，減少了挖方量。

【例題 1·單選】采用明排水法開挖基坑，在基坑開挖過(guò)程中設(shè)置的集水坑應(yīng)()。

A.布置在基礎(chǔ)范圍以內(nèi)

B.布置在基坑底部中央

C.布置在地下水走向的上游

D.經(jīng)常低于挖土面1.0m以上

【答案】C

【解析】集水坑應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，地下水走向的上游。根據(jù)地下水量大小、基坑平面形狀及水泵能力，集水坑每隔 20～40m設(shè)置一個(gè)。集水坑的直徑或?qū)挾纫话銥?0.6～0.8m，其深度隨著挖土的加深而加深，要經(jīng)常低于挖土面 0.7～1.0m，坑壁可用竹、木或鋼筋籠等簡(jiǎn)易加固。

【例題 2·單選】基坑開挖時(shí)，采用明排法施工，其集水坑應(yīng)設(shè)置在()。

A.基礎(chǔ)范圍以外的地下水走向的下游

B.基礎(chǔ)范圍以外的地下水走向的上游

C.便于布置抽水設(shè)施的基坑邊角處

D.不影響施工交通的基坑邊角處

【答案】B

【解析】集水坑應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外，地下水走向的上游。

(三)一般土石方開挖機(jī)械施工

1.推土機(jī)施工

推土機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在 100m以內(nèi)，以 30-60m為最佳運(yùn)距。

2.鏟運(yùn)機(jī)施工

鏟運(yùn)機(jī)常用于坡度在 20°以內(nèi)的大面積場(chǎng)地平整，開挖大型基坑、溝槽，以及填筑路基等土方工程。鏟運(yùn)機(jī)可在I-Ⅲ類土中直接挖土、運(yùn)土，適宜運(yùn)距為600-1500m,當(dāng)運(yùn)距為200-350m時(shí)效率最高，但是不宜挖運(yùn)干燥散沙和太濕的黏土，不宜行駛在凸凹不平的路面。

3.鉆孔機(jī)械施工

4.單斗挖掘機(jī)施工

單斗挖掘機(jī)是基坑(槽)土方開挖常用的一種機(jī)械。按其行走裝置的不同，可分為履帶式和輪胎式兩類;按其工作裝置的不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種;按其傳動(dòng)裝置又可分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。當(dāng)場(chǎng)地起伏高差較大、土方運(yùn)輸距離超過(guò)1000米且工程量大而集中時(shí)，可采用挖掘機(jī)挖土，配合自卸汽車運(yùn)土，并在卸土區(qū)配備推土機(jī)平整土堆。

【例題 1·單選】對(duì)大面積二類土場(chǎng)地進(jìn)行平整的主要施工機(jī)械應(yīng)優(yōu)先考慮()。

A.拉鏟挖掘機(jī)

B.鏟運(yùn)機(jī)

C.正鏟挖掘機(jī)

D.反鏟挖掘機(jī)

【答案】B

【解析】鏟運(yùn)機(jī)常用于坡度在 20°以內(nèi)的大面積場(chǎng)地平整，開挖大型基坑、溝槽，以及填筑路基等土方工程。鏟運(yùn)機(jī)可在 I-Ⅲ類土中直接挖土、運(yùn)土。

【例題 2·多選】關(guān)于土石方工程機(jī)械化施工，說(shuō)法正確的有()。

A.土方運(yùn)距在30～60m，最好采用推土機(jī)施工

B.面積較大的場(chǎng)地平整，推土機(jī)臺(tái)數(shù)不宜小于四臺(tái)

C.土方運(yùn)距在200～350m時(shí)適宜采用鏟運(yùn)機(jī)施工

D.開挖大型基坑時(shí)適宜采用拉鏟挖掘機(jī)

E.抓鏟挖掘機(jī)和拉鏟挖掘機(jī)均不宜用于水下挖土

【答案】ACD

【解析】并列臺(tái)數(shù)不宜超過(guò) 4臺(tái)。拉鏟挖掘機(jī)適宜開挖大型基坑及水下挖土。抓鏟挖掘機(jī)可以挖掘獨(dú)立基坑、沉井，特別適于水下挖土。

(四)深基坑土萬(wàn)開挖

1.中心島式開挖

中心島式開挖適用于大型基坑，采用角撐、環(huán)梁式或邊桁(框)架式支護(hù)結(jié)構(gòu)，使中間具有較大空間，可留置中間土墩作為支點(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)入基坑運(yùn)土，加快挖土和運(yùn)土的速度。開挖時(shí)要遵循開槽支撐、先撐后挖、分層開挖、嚴(yán)禁超挖的原則。開挖一般是先全面挖去第一層，然后從周圍分層開挖，留置中間土墩。開挖多用反鏟挖土機(jī)，基坑深度大的以向上逐級(jí)傳遞至裝車外運(yùn)。

2.盆式開挖

盆式開挖是先開挖基坑中間，周圍留土坡，土坡最后挖除。其優(yōu)點(diǎn)是土坡對(duì)圍護(hù)墻有支撐作用，減少圍護(hù)墻的變形;缺點(diǎn)是大量的土方不能直接外運(yùn)，需集中提升后裝車外運(yùn)。

【例題·多選】深基坑土方開挖工藝主要分為()。

A.放坡挖土

B.導(dǎo)墻式開挖

C.中心島式挖土

D.護(hù)壁式開挖

E.盆式挖土

【答案】ACE

【解析】深基坑土方開挖有放坡挖土、中心島式挖土、盆式挖土。

(五)土石方的填筑與壓實(shí)【重要】

1.填筑土石料

填方宜采用同類土填筑，當(dāng)采用不同透水性的土分層填筑時(shí)，下層宜填筑透水性較大、上層宜填筑透水性較小的填料。有的要將透水性較小的土層表面做成適當(dāng)坡度，以防形成水囊。

2.填方高度與坡度

永久性填方的高度與邊坡坡度應(yīng)依據(jù)不同土石料類別等因素分別確定。

3.填筑方法

填方施工應(yīng)接近水平地分層填土、分層壓實(shí)，每層的厚度根據(jù)土的種類及選用的壓實(shí)機(jī)械而定。應(yīng)分層檢查填土壓實(shí)質(zhì)量，符合設(shè)計(jì)要求后，才能填筑上層。當(dāng)填方位于傾斜的地面時(shí)，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(dòng)。

4.填方壓實(shí)

(1)壓實(shí)機(jī)械

壓實(shí)機(jī)械有兩類，一類是碾壓機(jī)械，另一類是夯實(shí)機(jī)械。常見(jiàn)的碾壓機(jī)械有羊足碾、平碾(光碾壓路機(jī))、氣胎碾和振動(dòng)碾等。

(2)壓實(shí)方法

填方壓實(shí)應(yīng)由下至上分層鋪填，分層壓(夯)實(shí)。分層厚度及壓(夯)實(shí)遍數(shù)，根據(jù)壓(夯)實(shí)機(jī)械、密實(shí)度要求、填料種類及含水量確定。

【例題·單選】土石方在填筑施工時(shí)應(yīng)()。

A.先將不同類別的土攪拌均勻

B.采用同類土填筑

C.分層填筑時(shí)需攪拌

D.將含水量大的黏土填筑在底層

【答案】B

【解析】填方宜采用同類土填筑，填方施工應(yīng)接近水平地分層填土、分層壓實(shí)，每層的厚度根據(jù)土的種類及選用的壓實(shí)機(jī)械而定。填方土料為黏性土?xí)r，填土前應(yīng)檢驗(yàn)其含水量是否在控制范圍以內(nèi)，含水量大的黏土不宜做填土用。

【提示】土石方工程施工技術(shù)重點(diǎn)掌握基坑支護(hù)、降水的規(guī)定要求以及填筑壓實(shí)要求。此部分內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)施工結(jié)合緊密，注意結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)圖片來(lái)理解。

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