土方工程施工要点

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【摘　要】本文主要就土方工程施工要点问题进行了认真研究,提出了一些新见解.具有一定的参考价值.

【关 键 词】土方工程；施工要点；研究

土方工程事故主要表现为坍塌,严重时不仅造成边坡或坑壁破坏,还会危及人们的生命安全.笔者认为,防止土壁坍塌的主要措施就是要切实把握好土方工程施工的四个要点.

1.稳定土壁

土壁的稳定,主要源于土体内摩擦阻力和粘结力之间的平衡.土体一旦失去平衡,就会塌方,影响工期,危及附近的建筑物,甚至造成人员伤亡.

1.1土壁塌方原因

造成土壁塌方的主要原因有：(1)边坡过陡,使土体的稳定性不够,从而引起塌方.(2)雨水、地下水渗入基坑,造成土体泡软、重量增大且抗剪能力降低.(3)在基坑上边缘附近大量堆土或停放机具、材料等,或上边缘有动荷载的作用,造成土体中的剪应力超过土体的抗剪强度.

1.2防治塌方的措施

1.2.1放足边坡

边坡的留设应符合规范的要求,其坡度的大小,应根据土壤的性质、水文地质条件、施工方法、开挖深度和工期的长短等因素确定.例如,粘性土的边坡要陡些,明沟排水、人工挖土或机械在坑上边挖土时边坡应平缓些；当基坑附近有主要建筑物时,边坡应取1:1.0～1:1.5；在工期短,无地下水的情况下,可留设直槽而不放坡时,其开挖深度不得超过下列数值：密实、中密实的砂土和碎石类土(充填物为砂土)为1m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m；硬粘、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)为1.5m：坚硬的粘土为2m.

1.2.2设置支撑

为了缩小施工面、减少土方量,或受场地的限制不能放坡时,可设置土壁支撑.此外,尽量避免在坑槽边缘堆置大量土方、材料和机械设备；坑槽开挖后不宜久露,应立即进行基础或地下结构的施工；滑坡地段的挖方,不宜在雨期施工,并应遵循先整治后开挖和由上至下的开挖顺序,严禁先切除坡脚和在滑坡体上弃土；如有危岩、孤石、崩塌体等不稳定的迹象时,应先妥善处理.

2.施工排水

在土方施工中,做好施工排水工作,保持土体干燥是尤为重要的.施工排水可分为明排水法和人工降低地下水位法两种.

明排水法：就是采用截、疏、抽的排水方法.截,是截住水流；疏,是疏干积水：抽,是在基坑开挖过程中,在坑底设置集水井,并沿坑底的周围开挖排水沟,使水流入集水井中,然后用水泵抽走.

人工降低地下水位是在基坑开挖前,先在基坑周围埋设一定数量的滤水管(井),利用抽水设备从中抽水,使地下水位降落到坑底以下,直到基础工程施工完毕为止.这样,可使基坑始终保持干燥状态,既防止流砂发生,又改善了工作条件.但降水前,应考虑到降水影响范围内的原有建筑物和构筑物可能产生附加沉降、位移,从而引起开裂、倾斜和倒塌,甚至地面塌陷,因此必要时应事先采取有效的防护措施.人工降低地下水位主要采用以下五种方法：

2.1轻型井点

就是沿基坑四周将许多直径较小的井点管埋入蓄水层内,井点管上部与总管连接,通过总管利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使原有的地下水位降至坑底以下.此种方法适用于土壤渗透系数K等于0.1～50m／d的土层中；降水深度为：单级轻型井点3～6m,多级轻型井点6～12m.

2.2喷射井点

当基坑开挖较深时,宜采用喷射井点,其降水深度可达8～20m.喷射井点设备由喷射井管、高压水泵及进水、排水管路组成.喷射井管由内管和外管组成,在内管下端装有与滤管相连的喷射扬水器.当高压水经内外管之间的环形空间由喷嘴喷出时,地下水即被吸入而压出地面.

2.3电渗井点

电渗井点适用于土壤渗透系数小于0.1m／d,用一般井点不能降低地下水位的含水层,尤其适用于淤泥排水.

电渗井点排水的原理,以井点管作负极,以打入的钢筋或钢管作正极,当通以直流电后,土颗粒从负极向正极移动,水则自正极向负极移动而被集中排出.土颗粒移动的现象称为电泳现象,水移动的现象称为电渗现象.

2.4管井井点

就是沿基坑每隔20～50m的距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵抽水,从而降低地下水位.此法适用土壤渗透系数大(K等于20～200m／d)、地下水量大的土层.

2.5深井泵井点

如果要求降水深度较大(降水深度大于15m),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.

3.流砂防治

3.1流砂的危害

发生流砂可造成以下危害：土体完全失去承载力,工人难以立足,施工条件恶化；流沙随着不断挖掘而涌出,难以达到设计深度；引起塌方,使附近建筑物下沉、倾斜,甚至倒塌：延长工期,增加施工费用.

3.2产生流砂的原因

产生流砂的原因主要有：内因和外因两个方面.从内因看,土的孔隙度大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均是导致流砂现象的条件,因此流砂现象经常发生在细砂、粉砂、亚砂土中.但会不会发生流砂现象,还取决于外部条件,即地下水及其产生的动水压力的大小.

3.3流砂防治方法

一是减小或平衡动水压力.二是截住地下水流.三是改变动水压力的方向.具体措施有：

3.3.1枯水期施工

因枯水期地下水位低,坑内外水位差小,动水压力较小,从而可避免或减轻流砂现象.

3.3.2打板桩

将板桩沿基坑周围打入不透水层,即可起到截住水流的作用；或者打入坑底面一定深度,将地下水引至坑底以入基坑.这样不仅增加了渗流长度,还改变了动水压力方向,从而可达到减小动水压力的目的.

3.3.3水中挖土

水中挖土即不排水施工,使坑内外的水压相对平衡,不致形成动水压力.如沉井施工,不排水下沉,水中挖土,水下浇筑混凝土,这些方法都是防治流砂的有效措施.

3.3.4人工降低地下水位

通过人工降低地下水位,阻止地下水流入基坑,不仅可防止流砂和土壁塌方,还可改善施工条件.

3.3.5浇筑地下连续墒

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、截水和防流砂的作用,地下连续墙还是深基础施工的可靠支护结构.

3.3.6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砂现象,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,力争在未产生流砂现象之前,将基础分段施工完毕.

此外,在含有大量地下水土层或沼泽地区施工时,还可以采取土壤冻结法.对位于流砂地区的基础工程,应尽可能用桩基或沉井施工,以节约防治流砂的赞用.

4.填土压实

为使填土满足强度及水稳性的要求,必须合理设计填方边坡,选择正确的土料和填筑方法.有机物含量大的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2％的土壤、冻结或液化状态的泥炭、粘土或粉状砂质粘土等,一般不作填土之用.填方工程应分层铺土压实,最好采用同类土壤填筑.如采用不同土壤填筑时,应将透水性较大的土壤置于透水性较小的土层之下.严禁将不同土壤不均匀地混杂在一起使用,以免在填方内形成水囊.分层铺土的厚度,应根据压实机具的性能确定：羊足碾每层铺土厚度为200～350mm,每层压实遍数为8～15遍；平碾为200～300mm,压6～8遍：蛙式打夯机为200～250mm,压3～4遍；人工打夯不大于200mm,压3～4遍.

回填土含水量过大、过小都难以夯压密实,为此要求回填土应有最佳的含水量.当回填土过湿时,应先晒干或掺入干土及其它吸水材料；过干时,则应洒水进行湿润,尽可能使土壤含水量保持在最佳范围内.

对于软弱地基,常采取将基础下面一定厚度的软弱土层挖除,然后用人工砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等方法进行换土处理.垫层施工应分层还土、分层压实.

对于斜坡坡度为1／5～1／2.5的填方,应将斜坡改做成阶梯形,阶高为0.2～0.3m,阶宽为1m,以防填方滑动.

回填基坑和管沟时,应从四周或两侧均匀地分层进行,以防基础和管道在土压力的作用下产生偏移或变形.

回填前,应清除填方区的积水和杂物.如遇软土、淤泥.必须进行换土回填.在回填时,应防止地面水流入,并预留一定的下沉高度(一般不得超过填方高度的3％).