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1、建筑工程施工工艺,钟汉华,课程内容,第1章土方工程施工工艺第2章地基处理与基础工程施工工艺第3章 砌筑及外墙外保温工程施工工艺第4章混凝土结构工程施工工艺第5章预应力混凝土工程施工工艺第6章结构安装工程施工工艺第7章钢结构工程施工工艺第8章防水及屋面工程施工工艺第9章 装饰工程施工工艺,第1章 土方工程施工工艺,土方工程是建筑工程施工主要分部工程之一，也是建筑工程施工过程中的第一道工序。通常包括场地平整；基坑（基槽）及人防工程和地下建筑物等的土方开挖、运输与堆弃；土方填筑与压实等主要施工过程，以及降低地下水位和基坑支护等辅助工作。其特点是工程量大，劳动繁重，施工条件复杂，受地形、水文地质和气候
2、影响大。,1.1岩土的工程分类及工程性质,1.1.1岩土的工程分类土的种类繁多，其分类的方法也很多。在建筑施工中，根据土的开挖难易程度（即硬度系数大小），将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类属一般土，后四类属岩石。土的这八种分类方法及现场鉴别方法见表1.1。,1.1.2岩土的工程性质,对土方工程施工有直接影响的土的工程性质主要有：1）土的质量密度 土的质量密度分为天然密度和干密度。土的天然密度，指土在天然状态下单位体积的质量，又称湿密度。它影响土的承载力、土压力及边坡稳定性。土的天然密度按式（1.1）计算：,2）土的可松性 自然状态下的土经开挖后，其
3、体积因松散而增加，虽经回填夯实，仍不能完全恢复到原状态土的体积，这种现象称为土的可松性。土的可松程度用最初可松性系数KS及最终可松性系数KS表示。即：,3）土的含水量 土的含水量（w）是指土中所含水的质量与土的固体颗粒质量之比，用百分率表示，即,4）土的渗透性 土的渗透性也称透水性，是指土体被水透过的性质。它主要取决于土体的孔隙特征，如孔隙的大小、形状、数量和贯通情况等。地下水在土中的渗流速度一般可按达西定律计算：,1.2土方工程量计算及场地土方调配,1.2.1 场地平整的土方量计算计算场地平整高度常用的方法为“挖填土方量平衡法”，因其概念直观、计算简便、精度能满足工程要求，故应用最为广泛，其
4、计算步骤和方法如下。1）场地设计标高确定 场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总体规划和竖向设计的依据。合理地确定场地的设计标高，对减少土方量、加速工程速度都有重要的经济意义。如图1.1所示，当场地设计标高为H0时，填挖方基本平衡，可将土方移挖作填，就地处理；当设计标高为H1时，填方大大超过挖方，则需从场地外大量取土回填；当设 计标高为H2时，挖方大大超过填方，则要向场外大量弃土。因此，在确定场地设计标高时，应结合现场的具体条件，反复进行技术经济比较，选择其中最优方案。,1）计算场地设计标高,2.2.1 场地平整高度的计算计算场地平整高度常用的方法为“挖填土方量平衡法”，因其概念
5、直观、计算简便、精度能满足工程要求，故应用最为广泛，其计算步骤和方法如下。,2.考虑设计标高的调整值H0为一理论数值，实际尚需考虑如下一些因素。（1）土的可松性。（2）设计标高以下各种填方工程用土量，或设计标高以上的各种挖方工程量。（3）边坡填挖土方量不等。（4）部分挖方就近弃土于场外，或部分填方就近从场外取土等因素。考虑这些因素所引起的挖填土方量的变化后，适当提高或降低设计标高。,3.考虑排水坡度对设计标高的影响式（2-4）计算的H0未考虑场地的排水要求（即假定场地表面均处于同一个水平面上，但实际上均应有一定的排水坡度）。如果场地面积较大，则应有2以上的排水坡度，故应考虑排水坡度对设计标高的
6、影响。,2.场地平整土方工程量的计算,1.方格网法1）划分方格网根据已有地形图（一般用1500的地形图）将欲计算场地划分成若干个方格网，尽量与测量的纵、横坐标网对应，方格一般采用20 m20 m或40 m40 m，将相应设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角。将自然地面标高与设计地面标高的差值，即各角点的施工高度（挖或填）填在方格网的左上角，挖方为（），填方为（）。,2）计算零点位置在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出方格网边上零点的位置，并标注于方格网上，连接零点即得填方区与挖方区的分界线（即零线）。,3）计算土方工程量按方格网底面积图形和表3-1所列体积计算公式计算每
7、个方格内的挖方或填方量，或用查表法计算,4）计算土方总量将挖方区（或填方区）所有方格的计算土方量汇总，即得到该场地挖方和填方的总土方量。,2.横截面法1）划分横截面2）画横截面图形3）计算横截面面积4）计算土方量5）土方量汇总,3.边坡土方量计算,平整场地、修筑路基、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用图算法。图算法是根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，先将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体（如图2-8所示），一种为三角棱体（如体积、11）；另一种为三角棱柱体（如体积），然后应用表2-4中的公式分别进行土方计算，最后将各块汇总即得场地总挖土（）、填土（）的量。,4.基坑、基槽土方量计算,1）基
8、坑土方量计算基坑是指长宽比小于或等于3的矩形土体。基坑土方量可按立体几何中拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积公式计算,2）基槽土方量计算基槽土方量计算可沿长度方向分段后，按照上述同样的方法计算,1.2.4 土方的平衡与调配计算,1.土方的平衡与调配原则（1）挖方与填方基本达到平衡，减少重复倒运。（2）挖（填）方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即总土方运输量或运输费用最小。（3）好土应用在回填密实度要求较高的地区，以避免出现质量问题。（4）取土或弃土应尽量不占农田或少占农田，对弃土尽可能有规划地造田。（5）分区调配应与全场调配相协调，避免只顾局部平衡，任意挖填而破坏全局平衡。（6）调
9、配应与地下构筑物的施工相结合，地下设施的填土，应留土后填。（7）选择恰当的调配方向、运输路线、施工顺序，避免土方运输过程中出现对流和乱流现象，同时便于机具调配、机械化施工。,2.土方平衡与调配的步骤及方法（1）划分调配区。划分应与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑开工顺序、分期施工顺序。调配区的大小应满足土方施工用主导机械行驶操作的尺寸要求。调配区的范围应和土方工程量计算用的方格网相协调。一般可由若干个方格组成一个调配区。当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。（2）计算各调配区的土方量并标注在图上。（3）计算
10、各挖、填方调配区之间的平均运距，即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。（4）确定土方最优调配方案。（5）绘出土方调配图。,该土方最优调配方案的土方总运输量为W4005010070550404006050704004092 500（m3m)其总的平均运距L0W/V92 500/1 90048.68（m）,2.3 土方调配场地平整质量验收,（1）平整场地的表面坡度应符合设计要求，如设计无要求时，一般应向排水沟方向作成不小于0.2的坡度。（2）平整后的场地表面应逐点检查，检查点为每100400 m2取1点，但不少于10点；长度、宽度和边坡均为每20 m取1点，每边不少于1点，其质量检验标准应符合表
11、2-9的要求。（3）场地平整应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度是否符合设计要求。平面控制桩和水准控制点应采取可靠措施加以保护，定期复测和检查；土方不应堆在边坡边缘。,1.3 土 方 工程施工方法1.3.1.1 施工准备,1）施工准备工作1.场地清理2.排除地面积水3.测设地面控制点4.修筑临时设施,2）场地平整施工方法场地平整系综合施工过程，它由土方的开挖、运输、填筑、压实等施工过程组成，其中土方开挖是主导施工过程。土方开挖，通常有人工、半机械化、机械化和爆破等数种方法。大面积的场地平整，适宜采用大型土方机械，如推土机、铲运机或单斗挖土机等施工。,（1）推土机施工推土机是土方工程施
12、工的主要机械之一，是在履带式拖拉机上安装推土铲刀等工作装置而成的机械。按铲刀的操纵机构不同，推土机分为索式和液压式两种。索式推土机的铲刀借本身自重切入土中，在硬土中切土深度较小。液压式推土机由于用液压操纵，能使铲刀强制切入土中，切入深度较大。同时，液压式推土机铲刀还可以调整角度，具有更大的灵活性，是目前常用的一种推土机（图1.14）。,推土机的运距宜在100m以内，效率最高的推运距离为4060m。为提高生产率，可采用下述方法：下坡推土（图1.15）。推土机顺地面坡势沿下坡方向推土，借助机械往下的重力作用，可增大铲刀切土深度和运土数量，可提高推土机能力和缩短推土时间，一般可提高生产率30%40%
13、。但坡度不宜大于15，以免后退时爬坡困难。,槽形推土（图1.16）。当运距较远，挖土层较厚时，利用已推过的土槽再次推土，可以减少铲刀两侧土的散漏。这样作业可提高效率10%30%。槽深1m左右为宜，槽间土埂宽约0.5m。在推出多条槽后，再将土埂推入槽内，然后运出。,并列推土（图1.17）。对于大面积的施工区，可用23台推土机并列推土。推土时两铲刀相距150300mm,这样可以减少土的散失而增大推土量，能提高生产率15%30%。但平均运距不宜超过5075m,亦不宜小于20m；且推土机数量不宜超过3台，否则倒车不便，行驶不一致，反而影响生产率的提高。,分批集中，一次推送。若运距较远而土质又比较坚硬时
14、，由于切土的深度不大，宜采用多次铲土，分批集中，再一次推送的方法，使铲刀前保持满载，以提高生产率。,（2）铲运机铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。按行走机构可分为拖式铲运机（图1.18）和自行式铲运机（图1.19）两种。拖式铲运机由拖拉机牵引，自行式铲运机的行驶和作业都靠本身的动力设备。,（3）单斗挖土机施工单斗挖土机是基坑（槽）土方开挖常用的一种机械。按其行走装置的不同，分为履带式和轮胎式两类。根据工作的需要，其工作装置可以更换。依其工作装置的不同，分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种，如图1.24。,正铲挖土机。正铲挖土机的挖土特点是：前进向上，强制切土。它适用于开
15、挖停机面以上的一三类土，且需与运土汽车配合完成整个挖运任务，其挖掘力大，生产率高。开挖大型基坑时需设坡道，挖土机在坑内作业，因此适宜在土质较好、无地下水的地区工作；当地下水位较高时，应采取降低地下水位的措施，把基坑土疏干。根据挖土机的开挖路线与汽车相对位置不同，其卸土方式有侧向卸土和后方卸土两种。,正向挖土，侧向卸土（图1.25a）即挖土机沿前进方向挖土，运输车辆停在侧面卸土（可停在停机面上或高于停机面）。此法挖土机卸土时动臂转角小，运输车辆行驶方便，故生产效率高，应用较广。,1.3.2土方开挖,1）定位与放线 土方开挖以前，要作好建筑好的定位放线工作。（1）建筑的定位 建筑物定位是将建筑物外
16、轮廓的轴线交点测定到地面上，用木桩标定出来，桩顶钉上小钉指示点位，这些桩叫角桩，如图1.35。然后根据角桩进行细部测设。为了方便地恢复各轴线位置，要把主要轴线延长到安全地点并做好标志，称为控制桩。为便于开槽后施工各阶段中确定轴线位置，应把轴线位置引测到龙门板上，用轴线钉标定。龙门板顶部标高一般定在0.00m，主要是便于施工时控制标高。,（2）放线 放线是根据定位确定的轴线位置，用石灰划出开挖的边线。开挖上口尺寸的确定应根据基础的设计尺寸和埋置深度、土壤类别及地下水情况，确定是否留工作面和放坡等。,（3）开挖中的深度控制 基槽（坑）开挖时，严禁扰动基层土层，破坏土层结构，降低承载力。要加强测量，
17、以防超挖。控制方法为：在距设计基底标高300500mm时，及时用水准仪抄平，打上水平控制桩，以作为挖槽（坑）时控制深度的依据。当开挖不深的基槽（坑）时，可在龙门板顶面拉上线，用尺子直接量开挖深度；当开挖较深的基坑时，用水准仪引测槽（坑）壁水平桩，一般距槽底300mm，沿基槽每34m钉设一个。使用机械挖土时，为防止超挖，可在设计标高以上保留200300mm土层不挖，而改用人工挖土。,2）土方开挖 基础土方的开挖方法，有人工挖方和机械挖方两种。应根据基础特点、规模、形式、深度以有及土质情况和地下水位，结合施工场地条件确定。一般大中型工程基坑土方量大，宜于使用土方机械施工，配合少量人工清槽；小型工程
18、基槽窄，土方量小，宜采用人工或人工配合小型挖土机施工。,（1）人工开挖 在基础土方开挖之前，应检查龙门板、轴承线桩有无位移现象，并根据设计图纸校核基础灰线的位置、尺寸、龙门板标高等是否符合要求。基础土方开挖应自上而下分步分层下挖，每步开挖深度约300mm，每层深度以600mm为宜，按踏步型逐层进行剥土；每层应留足够的工作面，避免相互碰撞出现安全事故；开挖应连续进行，尽快完成。挖土过程中，应经常按事先给定的坑槽尺寸进行检查，不够时对侧壁土及时进行修挖，修挖槽帮应自上而下进行，严禁从坑壁下部掏挖“神仙土”。所挖土方应两侧出土，抛于槽边的土方距离槽边1m、高度1m为宜。以保证边坡稳定，防止因压载过大
19、产生塌方。除留足所需的回填土外，多余的土应一次运至用土处或弃土场，避免二次搬运。,挖至距槽底约500mm时，应配合测量放线人员抄出距槽底500mm平线，沿槽边每隔34m钉水平标高小木桩（图1.36）。应随时依此检查槽底标高，不得低于标高。如个别处超挖，应用与基土相同的土料填补，并夯实到要求的密实度。或用碎石类土填补，并仔细夯实。如在重要部位超挖时，可用低强度等级的混凝土填补。如挖方后不能立即进行下一工序或在冬、雨期挖方，应在槽底标高以上保留150300mm不挖，待下道工序开始前再挖。冬期挖方每天下班前应挖一步虚土并盖草帘等保温，尤其是挖到槽底标高时，地基土不准受冻。,（2）机械挖方点式开挖。厂
20、房的柱基或中小型设备基础坑，因挖土量不大，基坑坡度小，机械只能在地面上作业，一般多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机能挖一、二类土和较深的基坑；反铲挖土机适于挖四类以下土和深度在4m以内的基坑。线式开挖。大型厂房的柱列基础和管沟基槽截面宽度较小，有一定长度，适于机械在地面上作业。一般多采用反铲挖土机。如基槽较浅，又有一定的宽度，土质干燥时也可采用推土机直接下到槽中作业，但基槽需有一定长度并设上下坡道。面式开挖。有地下室的房屋基础、箱形和筏式基础、设备与柱基础密集，采取整片开挖方式时。除可用推土机、铲运机进行场地平整和开挖表层外，多采用正铲挖土机、反铲挖土机或拉铲挖土机开挖。用正铲挖土机工效
21、高，但需有上下坡道，以便运输工具驶入坑内，还要求土质干燥；反铲和拉铲挖土机可在坑上开挖，运输工具可不驶入坑内，坑内土潮湿也可以作业，但工效比正铲低。,1.3.3土方的填筑与压实,1）土料选择与填筑要求为了保证填土工程的质量，必须正确选择土料和填筑方法。对填方土料应按设计要求验收后方可填入。如设计无要求，一般按下述原则进行。碎石类土、砂土（使用细、粉砂时应取得设计单位同意）和爆破石碴可用作表层以下的填料；含水量符合压实要求的黏性土，可用作各层填料；碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方。含有大量有机物的土，容易降解变形而降低承载能力；含水溶性硫酸盐大于5%的土，在地下水的作用下
22、，硫酸盐会逐渐溶解消失，形成孔洞影响密实性；因此前述两种土以及淤泥和淤泥质土、冻土、膨胀土等均不应作为填土。,填土应分层进行，并尽量采用同类土填筑。如采用不同土填筑时，应将透水性较大的土层置于透水性较小的土层之下，不能将各种土混杂在一起使用，以免填方内形成水囊。,碎石类土或爆破石碴作填料时，其最大粒径不得超过每层铺土厚度的2/3，使用振动碾时，不得超过每层铺土厚度的3/4,铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头或填方与山坡连接处。当填方位于倾斜的山坡上时，应将斜坡挖成阶梯状，以防填土横向移动。,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作用下产生偏移或变形。回填
23、以前，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%）。,2）填土压实方法填土的压实方法一般有：碾压、夯实、振动压实以及利用运土工具压实。对于大面积填土工程，多采用碾压和利用运土工具压实。对较小面积的填土工程，则宜用夯实机具进行压实。碾压法。碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度。碾压机械有平碾、羊足碾和气胎碾。,振动压实法。振动压实法是将振动压实机放在土层表面，借助振动机构使压实机振动土颗粒，土的颗粒发生相对位移而达到紧密状态。用这种方法振实非黏性土效果较好。,3）影响填土压实的主要因
24、素,填土压实量与许多因素有关，其中主要影响因素为：压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。压实功的影响。填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。土的密度与所耗的功的关系见图1.42。实际施工中，对于砂土只需碾压或夯实23遍，对压砂土只需34遍，对亚黏土或黏土只需56遍。,含水量的影响。在同一压实功的作用下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。当土具有适当含水量时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，从而易压实。土在最佳含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所行到的密度最大（图1.43）。,铺土厚度的影响。土在压实功的作用
25、下，其应力随深度增加而逐渐减小，超过一定深度后，则土的压实密度与未压实前相差极小。其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的影响深度。因此，填土压实时每层铺土厚度的确定应根据所选压实机械和土的性质，在保证压实质量的前提下，使土方压实机械的功耗费最小。,土料填筑的要求,1.密实度要求填方的密实度要求和质量指标通常以压实系数c表示。压实系数为土的控制（实际）干密度d与最大干密度dmax的比值。最大干密度dmax是在最优含水量时，通过标准的击实方法确定的。密实度要求一般根据工程结构性质、使用要求以及土的性质确定。,2.含水量控制在同一压实功条件下，填土的含水量对压实
26、质量有直接影响。对于较为干燥的土，因其颗粒之间的摩阻力较大，故不易被压实。当含水量超过一定限度时，土颗料之间的孔隙因水的填充而呈饱和状态，也不能被压实。当土的含水量适当时，水起到润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减小，可以获得较好的压实效果。每种土都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，不同土有不同的最佳含水量，如沙土为8%12%、黏土为19%23%、粉质黏土为12%15%、粉土为15%22%。工地上简单检验黏性土含水量的方法是以手握成团落地开花为适宜。,3.铺土厚度和压实遍数填土每层铺土厚度和压实遍数视土的性质、设计要求的压实系数和使用的压（夯）实机具性能而定，一般应通
27、过现场碾（夯）压试验确定。,1.4 基坑开挖与支护1.4.1 支护结构构造支护结构的类型,支护结构（包括围护墙和支撑）按其工作机理和围护墙的形式分为多种类型,支护结构的构造,1.围护墙1）深层搅拌水泥土桩墙深层搅拌水泥土桩墙围护墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。水泥土加固体的渗透系数不大于10-7 cm/s，能止水防渗，因此，这种围护墙属重力式挡墙，利用其本身重量和刚度进行挡土和防渗，具有双重作用。水泥土围护墙截面呈格栅形，相邻桩的搭接长宽不小于200 mm，截面置换率对淤泥不宜小于0.8，淤泥质土不宜小于0.7，一般黏性土、黏土及沙土不宜小于
28、0.6。格栅长度比不宜大于2。,2）钢板桩（1）槽钢钢板桩。槽钢钢板桩是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢的长度为68 m，型号由计算确定。打入地下后在顶部接近地面处设一道拉锚或支撑。因为其截面抗弯能力弱，故一般用于深度不超过4 m的基坑。由于搭接处不严密，一般不能完全止水。如果地下水位高，需要时可用轻型井点降低地下水位。槽钢钢板桩一般只用于一些小型工程。其优点是材料来源广，施工简便，可以重复使用。,（2）热轧锁口钢板桩。热轧锁口钢板桩（如图4-2所示）的形式有U形、L形、一字形、H形和组合型。钢板桩的优点是材料质量可靠，在软土地区打设方便，施工速度快而且简便；有一定的挡
29、水能力（小趾口者挡水能力更好）；可多次重复使用；一般费用较低。其缺点是一般的钢板桩刚度不够大，用于较深的基坑时支撑（或拉锚）工作量大，否则变形较大；在透水性较好的土层中不能完全挡水；拔除时易带土，如处理不当会引起土层移动，可能危害周围的环境。,（3）型钢横挡板。型钢横挡板围护墙也称桩板式支护结构，如图4-3所示。这种围护墙由工字钢（或H形钢）桩和横挡板（也称衬板）组成，再加上围檩、支撑等则成为一种支护体系。施工时先按一定间距打设工字钢或H形钢桩，然后在开挖土方时边挖边加设横挡板。施工结束拔出工字钢或H形钢桩，并在安全允许的条件下尽可能回收横挡板。,（4）钻孔灌筑桩。根据目前的施工工艺，钻孔灌筑
30、桩（如图4-4所示）为间隔排列，缝隙不小于100 mm，因此，它不具备挡水功能，需另做挡水帷幕，目前我国应用较多的是厚度为1.2 m的水泥土搅拌桩。当钻孔灌筑桩用于地下水位较低的地区时，不需要做挡水帷幕。,（5）挖孔桩。挖孔桩围护墙也属桩排式围护墙，多在我国东南沿海地区使用。其成孔是人工挖土，多为大直径桩，宜用于土质较好的地区。如土质松软、地下水位高时，需边挖土边施工衬圈，衬圈多为混凝土结构。在地下水位较高的地区施工挖孔桩时，还要注意挡水问题，否则地下水会大量流入桩孔，大量的抽排水会引起邻近地区地下水位下降，因土体固结而出现较大的地面沉降。挖孔桩时，由于人要下到桩孔开挖，便于检验土层，也易扩孔
31、；可多桩同时施工，施工速度可保证；大直径挖孔桩用作围护桩可不设或少设支撑。但挖孔桩劳动强度高、施工条件差，如遇有流沙还有一定危险。,（6）地下连续墙。地下连续墙是在基坑开挖之前，用特殊挖槽设备在泥浆护壁之下开挖深槽，然后下钢筋笼浇筑混凝土形成的地下土中的混凝土墙。地下连续墙施工时对周围环境影响小，能紧邻建（构）筑物等进行施工；刚度大、整体性好、变形小，能用于深基坑；处理好接头能较好地抗渗止水；如用逆作法施工，可实现两墙合一，能降低成本。地下连续墙适用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级者；在软土中悬臂式结构不宜大于5 m。,（7）加筋水泥土桩法（SMW工法）。加筋水泥土桩法即在水泥土搅拌桩内插入H
32、形钢，使之成为同时具有受力和抗渗两种功能的支护结构围护墙，如图4-5所示。坑深大时也可加设支撑。,（8）土钉墙。土钉墙（如图4-6所示）是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动起挡土作用的上述围护墙不同，它起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，可使基坑开挖后坡面保持稳定。,（9）逆作拱墙。当基坑平面形状适合时，可采用拱墙作为围护墙。拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。对于组合拱墙，可将局部拱墙视为两铰拱。,2支撑体系对于排桩、板墙式支护结构，当基坑深度较大时，为使围护墙受力合理和受力后变形控制在一定范围内，需沿围护墙竖向增设支承点，以减小跨度。如在坑内对围护墙加设支承，称为内支撑；如在坑外对
33、围护墙设拉支承，则称为拉锚（土锚）。,1）内支撑的类型内支撑按照材料分为钢支撑和混凝土支撑两类。（1）钢支撑。,（2）混凝土支撑。混凝土支撑是随着挖土的加深，根据设计规定的位置，现场支模浇筑而成的。其优点是形状多样性，可浇筑成直线、曲线构件；可根据基坑平面形状，浇筑成最优化的布置型式；整体刚度大，安全可靠，可使围护墙变形小，有利于保护周围环境；可方便地变化构件的截面和配筋，以适应其内力的变化。,2）内支撑的布置和形式（1）内支撑的布置。内支撑的布置要综合考虑下列因素。基坑平面形状、尺寸和开挖深度。基坑周围的环境保护要求和邻近地下工程的施工情况。主体工程地下结构的布置。土方开挖和主体工程地下结构
34、的施工顺序和施工方法。,（2）内支撑的布置形式。内支撑体系在平面上的布置形式有角撑、对撑、边桁架式、框架式等；这些形式有时也在同一基坑中混合使用，如环梁加边桁（框）架角撑加对撑等，如图4-11所示。要因地制宜，根据基坑的平面形状和尺寸设置最适合的支撑。,1.4.2 支护结构施工1.4.2.1 钢板桩施工,1.常用钢板桩钢板桩支护由于其施工速度快、可重复使用，因此，在一定条件下使用会取得较好的效益。常用的钢板桩有U形和Z形，除此以外还有直腹板式、H形和组合式钢板桩。国产的钢板桩有鞍W形和包W形拉森式（U形）钢板桩，其他的还有国产宽翼缘热轧槽钢（用于不太深的基坑，作为支护使用）。,2.钢板桩施工前
35、的准备工作1）钢板桩的检验（1）外观检验。外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、高度、厚度、端头矩形比、平直度和锁口形状等项内容。（2）材质检验。对钢板桩母材的化学成分及机械性能进行全面试验。它包括钢材的化学成分分析，构件的拉伸、弯曲试验，锁口强度试验和延伸率试验等项内容。每一种规格的钢板桩至少进行一个拉伸、弯曲试验。每2550 t的钢板桩应进行两个试件试验。,2）钢板桩的矫正（1）表面缺陷修补。（2）端部平面矫正。（3）桩体挠曲矫正。（4）桩体扭曲矫正。（5）桩体局部变形矫正。（6）锁口变形矫正。,3）打桩机的选择打设钢板桩时，使用自由落锤、汽动锤、柴油锤、振动锤等皆可，但使用较多的是振动锤。如
36、使用柴油锤，为保护桩顶因受冲击而损伤和控制打入方向，在桩锤和钢板桩之间需设置桩帽。振动打桩机是将机器产生的垂直振动传给桩体，使桩周围的土体因振动产生结构变化，降低了强度或产生液化，减小板桩周围的阻力，利于桩的贯入。振动打桩机打设钢板桩的施工速度快，更有利于拔钢板桩，不易损坏桩顶，操作简单；但其对硬土层（砂质土N50，黏性土N30）贯入性能较差，桩体周围土层会产生振动；耗电较多。,4）导架安装为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，也称“施工围檩”。导架通常由导梁和导桩等组成。它的形式，在平面上有单面和双面
37、之分，在高度上有单层和双层之分，一般常用的是单层双面导架，如图4-13所示。导桩的间距一般为2.53.5 m，双面导梁之间的间距h一般比板桩墙高度大815 mm。,3.钢板桩的打设和拔除1）打入方式的选择（1）单独打入法。这种方法是从板桩墙的一角开始，逐块（或两块为一组）打设，直至工程结束。这种打入方法简便、迅速，不需要其他辅助支架，但是易使板桩向一侧倾斜，且误差积累后不易纠正。为此，这种方法只适用于板桩墙要求不高、且板桩长度较小（如小于10 m）的情况。,（2）屏风式打入法。这种方法是将1020根钢板桩成排插入导架内，呈屏风状，然后再分批施打。施打时先将屏风墙两端的钢板桩打至设计标高或一定深
38、度，成为定位板桩，然后在中间按顺序分1/3、1/2板桩高度呈阶梯状打入，如图4-14所示。,2）钢板桩的打设（1）钢板桩墙的转角和封闭。采用异形板桩。连接件法。骑缝搭接法。轴线调整法。,（2）打桩时问题的处理。阻力过大不易贯入。其原因主要有两方面，一是在坚实的砂层、沙砾层中沉桩，桩的阻力过大；二是钢板桩连接锁口锈蚀、变形，入土阻力大。对第一种情况，可伴以高压冲水或改以振动法沉桩，不要用锤硬打；对第二种情况，宜加以除锈、矫正，在锁口内涂油脂，以减少阻力。钢板桩向打设的前进方向倾斜。在软土中打桩，由于锁口处的阻力大于板桩与土体间的阻力，使板桩易向前进方向倾斜。纠正方法是用卷扬机和钢丝绳将板桩反向拉
39、住后再锤击，或用特制的楔形板桩进行纠正。打设时将相邻板桩带入。在软土中打设钢板桩，如遇到不明障碍物或板桩倾斜时，板桩阻力会增大，会把相邻板桩带入。处理方法有：用屏风法打设；把相邻板桩焊在导梁上；在锁口处涂黄油以减少阻力。,3）钢板桩的拔除（1）静力拔桩主要用卷扬机或液压千斤顶，但该法效率低，有时难以顺利拔出，故较少应用。（2）振动拔桩是利用机械的振动激起钢板桩振动，以克服和削弱板桩拔出阻力，将板桩拔出。此法效率高，大功率的振动拔桩机可将多根板桩一起拔出。目前该法应用较多。（3）冲击拔桩是以高压空气、蒸汽为动力，利用打桩机给钢板桩以向上的冲击力，同时利用卷扬机将板桩拔出。,1.4.2.2 水泥土
40、墙施工,1.水泥土配合比1）材料要求（1）水泥。水泥土墙既可采用不同品种的水泥，如普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及其他品种的水泥，也可选择不同强度等级的水泥。（2）搅拌用水。搅拌用水按混凝土用水标准（JGJ 632006）的规定执行，要求搅拌用水不影响水泥土的凝结与硬化。（3）地下水。由于水泥土是在自然土层中形成的，地下水的侵蚀性对水泥土强度影响很大，尤以硫酸盐（如Na2SO4）为甚，它会对水泥产生结晶性侵蚀，甚至使水泥丧失强度。因此，在地下水中硫酸盐含量高的海水渗入等地区应选用抗硫酸盐水泥，防止硫酸盐对水泥土的结晶性侵蚀，防止水泥土出现开裂、崩解而丧失强度的现象。,2）配合比的选择（1
41、）水泥掺入比aw。水泥掺入比aw是指掺入的水泥重量与被加固土的重量（湿重）之比，水泥土墙的水泥掺入比aw通常选用12%14%，低于7%的水泥掺量对水泥土的固化作用较小，强度离散性较大，故一般掺量不应低于7%。对有机质含量较高的洪土和新填土，水泥掺量应适当增大，一般可取15%18%。当采用高压喷射注浆法施工时，水泥掺量应增加到30%左右。（2）水灰比（湿法搅拌）。湿法搅拌时，加水泥浆的水灰比可采用0.450.50。（3）外掺剂。为改善水泥土的性能或提高早期强度，宜加入外掺剂，常用的外掺剂有粉煤灰、木质素磺酸钙、碳酸钠、氯化钙、三乙醇胺等。各种外掺剂对水泥土的强度有着不同的影响，掺入合适的外掺剂，
42、既可节约水泥用量，又可改善水泥土的性质，同时也可利用一些工业废料，减少对环境的影响。,2.水泥土的物理力学性质1）重度水泥土的重度与水泥掺入比及搅拌工艺有关，水泥掺入比大，水泥土的重度也相应较大，当水泥掺入比为8%20%时，采用湿法施工的水泥土重度比原状土增加2%4%。2）含水量水泥土的含水量一般比原状土降低7%15%。水泥掺量越大或土层天然含水量越高，经水泥搅拌后其含水量降低的幅度越大。3）抗渗性水泥土具有较好的抗渗性，其渗透系数k一般在10-810-7 cm/s，抗渗等级可达到0.20.4 MPa级。水泥土的抗渗性能也随水泥掺入比的增加而提高。在相同水泥掺入比的情况下，其抗渗性能随龄期的增
43、加而提高。4）无侧限抗压强度影响水泥土无侧限抗压强度的主要因素有水泥掺量、水泥强度等级、龄期、外掺剂、土质及土的含水量。,3.水泥土墙施工工艺的选择水泥土墙施工工艺可采用喷浆式深层搅拌（湿法）、喷粉式深层搅拌（干法）和高压喷射注浆法（也称高压旋喷法）三种方法。,在水泥土墙中采用湿法工艺施工时注浆量较易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好。迄今为止，绝大部分水泥土墙都采用湿法工艺，因此，在设计与施工方面积累了丰富的经验，故一般应优先考虑湿法施工工艺。,采用干法施工工艺，虽然水泥土强度较高，但其喷粉量不易控制，搅拌难以均匀，桩身强度离散较大，出现事故的概率较高，目前已很少应用。水泥土桩也可采用高压
44、喷射注浆成桩工艺，它采用高压水、气切削土体并将水泥与土搅拌形成水泥土桩。该工艺施工简便，喷射注浆施工时，只需在土层中钻一个直径为50300 mm的小孔，便可在土中喷射成直径为0.42.0 m的加固水泥土桩。,4.深层搅拌水泥土墙（湿法）的施工1）施工机械深层搅拌桩机是用于湿法施工的水泥土桩机，它由深层搅拌桩、机架及配套机械等组成，如图4-15所示。,（1）SJB型深层搅拌机。SJB型深层搅拌机由电机、减速器、搅拌轴、搅拌头、中心管、输浆管、单向球阀，横向系杆等组成，如图4-16所示。深层搅拌桩机常用的机架有三种形式：塔架式（如图4-17所示）、桅杆式（如图4-18所示）及步履式（如图4-19所
45、示）。前两种构造简便、易于加工，在我国应用较多，但其搭设及行走较困难。桅杆式机架可靠近建筑物等附近进行施工，净操作面较小。步履式的机械化程度高，塔架高度大，钻进深度大，但机械费用较高。,（2）GZB-600型深层搅拌机。GZB-600型深层搅拌机采用2台30 kW电机，各自连接1台2K-H行齿轮减速器，如图4-20所示。该机采用单轴叶片喷浆方式，搅拌轴与输浆管为同心内外管，搅拌轴外径为129 mm，内管为输浆管，直径为76。,2）水泥土墙施工工艺搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。一般当水泥掺量较小、土质较松时，可用前者，反
46、之可用后者。水泥土墙施工工艺流程为：平整场地测量放线搅拌机具就位预搅拌下沉制备水泥浆提升喷浆搅拌重复上、下搅拌清洗移位下一桩施工,（1）就位。（2）预搅下沉。（3）制备水泥浆。（4）提升喷浆搅拌。（5）沉钻复搅。（6）重复提升搅拌。（7）移位。（8）清洗。,3）水泥土墙的施工要点（1）正确使用深层搅拌机。当搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大、电动机工作电流超过额定电流时，应降低提升或下降速度或适当补给清水。电网电压低于350 V时，应暂停施工以保护电机。对水冷型主机，在整个施工过程中其冷却循环水不能中断，应经常检查进水和出水温度，温差不能过大。塔架式或桅杆式机架行走时必须保持路基平整，行走稳定
47、。,（2）开挖样槽。由于水泥土墙是由水泥土桩密排(格栅型)布置的，桩的密度很大，施工中会出现涌土现象，即在施工桩位处土体涌出高于原地面，一般会高出1/151/8桩长。这给桩顶标高控制及后期混凝土面板施工带来麻烦。因此，在水泥土墙施工前应先在成桩施工范围内开挖一定深度的样槽，样槽的宽度可比水泥土墙的宽度b增加300500 mm，深度应根据土的密度等确定，一般可取桩长的1/10。,（3）清除障碍。施工前应清除搅拌桩施打范围内的一切障碍，如旧建筑基础、树根、枯井等，以防止施工受阻或成桩偏斜。当清除障碍范围较大或深度较深时，应做好覆土压实工作，防止机架倾斜。清障工作可与样槽开挖同时进行。（4）机架垂直
48、度控制。机架垂直度是决定成桩垂直度的关键，故必须严格控制，垂直度偏差应控制在1%以内。（5）工艺试桩。在施工前应进行工艺试桩。通过试桩，熟悉施工区的土质状况，确定施工工艺参数，如钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。,（6）成桩施工。控制下沉及提升速度。严格控制喷浆速率与喷浆提升（或下沉）速度的关系。防止断桩。邻桩施工。钻头及搅拌叶检查。（7）试块制作。（8）成桩记录。,5加筋水泥土桩法（SMW工法）1）施工机械（1）水泥土搅拌桩机。加筋水泥土桩法施工用搅拌桩机与一般水泥土搅拌桩机无大区别，主要是功率大，使成桩直径与长度更大，以适应大型型钢的压入。（2）压桩
49、（拔桩）机。,2）施工工艺（1）施工工艺流程。,（2）施工要点。开挖导沟、设置围檩导向架。搅拌桩施工。型钢的压入与拔出。型钢的压入采用压桩机并辅以起重设备。,1.4.2.3 地下连续墙施工,1.施工前的准备工作在进行地下连续墙设计和施工之前，必须认真对施工现场的情况和工程地质、水文地质情况进行调查研究，以确保施工的顺利进行。,20:07,130,20:07,131,20:07,132,20:07,133,20:07,134,20:07,135,20:07,136,20:07,137,20:07,138,2.地下连续墙的施工工艺过程,3.地下连续墙的施工1）修筑导墙（1）导墙的作用。挡土墙。作为
50、测量的基准。作为重物的支承。存蓄泥浆。,（2）导墙的形式,（3）导墙施工。现浇钢筋混凝土导墙的施工顺序为：平整场地测量定位挖槽及处理弃土绑扎钢筋支模板浇筑混凝土拆模并设置横撑导墙外侧回填土（如无外侧模板，可不进行此项工作）。,20:07,143,20:07,144,导墙采用小钢模,20:07,145,20:07,146,导墙回填土,2）泥浆护壁（1）泥浆的作用。泥浆的护壁作用。泥浆的携渣作用。泥浆的冷却和润滑作用。,（2）泥浆的成分。地下连续墙挖槽用护壁泥浆（膨润土泥浆）的制备，有下列几种方法。制备泥浆。挖槽前利用专用设备事先制备好泥浆，挖槽时输入沟槽。自成泥浆。用钻头式挖槽机挖槽时，向沟槽内
