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单元1 土方工程施工
1.4 土方开挖与填筑
1.4.1土方施工准备工作
（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
土方边坡坡度i＝ ，m称为坡度系数
（a） (b) (c)
（a）直线形边坡；（b)折线形边坡；（c）阶梯形边坡
边坡形式图
1.4.2土方边坡
对留设的边坡，当使用时间较长时，应做好坡面的保护。常用方法包括覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法及喷射混凝土法等。
基坑边坡护面方法图示
（a）薄膜或砂浆覆盖；（b）挂网或挂网抹面；
（c）喷射混凝土或混凝土护面；（d）土袋或砌石压坡
1-塑料薄膜；2-草袋或编织袋装土；3-插筋φ10～12mm；4-抹M5水泥砂浆；
5-20号钢丝网；6-C15喷射混凝土；7-C15细石混凝土；8-M5砂浆砌石；
9-排水沟；10-土堤；11-φ4～6mm钢筋网片，纵横间距250～300mm
南京古南都饭店基础施工中，由于山坡土质为杂填土，基坑开挖中出现了山坡边坡塌方，危及了山坡上的房屋安全。
发生边坡塌方的部位
某车间内开挖设备基础的大型深基坑，采取有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。
钢管内撑
1.4.3土壁支护
钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度略差，基坑支护结构易变形。多道钢管内撑有助于控制支护结构变形。
1、基槽支护
横撑式支撑用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类（见图1-21）。
水平挡土板的布置分为断续式和连续式两种。
a)　　　　　　　　　　　b)
图1-21 横撑式支撑
a)水平挡土板支撑; b)垂直挡土板支撑
1－水平挡土板；2－立柱；3－工具式横撑；4－垂直挡土板；5－横楞木
2、基坑支护
1) 水泥土挡墙
水泥土挡墙（图1-22）是通过沉入地下设备将喷入的水泥与土进行掺合，形成柱状的水泥加固土桩，并相互搭接而成，具有挡土、截水双重功能，一般靠自重和刚度进行挡土，适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、具有薄夹砂层的土、素填土等地基承载力标准值不大于150kPa的土层，作为基坑截水及较浅基坑的支护。
图1-22 水泥土挡墙示意图
水泥土搅拌桩用于地下水丰富的基坑工程施工中的止水帷幕。
水泥土挡墙的优点是坑内无支撑，便于机械化挖土作业，施工机具较简单，成桩速度快，使用材料单一，节省三材，造价较低；其缺点是相对位移较大，不适宜用于深基坑、一般不宜大于6m；当基坑长度大时，要采取中间加墩、起拱等措施，以减少位移。水泥土挡墙宜用于基坑侧壁安全等级为二、三级者；地基土承载力不宜大于150kPa。
2）型钢桩横挡板支撑（图1-23）
适用于土质较好，地下水位较低，深度不是很大的粘性土、砂土基坑中使用。
这种支护因基坑底部标高以下的被动土压力较小，不能在易产生管涌的软弱地基中应用。当地下水位较高时，要与降低地下水位措施配合使用。
图1-23 型钢桩横挡板支撑
1－型钢桩；2－横向挡土板；3－木楔
3）钢板桩或钢筋混凝土板桩支撑（图1-24）
图1-24 钢板桩或钢筋混凝土板桩支撑
图1-25 常用钢板桩截面形式
a) 一字形钢板桩 b)U形板桩（“拉森”板桩）
钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的刚度小。钢板桩拔桩时，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。
钢板桩支护
采用振动压入方法施工，长度超过坑深。
4) 钻孔灌注桩排桩挡墙（图1-26）
图1-26 钻孔灌注桩排桩挡墙
灌注桩施工无噪声、无振动、无挤土，刚度大，抗弯能力强，变形较小。多用于基坑侧壁安全等级为一、二、三级，坑深7～15m的基坑工程。但其永久保留在地基土中，可能对以后的地下工程施工造成障碍。
a）桩间高压注浆；b）桩背设置旋喷桩；c）设置深层搅拌桩；
d）设置挡水帷幕；e)桩间咬合搭接。
1—灌注桩；2—高压注浆；3—旋喷桩；
4—水泥搅拌桩；5—注浆帷幕；6—桩间搭接部分。
高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩＋混凝土梁内撑支护方案。
钻孔灌注桩支护
基坑第一道钢筋混凝土梁内撑
第二道钢内撑
5) 土层锚杆支护
土层锚杆由锚头、拉杆和锚固体组成。锚头由锚具、承压板、横梁和台座组成。土层锚杆用的拉杆，常用的有钢管(钻杆用作拉杆)、粗钢筋、钢丝束和钢绞线。
图1－25 土层锚杆构造图
1－挡墙；2－承托支架：3－横梁；4－台座；5－承压垫板；
6－锚具；7－钢拉杆；8－水泥浆或砂浆锚固体；9－非锚固段；
10－滑动面；D－锚固体直径；d－拉杆直径
非锚固段长度不宜小于5m，并应超过潜在滑裂面1.5m，锚固段长度由计算确定，并不宜小于4m。锚杆杆体下料长度应为锚杆自由段、锚固段及外露长度之和，外露长度须满足台座、腰梁尺寸及张拉作业要求。
锚杆的埋置深度要使最上层锚杆上面的覆土厚度不小于4m，以避免地面出现隆起现象。锚杆的层数根据基坑深度和土压力大小设置一层或多层。上下层垂直间距不宜小于2m，水平间距不宜小于1.5m，避免产生群锚效应而降低单根锚杆的承载力。
土锚倾角一般要求为15 ～25 ，且不宜大于45 ；土层锚杆的长度一般都在10m以上。在允许的倾角范围内根据地层结构，应使锚杆的锚固体置于较好的土层中。锚杆钻孔直径一般为90～150mm。
土锚杆的施工程序为：钻孔→安放杆体→注浆→预应力张拉→防腐处理。
土层锚杆适用于大面积、深基坑、各种土层的坑壁支护。但不适于在地下水较大或含有化学腐蚀物的土层或在松散、软弱的土层内使用。
锚杆的压水钻进成孔
锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式
图1-28 灌注桩与土层锚杆结合支撑
6）灌注桩与土层锚杆结合支撑（图1-28）
7）地下连续墙支护
(a) (b) (c) (d)
图1-29 　地下连续墙施工过程示意图
(a)成槽；(b)插入接头管；(c)放入钢筋笼；(d)浇注混凝土
1－已完成的单元槽段；2－泥浆；3－成槽机；4－接头管；5－钢筋笼；
6－导管；7－浇筑的混凝土
在工程开挖土方前，用特制的挖槽机械在泥浆护壁的情况下，每次开挖一定长度(一个单元槽段)的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，将在地面上加工好的钢筋骨架用起重机械吊入充满泥浆的沟槽内，然后通过导管向沟槽内浇筑混凝土，由于混凝土是由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，因此，随着混凝土的浇筑，泥浆也被置换出来，待混凝土浇筑至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。
图1-29　地下连续墙施工过程示意图
(a)成槽；(b)插入接头管；
(c)放入钢筋笼；(d)浇注混凝土
1－已完成的单元槽段；2－泥浆；3－成槽机；4－接头管；5－钢筋笼；6－导管；7－浇筑的混凝土
地下连续墙
导墙放线
导墙开挖
地下连续墙
钢筋绑扎
地下连续墙
模板支设
地下连续墙
浇筑混凝土
地下连续墙
导墙浇筑完毕
地下连续墙
成槽开挖
地下连续墙
成槽开挖
地下连续墙
泥浆配置
地下连续墙
导管吊放
地下连续墙
钢筋笼平台及钢筋对焊
地下连续墙
钢筋笼起吊
地下连续墙
钢筋笼起吊
地下连续墙
钢筋笼入槽
地下连续墙
导管起拔
地下连续墙
混凝土浇筑
地下连续墙
混凝土浇筑
地下连续墙
混凝土浇筑
8）土钉墙支护
士钉墙（图1-30）是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构。它是在土体内放置一定长度和分布密度的土钉体，并在坡面上喷射混凝土，从而形成加筋土体加固区带，用以弥补土体抗拉和抗剪强度低的不足。
图1-30 土钉墙
1-土钉；2-喷射细石混凝土面层；3-垫板
土钉墙设计及构造应符合下列规定：
①土钉墙墙面坡度不宜大于1:0.1；
②土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接；
③土钉的长度宜为开挖深度的0.5～1.2倍，间距宜为1～2m，与水平面夹角宜为5°～20°；
④土钉钢筋宜采用HRB335、HRB400级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm；
⑤注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于M10；
⑥喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为6～10mm，间距宜为150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于C20，面层厚度不宜小于80mm；
⑦坡面上下段钢筋网搭接长度应大于300mm。
土钉墙的特点是，安全可靠，可缩短工期，施工机具简单，经济效益好等。土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。
土钉墙
南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护采用了土钉支护结构。
钻孔，插入钢筋或螺旋管，灌浆，形成土钉
土钉墙
9）加筋水泥土桩法（SMW工法）
SMW工法（Soil Mixing Wall）就是采用多轴搅拌钻机在原地层中切碎土体，同时由钻机前端低压注入水泥类悬浊液与切碎土体搅拌充分混合而形成止水性较高的水泥土柱列式挡墙，并按挡墙功能在墙体中插入加强芯材料的一种地下施工技术。
图1-31 SMW工法示意图
1—插在水泥土桩中的H型钢 2—水泥土桩
SMW工法施工顺序：
　　①导沟开挖：确定是否有障碍物及做泥水沟。
　　②置放导轨。
　　③设定施工标志。
　　④SMW钻拌：钻掘及搅拌，重复搅拌，提升时搅拌。
　　⑤置放应力补强材（H型钢）。
　　⑥固定应力补强材。
　　⑦施工完成SMW。
A.SMW工法的分类
根据钻机轴数，SMW工法分为单轴、双轴、三轴、五轴等。
根据施工排数，SMW工法分为单排、双排、多排等。
根据芯材作用，SMW工法分为无芯材、抗拉筋、刚性芯材等。
根据芯材的回收性，SMW挡墙分为不可回收、可回收两种形式。
B.SMW工法的型钢布置形式
图1-25 型钢水泥土复合桩截面图
a）全位“满堂” b）全位“1隔1” c）全位“1隔2”
d）半位“满堂” e）半位“1隔1”

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