建筑施工技术(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：魏杰,李竞克

出版社：航空工业出版社

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建筑施工技术试读：

编者的话

建筑施工技术涉及面广、实践性强、综合性强、发展日新月异。随着高等教育改革的深入，如何培养适应建筑市场需求的、具备工程素质和岗位技能的技能型人才是建筑工程教育面临的首要问题，建筑施工技术课程在教学内容，教学手段、教学方法和教材建设等各方面都实现了创新。为适应培养应用型高级技术人才的需要，本书紧密联系实际，以新颁布的国家施工质量验收规范为依据，努力做到内容体系完整、丰富、叙述简练、图文并茂和通俗易懂，着重培养学生综合运用建筑施工技术理论知识分析、解决工程实际问题的能力。本书内容可操作性强，便于案例教学和实践教学。

本书由魏杰和李竞克主编，侯琳、许红、王银安和宁丽平担任副主编，王立新主审。具体分工如下：第一章由河南质量工程职业学院王银安和周口职业技术学院宁丽平编写；第二章由河南建筑职业技术学院侯琳编写；第三章由河南建筑职业技术学院李竞克编写；第四章由河南建筑职业技术学院魏杰编写；第五章由河南建筑职业技术学院许法轩编写；第六章由河南建筑职业技术学院白蕾、赵晓燕编写；第七章由河南建筑职业技术学院王玮编写；第八章由河南建筑职业技术学院许红编写；第九章由山西省城乡建设学校张宝华编写。全书由李竞克负责统稿，王立新负责审稿。

本书在编写过程中查阅了大量的规范、专业文献和资料，书中未一一注明出处，在此，特对相关作者表示衷心的感谢！

限于编者水平有限，加之时间仓促，疏漏之处在所难免，恳切希望广大读者批评指正。编者2012年7月  第1章土方工程【学习要求】

了解土的工程分类和鉴别方法；掌握土方工程施工的特点及土的工程性质

掌握基坑（槽）支护结构的形式；能进行基坑（槽）土方量计算

能正确选择降水、排水方法；能分析土坡失稳和流砂产生的原因

掌握基坑（槽）开挖的施工机械和开挖方法；掌握土方的填筑和压实方法

了解土方工程冬、雨期施工的特点和施工方法；了解土方工程常见质量事故及处理方法第1节 概述

土方工程是建筑工程施工的主要工程之一，它主要包括场地平整、土方开挖、运输和填筑，以及施工排水、降水和土壁支撑等工作。

土方工程的工程量大，施工工期长，劳动强度大，施工条件复杂，又多为露天作业，受气候、水文、地质等影响较大，难以确定的因素较多。因此在组织土方工程施工前，应详细分析和核查各项技术资料（如地下管道、电缆和地下构筑物资料等），进行现场调查并根据现场施工条件做好施工组织设计，选择好施工方法和机械设备，制定合理的调配方案，实行科学管理，以保证工程质量。一、土的工程分类

土的种类繁多，分类方法也较多。在这里我们只介绍与土方施工密切相关的工程分类。

在建筑工程施工中常根据土方施工时的开挖难易程度，将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石和特坚石8类，称为土的工程分类。前4类属一般土，后4类属岩石，土的分类方法及其现场鉴别方法如表1-1所示。表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法续表1-1

土的开挖难易影响着土方开挖的方法、劳动量的消耗、工期的长短和工程的费用。因此，在建筑工程施工中应首先根据土的工程分类确定土的类别。二、土的工程性质

土的工程性质对土方工程的施工有直接影响，在施工之前应详细了解，以避免给工程施工带来不必要的麻烦。土的工程性质如下：（一）土的密度

土的密度分为天然密度和干密度。

土的天然密度：土在天然状态下单位体积的质量。它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。

ρ=m/V　　　　　　（式1-1）

式中ρ——土的天然密度；

m——土的总质量（kg）；3

V——土的天然体积（m）。

土的干密度：单位体积土中固体颗粒的质量。土的干密度愈大，表示土越密实。工程上常把干密度作为检验填土压实质量的控制指标。

式中ρ——土的干密度；d

m——土中固体颗粒的质量（kg）。s（二）土的密实度

土的密实度即土的密实程度：施工时的填土干密度与实验室所得的最大干密度之比值。

式中ρ——土的最大干密度；dmax

λ——密实度（即压实系数）。c

土的密实度对填土的施工质量有很大影响，它是衡量回填土施工质量的重要指标。（三）土的可松性

土的可松性是指在自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，也不能恢复其原来的体积。由于土方工程量是以自然状态的体积来计算的，所以在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具数量等的时候必须考虑土的可松性。

土的可松性程度用可松性系数表示，即

式中K——最初可松性系数；s——最后可松性系数；3

V——土在天然状态下的体积（m）；13

V——土经开挖后的松散体积（m）；23

V——土经回填压实后的体积（m）。3

在土方工程中，K是计算土方施工机械及运土车辆等的重要参s数，是计算场地平整标高及填方时所需挖土量等的重要参数，不同类型土的可松性系数参照表1-1。（四）土的压缩性

移挖作填或取土回填，松土经填压后会压缩，一般松土的压缩率如表1-2所示。在松土回填时应考虑土的压缩率，一般可按填方断面增加10%～20%来计算松土方量。表1-2 土的压缩性续表1-2（五）土的含水量

土的含水量W是土中所含水的质量与土的固体颗粒的质量之比，以百分数表示。

式中G——含水状态时土的质量（kg）；1

G——土烘干后的质量（kg）。2

土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的夯实质量。如土的含水量超过25%～30%，则机械化施工困难，容易打滑、陷车。回填土则需有最佳含水量，方能夯压密实，获得最大干密度，土的最佳含水量和最大干密度参考值如表1-3所示。表1-3 土的最佳含水量和最大干密度（六）土的渗透性

土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数K表示。渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性，一般应通过室内渗透试验或现场抽水试验确定，土的渗透系数参考值如表1-4所示。表1-4 土的渗透系数参考值第2节 场地平整一、土方工程施工前的准备工作

土方工程施工前应做好下述准备工作：

① 场地清理：包括清理地面及地下各种障碍。在施工前应拆除旧房和古墓，拆除或改建通讯、电力设备、地下管线及地下建筑物，迁移树木，去除耕植土及河塘淤泥等。

② 排除地面水：场地内低洼地区的积水必须排除，同时应注意雨水的排除，使场地保持干燥，便于土方施工。地面水的排除一般采用排水沟、截水沟、挡水土坝等措施。

③ 修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。

④ 做好材料、机具及土方机械的进场工作。

⑤ 做好土方工程测量、放线工作。

⑥ 根据土方施工设计做好土方工程的辅助工作，如边坡稳定、基坑（槽）支护和降低地下水等。二、场地平整的土方工程量计算（一）场地设计时有确定标高

场地平整就是将天然地面改造成施工所要求的平面。场地平整首先要确定场地平整设计标高，场地平整设计标高的确定一般有两种情况。

当整体规划设计时有确定场地设计标高，此时必须综合考虑的因素有：

① 要与已有建筑标高相适应；

② 要能满足生产工艺和运输要求；

③ 要尽量利用地形，减少挖方数量；

④ 要求场地内挖方和填方基本平衡，以降低土方运输费用；

⑤ 要有一定的泄水坡度，以满足排水需要等。（二）场地设计没有确定标高

当总体规划没有确定场地设计标高时，以场地内挖填平衡、降低运输费用为原则确定设计标高，由此可计算场地平整的土方量。

计算场地平整的土方量的步骤如下：

① 依据已有地形图（一般用1/500的地形图）划分成边长相等的若干个方格网，方格网一般采用20×20～40×40（m×m）；

② 确定各角点的自然地面标高；

③ 确定各角点的设计地面标高；

④ 确定各个角点的施工高度（挖或填），挖方为（-），填方为（+）；

⑤ 确定零线；

⑥ 计算方格挖、填方量；

⑦ 计算土方量汇总。

分别将挖方区（或填方区）所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。三、场地平整的施工方案

① 先平整场地后开挖基坑（槽）；

② 先开挖基坑（槽）后平整场地；

③ 边开挖基坑（槽）边平整场地；

在实际施工过程中，具体采用何种方案要根据施工现场的实际情况选择合理的施工方案。第3节 基坑开挖一、建筑物的定位与放线

基坑（槽）的施工，首先应进行房屋定位和标高引测，然后根据基础的底面尺寸、埋置深度、土质好坏、地下水位高低及季节性变化等不同情况，考虑施工需要，确定是否需要留工作面（施工人员操作、支模板等所需要的平面位置，混凝土基础施工时工作面一般留300mm）、放坡、增加排水设施和设置支撑，从而定出挖土边线和进行放线工作。

基槽放线：根据房屋主轴线控制点，首先将外墙轴线的交点用木桩测设在地面上，并在桩顶钉上铁钉作为标志。房屋外墙轴线测定以后，再根据建筑物平面图，将内部开间所有轴线都一一测出。最后根据边坡系数计算开挖宽度，在中心轴线两侧用石灰在地面上撒出基槽开挖边线。同时在房屋四周设置龙门板，以便于基础施工时复核轴线位置。

柱基放线：在基坑开挖前，从设计图上查出基础的纵横轴线编号和基础施工详图，根据柱子的纵横轴线，用经纬仪在矩形控制网上测定基础中心线的端点，同时在每个柱基中心线上，测定基础定位桩，每个基础的中心线上设置四个定位木桩，其桩位离基础开挖线的距离为0.5～1.0m。若基础之间的距离不大，可每隔1～2个或几个基础打一个定位桩，但两个定位桩的间距不宜超过20m，以便通过定位桩之间的拉线来恢复中间柱基的中线。桩顶上钉一钉子，标明中心线的位置。然后根据施工图上柱基的尺寸和按边坡系数确定的挖土边线的尺寸，放出基坑上口挖土边线，标出挖土范围。

大基坑开挖，根据房屋的控制点用经纬仪放出基坑四周的挖土边线。二、土壁支护（一）土方边坡及其稳定

土方边坡坡度用其高度H与其底宽B之比表示，也称边坡值。边坡可做成直线形、折线形或踏步形（如图1-1所示）。

m＝B/H，称为坡度系数。图1-1 土方边坡

施工中，土方边坡坡度的留设应考虑土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水水位、坡顶荷载和气候条件等因素。临时性挖方边坡值应符合表1-5的规定。表1-5 临时性挖方边坡值

当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：

密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）　　　　　　　　　　1.0m；

硬塑、可塑的粉土及粉质黏土　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.25m；

硬塑、可塑的黏土和碎石类土（充填物为黏性土）　　　　　　　　　1.5m；

坚硬的黏土　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2m。

挖方深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。

当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1-6规定。表1-6 深度在5m内的基坑（槽）、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）

一般情况下，应对土方边坡作稳定分析，即在一定开挖深度及坡顶荷载下，选择合适的边坡值，使土体抗剪切破坏有足够的安全度，而且其变形不应超过允许值。

边坡稳定的分析方法很多，如摩擦圆法、条分法等。有关这方面的计算，可参考有关资料。

施工中除应正确确定边坡，还要进行护坡，以防边坡发生滑动。土坡的滑动一般是指土方边坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其隐定性（如图1-2所示）。边坡失稳往往是在外界不利因素影响下触发和加剧的，这些外界不利因素往往导致土体剪应力增加或抗剪强度降低。图1-2 土坡的滑动

土体的下滑在土体中产生剪应力，引起下滑力增加的因素主要有：坡顶上堆物、行车等荷载；雨水或地面水渗入土中使土的含水量提高而使土的自重增加；地下水的渗流产生一定的动水压力；土体竖向裂缝中的积水产生侧向静水压力等。引起土壤抗剪强度降低的原因主要有：气候的影响使土质松软；土体内含水量增加而产生润滑作用；饱和的细砂、粗砂受振动而液化等。

因此，在土方施工中，要预估各种可能出现的情况，采取必要的措施护坡防坍，特别要注意及时排除雨水、地面水，防止坡顶集中堆荷及振动。必要时可采用钢丝网细石混凝土（或砂桨）护坡面层，如是永久性土方边坡，则应做好永久性加固措施。（二）基坑（槽）支护

开挖基坑（槽）时，如地质条件及周围环境许可，采用放坡开挖是较经济的。但在建筑稠密地区施工，或有地下水渗入基坑（槽）时，往往不可能按要求的坡度放坡开挖，就需要进行基坑（槽）支护，以保证施工顺利和安全，减少对相邻建筑、管线等的不利影响。

基坑（槽）支护结构的主要作用是支撑土壁。此外，钢板桩、混凝土板桩及水泥土搅拌桩等围护结构还兼有不同程度的隔水作用。

基坑（槽）支护结构的形式有多种，根据受力状态可分为横撑式支撑结构、板桩式支护结构、水泥土桩墙支护和土钉支护。

1. 横撑式支撑结构

开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板式和垂直挡土板式两类，水平挡土板的布置又分间断式和连续式两种，如图1-3所示。湿度小的黏性土挖土深度小于3m时，可用间断式水平挡土板支撑；对松散、湿度大的土壤可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑，挖土深度不受限制。图1-3 横撑式支撑

2. 板桩式支护结构

板桩式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑（或拉锚）系统（如图1-4所示）。悬臂式板桩支护结构则不设支撑（或拉锚）。图1-4 板桩破坏情况示意图（1）挡墙系统

挡墙系统常用的材料有木板桩、钢板桩及钢筋混凝土板桩等，下面主要介绍钢板桩。

钢板桩有平板形和波浪形（如图1-5所示）两种。钢板桩通过锁口互相连接，形成一道连续的挡墙。由于锁口的连接，使钢板桩之间连接牢固，形成整体。同时，钢板桩也具有较好的隔水能力，钢板桩截面积小，易于打入。U形、Z形等波浪式钢板桩截面抗弯能力较好，施工完毕后还可拔出重复使用。图1-5 常用钢板桩

对于钢板桩，通常有三种打桩方法：

① 单独打入法。此法是从一角开始逐块打入，每块钢板桩从开始打入到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。但是，由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差大不易纠正，壁面平直度难以控制。一般在钢板桩长度不大（小于10m）、工程要求不高时采用此法。

② 围檩插桩法。围檩支架由围檩和围檩桩组成，在平面上分单面围檩和双面围檩，高度方向上有单层和双层之分，围檩支架在打设板桩时起导向作用；双面围檩之间的距离，比两块板桩组合宽度大8～15mm。

双层围檩插桩法是在地面上，离板桩墙轴线一定距离先筑起双层围檩支架，而后将钢板桩依次在双层围檩中全部插好，成为一个高大的钢板桩墙，待四角实现封闭合拢后，再按阶梯型逐块将板桩打入至设计标高的高度位置，如图1-6所示。此法优点是可以保证平面尺寸准确和钢板桩垂直度，但施工速度慢，不经济。

③ 分段复打桩法。又称屏风法，是将10～20块钢板桩组成的钢板桩墙沿单层围檩插入一定深度的土中形成较短的屏风墙。先将其两端的两块打入，严格控制其垂直度，打好后用电焊固定在围檩上，然后将其他的板桩依次打入1/2或1/3的板桩高度。此法可以防止板桩过大的倾斜和扭转，防止误差积累，有利实现封闭合拢，且分段打设，不会影响邻近板桩施工。

打桩锤根据板桩打入阻力确定，该阻力包括板桩端部阻力，侧面摩阻力和锁口阻力。桩锤不宜过重，以防因锤击过大而产生板桩顶部纵向弯曲，一般情况下，桩锤重量约为钢板桩重量的两倍。此外，选择桩锤时还应考虑锤体外形尺寸，其宽度不能大于所有板桩块的宽度之和。图1-6 围檩插桩法

地下工程施工结束后，钢板桩一般都要拔出，以便重复使用。钢板桩的拔除首先要确定拔除方法与拔除顺序，由于板桩拔出时带土，会引起土体变形，对周围环境造成危害。必要时还应采取注浆填充等措施。（2）支撑系统

支撑系统一般采用大型钢管、H型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统一般用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。根据基坑开挖的深度及挡墙系统的截面性能，可设置一道或多道支撑（或拉锚）。当基坑较浅，挡墙具有一定刚度时，可采用悬臂式挡墙而不设支撑或拉锚。

支撑或拉锚与挡墙系统通过围檩、压顶梁等连接成整体。

板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和防水作用；且板桩墙面要平直，以满足墙内支撑安装精度的要求，对封闭式板桩墙还要求封闭合拢。

3. 地下连续墙支护结构（1）地下连续墙施工工艺

地下连续墙施工顺序为：修筑导墙→挖槽→吊放接头管（箱）、吊放钢筋笼→浇注混凝土。

导墙的作用：为槽定位（确定标高、水平位置、垂直位置），支撑（机械、钢筋笼等），存放泥浆（可保持泥浆面高度）。泥浆的作用：护壁、携碴和冷却润滑。

目前，在地下连续墙施工中，常用的挖槽机械按其工作机理分为挖斗式、冲击式和回转式三大类，而每一类中又分为多种类型。

地下连续墙施工的常用方法有砂石吸力泵排泥、压缩空气升液排泥、潜水泥浆泵排泥。起吊时采取在钢筋笼内放桁架的方法防止钢筋笼起变形。

地下连续墙的施工接头有以下几种：

① 接头管（亦称锁口管）接头，应用最广。

一个单元槽段土方挖好后，于槽段端部用吊车放入接头管，然后吊放钢筋笼并浇筑混凝土，待浇筑的混凝土强度达到0.05～0.20MPa时（一般在混凝土浇筑后3～5h，视气温而定），开始用吊车或液压顶升架将接头管拔出，拔出速度应与混凝土浇筑速度、混凝土强度增长速度相适应，一般为2～4m/h，应在混凝土浇筑结束后8h以内将接头管全部拔出。接头管直径一般比墙厚小50mm，可根据具体需要分段接长。

② 接头箱接头。一个单元槽段挖土结束后，吊放接头箱，再吊放钢筋笼。钢筋笼端部的水平钢筋可插入接头箱内。接头箱的开口面被焊在钢筋笼端部的钢板上并封住，因而浇筑的混凝土不能进入接头箱。跟接头管一样，当混凝土达到一定强度时，逐步吊出接头箱。

③ 隔板式接头。隔板式接头按隔板的形状分为平隔板、榫形隔板和V形隔板。由于隔板与槽壁之间有缝隙，为防止新浇筑的混凝土渗入，要在钢筋笼的两边铺贴维尼龙等化纤布。化纤布可把单元槽段钢筋笼全部罩住，要注意吊入钢筋笼时不要损坏化纤布。

带有接头钢筋的榫形隔板式接头，能使各单元墙段形成一个整体，是一种较好的接头方式。但插入钢筋笼较困难，且接头处混凝土的流动亦受到阻碍，施工时要特别注意。（2）地下连续墙的规范要求

地下连续墙的一般厚度为600～800mm，已建工程中最大厚度为1200mm。墙厚除满足设计要求外，还需结合成槽机械的规格决定，不小于600mm。

地下连续墙单元墙段（槽段）的长度、形状，应根据整体平面布置、受力特性、槽壁稳定性、环境条件和施工要求等因素综合确定。当地下水位变动频繁或槽壁孔可能发生坍塌时，应进行成槽试验及槽壁的稳定性验算。地下连续墙受力钢筋应采用HRB钢筋，直径不小于20mm；构造钢筋可采用HPB或HRB钢筋，直径不小于14mm；竖向钢筋的净距不小于75mm；构造钢筋的间距不应大于300mm。

地下连续墙单元槽段的钢筋笼宜装配成一个整体，必须分段时，宜采用焊接或机械连接，应在结构内力较小处布置接头位置，接头应互相错开。地下连续墙钢筋的保护层厚度，当作为临时性支护结构时不小于50mm，当作为永久性支护结构时不小于70mm。当地下连续墙与主体结构连接时，预埋在墙内的受力钢筋、连接螺栓或连接钢板，均应满足受力计算要求，锚固长度满足现行《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）的要求，预埋钢筋应采用Ⅰ级钢筋，直径不大于20mm。地下连续墙墙体混凝土的抗渗系数不得小于0.6MPa，二层以上地下室不小于0.8MPa。当墙段之间的接缝不设止水带时，应选用锁口圆弧形、槽形或V形等可靠的防渗止水接头，接头面应严格清刷，不得留有夹泥或沉渣。

地下连续墙与地下结构梁、板的连接，应通过墙体的预埋构件。与底板连接应采用整体连接，与接头钢筋连接应采用焊接或机械连接。

4. 水泥土桩墙支护

水泥土桩墙支护是一种重力式支护结构，重力式支护结构主要通过加固基坑周边土形成一定厚度的重力式墙，以达到挡土目的。

水泥土桩墙，即在基坑四周用深层搅拌法将水泥与土拌和，形成的块状连续壁或格状连续壁与壁间土组成复合重力式支护结构。这种支护墙具有防渗和挡土的双重功能，宜用于场地较开阔，挖深不大于6m，土质承载力标准值小于150kPa的软土或较软土中。水泥土加固体的强度取决于水泥掺入比（水泥重量与加固土体重量的比值），围护墙常用的水泥掺入比为12%～14%。常用的水泥品种是强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥。

5. 土钉支护

土钉支护是以土钉作为受力构件的坑外边坡支护技术，它由密集的土钉群、被加固的原位土体、喷射的混凝土面层和必要的防水系统组成。

土钉支护有土钉和面层组成。土钉宜采用直径16～32mm的HRB335级、HRB400级钢筋，与水平面夹角宜为5°～20°；秃顶的长度为基坑开挖深度的0.5～1.2倍；水平间距和垂直间距相等为1～2m，具体数值依据土质而定。

土钉支护的施工工艺：定位→钻孔就位→成孔→插钢筋→注浆→喷射混凝土。

土钉支护的显著特点是材料用量和工程量小，施工速度快，施工设备和操作方法简单，对环境干扰小，土体支护位移小，对相邻建筑物影响较小，经济利益好。三、基坑（槽）土方量计算（一）基坑土方工程量计算

基坑土方量可按几何中的拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）的体积公式计算，如图1-7所示。即：2

式中A、A——基坑上、下底的面积（m）；12

H——基坑深度（m）；2

A——基坑的中截面面积（m）。0图1-7 基坑土方量计算（二）基槽土方工程量计算

1. 等截面基槽

V=AL　　　　　　（式1-9）3

式中V——基槽的土方工程量（m）；2

A——基槽横断面面积（m）；

L——基槽的长度（m），外墙中心线之间的长度。

2. 不等截面基槽

基槽和路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法计算，如图1-8所示。3

式中V——第一段的土方量（m）；1

L——第一段的长度（m）。1

将各段土方量相加，即得总土方量：3

式中V、V、…、V——各分段的土方量（m）。12n图1-8 基槽土方量计算四、施工排水与降低地下水位

基坑（槽）开挖、降排水措施和支护方案虽然属于施工期间的临时措施，但对施工的安全、工期和经济效益有较大的影响，特别是地下水位较高的软土地基，基坑开挖是整个高层建筑关键技术之一，有的高层建筑这项费用甚至达到整个建筑工程费用的20%以上。因此，除了精心设计外，施工时应加强检测，根据结构的应力、位移、坑底的隆起量和渗漏量等信息指导施工过程，必要时对原设计进行修改和完善。对可能出现的险情应有充分的估计，设计时就应考虑并提出相应的补救措施。

当基坑（槽）开挖和基础施工期间的最高地下水位高于坑底设计标高时，应对地下水位进行降水处理，以保证开挖期间获得干燥的作业面，保证坑（槽）底、边坡和基础底板的稳定，同时确保邻近基坑的建筑物和其他设施的正常运行。

根据基坑（槽）开挖深度、场地水文地质条件和周围环境，可采用集水井降水法和井点降水法进行降水。（一）集水井降水法

在基坑或沟槽开挖时，采用截、疏、抽的方法来进行排水。开挖时，沿坑底周围或中央开挖排水沟，再在沟底设集水井，使基坑内的水经排水沟流向集水井，然后用水泵抽走（如图1-9所示）。图1-9 集水井降水

基坑四周的排水沟及集水井应设置在基础范围以外，地下水流的上游。明沟排水的纵坡宜控制在1‰～2‰；集水井应根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，每隔20～40m设置一个。

集水井的直径，一般为0.7～0.8m。其深度随着挖土的加深而加深，要始终低于挖土面0.8～1.0m。井壁可用竹、木等材料进行简易加固。

当基坑挖至设计标高后，井底应低于坑底1～2m，并铺设0.3m碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出，并防止井底的土被搅动。

集水井降水法由于设备简单和排水方便，采用较为普遍。但当开挖深度大、地下水位较高而土质又不好时，用明排水法降水。挖至地下水位以下时，有时坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂现象。发生流砂时，土完全丧失承载能力，使施工条件恶化，难以达到开挖设计深度，严重时会造成边坡塌方及附近建筑物下沉、倾斜或倒塌等。总之，流砂现象对土方施工和附近建筑物有很大危害。

1. 流砂现象形成的原因

流砂现象的形成有其内因和外因。内因取决于土壤的性质，当土的孔隙度大、含水量大、黏粒含量少、粉粒多、渗透系数小、排水性能差等均容易产生流砂现象。因此，流砂现象经常发生在细砂、粉砂和亚砂土中。

但会不会发生流砂现象，还应具备一定的外因条件，即地下水及其产生动水压力的大小和方向。当地下水位较高，基坑内排水所造成的水位差较大时，动水压力也愈大。当动水压力大于或等于浮土重度时，就会推动土壤失去稳定，形成流砂现象。

2. 防治流砂的方法

防治流砂总的原则是“治砂必治水”。其途径有三：一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。具体措施如下：

① 枯水期施工。因地下水位低，坑内外水位差小，动水压力减小，从而可预防和减轻流砂现象。

② 打板桩。将板桩沿基坑周围打入不透水层，便可起到截住水流的作用；或者打入坑底面一定深度，这样将地下水引至坑底以下流入基坑，不仅增加了渗流长度，而且改变了动水压力的方向从而可达到减小动水压力的目的。

③ 水中挖土。即不排水施工，使坑内外的水压相平衡，不致形成动水压力。

④ 人工降低地下水位。就是截住水流，不让地下水流入基坑，不仅可防治流砂和土壁塌方，还可以改善施工条件。

⑤ 地下连续墙法。此法是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，同时又为深基础施工提供可靠支护结构。

⑥ 抛大石块，抢速度施工。如在施工过程中发生局部或轻微的流砂现象，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，增加土的压力，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中或沼泽地区施工时，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，以减少因防治流砂增加费用。（二）井点降水法

井点降水法也称人工降低地下水位法，是地下水位较高的地区施工中采取的重要措施之一。基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定的井点管，利用抽水设备，从井点管中将地下水不断抽出，使地下水位降低到拟开挖的基坑底面。这样不仅能克服流沙现象，稳定边坡，降低地下水对支护结构的水平压力，防止坑底土的隆起，加快土的固结，提高地基土的承载能力，还能使位于天然地下水位以下的基础工程能在较干燥的施工环境中进行施工。采用人工降低地下水位，可适当改陡边坡，减少挖土方量。但在降水过程中，基坑附近的地基土壤会有一定的沉降，施工时要严加注意，防止地基沉降给周围建筑物带来不利影响。

井点降水法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点。选用哪种井点降水法方法分析根据土层的渗透系数、要求降低水位的深度、工程特点及设备情况，作技术和经济比较后确定，各种井点降水法的适用范围如表1-7所示。其中轻型井点应用较为广泛，本节将作主要介绍。表1-7 各种井点降水法适用范围

1. 轻型井点

轻型井点是沿基坑四周将许多根井点管沉入地下蓄水层内，井点管上端通过弯联管与集水总管相连接，并利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出，从而将地下水位降低至基底以下。（1）轻型井点设备

轻型井点设备由滤管、井点管、弯联管、集水总管和抽水设备等组成，如图1-10所示。图1-10 轻型井点降低地下水位示意

滤管是进水设备（图1-11所示），滤管用φ38～φ55mm钢管制成，长度一般为1.0～1.7m。滤管壁上钻有直径12～18mm的呈梅花型布置的滤孔，滤孔面积占滤管表面积的20%～30%。管壁外包有粗细两层滤网，为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用小塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，并在滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管上端与井点管相连，下端有铸铁头，便于沉入井中。

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