一级注册结构工程师基础考试 土木工程施工与管理教材Word文档下载推荐.docx

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施工占地少、振动小,噪音较低,但容易污染环境,成本较高,对于特殊不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。

（3）钻孔灌注桩:

通过机械或人工方法在桩位成孔,向孔内灌注混凝土形成桩,进而排列形成挡墙。

钻孔灌注桩具有较好的刚度,但需采取措施提高防水性能和柱间连接的可靠性,钻孔灌注桩应用广泛,适用于地下水位较低、复杂的地质环境。

（4）地下连续墙:

借助施工机械在地下挖掘狭长深槽,在槽内吊放入钢筋笼并浇筑混凝土,形成钢筋混凝土墙段,墙段连接形成地下连续墙。

地下连续墙整体刚度大、抗渗性好、对环境影响小,适用于基坑深度大、地质环境复杂、周围环境要求高的情况。

（5）逆作拱墙:

逆作拱墙结构形式根据基坑平面形状可采用全封闭拱墙,也可采用局部拱墙,基坑侧壁安全等级宜为二级、三级。

拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8,基坑开挖深度不宜大于12m。

逆作拱墙不宜用于淤泥和淤泥土场地。

施工过程中地下水位高于基坑底面时,应采取降水或截水措施。

（6）SMW工法:

SMW（Soil－Mixingwall的简称）工法是通过多轴型钻掘搅拌机就地进行土体钻掘,同时在钻头处将水泥浆注入土体进行充分搅拌,在水泥土体未结硬前将H型钢或其他型材插入搅拌桩,从而形成具有一定强度和刚度的连续地下墙体。

SMW工法施工简便、抗渗性好、工期短、环境影响小等优点,具有较强的适用性。

保持挡墙牢固稳定需借助支撑系统,支撑系统包括内支撑和锚杆。

内支撑有水平横撑、扁撑、斜撑,使用材料包括钢结构支撑（大型钢管、H型钢、格构式钢支撑）和钢筋混凝土结构支撑。

锚杆有斜锚杆、锚定板拉杆等。

支撑系统应根据基坑深度、平面尺寸、土体受力情况、周边环境要求等因素综合考虑确定方案。

常用的支撑方法包括:

（1）横撑式支撑:

横撑式支撑适用于较为狭窄的基坑,包括水平挡土板式和垂直挡土板式。

水平挡土板式又分为断续式和连续式。

前者适用于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土,深度在3m以内;

后者适用于较潮湿的或散粒的土,深度在5m以内。

垂直挡土板式适用于土质较松散或湿度很高的土,深度不限。

（2）大型结构支撑:

包括钢结构支撑体系和钢筋混凝土结构支撑体系。

施工过程中随着基坑开挖逐层安装（浇筑）结构支撑,并在支撑内继续开挖。

大型结构支撑,尤其筋混凝土支撑刚度大、变形小,适用于在软土层开挖的较大、较深的基坑。

（3）锚拉支撑:

柱桩在水平挡土板外侧,一端打入土中,另一端用拉杆与锚桩拉紧在挡土板内侧回填土。

拉锚的材料一般采用钢筋、钢索、型钢或土锚杆。

锚拉支撑适用于开挖面积较大、深度不大的基坑或使用机械挖土不设置横撑的情况。

对支护结构要进行强度、稳定和变形方面的计算,三方面都需满足要求。

计算方法包括圆弧滑动简单条分法、弹性支点法等,后者应用较多。

在弹性支点法中,支护结构水平荷载标准值eajk应按当地可靠经验确定,当无经验时可按下列规定计算（图17-1-1）:

（1）对于碎石土及砂土:

1）当计算点位于地下水位以上时:

eajk＝

2）当计算点位于地下水位以下时;

eajk=+[（zj-hwa）-（mj-hwa）]

2．地下水控制

地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求，根据场地及周边工程地质条件、水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析、确定。

地下水控制方法可分为明排集水、降水、截水和回灌等型式单独或组合使用。

见表17—1—2。

方法名称土类渗透系数（m/d）降水深度（m）水文地质特征

集水明排填土、粉土、黏性土、砂土7<

20<

5上层滞水或水量不大的潜水

降水真空井点0.1-20单级<

6多级<

20

喷射井点0.1-20<

管井粉土、砂土、碎石土、可溶岩、破碎带1-200>

5含水丰富的潜水、承压水、裂隙水

截水粉土、黏性土、砂土、碎石土、可溶岩不限不限

回灌填土、粉土、砂土、碎石土0.200不限

在地下水位高的地区开挖较深的基坑，如无能挡水的支护结构，多数要降水。

对软土地区的深基坑，即便设有挡水的支护结构，基坑外的地下水不会流人基坑，但为了便于机械挖土，亦多需在挖土前进行坑内降水，同时降水后能提高被动土压力，有利于支护结构的稳定和减小变形。

其中，井点降水是使用较多的地下水控制方法：

在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量下部带滤管的井点管，在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空设备不断抽取地下水，使地下水位降至坑底以下，不使地下水在基坑开挖过程中流人坑内。

井点降水一般有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等，根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定。

井点管为直径38—51mm、长5—7m的钢管。

滤管直径常与井点管直径相同，长度为1．0--1．7m，管壁上钻有直径12～19mm、呈星棋状排列的滤孔，外面包以两层孔径不同的生丝布或塑料布滤网。

降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，井间距应大于15倍井管直径，在地下水补给方向应适当加密；

当基坑面积较大、开挖较深时，也可在基坑内设置降水井。

其深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定，设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑底面以下0.5m。

井点降水的涌水量按水井理论计算。

根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。

水井底部到达不透水层时称完整井，否则称非完整井。

所以水井共分四种，即无压完整井、无压非完整井、承压完整井和承压非完整井。

各种井的涌水量计算公式不同，如：

无压完整井当基坑远离边界时，其涌水量计算公式为：

Q=1.366k（2H-S）S/lg（1+R/r0）

式中Q——基坑涌水量；

k--渗透系数；

H--潜水含水层厚度；

S--基坑水位降深；

R--降水影响半径（宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑侧壁安全等级为二、三级时，可按经验公式计算R=2S（kH）0.5）；

ro--基坑等效半径（当基坑为圆形时，取圆半径；

当基坑为非圆形时，按下式计算：

矩形基坑ro=0.29（a+b），其中a、b分别为基坑的长、短边；

不规则块状基坑r0=（A/π）0.5，式中A为基坑面积）。

无压非完整井当基坑远离边界时，其涌水量计算公式为

Q=1.366（H2-h2m）/（lg（1+R/r0）+lg（1+0.2hm/r0）（hm-l）/l）

式中hm=（H+h）/2

承压完整当基坑远离边界时，其涌水量则按下式计算：

Q=2.73kMS/lg（1+R/r0）

式中R——降水影响半径（宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑侧壁安全等级为二、三级时，可按经验公式计算R=10Sk0.5）；

M——承压含水层厚度；

l——过滤器进水部分长度（m）；

其他符号同前。

至于单根井点管的出水量，由下式计算：

q=120πrsl（17—1—16）

式中:

q--单根井点管的出水量（m3／d）；

rs--过滤器半径（m）；

其他符号同前。

降水井的数量n可按下式计算：

n=1.1Q/q（17-1-17）

二、机械化施工

推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面较小，多用于场地清理和平整、开挖深度不大的基坑、填平沟坑，以及配合铲运机工作。

推运距离宜在l00m以内，以运距50m左右经济效果最好。

铲运机可综合完成挖土、运土、卸土和平土的全部土方施工工序，分自行式铲运机和拖式铲运机两种，目前多为油压操纵，常用于大面积的场地平整、填筑堤坝和路基、在开阔地带开挖长度大的大型基坑。

单斗挖土机目前多为液压传动，分为正铲、反铲和抓铲等，其行走装置有履带和轮胎式等。

正铲挖土机适合开挖停机面以上的土方，需汽车配合运土。

反铲挖土机用以挖掘停机面以下的土方，主要用于开挖基坑、沟槽等，亦需汽车配合运土。

抓铲挖土机宜用于开挖沟槽、基坑和装卸粒状材料，于水下亦可抓土。

机械选择主要取决于施工对象特点、地下水位高低和土壤含水量。

（一）当地形起伏不大，坡度在200以内，挖填平整土方的面积较大，土的含水量适当，平均运距短（一般在lkm以内）时，采用铲运机较为合适。

如果土质坚硬或冬季冻土层厚度超过10—15crn时，必须由其他机械辅助翻松再铲运。

当一般土的含水量大于25％，或坚硬的黏土含水量超过30％时，铲运机要陷车，必须使水疏干后再施工。

（二）地形起伏较大的丘陵地带，一般挖土高度在3m以上，运输距离超过lkm，工程量较大且又集中时，一般可采用下述三种方式进行挖土和运土：

①正铲挖土机配合自卸汽车进行施工，并在弃土区配备推土机平整土堆。

选择铲斗容量时，应考虑到土质情况、工程量和工作面高度。

当开挖普通土，集中工程量在1.5万m3以下时，可采用0.5m3的铲斗；

当开挖集中工程量为1.5万--5万m3时，以选用1.0m3的铲斗为宜，此时，普通土和硬土都能开挖。

②用推土机将土推人漏斗，并用自卸汽车在漏斗下承土并运走，这种方法适用于挖土层厚度在5--6m以上的地段。

漏斗上口尺寸为3m左右，由宽3.5m的框架支承，其位置应选择在挖土段的较低处，并预先挖平，漏斗左右及后侧土壁应予支撑。

使用73.5kW（100马力）的推土机两次可装满8t自卸汽车，效率较高。

③用推土机预先把土推成一堆，用装载机把土装到汽车上运走，效率也很高。

（三）开挖基坑时根据下述原则选择机械：

1．土的含水量较小，可结合运距长短、挖掘深浅，分别采用推土机、铲运机或正铲挖土机配合自卸汽车进行施工。

当基坑深度在1-2m，基坑不太长时可采用推土机；

深度在2m以内的线状基坑，宜由铲运机开挖；

当基坑较大，工程量集中时，可选用正铲挖土机挖土。

2．如地下水位较高、又没有采用降水措施，或土质松软，可能造成正铲挖土机和铲运机陷车时，则采用反铲、拉铲或抓铲挖土机配合自卸汽车较为合适，挖掘深度见有关机械的性能表。

3．移挖作填以及基坑和管沟的回填，运距在60-l00m以内时可用推土机。

上述各种机械的适用范围都是相对的，选用机械时应根据具体情况考虑。

如果有多种机械可供选择时，应当进行技术经济比较，选择效率高、费用低的机械进行施工。

当挖土机挖出的土方需用运土车辆运走时，挖土机的生产率不仅取决于本身的技术性能，而且还决定于所选的运输工具是否与之协调。

由技术性能，可按下式算出挖土机的生产率P：

P=8*3600•q•Kc•KB/t•Ks（m3／台班）（17—1-18）

式中t--挖土机每次作业循环延续时间（s），一般为25～40s；

Q——挖土机斗容量（m3）；

Ks--土的最初可松性系数；

Kc--土斗的充盈系数，可取0.8—1.1；

KB—工作时间利用系数，一般为0.6—0.8。

为了使挖土机充分发挥生产能力，应使运土车辆的载重量Q与挖土机的每斗土重保持一定的倍率关系，并有足够数量的车辆以保证挖土机连续工作。

从挖土机方面考虑，汽车的载重量越大越好，可以减少等待车辆调头的时间；

从车辆方面考虑，载重量小，台班费便宜而数量要增加，载重量大，台班费高但数量可减少。

最合适的车辆载重量应当是使土方施工单价为最低，可以通过核算确定。

一般情况下，汽车载重量宜为每斗土重的3--5倍。

运土车辆的数量N，可按下式计算：

N=T/（t1+t2）（17—1—19）

式中T——运输车辆每一工作循环延续时间（mm），由装车、重车运输、卸车、空车开回及等待等时间组成；

t1——运输车辆装满一车土的时间（min）；

t2——运输车辆调头而使挖土机等待的时间（min）：

t1=n.t（17-1—20）

n=Q.Ks/qKc.γ（17—1—21）

式中n——运土车辆每车装土次数；

Q——运土车辆的载重量（t）；

γ--实土重度（t／m3）。

三、土方填筑与压实

（一）填土的要求

为了保证填方工程在强度和稳定性方面的要求，必须正确选择土壤种类和填筑方法。

含有大量有机物的土壤，石膏或水溶性硫酸盐含量大于5％的土壤，冻结或液化状态的泥炭、黏土或粉状砂质粘土等，一般不能作填土之用。

但在场地平整工程中，除修建房屋和构筑物的地基填土外，其余各部分填方所用的土壤，则不受此限制。

填土应分层进行，并尽量采用同类土填筑。

如采用不同土壤填筑时，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—起使用，以免填方内形成水囊。

当填方位于倾斜的山坡上时，应将斜坡改成阶梯状，以防填土横向移动。

填土必须具有一定的密实度，以避免建筑物的不均匀沉陷。

填土密实度以设计规定的控制干重度γd作为检查标准。

土的控制干重度与最大干重度之比称为压实系数Dy利用填土作为地基时，设计规范规定了各种结构类型、各种填土部位的压实系数值。

如砖石承重结构和框架结构在地基的主要受力层范围内的填土压实系数Dy，应大于0.96，而在地基主要受力层范围以下，则为0.93—0.96。

土的最大干重度一般在试验室由击实试验确定，再根据规范规定的压实系数，即可算出填土控制干重度的值。

在填土施工时，土的实际干重度大于或等于γd时，则符合质量要求。

土的实际干重度可用“环刀法”测定。

先用环刀取样，一般为100—400m2取一点。

称出土的天然重度并测出含水量，然后用下式计算土的实际干重度γ0：

γ0=γ/（1+0.01ω）（g／cm3）（17—1—22）

式中γ——土的天然重度（g／cm3）；

ω一一土的天然含水量（％）。

（二）填土压实方法

填土的压实方法有碾压、夯实和振动压实等几种。

碾压适用于大面积填土工程。

碾压机械有平碾（压路机）、羊足碾和汽胎碾。

羊足碾需要有较大的牵引力而且只能用于压实黏性土，因在砂土中碾压时，土的颗粒受到‘羊足’较大的单位压力后会向四面移动，而使土的结构破坏。

气胎碾在工作时是弹性体，给土的压力较均匀，填土质量较好，但应用最普遍的是刚性子碾。

利用运土工具碾压土层也可取得较大的密实度，但必须很好地组织土方施工，利用运土过程进行碾压。

如果单独使用运土工具进行土层压实工作，在经济上是不合理的，它的压实费用要比用平碾压实贵1倍左右。

夯实主要用于小面积填土，可以夯实黏性土或非黏性土，夯实的优点是可以压实较厚的土层。

夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机等。

夯锤借助起重机提起并落下，其重量大于15kN，落距2.5—4.5m。

夯土影响深度可超过lm，常用于夯实湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的填土。

内燃夯土机作用深度为40-70cm，它和蛙式打夯机都是应用较广的夯实机械。

振动压实主要用于压实非黏性土，目前用得尚不普遍。

（三）填土压实的影响因素

填土压实质量与许多因素有关，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。

四、爆破工程

开挖岩石多用爆破方法。

此外，开挖冻土、清除障碍物和拆除旧有的建筑物和构筑物以及近年来在拆除支护结构的混凝土结构支撑方面亦多用爆破。

爆破是利用炸药爆炸时产生的极高的压力和大量的热来破坏周围介质。

爆破施工费用低、速度快，但有一定的危险性，需谨慎地作好防护工作。

爆破施工包括打孔、装药、填塞、引爆和清理。

打孔多用风镐，药孔布置由设计确定，药量由计算确定。

要使炸药发生爆炸，必须用起爆炸药引爆。

起爆方法有：

火花起爆法、电力起爆法和导爆（传爆线）法。

前两种方法用雷管引爆炸药，后一种是用雷管引爆导爆索，由导爆索直接引爆炸药。

拆除爆破又名“控制爆破”，是通过一定的技术措施，严格控制爆炸能量和爆破规模，使爆破的声响、振动、破坏区域以及破碎物的散坍范围控制在规定限度内的一种爆破技术，它在城市和工厂的发展过程中，对已有房屋或构筑物的改建、拆除提供了安全有效的方法。

拆除爆破需考虑的因素很多，包括爆破体的集合形状和材质，使用的炸药、药量、炮眼布置及装药方式，覆盖物和防护措施及周围环境等。

其中炸药及装药量是最主要的因素，拆除爆破所用的炸药，要求爆速小但威力大，药卷的临界直径小（小于临界直径时，炸药就不能传爆）以便使用微量炸药。

装药量的计算根据炸药的性能来确定，一般拆除爆破采取“多钻眼，少装药”的办法。

例：

1.当基坑降水深度超过8m时，比较经济的降水方法为（B）。

A．轻型井点

B．喷射井点

C．管井井点

D．明沟排水法

由题目所给条件，D项明显不对，应排除；

从经济性比较，喷射井点较佳。

2.对暗沟等软弱土的浅层地基处理，可采用（D）。

A．排水固结法

B．碾压夯实法

C．振密挤密法

D．换土垫层法

3．基坑（槽）的土方开挖时,一般应采用的开挖原则为:

（B）

A.分段开挖,先挖后撑;

B.分层开挖,先撑后挖;

C.分段开挖,先撑后挖;

D.分层开挖,先挖后撑。

4．当为哪种土时,不宜采用集水井降水法来降低地下水位?

A.粉质粘土;

B.粉砂;

C.粘土;

D.人工填土。

5．能综合完成全部土方施工工序（挖土、运土、卸土和平土）,并常用于大面积场地平整的土方施工机械是:

（A）

A.铲运机;

B.推土机;

C.正铲挖土机;

D.反铲挖土机。

第二节桩基础工程

按桩的施工方法，分为预制桩和灌注桩两类。

一、预制打入桩施工

预制桩常用的有混凝土方桩、预应力混凝土管桩和钢管桩，打入法是最常用的沉桩方法。

（一）打桩设备

打桩设备主要是桩锤和桩架。

桩锤有落锤、蒸汽锤、柴油锤和液压锤，目前应用最多的是柴油锤。

柴油锤是利用燃油爆炸推动活塞往复运动而锤击打桩，活塞重量从几百公斤到数吨。

用锤击沉桩，为防止桩受冲击应力过大而损坏，宜用重锤轻击。

如用轻锤重打，锤击功大部分被桩身吸收，桩不易打入，且桩头易打碎。

锤重与桩重应有一定的比值，或控制锤击应力，以防把桩打坏。

桩架是支持桩身和桩锤，沉桩过程中引导桩的方向，并使桩锤能沿着要求的方向冲击的打桩设备。

常用桩架有多能桩架和履带式桩架，多用后者。

履带式桩架以履带式起重机为底盘，增设了立柱和斜撑用以打桩。

（二）打桩

打桩前应做好下列准备工作：

清除妨碍施工的地上和地下的障碍物；

平整施工场地；

定位放线。

柱基轴线的定位点应设置在不受打桩影响的地点，打桩地区附近需设置不少于2个的水准点，在施工过程中可据此检查桩位的偏差以及桩的人土深度。

打桩时应注意下列一些问题：

1．打桩顺序

打桩顺序应根据地形、土质和桩布置的密度决定。

由于桩对土体产生挤压，打桩时先打入的桩常被后打入的桩推挤而发生水平位移，尤其是在满堂打桩时，这种现象尤为突出。

因此在桩的中心距小于4倍桩的直径时，应拟定合理的打桩顺序。

当逐排打设时，打桩的推进方向应逐排改变，以免土朝一个方向挤压，导致土壤挤压不均匀。

对同一排桩而言，必要时可采用间隔跳打的方式进行。

大面积打桩时，可从中间先打，逐渐向四周推进，若从四周向中间打设，则中间部分土壤受到挤压，使桩难于打入，分段打设可以减少对桩的挤动，在大面积打桩时较为适宜。

2．打桩方法

在桩架就位后即可吊桩，垂直对准桩位中心，缓缓放下插入土中，位置要准确。

在桩顶扣好桩帽或桩箍，使桩稳定后，即可除去吊钩，起锤轻压并轻击数锤，随即观察桩身与桩帽、桩锤等是否在同一轴线，接着可正常施打。

在沉桩过程中，要经常注意桩身有无移和倾斜现象，如发现问题，应及早纠正。

为了防止击碎桩顶，除用桩帽外，如桩顶不平，可用麻袋或厚纸垫平，落锤高度不宜大于lm。

如用送桩法将桩顶打入土中时，桩与送桩的纵轴线应尽量在同一直线上。

拔出送桩后，桩孔应及时回填。

沉桩到接近要求时，即需进行观察，看是否满足贯入度或沉桩标高的要求。

如达到设计要求，即做好记录，并将桩架移至新桩位施工。

│

3．打桩的质量控制

打桩的质量视打人后的偏差是否在允许范围之内，最后贯入度与沉桩标高是否满足设计要求以及桩顶、桩身是否打坏而定。

桩的垂直偏差应控制在1％之内，平面位置的偏差除上面盖有基础梁的桩和桩数为1～2根或单排桩基中桩外，一般为1／2～1个桩的直径或边长。

摩擦桩的入土深度控制，以标高为主，而以贯入度作参考；

端承桩的入土深度控制，以贯入度为主，而以标高作参考。

贯入度指最后贯入度，即最后10击桩的平均入土深度。

二、灌注桩施工

由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区灌注桩在施工中得到较为广泛的使用。

根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩、套管成孔的灌注桩等。

1．干作业成孔灌注桩

干作业成孔灌注桩适用于地下水位较低，无需护壁即可直接取土成孔的土质，可采用螺旋钻机成孔、洛阳铲挖孔和人工挖孔等成孔方式。

螺旋钻成孔灌注桩是利用动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片上升排出孔外。

施工时，要根据实际情况，确定相应的钻进转速及钻压；

在软塑土层，含水量大时，可用疏纹叶片钻杆，以便较快地钻进；

在可塑或硬塑黏土中，或含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆，缓慢地均匀地钻进。

全叶片螺旋钻机成孔直径一般为300-600mm，钻孔深度8-12m。

钢筋笼应一次绑扎完成，放人孔内之后再次测量孔内虚土厚度。

混凝土应随浇随振，每次浇筑高度不得大于1.5m。

如为扩底桩，则需于桩底部应用扩孔刀片切削扩孔，扩底直径应符合设计要求，且孔底虚土厚度对以摩擦力为主的桩，不得大于300mm；

对以端承力为主的桩，则不得大于l00mm。

如成孔时发生塌孔，宜钻至塌孔处以下1--2m时，用低强度等级的混凝土填至塌孔以上lm左右，待混凝土初凝后再继续下钻，钻至设计深度，也可用3：

7的灰土夯实代替填