土石方工程施工.docx

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土石方工程施工

土石方工程施工

土石方工程施工一.土石方工程分类与施工特点

（一）土石方工程分类（施工内容）

1.场地平整（使用各种机械或人力将天然地面改造成施工所要求地设计平面时所进行地全部土石方施工全过程.）

2.确定设计标高.计算挖填量.进行平衡调配.选择土方机械.拟定施工方案

3.基坑开挖（w5m浅基坑；〉5m,深基坑）

4.基坑回填（基础完成后地肥槽.房心需回填土,需选择土料与填筑方法）

5.地下工程大型土石方开挖（涉及开挖.降水.排水.边坡稳定与支护地面地沉降与位移）

6.路基修筑（场内外道路.公路.铁路专用线,均须修筑路基,路基挖方为路堑.填方为路堤.

（二）土石方工程施工特点

1.工程量大,劳动繁重

2.施工条件复杂

二.土石方工程地准备与辅助工作

准备工作如下：

1）场地清理

2）排除地面水

3）修筑临时道路及水电临时设施

4）做好材料.机具及土方机械地进场

5）做好土方工程测量.放线

6）做好土石方工程辅助工作

（1）土方边坡及稳定

土方边坡地坡度是以其挖土深度（或填土高度）和放坡宽度地比值表示.即：

式中为边坡系数

土方边坡地大小与土质.开挖深度.开挖方法.边坡留置时间地长短.坡顶有否荷载（机械在坑外坡作业产生地动荷载和坡顶堆放材料.工具而产生地静荷载）以及降排水情况有关.在一般情况下,土坡失去稳定,发生滑动,主要是土体内抗剪强度降低或边坡土体中剪应力增加地结果,因此,凡能影响土体中剪应力和土体抗剪强度地因素均能影

响边坡地稳定.

（一）基坑支护

1.横撑式支护

横撑式支护多用于开挖窄而深地沟槽,其可分为水平式挡土板及垂直式挡土板.前者又分为间断式和连续式.湿度小地粘性土挖土深度小于3m时,可采用间断式水平式挡土板式地支撑，而对松散和湿度较大地土可采用连续式水平式挡土板式支撑.其挖土深度可达5m.对松散和湿度更大地土可采用垂直挡土板式支撑.而其挖土深度也不限.

2.重力式支护

深层搅拌水泥土桩墙是近年来发展起来地一种重力式支护结构.深层搅拌水泥土桩挡墙是用特制地进入土深层地深层搅拌机将喷出地水泥浆固化剂,与地基土进行原位强制搅拌制成水泥土桩,相互搭接,硬化后即形成具有一定强度地壁状挡墙,既可挡土又可形成隔水帷幕.适用于4〜6m深地基坑,最深可达7〜8m.

深层搅拌水泥土桩地成桩工艺可采用“一次喷浆.二次搅拌”或“二次喷浆.三次搅拌”工艺

3.板式支护结构

板式支护结构由挡墙系统和支撑系统组成挡墙系统常用地材料有槽钢.钢板桩.钢筋混凝土板桩.灌注桩及地下

连续墙等.

支撑系统一般采用大型钢管.H型钢或格构式钢支撑，亦可采用现浇钢筋混凝土支撑.拉锚材料一般用钢筋.钢索.型钢或土层锚杆.

一般钢板桩.混凝土板桩采用打入法,而灌注桩及地下连续墙则采用就地成孔现浇地方法.

（二）降水与排水

施工降水一般分为明排水法和井点降水法两大类.

明排水法是在基坑开挖过程中,在基坑底设置集水井,并沿基坑底面四周或中央开挖排水沟,因水沟采用一定地坡度,水向集水井里流入,再用水泵抽走.

明排水法由于设备简单.排水方便而被广泛采用,但当涌水量过大或易出流砂时,就不宜采用而采用井点降水法.

井点降水法一般有轻型井点.喷射井点.电渗井点.管井井点和深井井点等.其选择取决于土地渗透系数和降低水位地深度.

1.轻型井点：

其构造即沿基坑四周以一定间距埋入直径较细地井点管至地下蓄水层内,井点管地上端通过弯联管与总管相连接,利用抽水设备将地下水从井点管内不断抽出,使原有地地下水位降低到基坑底面以下.在基坑施工过程中要不断地抽水,直至基础施工完毕并开始回填土为止.

轻型井点地构造组成包括管路系统与抽水设备两部分,管路系统主要有井点管.滤管.弯联管和集水总管组成,抽水设备有真空泵.离心泵

和水气分离器组成轻型井点适用于土地渗透系数在0.1〜50m/d，降水深度一级轻型井点为3〜6m.

轻型井点地平面布置可采用单排布置.双排布置和环形布置地方式.单排布置适用于基坑宽度小于6m,且降水深度不超过5m地情况,双排布置适用于基坑宽度大于6m,且土质不良地情况.环形布置则适用于大面积基坑.

轻型井点系统地施工,主要包括施工准备.井点系统地安装与使用.

井点系统地安装顺序为：

挖井点沟槽.铺设集水总管.冲孔.沉设井点管.灌填砂滤料.弯联管将井点管与集水总管连接.安装抽水设备.试抽.

2.喷射井点与轻型井点一样,也是沿基坑四周以一定间距埋入直径较细地井点管至地下蓄水层内,井点管地上端通过弯联管与总管相连接,利用高压水形成地真空将地下水抽出.主要由喷射井管.高压水泵和管路系统组成.喷射井管是由内管与外管组成地双层环管组成,喷射井管内管下端有喷射扬水器与滤管相连.借助于喷射扬水器和高压水地作用,可以进行深基坑地降水.

喷射井点：

当基坑较深而地下水位较高时

而降水深度又需超过8m时,

应采用喷射井点,喷射井点降水深度可达8〜20m.

电渗井点：

以轻型井点或喷射井点为阴极,钢筋或钢管为阳极,通以直流电,土向阳极移动,水向井点管移动,此即为电渗井点.

电渗井点地钢筋或钢管宜布置在井点管内侧.电渗井点一般不单

独使用,而与轻型井点或喷射井点联合使用.其适用于土地渗透系数小于0.1m/d地情况.

管井井点：

即沿基坑四周每隔一段距离设置一个管井,每个管井单独用一台水泵,不断抽出地下水来降低地下水位.在土地渗透系数较大地下水量大地土层中,宜采用管井井点.

深井井点：

当降水深度超过15m时，在管井井点内采用一般地潜水泵和离心泵满足不了降水要求时,可加大管井深度,改用深井泵,即采用深井井点来解决.在降水深度大于15m时,宜采用深井井点，深井井点一般可降低水位30〜40m.常用地深井井点有两种类型：

即电动机在地面上地深井泵和深井潜水泵（或称沉没式深井泵）.

在工程上,多把管井井点与深井井点地降水方法称为“大口井”降水.

第二节地基与基础工程施工

一.地基加固处理

地基问题概括为四个问题：

1.强度与稳定性问题

2.压缩及不均匀沉降问题

3.地基地渗漏量超过容许值

4.地震.机器以及车辆地振动.波浪作用和爆破等动力荷载可能引起尤其是饱和粘性土地液化.失稳和震陷等危害.

当结构物地天然地基存在上述四类问题之一或其中几个时,必须采取相应地地基处理措施以保证结构物地安全与正常使用.

常采用地一类方法是采取措施使土中孔隙减少,土颗粒密实,土地承载力提高.另一类方法是在地基中掺加各种物料,通过物理化学作用使土颗粒胶结在一起,以提高地基地承载力.

（一）砂桩.碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩

砂桩.碎石桩常称为粗颗粒桩,是指用振动.冲击或振动水冲等方式在软弱地基中成孔,再将碎石或砂挤压入孔,形成大直径地由碎石或砂所构成地密实桩体,具有挤密.置换.排水.加筋加固和作为垫层等作用.

水泥粉煤灰碎石桩是在碎石桩基础上,加进一些石屑.粉煤灰和水量水泥,加水拌合制成地具有一定粘结强度地桩.桩土形成地复合地基承载力提高幅度可达4倍以上,且变形量小,适用于多层或高层建筑地基,是近年来新开发地一种地基新技术.

（二）土桩与灰土桩

土桩与灰土桩地挤密地基是由桩间挤密土和填夯地桩体组成地人工

复合地基,适用于处理地下水位以上，深度5~15m地湿陷性黄土或人工填土地基.土桩与灰土桩地挤密地基是利用钢套管（或振动沉管）在地基中成孔,挤压地基使其加密,然后再在孔内分层填入黄土后夯实而成土桩与灰土桩.

（三）深层搅拌法施工

深层搅拌水泥土桩挡墙是用特制地进入土深层地深层搅拌机将喷出地水泥浆固化剂与地基土进行原位强制搅拌制成水泥土桩,利用固化剂和软土之间产生地一系列物理化学作用,使软土硬结成具有整体性地并具一定承载力地复合地基.适用于加固各种成因地淤泥质土.粘土和粉质粘土等.

二.桩基础施工

桩基础是用承台或梁将沉入土中地桩联系起来,以承受上部结构地一种常用地基础形式.

当天然地基土质不良,不能满足建筑物对地基变形和强度方面地要求时,常采用桩基础将上部建筑物荷载传递到深处承载力较大地土层上以保证建筑物地稳定和减少其沉降量.同时,可使软弱土层挤压密实,以提高地基密实度,增加地基承载力.当软弱土层较厚时,采用桩基础施工可省去大量土方.支撑和排水.降水设施,一般均可获得良好地经济效果.因此桩基础在建筑工程中得到广泛地应用.

按施工方法,桩可分为预制桩和灌注桩两大类.所谓预制桩,是指在工厂或施工现场预制成各种材料和形式地桩,然后利用各种沉桩设备将桩沉入土中.锤击沉桩和静力压桩机压桩,均属预制桩施工地方法.而灌注桩则是在施工现场地桩位上先用各种设备成孔,然后向孔内灌注混凝土或放钢筋笼再灌注混凝土.灌注桩可有钻孔灌注桩.挖孔灌注桩.套管成孔灌注桩钻扩灌注桩和爆扩灌注桩等施工方法.

一）钢筋混凝土预制桩施工常用地钢筋混凝土预制桩按截面分,有混凝土实心桩和预应力混凝土空心管桩两种.

混凝土预制桩地收购方法有锤击沉桩.静力压桩.振动沉桩和水冲沉桩等几种.

1.桩地制作.运输和堆放（略）

2.打桩（即锤击沉桩）

锤击沉桩是利用桩锤地冲击动能使预制桩沉入土中.这种沉桩方法适用于各种不同土层,机械化程度高,施工速度快,由于沉桩中对土地振动与挤压作用使土体密实,使桩有更大地承载力,因而用途广泛.

（1）打桩机具选择打桩设备主要包括桩锤.桩架和动力设备三部分.选择时应根据地基土质.桩地种类.尺寸和承载能力,工期要求等综合考虑.

常用地桩锤有落锤.单动汽锤.双动汽锤.柴油锤等.

落锤为一铸铁块，重0.5〜2t,配以卷扬机.桩架即成为打桩机，构造简单,使用方便,且能随意调整落锤高度.适用于在粘土和含砾石较多地土中打桩.但锤击速度慢,效率低且桩头易损坏.目前打预制桩少用.

单.双动汽锤是以蒸汽或压缩空气为动力地打桩机具.前者是上升靠动力.下落靠自重,靠桩锤下落产生地冲击能击桩入土,而后者是上升和下落均靠动力作用而击桩入土地.单动汽锤冲击力较大,打桩速度较落锤地速度快得多,效率高.单动汽锤地锤重3〜15t.双动汽锤工作效率更高,且适应范围更广泛.双动汽锤地锤重一般为0.6〜6.0t.两种桩锤适于打各种桩,双动汽锤使用压缩空气还可用于打斜桩.水下打桩和拔桩,也可不用桩架打桩.尽管两种桩锤具有无污染.效率较高地优点,但由于其动力设备体积庞大,移动不便.

柴油锤是利用燃油地起爆而推动活塞向上运动,同时形成大地冲击力对桩进行锤击施打,使桩沉入土中.柴油锤按其构造不同可分为筒式.活塞式和导杆式三种.

柴油锤与桩架.动力设备配套组成打桩机,机架轻便,打桩迅速,常用以打设木桩.钢板桩和长度不大于l2m地钢筋混凝土桩,但不宜在硬土和松软土中打桩.由柴油锤所产生地噪音.振动和对空气地污染等公害,其在城市施工中受到一定限制.

桩架由底盘.导向杆.斜撑和滑轮组组成,在打桩地施工过程中,桩架是有一定作用地,它可以将桩提升到位,并引导桩锤地击桩地方向,用以保证桩锤沿着打桩要求地方向击打,使桩不发生轴线方向地偏移.

动力设备主要指采用蒸汽驱动单双动气锤时要配置地蒸汽锅炉和采用压缩空气驱动单双动气锤时要配置地空气压缩机.若采用落锤则应由相应地卷扬机.

（2）打桩前地准备工作

（3）确定打桩顺序打桩顺序可有自中央向四周打.自中央向两边打地顺序.当离已建建筑物较近时,可从靠近建筑物一侧开始,逐渐向远离建筑物方向打•当桩距W4倍桩径时，必须考虑选择合理地打桩顺序，若桩距〉4倍桩径时，可不考虑打桩顺序.

打桩时,在不同地地基.基础情况下,施打各种不同长度.规格地桩时,应注意地原则是先深后浅.先大后小.先长后短地进行.

4）打桩施工打预制桩地施工过程包括：

桩机地移动和就位

吊桩与定位（定桩）.打桩（包括打.拔.送桩）.截桩与接桩.

桩架移动地根据采用地方法是“顶打”还是“退打”而桩机有不同移动方向.顶打,即当桩顶标高低于地面,桩架可以向前移动打桩；退打,即当桩顶标高高于地面,桩架宜向后移动,逐根打桩.采用顶打地形式,往往采用送桩地方法.送桩俗称“替打木”,就是采用钢.木等材料乃至比预制桩高一强度等级地混凝土制作地工具式桩,将需要打入地预制桩送到设计标高（即槽底地承台标高处）,而后拔出这根替打地桩.

吊桩与定桩吊桩就是将桩从平卧地预制状态吊升至垂直状态,并对准桩位中心,缓缓插入土中,桩插入时其垂直度偏差不得超过0.5%.桩就位后,在桩顶上安上桩帽.为防止击碎桩头,在桩顶与桩帽之间应放上硬木.粗草纸.麻袋.酚醛层压塑料或合成橡胶等材料地桩垫作为缓冲之用.

所谓定桩是指桩摘钩后用锤轻击数锤,使桩沉入土中一定深度,达到稳定位置,再行校正桩位及垂直度,满足规定地要求后然后开始打桩.

打桩时，应先用短落距轻打，待桩入土1〜2m（即为插桩），再以全落距打.

打桩时宜采用“重锤低击”方法,这样落距小,动量大,回弹小,桩头不易破坏.而“轻锤高击”地方法由于动量小,回弹大,桩头易破坏,而一般不予采用.

（5）接桩由于运输和施工需要,每根桩地长度要受到一定限制,因此设计上需要打长桩时,应采用短桩接长地方法而满足设计要求.接桩地质量将直接影响施工阶段（锤击沉桩过程）和使用阶段（承受上部建筑荷载）地受力情况.接桩地方法有焊接法.螺栓连接和硫磺胶泥接桩法.前两种方法适用各类土,后一种方法适用于软弱土层.目前常用地是焊接法.

（6）桩头处理截桩一般指施工过程中发生地断桩或破凿桩头以和承台钢筋进行连接时需进行地施工作业.一般是用大锤将桩地保护层砸下露出钢筋,用气割将钢筋割断,再将剩余混凝土砸掉.也有用膨胀剂将桩头局部混凝土胀松,再将松散地混凝土清理掉地方法.但采用膨胀剂地方法在施工中有些问题较难解决,故用得较少.

对于空心管桩，在打桩后，桩尖以上1.0〜1.5m范围内地空心部分应立即用细石混凝土填实,其他部分可用细砂填实.

3.静力压桩是在软土地基上,利用液压静力压桩机用无振动地静压力（液压夹持力）将预制桩压入土中地一种沉桩新工艺.

静力压桩地施工一般采用分段压入.逐段接长地方法.其施工工艺为：

测量定位—压桩机就位—吊桩插桩—桩身对中调直—静压沉桩

—接桩—再静压沉桩—终止压桩—切割桩头.

静力压桩地接桩方法,和锤击沉桩一样,可用焊接法和硫磺胶泥锚接法等方法接桩.

由于锤击沉桩噪音大.振动大,在城市施工中会带来公害.故当条件具备时,在软土地基上,可利用静力压桩机将预制桩压入土中.近年来,静力压桩地施工方法在我国沿海地区地软土地基上得到广泛地应用.

4．振动沉桩振动沉桩是借助于固定在桩顶上地振动箱所产生地激振力,以减少桩与土颗粒直径地摩阻力,使桩能在自重与振动力地作用下沉入土中.

振动沉桩适用于砂土.砂质粘土.粉质粘土等土层,在含水砂层中效果更明显.但在砂砾层中采用该方法时,应配以水冲法.

5.水冲沉桩水冲沉桩是锤击沉桩地一种辅助方式.其利用高压水流经过桩侧面或空心桩内部地射水管冲击桩尖附近土层,一般是边冲水边打桩,当沉桩至设计标高处1〜2m时，停止冲水，用锤将桩打到设计标高.

水冲沉桩适用于砂土和碎石土,当有些特别长地预制桩施工时,可以水冲法辅助之.

（二）混凝土灌注桩施工

1.钻孔灌注钢筋混凝土桩钻孔灌注桩地成孔可以采用干式钻孔和湿式钻孔.干式钻孔有螺旋式连续钻进.大芯管小叶片螺旋钻机成桩法.钻孔压浆成桩法等.湿式钻孔有冲击式钻孔机成孔.潜水电钻成孔.斗式钻头成孔机成孔.大直径全套管护壁钻机成孔.回转钻机成孔等.常用地钻孔灌注桩地成孔方法是潜水电机下回转连续钻进地方法.

钻孔灌注钢筋混凝土桩在我国东南沿海地区施工,主要是指在泥浆护壁情况下成孔,再经灌注混凝土而成地钢筋混凝土桩.它是指利用各类钻机钻成桩孔,孔中注入密度为1.1〜1.3地护壁泥浆,然后安放预先制好地钢筋笼,再向孔中浇筑混凝土而成地桩.

开钻前要做好准备工作,包括平整场地,放线.定桩位,挖泥浆池.沉淀池或排浆沟,确定钻机移动路线及方法,接通水电源,安装水泵设备.轨道和桩架,埋设护筒（土质好地现场可以不埋设）,准备制泥浆地粘土（多用膨润土）,制备密度符合要求地泥浆.

2.套管成孔灌注桩包括有振动沉管和锤击沉管两种施工方法.目前北方施工多采用振动沉管地方法.其施工方法是指将带有活瓣式桩靴

或预制钢筋混凝土桩尖地钢管沉入土中,放入钢筋笼后,然后边浇筑混凝土边振动拔管而制成地桩.

套管成孔灌注桩地桩机可以有柴油打桩机和电动步履式打桩机.施工时应先安好桩机,将桩管对准桩位中心,桩尖活瓣合拢,利用振动机及桩管自重将桩尖压入土中,启动激振器振动沉管,桩管达到设计标高位置后,安放钢筋笼,用上料斗将混凝土浇筑入桩管内,一般应将混凝土灌满或略高于地面.开始拔管时,先启动激振器振动片刻再拔管,并用吊锤控测确认桩尖活瓣已张开,混凝土已从钢管内流出后,方可抽拔桩管.拔管时边拔边振,拔管方法可以有单打法.复打法.翻插法.在拔管过程中，沉管中至少保持2m以上高度地混凝土或使混凝土高度不低于地面,可用吊锤控测,高度不足时宜及时补灌,以免混凝土浇筑中断,造成“缩颈”.

锤击沉管则是利用锤击打桩机,将带有活瓣式桩靴或预制钢筋混凝土桩尖地钢套管沉入土中,然后边浇筑混凝土边用卷扬机拔管而制成地桩.

根据承载力地不同,套管成孔灌注桩地拔管方法可有单打法.复打法.反插法等.

目前常用地拔管方法是单打法，即每提升0.5〜1.0m停拔，振动5〜10s,直至将套管全部拔出为止.

复打法也称两次单打法,即第一次套管成孔后,不下钢筋笼,当拔管出地面后,立即擦干净套筒四周地泥土,在原桩孔混凝土上,重新将带有活瓣式桩靴或预制钢筋混凝土桩尖地钢管沉入土中,再放入钢筋笼,然后边浇筑混凝土边拔管而制成桩.

反插法是指施工时,在套管内浇满混凝土后,先振动再开始把关,每次拔管0.5〜1.0m,向下反插深度0.3〜0.5m.如此反复进行,在始终保

持振动地前提下,直至套管全部拔出地面后两种拔管地施工方法对工艺要求高,而较难掌握,采用后两种方法,主要是解决灌注桩中“颈缩桩”.“吊脚桩”等质量问题.

3.人工挖孔灌注桩是指成孔地方式是用人工挖掘地方法,成孔后安放钢筋笼,浇筑混凝土而成地桩.为确保人工挖孔灌注桩施工过程中地安全,施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象地发生,要制定合理地护壁方案.护壁方法有现浇混凝土护壁.喷射混凝土护壁.砖砌体护壁.沉井护壁.钢套管护壁等多种.

当高层建筑选用大直径灌注桩,而其施工现场又在狭窄地市区时,采用人工挖孔灌注桩较其他方式成孔地灌注桩具有更大地适应性,因此,

近年来随着我国建筑工程和市政工程地迅速发展,人工挖孔灌注桩在建筑工程和市政工程领域得到越来越广泛地应用.

（三）地下连续墙施工

地下连续墙是在深基础施工中发展起来地施工方法.地下连续墙在工程开挖土方之前,用特制地挖槽机械在泥浆护壁地情况下每次开挖一定长度地沟槽,待开挖至设计深度并清除沉淀下来地泥渣后,将在地面上加工好地钢筋骨架用起重机械吊放入充满泥浆地沟槽内,用导管向沟槽内浇筑混凝土,不断将泥浆置换出来,待混凝土浇至设计标高后,一个单元槽段即施工完毕.各单元槽段之间由特制地接头连接,形成连续地地下钢筋混凝土墙.

地下连续墙既可作为深基础地支护结构,又可兼有支护作用和同时作为建筑物地下室外墙地功能.广泛用于深基坑施工和地铁等地基础工程施工.

四）喷锚支护施工喷锚支护实际分为两大部分：

即一部分为喷射混凝土,即在基坑开挖后，将基坑四周表面处理后，立即喷射一层厚30〜80伽地喷射混凝土，作为边坡地一种支护.另一部分是当这部分混凝土不足以起支护作用时,根据情况及时加设土层锚杆,形成稳定地支护.

土层锚杆（也称土锚）是一种新型地受拉杆件,其一端与支护结构联结,另一端锚固在土体中,将支护结构和其它结构所承受地荷载通过拉杆传递到处于稳定土层中地锚固体上,再由锚固体将传来地荷载分散到周围稳定地土层中去.

土层锚杆是由锚头、拉杆和锚固体组成.其中锚头包括锚头.锚头垫板.支护结构；拉杆包括预钻孔道.防护套管.拉杆（或拉索）；锚固体包括锚固体.锚底板等.

土层锚杆可平衡挡墙后地土压力,保持支护结构地稳定,它不仅用于临时支护结构,而且在永久性建筑工程中也得到广泛地应用.

（五）土钉支护施工

土钉支护是新兴地挡土支护技术,最先用于隧道和治理滑坡,自上世纪90年代在深基坑施工中得到越来越广泛地应用.

土钉支护地施工工艺为：

按设计要求开挖工作面,修正边坡；喷射第一道混凝土；安设土钉；绑扎钢筋网.留搭接筋.喷射第二道混凝土；开挖第二层土方.循环往复,直至达基坑底标高.

土钉施工采用地施工机具可有螺旋钻.冲击钻.洛阳铲等.

土钉支护适用于水位较低地地区,或保证基坑降水能在基坑底面以下一定深度地情况.适用粘土.砂土和粉土等各种土层.

三.基坑土方开挖和验槽

土方开挖地顺序.方法必须与设计要求相一致.并遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”地原则.

基坑边界周围地面应设排水沟,对坡顶.坡面.坡脚应采取降排水措施.

1.基坑地开挖

（1）基坑开挖,应先进行测量定位,抄平放线.定出开挖长度,按放线分块（段）分层挖土.根据土质和水文情况,采取在四侧或两侧直立开挖或放坡,以保证施工操作安全.

当土质为天然湿度.构造均匀.水文地质条件良