工作任务三 土方开挖

基坑的开挖往往涉及一系列的问题，如边坡稳定、基坑支护、降低地下水位及开挖方案的确定等。

一、开挖准备工作

1.学习与审查图纸、图纸会审

施工单位在接到施工图纸后，应首先组织各专业主要人员对图纸进行学习及综合审查。对发现的问题加以整理，然后在图纸会审时逐条加以解决。

图纸会审是施工单位熟悉、审查设计图纸，了解工程特点、设计意图和关键部位的工程质量要求，帮助设计单位减少差错的重要手段。图纸会审一般由建设单位组织设计、施工、监理等单位的相关技术人员参加。首先由建设单位介绍工程建设情况，然后由设计单位相关专业介绍设计意图，最后由施工单位提出在图纸自审中发现的问题和对设计单位的要求，通过三方的讨论与协商，解决存在的问题，写成正式文件或会议纪要，经三方代表签字，作为施工依据。

2.编制施工方案

施工方案是施工组织设计的核心，直接影响施工效益、质量和工期。它包括确定施工流向和施工程序，选择主要分部工程的施工方法和施工机械，安排施工顺序以及进行施工方案的技术经济比较等内容。

3.场地平整，清理障碍物

平整场地应按总平面图中确定的标高进行。清理障碍物时一定要弄清情况并采取相应的措施，以防发生事故。各类管线、埋地电缆、架空电线等的拆除应与有关部门取得联系并办好手续后才可进行。坚实、牢固的障碍物可经有关主管部门批准，采用爆破的方法，由专业施工人员拆除。

4.工程定位放线

工程定位是指将建筑物外墙轴线交点测设到地面上，并以此作为基础测设和细部测设的依据。通常可以根据建筑红线、测量控制点、建筑方格网或已有的建筑物定位。放线是指根据已定位的主轴线交点桩详细测出建筑物其他各轴线交点的位置，并用木桩标定出来，并据此按基础宽和放坡宽用石灰撒出开挖边界线。

5.修建临时设施与道路

施工现场所需临时设施主要包括生产性临时设施和生活性临时设施。生产性临时设施主要有混凝土搅拌站、各种作业棚、建筑材料堆场及仓库等。生活性临时设施主要有宿舍、食堂、办公室、厕所等。所有这些临时设施应尽可能利用永久性工程，按批准的图纸搭建。

二、土方边坡施工

土方边坡的坡度以其高度h与底宽b之比来表示，即

式中 m——边坡系数，m=b/h。

若土壁高度较高，在满足土体边坡稳定的条件下，土方边坡可根据各层土质及土体所受的压力，做成折线形或台阶形，以减少土方量。土方边坡的大小，应根据土质条件、挖方深度、地下水位、施工方法及工期长短、附近堆土及相邻建筑物情况等因素确定，如图1-18所示。

一般边坡系数m值应由设计文件规定，当设计文件未作规定时，应按照GB 50201—2012《土方和爆破工程施工及验收规范》的有关规定来选取。

当土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度不超过表1-9规定时，挖方边坡可做成直立壁而不加支撑。

当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管为底面标高时，挖方深度在5m以内时，不加支撑的边坡最陡坡度应符合表1-10的规定。

为了保证边坡和直立壁的稳定性，在挖方边坡上方堆土或其他材料以及有施工机械行驶时，应与挖方边缘保持一定距离。当土质良好时，堆土或材料应距挖方边缘0.8m以外，高度不宜超过1.5m。在软土地区开挖时，挖出的土方应随挖随运，不得堆放在边坡顶上，避免由于地面上荷载过大引起边坡塌方事故。根据工程实践分析，造成边坡塌方的主要因素有：

（1）水的影响。雨水、地下水或施工用水渗入边坡，使土体的重量增大及抗剪能力降低，这是造成边坡塌方的最主要原因。

（2）边坡坡度。基坑边坡留得太陡，使土体本身的稳定性不够而发生塌方。

（3）荷载。基坑上边缘附近大量堆土或停放机具，使土体中产生的剪应力超过土体的抗剪强度，或在边坡处存在动荷载导致土体扰动失稳。

因此，为防止边坡塌方，除保证边坡大小与边坡上边缘的荷载符合规定要求外，在施工中还必须做好排除地面水工作，防止地表水、施工用水和生活用水浸入开挖场地或冲刷土方边坡。在雨季施工时，更应注意检查边坡的稳定性，必要时可适当放缓边坡坡度或设置支撑，以防塌方。

三、土壁支护施工

开挖基坑基槽时，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，有时无法按规定的坡度放坡或无法保证施工安全时，一般采用支护结构临时支挡，以保证土壁稳定。基坑支护结构既要确保坑壁稳定、坑底稳定、邻近建筑物与构筑物和管线的安全，又要考虑支护结构施工方便、经济合理、有利于土方开挖和地下工程的建造。

（一）基槽支护结构

开挖狭窄的基坑（槽）或管沟时，多采用横撑式支撑。横撑式土壁支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板和垂直挡土板，前者又分为断续式水平支撑、连续式水平支撑，如图1-19所示。对湿度小的黏性土，当挖土深度小于3m时，可用断续式水平支撑；对松散、湿度大的土壤可用连续式水平支撑，挖土深度可达5m，对松散和湿度很高土，可用垂直挡土板支撑，挖土深度不限。

采用横撑式支撑时，应随挖随撑，支撑牢固，施工中应经常检查，如有松动、变形等现象时，应及时加固或更换。支撑的拆除应按回填顺序依次进行，多层支撑自下而上逐层拆除随拆随填。

（二）基坑支护结构

支护结构的作用是在基坑挖土期间既挡土又挡水，以保证基坑开挖和基础施工能安全、顺利地进行，避免对周围的建筑物、道路和地下管线等产生危害。

支护结构包括挡墙与支撑（拉锚）两部分，按受力不同可分重力式支护结构、非重力式支护结构、边坡稳定式支护。非重力式支护结构按支护结构支撑系统的不同又分为悬臂式支护结构、内撑式支护结构和坑外锚拉式支护结构。按挡墙所选用的材料不同，支护结构分为钢板桩、钢筋混凝土桩、地下连续墙、深层搅拌水泥土桩、旋喷桩等排桩挡墙。土钉墙挡土墙属于边坡稳定式支护法，深层搅拌水泥土桩和旋喷桩幕墙属于重力式支护结构，其他均属非重力式支护结构。

1.重力式支护墙类型

（1）深层搅拌水泥土桩挡墙。它是用特制进入土层深处的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基土进行原位强制拌和而制成水泥土桩，水泥土桩相互搭接硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙（有各种形式，可计算确定），既可挡土又可形成隔水帷幕。平面呈任何形状、开挖深度不很深的基坑（一般不超过6m）均可采用此种支护结构，比较经济。水泥土的物理力学性质取决于水泥掺入比，多为12%左右。

深层搅拌水泥土桩挡墙属重力式挡墙，深度大时可在水泥土中插入加筋杆件，形成加筋水泥土挡墙，必要时还可辅以内支撑等。此种支护结构特别适用于软土地区。

（2）旋喷桩挡墙。它是钻孔后将钻杆从地基土深处逐渐上提，同时利用插入钻杆端部的旋转喷嘴，将水泥浆固化剂喷入地基土中形成水泥土桩，桩体相连形成帷幕墙，可用作支护结构挡墙。在较狭窄地区亦可施工。它与深层搅拌水泥土桩一样，属重力式挡墙，只是形成水泥土桩的工艺不同。在旋喷桩施工时，要控制好上提速度、喷射压力和喷射量，否则难以保证质量。

2.非重力式支护墙类型

（1）H型钢支柱挡板支护挡墙。这种支护挡墙支柱按一定间距打入土中，支柱之间设木挡板或其他挡土设施（随开挖逐步加设），支护和挡板可回收使用，较为经济。它适用于土质较好、地下水位较低的地区。

（2）钢板桩。常用的钢板桩（图1-20）有简易的槽钢钢板桩和热轧锁口钢板桩。

1）槽钢钢板桩。槽钢钢板桩是一种简易的钢板桩挡墙，由槽钢并排或正反扣搭接组成。槽钢长6～8m，型号由计算确定。由于其抗弯能力较弱，多用于深度不超过4m的基坑，顶部近地面处应设一道支撑或拉锚。

2）热轧锁口钢板桩。其形式有U形、Z形、一字形、H形和组合形。我国一般常用U形，即互相咬接形成板桩墙，只有在基坑深度很大时才用组合型。一字形在水工结构施工中可以用来围成圆形墩隔墙。U形钢板桩可用于开挖深度5～10m的基坑，目前我国各地区尚有应用。由于热轧锁口钢板桩一次性投资较大，多以租赁方式租用，用后拔出归还。在软土地基地区钢板桩打设方便，有一定挡水能力，施工迅速，且打设后可立即开挖，所以当基坑深度不太大且周围环境要求不太严格时往往将其作为考虑的方案之一。

由于钢板桩柔性较大，基坑较深时支撑（或拉锚）工程量较大，给坑内施工带来一定困难；而且，由于钢板桩用后拔除时带土，如处理不当会引起土层移动，将会给施工的结构或周围的设施带来危害，必须予以充分注意，应采取有效技术措施减少带土。

（3）钢筋混凝土灌注桩排桩挡墙（图1-21）。这种桩型刚度较大，抗弯能力强，变形相对较小，有利于保护周围环境，而且价格较低，经济效益较好。但其施工工艺问题尚未完全解决，因此这种桩难以做到桩间相切，桩之间留有100～150mm的间隙，挡水能力较差，需另做防水帷幕。目前常在桩背面相隔100mm左右处施工两排深层搅拌水泥土桩，或桩间施工树根桩、注浆止水。

3.支撑系统类型

当基坑深度较大，悬臂的挡墙在强度和变形方面不能满足要求时，需要增设支撑系统。支撑系统分两类：基坑内支撑和基坑外拉锚。基坑外拉锚又分为顶部拉锚与土层锚杆拉锚，前者用于不太深的基坑，多为钢板桩，在基坑顶部将钢板桩挡墙用钢筋或钢丝等拉结锚固在一定距离之外的锚桩上；土层锚杆拉锚多用于较深的基坑。

内支撑常用的有钢结构支撑和钢筋混凝土结构支撑两类。钢结构支撑多用圆钢管和H型钢。为减少挡墙的变形，用钢结构支撑时可用液压千斤顶施加预顶力。

（1）钢结构支撑。钢结构支撑拼装和拆除方便、迅速，为工具式支撑，可多次重复使用，而且可根据控制变形的需要施加预顶力，有一定的优点。但与钢筋混凝土结构支撑相比，它的变形相对较大，且由于圆钢管和型钢的承载能力不如钢筋混凝土结构支撑的承载能力大，因而支撑水平向的间距不能很大，对于机械挖土不太方便。在大城市建筑物密集地区开挖基坑，支护结构多以变形控制，在减少变形方面钢结构支撑不如钢筋混凝土结构支撑，但如果分阶段根据变形多次施加预顶力也能控制变形量。

1）钢管支撑。钢管支撑一般采用φ609钢管，用不同壁厚的钢管来适应不同的荷载，常用的壁厚为12mm、14mm，有时用16mm。除φ609钢管外，也可用较小直径钢管，如φ580、φ406钢管等。钢管的刚度大，单根钢管有较大的承载能力，不足时还可两根钢管并用。

钢管支撑的形式多为对撑或角撑（图1-22）。采用对撑时，为增大间距在端部可加设琵琶撑，以减少腰梁的内力；采用角撑时，如间距较大、长度较长，可增设腹杆形成桁架式支撑。

2）H形钢支撑。H形钢支撑用螺栓连接，为工具式钢支撑，现场组装方便，构件标准化，对不同的基坑能按照设计要求进行组合和连接，可重复使用，有推广价值。

H形钢分为焊接H形钢和轧制H形钢两种。

（2）钢筋混凝土支撑。钢筋混凝土支撑是利用土模或模板随着挖土逐层现浇，截面尺寸和配筋根据支撑布置和杆件内力大小而定。它刚度大，变形小，能有效地控制挡墙变形和周围地面的变形，宜用于较深基坑和周围环境要求较高的地区。但在施工中要尽快形成支撑，减少土壤蠕变变形，减少时间效应。

由于钢筋混凝土支撑为现场浇筑，形式可随基坑形状而变化，因而有多种形式，如对撑、角撑、桁架式支撑、圆形、拱形、椭圆形等形状支撑，如图1-23所示。

钢筋混凝土支撑的混凝土强度等级多为C30，截面尺寸由计算确定。腰梁的截面尺寸有600mm×800mm（高×宽）、800mm×1000mm和1000mm×1200mm，支撑的截面尺寸常为600mm×800mm（高×宽）、800mm×1000mm、800mm×1200mm和1000mm×1200mm。支撑的截面尺寸在高度方向要与腰梁相匹配，配筋由计算确定。

对平面尺寸大的基坑，在支撑交叉点处需设立柱，在垂直方向支承水平支撑。立柱可为4个角钢组成的格构式柱、圆钢管或型钢。考虑到承台施工时便于穿钢筋，格构式柱，应用较多。立柱的下端插入作为工程桩使用的灌注桩内，插入深度不宜小于2m，否则立柱就要设置专用的灌注桩基础，因此格构式立柱的平面尺寸要与灌注桩的直径相匹配。

对于多层支撑的深基坑，设计支撑时要考虑挖土机上支撑挖土所产生的荷载，施工中要采取措施避免挖土机直接压支撑。

如果基坑的宽（长）度很大，所处地基的土质较好，在内部设置支撑需耗费大量材料，而且不便于挖土施工，此时可考虑选用土层锚杆在基坑外面拉结固定挡墙，可取得较好的经济效益。

4.拉锚与土层锚杆

拉锚式围护结构依其外拉系统设置方式及位置的不同分成两类：外拉系统在坑外地表设置的，称为地面拉锚围护结构；外拉系统在坑内沿坑壁设置的，称为锚杆围护结构。一般大型较深的基坑、邻近有建（构）筑物而不允许有较大变形的基坑以及不允许设内撑的基坑均可考虑选用拉锚式围护结构。

（1）拉锚。如图1-24、图1-25所示，地面拉锚围护结构由围护桩PG、拉杆EF以及锚固体AB（锚杆或锚定板）组成。以锚桩为锚固体的，称为桩式地面拉锚；以锚定板为锚固体的，称为板式地面拉锚。

桩式地面拉锚（图1-24），其拉杆一般水平设置，通过开沟浅埋于地表下。这种地面拉锚围护结构简单且便于施工，整个围护系统均在基坑开挖之前完成，作业（包括围护与开挖）十分安全，施工质量容易保证。因此，在条件许可的前提下，这种围护结构是一种经济易行的方式。

板式地面拉锚（图1-25），其拉杆是通过倾斜钻孔来设置的，因此对钻孔精度要求较严。也可像桩式地面拉锚的拉杆一样水平设置，这种设置方法较简单。

（2）土层锚杆。亦称土锚，是一种受拉杆件，它一端（锚固端）锚固在稳定的地层中，另一端与支护结构的挡墙相连接，将支护结构和其他结构所承受的荷载（土压力、水压力以及水上浮力等）通过拉杆传递到锚固体上，再由锚固体将传来的荷载分散到周围稳定的地层中去。

锚杆支护体系由支护挡墙、腰梁（围檩）及托架、锚杆三部分组成（图1-26）。腰梁的目的是将作用于支护挡墙上的水、土压力传递给锚杆，并使各杆的应力通过腰梁得到均匀分配。锚杆由锚头、拉杆（拉索）和锚固体三部分组成。

土层锚杆的施工包括钻孔、拉杆制作与安装、灌浆、张拉锁定等工作。施工前应作必要的准备工作。

1）准备工作。了解施工区土层分布及各层物理力学性能，以便实施锚杆的布置、选择钻孔方法；了解地下水状况及其化学成分，以确定排水、截水措施以及拉杆的防腐措施；查明施工区范围内地下埋设物的位置，与设计单位进行技术咨询，预测锚杆施工对其影响的可能性与后果。

2）钻孔。国内目前使用的土层锚杆钻孔机具，一部分是土锚专用钻机，另一部分则是经适当改装的常规地质钻孔机和工程钻机。专用锚杆钻机可用于各种土层，非专用钻机若不能带套管钻进则只能用于不易塌孔的土层。

常用的土锚钻孔方法有螺旋钻孔干作法和压水钻进成孔法两种。螺旋钻孔干作法是由钻孔机的回转机构带动螺转钻杆，在一定钻压和钻削下，将切削下的松动土体顺螺杆排出孔外。这种钻孔方法宜用于地下水位以上的黏土、粉质黏土、砂土等土层。土层锚杆施工多用压水钻进成孔法，其优点是把钻孔过程中的钻进、出碴、固壁、清孔等工序一次完成，可防止塌孔，不留残土，软、硬土都适用。

应当注意，土层锚杆钻孔要求孔壁平直，不得坍塌松动；不得使用膨润土循环泥浆护壁，以免在孔壁形成泥皮，降低土体对锚固体的摩阻力。

在砂性土地层，孔位处于地下水位以下钻孔时，由于静水压力较大，水及砂会从外套管与预留孔之间的空隙向外涌出，一方面造成继续钻进困难，另一方面水、砂土流失过多会造成地面沉降，从而造成危害。为此必须采取防止涌水涌砂措施。一般采用孔口止水装置，并采用快速钻进、快速接管，入岩后再冲洗的方法。这样既保证成孔质量，又能解决钻孔过程中涌水涌砂问题。同样，在注浆时也可采用高压稳压注浆法，用较稳定的高压水泥浆压住流砂和地下水，并在水泥浆中掺外加剂，使之速凝止水。拔外套管到最后两节时，可把压浆设备从高压快速挡改成低压慢速挡，并在浆液中改变外加剂，增大水泥浆稠度，待水泥浆把外套管与预留孔之间空隙封死，并使水泥浆呈初凝状态后，再拔出外套管。

为了提高锚杆的抗拔能力，往往采用扩孔方法扩大钻孔端头。扩孔有四种方法：机械扩孔、爆炸扩孔、水力扩孔、压浆扩孔。目前国内多用爆炸扩孔与压浆扩孔。扩孔锚杆的钻孔直径一般为90～130mm，扩孔段直径一般为钻孔直径的3～5倍。扩孔锚杆主要用于松软地层。

3）拉杆制作及安装。国内土层锚杆用的拉杆，承载力较小的多用粗钢筋，承载力较大的多用钢绞线。拉杆使用前要做防腐处理。

4）注浆。注浆的目的是形成锚固段，并防止钢拉杆腐蚀。此外，压力注浆还能改善锚杆周围土体的力学性能，使锚杆具有更大的承载力。

锚杆注浆用水泥砂浆，宜用标号不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥，其细骨料、含泥量、有害物质含量等均应符合相关规范的要求。注浆常用水灰比0.4～0.45的水泥浆，或灰砂比1：1～1：1.2、水灰比0.38～0.45的水泥砂浆，必要时可加入一定量的外加剂或掺合料，以改善其施工性能以及与土体的黏接性能。锚杆注浆用水、水泥及其添加剂应注意氯化物与硫酸盐的含量，以防对钢拉杆的腐蚀。

注浆方法有一次注浆法和两次注浆法两种。

一次注浆法：用泥浆泵通过一根注浆管自孔底起开始注浆，待浆液流出孔口时将孔口封堵，继续以0.4～0.6MPa压力注浆，稳压数分钟后注浆结束。

二次注浆法：锚孔内同时装入两根注浆管，分别用于一次注浆和二次注浆。一次注浆管的管底出口用黑胶布封住，以防沉放时管口进土。开始注浆时管底距孔底50cm左右，随一次浆注入，一次注浆管可逐步拔出，待一次浆量注完即予以回收。二次注浆用注浆管管底出口封堵严密，从管端起向上沿锚固段全长每隔1～2m做一段花管，花管孔眼φ6～φ8mm，花管段用黑胶布封口。花管段长度及孔眼间距需要专门设计。一次注浆可注水泥浆或水泥砂浆，注浆压力0.3～0.5MPa。待一次浆初凝后，即可进行二次注浆。二次注浆压力2MPa左右，要稳压2min。二次注浆实为劈裂注浆，二次浆液冲破一次注浆体，沿锚固体与土的界面向土体挤压劈裂扩散，使锚固体直径加大，径向压力也增大，周围一定范围内土体密度及抗剪强度均有不同程度增加。因此，二次注浆可显著提高土锚的承载力。

5）张拉和锁定。土层锚杆灌浆后，预应力锚杆还需张拉锁定。张拉锁定作业在锚固体及台座的混凝土强度达15MPa以上时进行。在正式张拉前，应取设计拉力值的0.1～0.2倍预拉一次，使其各部位接触紧密、杆体完全平直。对永久性锚杆，钢拉杆的张拉控制应力不应超过拉杆材料强度标准值的0.6倍；对临时锚杆，不应超过0.65倍。钢拉杆张拉至设计拉力的1.1～1.2倍，并维持10min（砂土中）或15min（黏土中），然后卸载至锁定荷载予以锁定。

锚杆工程完成后必须进行验收试验，以确定施工锚杆是否已达到设计预定的极限承载力。

5.土钉墙支护

土钉墙是采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的结构。它是将拉筋插入土体内部全长度与土黏结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成加筋土体加固区带，用以提高整个原位土体的强度并限制其位移，同时增强基坑边坡坡体的自身稳定性。土钉墙适用于开挖支护和天然边坡加固，是一项实用的原位岩石加筋技术。

土钉墙的类型按施工方法不同，可分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉墙三类。钻孔注浆型土钉墙目前在我国应用最广，可用于永久性或临时性的支护工程。

（1）土钉支护的构造。如图1-27所示。

有关构造要求如下：土钉墙的墙面坡度不宜大于1：0.1；土钉必须与面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造，承压板或加强钢筋应与土钉钢筋焊接连接；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50°～20°；土钉钢筋材料宜采用HRB300、HRB400级钢筋，钢筋直径宜为16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm；注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于M10；喷射混凝土面层中宜配置钢筋网，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；坡度上下段钢筋网搭接长度应大于300mm；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，在坡顶和坡脚应设排水措施，在坡面上可根据具体情况设置泄水孔。

土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后有一定黏结性的杂填土、黏性土、粉土及微胶结砂土的基坑开挖支护，不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂卵石层和淤泥质土，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。土钉墙基坑支护开挖深度适宜于5～12m，当与护坡桩或预应力锚杆联合支护时，深度还可适当增加。

（2）土钉支护的施工。

土钉支护施工过程主要包括以下几个方面：

1）作业面开挖。土钉墙施工是随着工作面开挖分层施工的，每层开挖的最大高度可按下式估算

式中 h——每层开挖深度，m；

c——土的黏聚力（直剪快剪），kPa；

γ——土的重度，kN/m³；

φ——土的内摩擦角（直剪快剪），（°）。

开挖高度一般与土钉竖向间距相匹配，以便于土钉施工。每层开挖的纵向长度取决于交叉施工期间保持坡面稳定的坡面面积和施工流程的相互衔接，长度一般为10m。开挖施工设备必须能挖出光滑规则的斜坡面，最大限度地减少对支护土层的扰动。松动部分在坡面支护前必须予以清除。对松散的或干燥的无黏性土，尤其是当坡面受到外来振动时，要先行进行灌浆处理，在附近爆破可能产生的影响也必须予以考虑。用挖土机挖土时，应辅以人工修整。

2）成孔。成孔工艺和方法与土层条件、机具装备及施工单位的手段和经验有关。当前国内大多数采用螺旋钻、洛阳铲等干法成孔设备，也可使用如YTN-87型土锚专用钻机成孔。对边坡加固土钉，要求使用质量轻、易操作及搬运的钻机。为满足土钉钻孔的要求，可选用KHYD40KBA型岩石电钻，配置φ75的麻花钻杆，每节钻杆长1.5m，钻机整机质量40kg，搬动操作非常方便，钻孔速度0.2～0.5m/min，工效较高。

3）置筋。在置筋前，最好采用压缩空气将孔内残留及扰动的废土清除干净。放置的钢筋一般采用B级螺纹钢筋，为保证钢筋在孔中的位置，在钢筋上每隔2～3m焊置一个定位架。

4）注浆。土钉注浆可采用注浆泵或砂浆泵灌注，浆液采用纯水泥浆或水泥砂浆。纯水泥浆可用42.5MPa普通硅酸盐水泥，用搅拌装置按水灰比0.45左右搅拌，水泥砂浆采用1：2～1：3的配合比，用砂浆搅拌机搅拌，再采用注浆泵或灰浆泵进行常压或高压注浆。为保证土钉与周围土体紧密结合，在孔口处设置止浆塞并旋紧，使其与孔壁紧密贴合。在止浆塞上将注浆管插入注浆口，深入至孔底0.2～0.5m处，注浆管连接注浆泵，边注浆边向孔口方向拔管，直至注满为止。放松止浆塞，将注浆管与止浆塞拔出，用黏性土或水泥砂浆充填孔口。为防止水泥砂浆或水泥浆在硬化过程中产生干缩裂缝，提高其防腐性能，保证浆体与周围土壁的紧密黏结，可掺入一定量的膨胀剂，具体掺入量由实验确定，以满足补偿收缩为准。为提高水泥浆或水泥砂浆的早期强度，加速硬化，可掺入速凝剂或早强剂。

5）喷射混凝土面层。一般情况下，为了防止土体松弛和崩解，必须尽快做第一层喷射混凝土。根据地层的性质，可以在设置土钉之前做，也可以在放置土钉之后做。对于临时性支护来说，面层可以做一层，厚度50～50mm；对永久性支护则多用两层或三层，厚度为100～300mm。喷射混凝土强度等级不应低于C15，混凝土中水泥含量不宜低于400kg/m³。喷射混凝土最大骨料尺寸不宜大于15mm，通常为10mm。两次喷射作业应留一定的时间间隔。为使施工搭接方便，每层下部300mm暂不喷射，并做45°的斜面形式。为了使土钉和面层很好地连接成整体，一般在面层与土钉交接中间加一块150mm×150mm×10mm或200mm×200mm×12mm的承压板，承压板后一般放置4～8根加强钢筋。在喷射混凝土中，应配置一定数量的钢筋网，钢筋网能对面层起加强作用，并对调整面层应力有重要的意义。钢筋网间距双向均为200～300mm，钢筋直径为6～10mm，在喷射混凝土面层中配置1～2层。也可用粗钢筋将各土钉相互连接起来，进一步加强面层的整体作用。

6）土钉抗拔力检验。对重要的工程，设计或施工前需要进行土钉的基本抗拔力试验，以确定土钉界面摩阻力的分布型式及土钉的极限抗拔力等。土钉基本抗拔力试验可采用循环加荷的方式，第一级取土钉钢筋屈服强度的10%为基本荷载，进而以土钉钢筋屈服强度的0.15倍为增量来增加荷载，同时用退荷循环来测量残余变形，每一级荷载持续到变形稳定为止。土钉破坏标准为：在同级荷载下，变形不能趋于稳定，即认为土钉达到极限荷载。必须量测荷载和位移，提出荷载变形曲线。在土钉上连接钢筋计或贴应变片，可以量测土钉应力分布及变化规律，这对设计是非常有益的。

对于一般的土钉墙工程，土钉抗拔力检验是必须的，实验数量应为土钉总数的1%，且不少于3根。土钉检验的合格标准可定为：土钉抗拔力应大于设计极限抗拔力，抗拔力最小值应大于设计极限抗拔力的0.9倍。土钉抗拔力设计安全系数：对临时工程取1.5，对永久性工程取2.0。

四、土方施工机械

开挖和运输是土方工程施工的两项主要过程，承担这两项过程施工的机械是各类挖掘机械、挖运组合机械和运输机械。

（一）开挖施工机械

1.单斗挖土机

单斗挖土机是基坑开挖中最常用的一种机械。按其行走装置的不同可分为履带式和轮胎式两类；按其传动方式可分为机械传动及液压传动两种。根据工作的需要，单斗挖土机可更换其工作装置，按其工作装置的不同，又可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲等，如图1-28所示。

（1）正铲挖土机施工。正铲挖土机的工作特点是：前进向上，强制切土。其挖掘力大，生产率高。它适用于停机面以上的Ⅰ～Ⅳ类土的开挖。开挖深而大的基坑时需设坡度约为1：8的坡道，以便挖土机进入基坑工作，也便于运输车辆运土。当地下水位较高时，应降低地下水位，疏干基坑内土。

正铲挖土机的挖土和卸土方式有两种：

1）正向挖土，侧向卸土［图1-29（a）］。即挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在侧面装土。运输工具既可停在停机面上，也可停在高于停机面的平面上，主要取决于所需开挖基坑断面尺寸、挖土机的技术性能及开挖的坑道布置。采用这种挖土方式，挖土机卸土时，动臂转角小，运输车辆行驶方便，生产率高，所以应用广泛。

2）正向挖土，后方卸土［图1-29（b）］。即挖土机沿前进方向挖土，运输工具停在挖土机后方装土。采用这种挖土方式，工作面左右对称，挖土机卸土时，动臂转角大，运输车辆必须倒车进入坑道，生产率低，所以一般当基坑窄而深时采用。

正铲挖土机开挖基坑时，还需根据工作面的大小和基坑的横断面尺寸，确定挖土机的开行通道。一般可布置一层开行通道，当基坑的深度较大时，则可布置成多层通道。

（2）反铲挖土机施工。反铲挖土机的工作特点是：后退向下，强制切土。其挖掘力比正铲挖土机小，所以它主要用于停机面以下的Ⅰ～Ⅱ类土的开挖，硬土需要进行预送。常用于开挖深度不大的基坑、基槽和管沟，也可用于地下水位较高的土方于挖。反铲挖土机可以与自卸汽车配合，装土运走，也可以弃土于坑槽附近。

反铲挖土机的作业方式有两种：

1）沟端开挖［图1-30（a）］。挖土机停在基坑（槽）的端部，随挖随退，汽车停在两侧装土。当基坑宽度超过1.7倍挖土机的有效挖土半径时，可分次开挖或按“之”字形路线开挖。这种开挖方式挖土方便，挖土的深度和宽度较大。

2）沟侧开挖［图1-30（b）］。挖土机停在基坑（槽）的一侧工作，边挖边平行于基坑（槽）移动。所挖土可用汽车运走，也可弃于距基坑（槽）较远处。这种开挖方式挖土的深度和宽度均较小，而且由于挖土机的移动方向与挖土方向相垂直，所以稳定性差。因此，一般只在无法采用沟端开挖或所挖的土不需运走时采用。

（3）拉铲挖土机施工。拉铲挖土机的工作特点是：利用铲斗的自重向下切土，随挖随行或后退。由于其铲斗悬吊在动臂的钢丝索上，挖土时可利用惯性力将铲斗甩出动臂半径范围外，所以挖土半径和深度均较大，因此适用于停机面以下Ⅰ～Ⅱ类土的开挖。也可水下挖土。

拉铲挖土机的开挖方式基本与反铲挖土机相同，也可分为沟端开挖和沟侧开挖两种。这两种开挖方式都有边坡留土量较多的缺点，需要大量的人工进行清理。如挖土宽度较小又要求沟壁整齐时，可采用三角形拉土法，拉铲按“之”字形移位，与开挖沟槽的边缘成45°角左右。此法拉铲的回转角度小，边坡开挖整齐，生产效率较高。

（4）抓铲挖土机施工。抓铲挖土是在挖土机臂端用钢丝绳吊装一个抓斗。其工作特点是：直上直下，自重切土。其挖掘力较小，主要用于停机面以下Ⅰ～Ⅱ类土的开挖。例如窄而深的基坑、疏通旧的渠道以及挖取水中淤泥等，或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。在软土地基的地区，常用于开挖基坑、深井等。

2.多斗挖土机

多斗挖土机是一种连续作业式挖掘机械，按构造不同，可分为链斗式和斗轮式两类。链斗式是由传动机械带动固定在传动链条上的土斗进行挖掘的，多用于挖掘河滩及水下砂砾料；斗轮式是用固定在转动轮上的土斗进行挖掘的，多用于挖掘陆地上的土料。

（1）链斗式采砂船。链斗式采砂船，如图1-31所示。水利水电工程中常用的国产采砂船有120m³/h和250m³/h两种，采砂船是无自航能力的砂砾石采掘机械。当远距离移动时，须靠拖轮拖带；近距离移动时（如开采时移动），可借助船上的绞车和钢丝绳移动。其配合的运输工具一般采用轨距为1435mm和762mm的机车牵引矿斗车（河滩开采）或与砂驳船（河床水下开采）配合使用。

（2）斗轮式挖掘机。斗轮式挖掘机（图1-32）的斗轮装在可仰俯的斗轮臂上，斗轮上装有7～8个铲斗，当斗轮转动时，即可挖土，铲斗转到最高位置时，斗内土料借助自重卸到受料皮带机上卸入运输工具或直接卸到料堆上。斗轮式挖掘机的主要特点是斗轮转速较快，连续作业，因而生产率高。此外，斗轮臂倾角可以改变，且可回转360°，因而开挖范围大，可适应不同形状的工作面要求。

（二）挖运组合机械

挖运组合机械是指由一种机械同时完成开挖、运输、卸土任务，有推土机、铲运机及装载机。

1.推土机

推土机（图1-33）是一种在拖拉机上装有推土铲刀等工作装置的土方机械，在水利水电工程施工中应用很广，可用于平整场地、开挖基坑、推平填方、堆积土料、回填沟槽等。推土机的运距不宜超过60～100m。挖深不宜大于1.5～2.0m，填高不宜大于2～3m。

推土机有履带式和轮胎式两种，履带式推土机附着牵引力大，接地压力小，但机动性比轮胎式推土机差。按铲刀操纵方式不同，又可分为索式和油压式两种，索式推土机的铲刀依靠本身自重切入土中，因此在硬土中切入深度较小。而油压式推土机是用油压操纵，能使铲刀强制切入土中，切土深度比较大，而且还可以调升铲刀和调整铲刀的切土角度，具有更大的灵活性。

推土机的特点是：可以独立完成铲土、运土及卸土三种作业，操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度较快，易于转移，可爬30°左右的缓坡，因此应用较广。主要适用于土的浅挖短运，例如施工场地的清理与平整，深度不大的基坑的开挖及回填等。此外，在推土机后面还可牵引其他无动力的土方机械，如拖式铲运机、松土机及羊足碾等进行土方其他作业。推土机的经济运距在100m以内，运距过远，土将从推土铲刀的两侧流失过多，大大影响其工作效率。当推运距离在40～60m时效率最高。

推土机的生产效率主要取决于推土铲刀推移土的体积及切土、推土、回程等工作的循环时间。为了提高推土机的生产效率，缩短推土时间和减少土的散失，常用以下几种施工方法：

（1）下坡推土。推土机顺地面坡度沿下坡方向开行切土与推进，借助机械本身的重力作用，增大切土深度和运土数量，缩短铲土时间。推土坡度在15°以内时，一般可提高生产率30%～40%。

（2）并列推土。当平整场地的面积较大时，可用2～3台推土机并列作业，铲刀相距15～30cm，这样可以增大推土量，减少土的散失。但平均运距不宜超过50～70m，不宜小于20m。

（3）槽形推土。推土机重复多次在一条作业线上切土和推土，使地面逐渐形成一条浅槽，以减少土从铲刀两侧流散，可以增加推土量10%～30%。

（4）多铲集运。在硬质土中，铲刀切土深度不大时，可以采取多次铲土、分批集中、一次推送的方法。可以有效利用推土机的功率，缩短推土时间。

2.铲运机

铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。按行走方式可分为自行式铲运机［图1-34（a）］和拖式铲运机［图1-34（b）］两种。按铲斗的操纵系统可分为索式和油压式两种。

铲运机的工作装置是铲斗，铲斗前方有一个能开启的斗门，铲斗前设有铲土刀片。切土时，铲斗的门打开，铲斗下降，刀片切入土中。铲运机前进时，被切下的土挤入铲斗，铲斗装满后，提起铲斗，放下斗门，将土运至卸土地点。

铲运机对行驶道路要求低，行驶速度快，操纵灵活，易于控制运行路线，生产效率高。一般适用于含水量不大于27%的一至三类土的直接挖运，对于硬土需用松土机预松后才能开挖。不适于在砾石层、冻土地带及沼泽区施工。

自行式铲运机的行驶和工作都靠本身的动力装置，可适用于运距800～3500m的大型土石方工程的施工，以运距在800～1500m的范围内生产效率最高。拖式铲运机适用于运距在80～800m的土方工程施工，而运距在200～350m时效率最高。

（1）铲运机的开行路线。铲运机由挖土至卸土运行的循环路线称之为开行路线，开行路线选择的合理与否将直接影响生产效率，故应根据挖、填方区的分布预先合理选择。铲运机的开行路线一般有以下几种：

1）环行路线。对于地形起伏不大，而施工地段又较短和填方不高的场地平整工程宜采用图1-35（a）、（b）所示的环行路线。环行路线每一循环只完成一次铲土和卸土、挖土和填土交替。当挖填交替，且互相距离又较短时，则可采用大环行路线，如图1-35（c）所示，其优点是每一循环可以完成两次或多次铲卸作业，减少了铲运机的转弯次数，从而提高工作效率。采用环行路线，为了防止铲运机定向转弯造成机件单侧磨损，应每隔一定时间变换铲运机的运行方向，避免始终向一侧转弯。

2）“8”字形路线。对于地形起伏较大或施工地段较长的场地平整工程宜采用“8”字形路线［图1-35（d）］。这种开行路线的优点是：铲运机上坡取土时是斜向开行，可减小坡度影响，而且每一循环能完成两次铲卸作业，所以“8”字形路线比环行路线运行时间短，减少了转弯次数及空驶距离，可提高生产效率，而且由于每一循环铲运机沿两个方向转弯，所以机件的磨损也比较均匀。

（2）提高铲运机生产效率的措施。

1）下坡铲土法。铲运机利用地形进行下坡铲土，借助铲运机的自重加大铲斗的切土深度，缩短铲土时间。

2）跨铲法。铲运机间隔铲土，预留土埂。这样在间隔铲土时由于形成一个土槽，减少了向外散土量；铲土埂时，铲土阻力减小。一般土埂高不大于300mm，宽度不大于拖拉机两履带间的净距。

3）助铲法（图1-36）。地势平坦，土质较硬时可用推土机在铲运机后助推，以提高铲刀切削力，加大铲土深度，缩短铲土时间，提高生产效率。推土机在助铲的空隙可兼作松土或平整工作，为铲运机创造工作条件。

3.装载机

装载机（图1-37）是一种工作效率高、用途广泛的工程机械，它不仅可对堆积的松散物料进行装、运、卸作业，还可以对岩石、硬土进行轻度的铲掘工作，并能用于清理、刮平场地及牵引作业。如更换工作装置，还可完成堆土、挖土、松土、起重以及装载棒状物料等工作，因此被广泛应用。

装载机按行走装置可分为轮胎式和履带式两种，按卸载方式可分为前卸式、后卸式和回转式三种，按铲斗的额定重量可分为小型（&lt；1t）、轻型（1～3t）、中型（4～8t）、重型（&gt；10t）4种。

（三）土方运输机械

水利工程施工中，运输机械有无轨运输、有轨运输和皮带机运输等。

1.无轨运输

在我国水利水电工程施工中，汽车运输因其操纵灵活、机动性大，能适应各种复杂的地形，已成为最广泛采用的运输工具。

土方运输一般采用自卸汽车。目前常用的车型有上海、黄河、解放、斯太尔、康巴司和卡特等。随着施工机械化水平的不断提高，工程规模越来越大，国内外都倾向于采用大吨位重型和超重型自卸汽车，其载重量可达60～100t以上。

对于车型的选择，自卸汽车车厢容量应与装车机械的斗容量相匹配。一般自卸汽车容量应为挖装机械斗容的3～5倍较为适合。汽车容量太大，其生产率降低，反之挖装机械生产率减少。

对于施工道路，要求质量优良。加强经常性养护，可提高汽车运输能力和延长汽车使用年限；汽车道路的路面应按工程需要而定，一般多为泥结碎石路面，运输量及强度大的可采用混凝土路面。

对于运输线路的布置，一般是双线式和环形式，应依据施工条件、地形条件等具体情况确定，但必须满足运输量的要求。自卸汽车生产率计算式

式中 P——运输车辆生产率（松方），m³／台班；

V——每一工作循环的载运量，一般以车箱堆装容积（m³）计，但实际载重不得超过车辆的重量；

K_时——时间利用系数；

T₁——运输车辆工作循环时间，min；

t₁——装车时间，min；

t₂——包括重车运输和空车返回的行驶时间，min；

t₃——卸车和倒车转向时间，min，参见表1-11；

t₄——在装载机旁的调车时间，但不包括因等候装车耽误的时间，单位为min，参见表1-12；

P——装载机械的生产率（松方），m³/h。

t₂（行驶时间）由行驶距离和平均行驶速度而定，应根据具体情况计算。

2.有轨运输

水利水电工程施工中所用的有轨运输，除巨型工程以外，其他工程均为窄轨铁路。窄轨铁路的轨距有1000mm、762mm、610mm几种。轨距1000mm和762mm窄轨铁路的钢轨质量为11～18kg/m，其上可行驶3m³、6m³、15m³可倾翻的车箱，用机车牵引。轨距610mm的钢轨质量为8kg/m，其上可行驶1.5～1.6m³可倾翻的铁斗车，可用人力推运或电瓶车牵引。

铁路运输的线路布置方式，有单线式、单线带岔道式、双线式和环形式4种。线路布置及车型应根据工程量的大小、运输强度、运距远近以及当地地形条件来选定。需要指出的是，随着大吨位汽车的发展和机械化水平的提高，目前国内水电工程一般多采用无轨运输方式，仅在一些有特殊条件限制的情况下才考虑采用有轨运输（如小断面隧洞开挖运输）。若选用有轨运输，为确保施工安全，工人只许推车不许拉车，两车前后应保持一定的距离：当为坡度小于0.5%的下坡道时，不得小于10m；当为坡度大于0.5%的下坡道或车速大于3m/s时，不得小于30m。每一个工人在平直的轨道上只能推运重车一辆。

3.皮带机运输

皮带机是一种连续式运输设备，适用于地形复杂、坡度较大、通过地形较狭窄和跨越深沟等情况，特别适用于运输大量的粒状材料。

按皮带机能否移动，可分为固定式和移动式两种。固定式皮带机，没有行走装置，多用于运距长而路线固定的情况。移动武皮带机则有行走装置，一般长5～15m，移动方便，适用于需要经常移动的短距离运输，如图1-38所示。按承托带条的托辊分，有水平和槽形两种形式，一般常用槽形。皮带宽度有300mm、400mm、500mm、650mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm、1600mm等几种。其运行速度一般为1～2.5m/s。皮带机的允许坡度和运行速度，可参考表1-13。

皮带机的实用生产率可用下式计算

式中 B——皮带宽度，m；

V——皮带运行速度，m/s；

K_时——时间利用系数，取0.75～0.80；

K_充——充盈系数，取0.5～1.0；

K_径——粒径系数，当粒径为（0.1～0.3）B时取0.75，粒径为（0.05～0.09）B时取0.9，粒径小于0.05B时取1.0；

K_倾——倾角影响系数，当倾角为11°～15°时取0.95，倾角为16°～18°时取0.9，倾角为19°～22°时取0.85；

K_松——可松性系数。

五、施工降排水

土方开挖过程中，当基坑底面低于地下水位时，由于土壤的含水层被切断，地下水将不断渗入基坑。这时如不采取有效措施排水，降低地下水位，不但会使施工条件恶化，而且基坑经水浸泡后会导致地基承载力的下降和边坡塌方。因此为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措施降低地下水位，使基坑在开挖中坑底始终保持干燥。

对于地面水（雨水、生活污水）一般采取在基坑四周或流水的上游设排水沟、截水沟或挡水土堤等办法解决。对于地下水则常采用集水坑降水和井点降水的方法，使地下水位降至所需开挖的深度以下。无论采用何种方法，降水工作都应持续到基础工程施工完毕并回填土后才可停止。

（一）集水坑降水法

集水坑降水法是当基坑挖至接近地下水位时，在坑底设置集水坑，并在坑底四周开挖具有一定坡度的排水沟，使地下水流入集水坑内，然后用水泵抽出坑外（图1-39）。

1.集水坑的设置

为了防止基底土的颗粒随水流失而使土结构受到破坏，集水坑应设置在建筑物的基础范围以外，地下水走向的上游。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵抽水能力，确定集水坑间距，一般每隔20～40m设置一个。

集水坑的直径和宽度一般为0.6～0.8m。其深度随着挖土的加深而加深，要经常低于挖土面0.7～1.0m，坑壁可用竹、木等加固，以防坍塌。当基坑挖至设计标高后，集水坑应进一步加深至低于基坑底1～2m，并铺填约0.3m厚的碎石滤水层，以免因抽水时间较长而挟带大量泥砂，并防止集水坑底的土被搅动。

集水坑降水法比较简单、经济，对周围影响小，因而应用较广。但当涌水量较大、水位差较大或土质为细砂或粉砂时，有产生流沙、边坡塌方及管涌等可能时，往往采用强制降水的方法，人工控制地下水流的方向，降低地下水位。

2.流砂

当基坑挖至地下水位以下，且采用集水坑降水时，如果坑底、坑壁的土粒形成流动状态随地下水的渗流不断涌入基坑，即称为流砂。发生流砂时，土完全丧失承载力，土边挖边冒，很难挖到设计深度，给施工带来极大困难，严重时还会引起边坡塌方，甚至危及临近建筑物。

发生流砂现象的关键是动水压力的大小与方向，所以，防治流砂的主要途径是减小或平衡动水压力，或者改变动水压力的方向。其具体措施有：

（1）枯水期施工。因枯水期地下水位低，坑内外水位差小，动水压力不大，不易发生流沙。

（2）抛大石块法。即向基坑内抛大石块，增加土的压重，以平衡动水压力。采用此法时，应组织分段抢挖，使挖土速度超过冒砂速度，挖至设计标高后立即铺设芦席并抛大石块把流沙压住。此法对于解决局部或轻微的流沙现象是有效的。

（3）打钢板桩法。将钢板桩沿基坑周围打入坑底以下一定深度，不仅可以支护坑壁，而且使地下水从坑外渗入坑内的渗流路程增长，从而降低水力坡度，减小了动水压力。

（4）水下挖土法。就是不排水而直接在水中挖土的方法。使坑内外水压相平衡，消除动水压力。此法需要有一定的机械设备和技术条件。

（5）人工降低地下水位。可采用轻型井点或管井井点将地下水位降至坑底以下，使地下水的渗流向下，通过改变地下水渗流方向防止流砂现象。此方法可靠有效。

（6）设地下连续墙。基沿基坑周围先浇筑一道混凝土或者钢筋混凝土墙，阻止地下水流入基坑内。

（二）井点降水法

井点降水是在基坑开挖前，预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下，直至基础工程施工完毕。这就使所挖的土始终保持干燥状态，该法避免了流砂现象，也提高了地基上的承载能力。

井点降水可以分为轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等。各种井点有其适用范围，可参考表1-14。其中以轻型井点采用较广，下面作重点介绍。

1.井点设备

轻型井点降水，是沿基坑周围以一定的间距埋入井点管（下端为滤管），在地面上用集水总管将各井点管连接起来，并在一定位置设置抽水设备，利用真空泵和离心泵的真空吸力作用，使地下水经滤管进入井管，然后经总管排出，从而降低地下水位。

轻型井点设备由管路系统的抽水设备组成，如图1-40所示。

管路系统由滤管、井点管、变联管及总管等组成。

滤管（图1-41）是长1.0～1.2m、外径为38～50mm的无缝钢管，管壁上钻有直径为12～19mm的星棋状排列的滤孔，滤孔面积为滤管表面的20%～50%。滤管外面包括两层孔径不同的滤网，内层为细滤网，采用30～40眼／cm²的铜丝布或尼龙丝布；外层为粗滤网，采用5～10眼／cm²的塑料纱布。为使水流畅通，管壁与滤网之间用塑料管或铁丝绕成螺旋形隔开，滤管外面再绕一层粗铁丝保护，滤管下端为一铸铁头。

井点管用直径38～55mm、长5～7m的无缝钢管或焊接钢管制成。下接滤管、上连弯联管与总管。

集水总管为直径100～127mm的无缝钢管，每节长4m，各节间用橡皮套管联结，并用钢箍拉紧，防止漏水。总管上装有与井点管联结的短接头，间距为0.8m或1.2m。

抽水设备由真空泵、离心泵和水气分离器（又称为集水箱）等组成。

2.井点布置

平面布置（图1-42）：根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置，当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置。单排布置适用于基坑、槽宽度小于6m，且降水深度不超过5m的情况，井点管应布置在地下水的上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度。

高程布置（图1-43）：井点降水深度，考虑抽水设备的水头损失以后，一般不超过6m。井点管理设深度h按式（1-42）计算

式中 h₁——井点管理设面至基坑底面的距离，m；

Δh——基坑底面至降低后的地下水位线的最小距离，一般取0.5～1.0m；

i——水力坡度，根据实测：双排和环状井点为1/10，单排井点为1/4～1/5；

L——井点管至基坑中心的水平距离，单排井点为至基坑另一边的距离（m），如图1-43所示。

3.井点涌水量Q计算（环状井点系统）

（1）判断井型（图1-44）。按照滤管与不透水层的关系：完整井——到不透水层；非完整井——未到不透水层。

按照是否承压水层：承压井；无压井。

（2）无压完整井（图1-45）群井井点计算（积分解）。

式中 K——土层渗透系数，m/d；

H——含水层厚度，m；

S——水位降低值，m；

R——抽水影响半径，m，；

X₀——环状井点系统的假想半径，m，当长宽比A/B≤5时，，否则分块计算涌水量再累加；

F——井点系统所包围的面积。

（3）无压非完整井（图1-46）群井系统涌水量计算（近似解）。

以有效影响深度H₀代替含水层厚度H用式（1-43）计算Q。

H₀的确定方法见表1-15。

（4）承压完整井（图1-47）。

式中 M——承压含水层厚度，m。

（5）确定井管的数量与间距。

1）单井出水量：

式中 d、l——滤管直径、长度，m。

2）最少井点数：

式中 1.1——备用系数。

3）最大井距：

4）确定井距D：

D满足15d≤D≤D′，且应符合总管的接头间距要求。

5）确定井点数：

4.轻型井点的施工

轻型井点系统的施工，主经要包括施工准备、井点系统的安装、使用及拆除。

施工准备工作包括井点设备、施工机具、水源、电源及必要材料的准备，排水沟的开挖，水位观测孔的设置等。

井点系统的安装顺序是：先埋设总管，冲孔，沉设井点管、灌填砂滤层，然后用弯联管将井点管与总管联结，最后安装抽水设备。

井点管的沉设一般用水冲法进行，可分为冲孔与埋管两个过程（图1-48）。冲孔时，先用起重设备将冲管吊起并插在井点位置上，然后利用高压水将土冲松，边冲边沉，直至冲孔深度比滤管底深0.5m左右，以保证滤管埋设深度，并防止拔出冲管时，部分土颗粒沉于底部而使滤管淤塞。冲孔直径不宜小于300mm，以保证井点管四周有一定厚度的滤砂层。冲管一般采用直径为50～70mm的钢管，长度比井点管长1.5m左右，下端装有圆锥形冲嘴，并焊有三角形翼板，以辅助冲水时扰动土层，便于冲管下沉。

井孔冲成后，拔出冲管，立即居中插入井点管，并在井点管与孔壁之间填灌干净的粗砂作过滤层，以防孔壁塌土堵塞滤网。砂滤层应比滤管顶高1～1.5m以上，以保证水流畅通。最后在井孔的上部用黏土封口捣实，以防漏气。

弯联管最好采用软管，以便安装，并可避免因井点管沉陷而造成的管件损坏。井点系统的各部件连接接头应安装严密，防止漏气而影响降水效果。

轻型井点系统全部安装完毕后，应进行抽水试验，以检查有无死井（井点管淤塞）或漏气、漏水现象。在井点系统的使用过程中，应连续抽水，时抽时停会抽出大量泥沙，使滤管淤塞，并可能造成附近建筑物因土粒流失而沉降开裂。

六、土方开挖要求

基坑开挖前应根据工程结构型式、基础埋置深度、地质条件、施工方法及工期等因素，确定基坑开挖方法。

对于大型基坑，宜用机械开挖，基坑深在5m以内，宜用反铲挖土机在停机面一次开挖，深5m以上的基坑宜开挖坡道用正铲挖土机下到基坑分层开挖。对面积很大、很深的设备基础基坑或地下室深基坑，可采用多层阶梯式同时开挖的方法，土方用翻斗汽车运出。

为防止超挖和保持边坡坡度正确，机械开挖至接近设计坑底标高或边坡边界，应预留30～50cm厚的土层，用人工开挖和修坡。

人工挖土，一般采用分层分段均衡往下开挖，较深的坑（槽），每挖1m左右应检查边线和边坡，随时纠正偏差。

基坑挖好后，应对坑底进行抄平、修整。如挖坑时有小部分超挖，可用素土、灰土或砾石回填夯实与地基基本相同的密实度。

为防止坑底扰动，基坑挖好后应尽量减少暴露时间，及时进行下一道工序的施工，如不能立即进行下一工序，应预留15～30cm厚覆盖土层，待基础施工时再挖去。