1．管道的测量放线工作&&& 1．1 施工测量内容　　管道工程设计前首先应进行测量，以便绘制能反映现状资料的地形条状图以及管道纵向断面图。施工测量有两个任务：一是把图纸上设计的管道先放到地面上，按设计的意图去指导管道的施工，二是把已施工的管道情况反映到竣工图纸上，作为资料归档，并用它指导管道的日常维护检修工作。　　施工测量的内容主要有两个方面：一是用坐标法确定管道及有关地物的位置，要使用的仪器是经纬仪，也可用大、小平板仪以及全站仪等：二是使用高程数据(标高)确定管道的埋深，主要使用水准仪。&&& 1．2 管道放线　　首先是根据管道的起点、终点和转折点的设计坐标，或者和其他固定建筑物的关系，把它们侧放到地面上，然后沿管道中线方向进行中线测量和纵断面水准测量。　　临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固，并应采取保护措施。开槽铺设管道沿线的临时水准点，每200m不宜少于1个。　　(1)施放管道节点　　先根据管道起点、终点和转折点的设计坐标计算出这些点与附近控制点和固定建筑物之间的关系，然后根据这些关系，把这些点用桩固定在地面上，并且进行拴点。为了避免出错，每个点都要进行校核。在标定管道起点、终点和转折点之前，首先要了解设计管道的走向和已有控制点的分布情况，并结合实际地形考虑上述每一个点的具体方位。若是在敷设管道的附近没有控制点，就需要先用导线测量的方法，在管道的附近敷设一条导线。把较远控制点的坐标、高程数据，测算至导线折点上来，再根据导线点确定管道转折点，把设计图上的管道位置施放在地面上。　　(2)中线测量　　当管道的中线位置在地面上确定以后，即开始量距和测定转折角的工作。沿管道走向每量一定长度钉一桩，称为里程桩，在特殊地点还可以加桩。转折角点复测夹角。有时在管道设计前，已在初次定线测量时保留下起点、终点以及转折点的桩子。施工时只需要校核、补桩以及添设里程桩。以上各里程桩不应设在管道中线上，应固定在沟边线外的同一侧，以防管道开槽时里程桩被挖除。　　(3)纵断面的水准测量　　纵断面的水准测量，是测出管中线上各里程桩和加桩部位的地面高程。在开挖前复测地面高程是否和设计图相符；开挖后，施测沟底高程是否达到图纸要求；安装后，测定管顶高程作为竣工的原始资料之一。　　为了保证纵断面水准测量的精度和避免差错，沿管道方向每隔一定距离(300～1000m)有一个水准基点，以便校核高程数据。若原有的国家水准点密度不够，一般就在国家水准点之间进行四等水准测量，加设水准点。在高程已知的两水准点间，用仪器校测的读数误差为这两点的闭合差。所有地面点高程仅供绘制纵断面图使用，所以数值都取到厘米，高程闭合差也不必进行调整。　　(4)高程控制　　槽底高程的允许偏差：开挖土方时应为±20mm；开挖石方时应为+20mm和-200mm。　　施工中管沟纵断面的高程控制，可采用里程桩标出挖深和立坡度板的方式(如图4—1)解决，也就是在地面上放出管中线后，就可根据中线位置以管沟开挖深度定出的开槽宽度在地面上撒灰线标明开挖边线。在沿线里程桩上标注桩号和挖深。也有的当沟槽挖至一定深度时，在里程桩位置设立横跨沟槽的坡度板，坡度板可直接埋设在地面上，并用仪器校测管中线，在各个坡度板上用小钉标定其位置，并在坡度板上做出高程标记，标明挖深。为了施工中的校核容易，在坡度板上钉一块立板，立板上钉一枚坡度钉，要使各钉至沟底的高度一致。这样施工管理人员只要一根木杆，便可检查挖深是否符合要求。利用坡度板施工时，应经常检查管道坡度板有无移位的迹象。
图4—1 坡度板法1—中心钉；2—坡度板；3—高程板；4—高程钉；5—管道基础；6—沟槽　　采用坡度板控制槽底高程和坡度时，应符合下列规定：坡度板应选用有一定刚度且不易变形的材料制作，其设置应牢固；平面上呈直线的管道，坡度板设置的间距不宜大于20m，呈曲线的管道坡度板间距应加密，井室位置、折点和变坡点处，应增设坡度板；坡度板距槽底的高度不宜大于3m。2．沟槽开挖　　市政管道工程多为地下铺设管道，为铺设地下管道进行土方开挖叫挖槽。开挖的槽叫沟槽或基槽，为建筑物、构筑物开挖的坑叫基坑。管道工程挖槽是主要工序，其特点是：管线长、工作量大、劳动繁重、施工条件复杂。又因为开挖的土成分较为复杂，施工中常因水文地质、气候、施工地区等因素受到影响，因而一般较深的沟槽土壁常用木板或板桩支撑，当槽底位于地下水位以下时，需采取排水和降低地下水位的施工方法。&&& 2．1 开挖断面形式　　沟槽的开挖断面应考虑管道结构的施工方便，确保工程质量和安全，具有一定强度和稳定性。同时也应考虑少挖方、少占地、经济合理的原则。在了解开挖地段的土壤性质及地下水位情况后，可结合管径大小、埋管深度、施工季节等情况，施工现场及沟槽附近地上、地下构筑物的位置因素来选择开挖方法，并合理地确定沟槽开挖断面。常采用的沟槽断面形式有直槽、梯形槽、混合槽等；当有两条或多条管道共同埋设时，还需采用联合槽。见图4—2。　　(1)直槽　　即槽帮边坡基本为直坡(边坡小于0．05的开挖断面)，直槽一般都用于工期短，深度较浅的小管径工程，如地下水位低于槽底，直槽深度不超过1．5m的情况。在地下水位以下采用直槽时则需考虑支撑。
图4-2 沟槽断面形式 　　(2)梯形槽(大开槽)　　即槽帮具有一定坡度的开挖断面，开挖断面槽帮放坡，不用支撑。槽底如在地下水位以下，目前多采用人工降低水位的施工方法，减少支撑。采用此种大开槽断面；在土质好(如黏土、亚黏土)时虽然槽底在地下水以下也可以在槽底挖成排水沟，进行表面排水，保证其槽帮土壤的稳定。大开槽断面是应用较多的一种形式，尤其适用于机械开挖的施工方法。　　(3)混合槽　　即由直槽与大开槽组合而成的多层开挖断面，较深的沟槽宜采用此种混合槽分层开挖断面。混合槽一般多为深槽施工。采取混合槽施工时上部槽尽可能采用机械施工开挖，下部槽的开挖常需同时考虑采用排水及支撑的施工措施。　　沟槽开挖时为防止地面水流人坑内冲刷边坡，造成塌方和破坏基土，上部应有排水措施。对于较大的井室基槽的开挖，应先进行测量定位，抄平放线，定出开挖宽度，按放线分层挖土，根据土质和水文情况采取在四侧或两侧直立开挖和放坡，以保证施工操作安全。放坡后基槽上口宽度由基础底面宽度及边坡坡度来决定，坑底宽度每边应比基础宽出15～30cm，以便于施工操作。&&& 2．2 断面尺寸与开挖方法&&& 2．2．1 断面尺寸　　挖槽断面尺寸由底宽、挖深、槽帮边坡以及槽层和层间留台宽度等因素组成。　　(1)挖深　　指沟槽的深度，是由管线埋设深度而定，槽深影响着断面形式及施工方法的选择。较深的沟槽，宜分层开挖，每层槽的深度，人工开挖时以2m为宜，机械挖槽根据机械性能而定，一般不超过6m。当地下水位低于槽底时，可采用直槽施工，不用支撑，但槽深不得超过表4—1的规定。
表4-1 土质情况与直槽最大挖深
最大挖深/m
砂土和砂砾土亚砂土和亚黏黏土
1.01.251.5　　(2)底宽　　指沟槽最下底的开挖宽度，如沟槽采用支撑时，肩宽指支撑的撑板间的净宽，槽底宽度应满足管沟的施工要求，由管沟的结构宽度加上两侧工作宽度构成。
B＝D1+2(b1+b2+b3) (4—1)式中　B——管道沟槽底部的开挖宽度，mm；　　　D1——管道结构的外缘宽度，mm，　　　b1——管道一侧的工作面宽度，mm，可按表4—2采用；　　　b2——管道一侧的支撑厚度，可取150～200mm；　　　b3——现场浇筑混凝土或钢筋混凝土管渠一侧模板的厚度，mm。　　管沟结构每侧工作宽度可按表4-2中规定选用。
表4-2 管沟结构每侧工作宽度
管径和管沟结构的外缘宽度D1/mm
每侧工作宽度/m
金属管道及砖沟
非金属管道
D1≤500500＜D1≤1000
0.60.8　　注：1．槽底需设排水沟时，工作面宽度b1应适当增加。　　　　2．管道有现插施工的外防水层时，每侧工作面宽度宜取800mm．　　(3)槽帮坡度　　槽帮坡度(高宽比)应根据土壤的种类、施工方法、槽深等因素考虑。如土壤为砂性土，因砂性土颗粒之间的黏结力较小，槽帮坡度应比较缓和。而黏土土壤由于颗粒之间黏结力比较大，则坡度选用较陡些。另外土壤含水量大小对槽坡也有影响，当土壤含水量大时，土颗粒间产生润滑作用，致使黏性土颗粒间的黏聚力减弱，或使砂性土颗粒间的摩擦力减弱，容易造成槽帮坍塌，则应留有较缓的坡度，当采用机械在槽顶挖土时，槽帮上部载荷过大，土体会在压力下产生移动，因此应考虑或经过槽坡土壤稳定的计算，选择安全施工坡度。　　槽帮坡度用于大开槽的开挖断面，是按临时性土方工程施工考虑，因此在选用不同的边坡时，应考虑施工工期及施工季节的影响，当地质条件良好、土质均匀，地下水位低于沟槽底面高程，槽帮坡度可参照表4—3选用。在软土沟槽坡顶不宜设置静载或动载，需要设置时，应对土的承载力和边坡的稳定性进行验算。
表4-3 大开槽开挖的槽帮坡度
土 壤 类 别
人 工 开 挖
机 械 开 挖
在沟底挖土
在沟上挖土
1:0.33　　(4)层间留台　　当沟槽挖深较大时，应合理确定分层开挖的深度。人工开挖沟槽的槽深超过3m时应分层开挖，每层的深度不宜超过2m；人工开挖多层槽的层间应留台阶，便于开挖时人工往上倒土。人工开挖多层沟槽的层间留台宽度，放坡开槽时不应小于0．8m，直槽时不应小于0．5m，安装井点设备时不应小于1．5m。采用机械挖槽时，沟槽分层的深度应按机械性能确定。　　(5)槽边堆土　　沟槽每侧临时堆土或施加其他载荷时，不得影响建筑物、各种管线和其他设施的安全：不得掩埋消火栓、管道闸阀、雨水口、测量标志以及各种地下管道的井盖，且不得妨碍其正常使用。　　人工挖槽时，堆土高度不宜超过1．5m，且距槽口边缘不宜小于0．8m。　　在沟槽开挖之前，应根据施工环境、施工季节和作业方式，制定安全、易行、经济合理的堆土、弃土、回运土的施工方案及措施。　　①沟槽上堆土(一般土质) 堆土的坡脚距槽边1m以外，留出运输道路，井点干管位置及排水管的足够宽度，在适当的距离要留出运输交通路口，堆土高度不宜超过2m，堆土坡度不陡于自然休止角。　　②挖运堆土 弃土和回运土分开堆放，便于好土回运，弃土装车运走。　　③城镇市区开槽时的堆土 路面、渣土与下层好土分别堆放，堆土要整齐，便于路面回收利用及保证市容整洁，合理安排车辆、行人路线，保证交通安全，不得埋压消火栓、雨水口、测量标志等各种市政设施及各种地下管道的井室井盖及建筑材料等，消火栓及测量标志周围(5m之内)不得堆土，且须保证有足够的交通道路。　　④靠近建筑物和墙堆土 须对土压力与墙体结构承载力进行核算；一般较坚实的砌体，房屋堆土高度不超过檐高的1／3，同时不超过1．5m，严禁靠近危险房和危险墙堆土。　　⑤农田里开槽时的堆土 表层土与下层生土分开堆置，要方便原土原层回填时的装取和运输。　　⑥高压线和变压器附近堆土 一般尽量避免在高压线下堆土，如必须堆土时应事先会伺供电部门及有关单位勘察确定堆土方案，按供电部门的有关规定办理。要考虑堆、取土机械及行人攀缘的安全因素，也要考虑雨雪天的安全因素。　　⑦雨季堆土 不得切断或堵塞原有排水路线；防止外水进入沟槽，堆土缺口应加垒闭合防汛埂；向槽一侧的堆土面应铲平拍实；不宜靠近房屋、墙壁堆土。　　⑧冬季堆土 应集中、大堆堆土；应便于从向阳面取土；应便于防风，防冻保温；应选在干燥地面处。&&& 2．2．2 开挖方法　　沟槽开挖有人工开挖和机械开挖两种施工方法。　　(1)人工开挖　　在小管径，土方量少或施工现场狭窄，地下障碍物多，不易采用机械挖土或深槽作业时，底槽需支撑无法采用机械挖土时，通常采用人工挖土。　　人工挖土使用的主要工具为铁锹、镐，主要施工工序为放线、开挖、修坡、清底等。　　沟槽开挖须按开挖断面先求出中心到槽口边线距离，并按此在施工现场施放开挖边线。槽深在2m以内的沟槽，人工挖土与沟槽内出土结合在一起进行。较深的沟槽，分层开挖，每层开挖深度一般在2～3m为宜，利用层间留台人工倒土出土。在开挖过程中应控制开挖斯面将槽帮边坡挖出，槽帮边坡应不陡于规定坡度，检查时可用坡度尺检验，外观检查不得有亏损、鼓胀现象，表面应平顺。　　槽底土壤严禁扰动。挖槽在接近槽底时，要加强测量，注意清底，不要超挖。如果发生超挖，应按规定要求进行回填，槽底保持平整，槽底高程及槽底中心每侧宽度均应符合设计要求。　　沟槽开挖时应注意施工安全，操作人员应有足够的安全施工工作面，防止铁锹、镐碰伤。槽帮上如有石块碎砖应清走。原沟槽每隔50m设一座梯子，上下沟槽应走梯子。在槽下作业的工人应戴安全帽。当在深沟内挖土清底时，沟上要有专人监护，注意沟壁的完好，确保作业的安全，防止沟壁塌方伤人。每日上下班前，应检查沟槽有无裂缝、坍塌等现象。　　(2)机械开挖　　目前使用的挖土机械主要有推土机、单斗挖土机、多斗挖土机、装载机等。机械挖土的特点是效率高、速度快、占用工期少。为了充分发挥机械施工的特点，提高机械利用率，保证安全生产，施工前的准备工作应做细，并合理选择施工机械。沟槽(基坑)的开挖方法，多是采用机械开挖人工清底的施工方法。　　机械挖槽，应保证槽底土壤不被扰动和破坏，一般来说机械不可能准确地将槽底按规定高程整平，设计槽底以上宜留20cm左右不挖，而用人工清挖的施工方法。　　采用机械挖槽时，应向司机详细交底，交底内容一般包括挖槽断面(深度、槽帮坡度、宽度)的尺寸、堆土位置、电线高度、地下电缆、地下构筑物及施工要求，并根据情况会同机械操作人员制定安全生产措施后，方可进行施工。机械司机进入施工现场，应听从现场指挥人员的指挥，对现场涉及机械、人员安全的情况应及时提出意见，妥善解决，确保安全。　　指定专人与司机配合，保质保量，安全生产。其他配合人员应熟悉机械挖土有关安全操作规程，掌握沟槽开挖断面尺寸，算出应挖深度，及时测量槽底高程和宽度，防止超挖和亏挖，经常查看沟槽有无裂缝、坍塌迹象，注意机械工作安全。挖掘前当机械司机施放喇叭信号后，其他人员应离开工作区，维护施工现场安全。工作结束后指引机械开到安全地带，当指引机械工作和行动时，注意上空线路及行车安全。　　配合机械作业的土方辅助人员，如清底、平地、修坡人员应在机械的回转半径以外操作，如必须在半径以内工作时，如拨动石块的人员，则应在机械运转停止后方允许进入操作区。机上机下人员应彼此密切配合，当机械回转半径内有人时，应严禁开动机器。　　单斗挖土机不得在架空输电线路下工作，如在架空线路一侧工作时，与线路的安全距离(垂直、水平)不得小于表4-4规定。
表4-4 单斗挖土机与架空输电线路的安全距离
输电线路电压/kV
垂直安全距离/m
水平安全距离/m
＜1　1～2035～110
5.06.0　　禁止用单斗挖土机的任何部位去破碎冻土块和石块。一般使用挖土机施工时其回转半径内不应有障碍物，如现场客观情况不能满足时，应制定严格的安全措施后方可施工。　　在地下电缆附近工作时，必须查清地下电缆的走向并做好明显的标志。采用挖土机挖土时应严格保持在1m以外距离工作。其他各类管线也应查清走向，开挖断面应在管线外保持一定距离，一般以0．5～1m为宜。　　无论是人工挖土还是机械开挖，管沟应以设计管底标高为依据。要确保施工过程中沟底土壤不被扰动，不被水浸泡，不受冰冻，不遭污染。当无地下水时，挖至规定标高以上5～10em即可停挖；当有地下水时，则挖至规定标高以上10～15cm，待下管前清底。　　挖土不容许超过规定高程，若局部超挖应认真进行人工处理，当超挖在15cm之内又无地下水时，可用原状土回填夯实，其密实度不应低于95％；当沟底有地下水或沟底土层含水量较大时，可用砂夹石回填。&&& 2．2．3 季节性施工　　(1)雨季施工　　雨季施工，尽量缩短开槽长度，速战速决。　　雨季挖槽时，应充分考虑由于挖槽和堆土，破坏了原有排水系统后会造成排水不畅，应做好排除雨水的排水设施和系统，防止雨水浸泡房屋和淹没农田及道路。　　雨季挖槽应采取措施，防止雨水倒灌沟槽。一般采取如下措施：在沟槽四周的堆土缺口，如运料口、下管道口、便桥桥头等堆叠挡土，使其闭合，构成一道防线。在堆土向槽的一侧，应拍实，避免雨水冲塌，并挖排水沟，将汇集的雨水引向槽外。　　雨季挖槽时，往往由于特殊需要，或暴雨雨量集中时，还应考虑有计划地将雨水引入槽内，宜每30m左右做一泄水簸箕口，以免冲刷槽帮，同时还应采取防止塌槽、漂管等措施。　　为防止槽底土壤扰动，挖槽见底后应立即进行下一工序，否则槽底以上宜暂留20cm不挖，作为保护层。　　雨季施工不宜靠近房屋、墙壁堆土。　　(2)冬季施工　　人工挖冻土法：可采用人工使大锤打铁楔子的方法，打开冻结硬壳将铁楔打入冻土层中。开挖冻土时应制定必要的安全措施，严禁掏洞挖土。　　机械挖冻土法：当冻结深度在25cm以内时，使用一般中型挖土机挖掘；冻结深度在40cm以上时，可在推土机后面装上松土器将冻土层破开。　　防冻措施，常用松土防冻法和覆盖保温材料方法。松土防冻法：在开挖沟槽每日收工前，不论沟槽是否见底均预留一层翻松土壤防冻。覆盖保温材料防冻法：在需挖土方或已挖完的土方沟槽上覆盖草垫、草帘子等保温材料，以使土基不受冻。&&& 3．沟壁支撑&&& 3．1 支撑结构的作用　　支撑结构的作用是在基槽(坑)挖土期间挡土、挡水，保证基槽开挖和基础结构施工能安全、顺利地进行，并在基础施工期间不对相邻的建筑物、道路和地下管线等产生危害。支撑结构一般是临时性结构，管道、基础施工完毕即失去作用。一些支撑结构如钢板桩、型钢支柱木板桩、工具式支撑等可以回收重复利用，也有一些支撑结构如灌注桩、混凝土木板桩等就永久埋在地下。　　支撑结构为起到上述作用，必须在强度、稳定性和变形等方向都满足要求。在沟槽开挖施工中，由于各种条件及原因，必须采用适当的方法对沟槽进行支撑，使槽壁不致坍塌，以便进行施工。支撑的载荷就是原土和地面载荷所产生的侧土压力。沟槽支撑与否应根据土质、地下水情况、槽深、槽宽、开挖方法、排水方法、地面载荷等因素确定。以下情况需要考虑采用支撑：　　①施工现场狭窄而沟槽土质较差，深度较大时；　　②开挖直槽，土层地下水较多，槽深超过1．5m，并采用表面排水方法时；　　③沟槽土质松软有坍塌的可能，或需晾槽时间较长时，应根据具体情况考虑支撑；　　④沟槽槽边与地上建筑物的距离小于槽深时，应根据情况考虑支撑；　　⑤为减少占地对构筑物的基坑、施工操作工作坑等采用的临时性基坑维护措施，如顶管工作坑内支撑，基坑的护壁支撑等。　　支设支撑可以减少挖方量和施工占地面积，减少拆迁。但支撑增加材料消耗，有时影响后续工序的操作。&&& 3．2 沟槽支撑的结构形式　　支撑结构应牢固可靠，必须进行强度和稳定性计算和校核，应便于支设和拆除及后续工序的操作，支撑材料要求质地和尺寸合格，保证施工安全，应在保证安全的前提下，节约用料。　　主要的支撑结构如下。&&& 3．2．1 横撑　　见图4-3(a)，即撑板(挡土板)水平放置，然后沟两侧同时对称竖立方木(立木)再以撑木顶牢。横撑用于土质较好，地下水量较少处。其特点是安设容易，但拆除时不大安全。&&& 3．2．2 竖撑　　见图4-3(b)，即撑板(挡土板)垂直立放，然后每侧上下各放置方木(横木)再用撑木顶牢。竖撑用于土质较差，地下水较多或有流沙的情况。
图4-3 密排撑板布置1—撑板；2—纵梁；3—横梁；4—横撑　　横撑、竖撑根据所使用的材料可分为：木板撑、钢木混合的木板工字钢撑等形式。&&& 3．2．3 板桩　　将板桩垂直打人槽底一定深度增加支撑强度，抵抗土压力，防止地下水及松土渗入，起到围护作用，板桩多用于地下水较多，并有流沙的情况。板桩根据所用材料可分为木板桩、钢板桩以及钢筋混凝土板桩，钢板桩支撑平面布置形式见图4-4。&&& 3．2．4 横板柱桩　　挡土板(撑板)水平横放钉在柱桩内侧，柱桩一段打人土中，柱桩外侧用斜桩支撑；或柱桩用拉杆与远处锚桩拉紧。横板柱桩多用于开挖较大基坑断面，其他支撑形式很难支撑时，或用于槽壁坍塌临时处理的情况。&&& 3．2．5 坡脚挡土墙支撑　　当开挖宽度大的沟槽或基坑，部分地段下部放坡不足，或槽底采用明沟排水坡脚被冲刷可能造成坍塌时采取挡土墙支撑，常在坡脚处用草袋子装土垒砌和打设短桩用横板支撑。
图4-4 钢板桩支撑平面布置1—沟槽中心线；2—钢板桩&& 3．2．6 地下连续墙　　在地面上用一种特殊的挖槽设备，沿着槽深开挖槽坑的周边，在泥浆护壁的情况下开挖一条狭长的深槽(0．8～1．0m宽，深度可达20～30m)在槽内放置钢筋笼灌混凝土，筑成一条地下连续的墙壁，供截水防渗、挡土和承重之用。地下连续墙技术可使新建构筑物在距原构筑物十分邻近处的地基不受破坏，不产生附加沉降。　　地下连续墙既能挡土，也能挡水，且结构刚度大、变形小，与地下水位高的软土地基地区、施工深度大且邻近的建(构)筑物、道路和地下管线相距甚近时，往往是优先考虑的支护挡墙方案。地下连续墙如单纯用作支护挡墙，费用可能是支护挡墙中费用最高的，如能与地下结构结合应用，即施工后成为地下结构的一个组成部分，则较为理想。　　地下连续墙施工法，因成槽机具与成槽方法不同，有多种施工方法，有抓斗式、旋转式切削多头钻式、冲击式，还可利用螺旋钻机钻孔组成排桩式连墙。&&& 3．3 常用支撑材料　　支撑材料的选用、支设和使用过程，应严格遵守施工操作规程。&&&& 3．3．1 木板支撑　　以木板作为主要支撑材料，是应用较早的支撑方法。施工时不需任何机械设备因而应用较广，施工操作简便，但因耗用大量木材，有逐渐被其他支撑方法所代替的趋势。　　支撑由横撑、垂直或水平垫板，水平或垂直撑板等组成。 　　横撑是支撑架中的撑杆，横撑的长度和沟槽宽度有关，在木材供应条件许可的情况下，蛔直径大于10cm的圆木和端面尺寸15cm×15cm的方木，在现场锯成和沟宽相应的长度。在横撑两端下方垫托木并用铁扒钉固定。　　撑板指同沟壁接触的支撑构件，按安设的方法不同，分水平撑板和垂直撑板。作为水平撑板，为了敷管时临时拆除局部横撑的需要，它的长度应大于5～6m，采用木料时的板厚为5cm，垂直横撑比沟槽的深度略长，所用材料类别及尺寸同水平撑板。作为木质企口板桩时，板厚约6．5～7．5cm，不应有裂纹等缺陷。　　垫板是指横撑和撑板之间的传力构件，垫板按安设的方法不伺，分水平垫板和垂直垫板。水平垫板和垂直撑板配套使用，垂直垫板和水平撑板配套使用。　　木板撑有以下形式。　　(1)单板撑　　一块立板紧贴槽帮，撑木撑在立板上，作为单独体，起局部支撑加固土壤作用，如图4—5所示。 　　适用于槽深1．5～2m，土质良好，地下水位低的场合。不宜在雨季施工时采用，有时也常用于槽上有地上建筑物，或局部土质不好，进行加固土壤之处。　　(2)井字撑
图4—5 单板撑&
图4-6 井字撑　　两块模板紧贴槽帮，两块立板紧靠在横板上，撑木撑在立板上，见图4-6。　　(3)稀撑　　3～5块横板紧贴槽帮，用方柱靠在横板上，用撑木支在方木上，见图4-7。　　稀撑用于黏土、亚黏土地段，当地下水位不高、非雨季施工时槽深超过5m的混合槽处使用。当直槽在砂土地段的混合槽时，直槽应是在地下水位以上部分。　　(4)横板密撑。
图4—7 稀撑 　　基本同于稀撑，但横板为密排，紧贴槽帮，用方木靠在横板上，再用撑木撑在方木上，见图4-8。　　(5)立板密撑
图4-8 横板密撑&
图4-9 立板密撑　　立板连续排列，紧贴槽帮，沿沟线用两根方木靠在立板上，用撑木撑在横方木上，见图4-9。横板密撑、立板密撑均属密撑，但在材料许可时，应优先选用立板密撑。密撑可用于砂土、炉渣土地段，虽然地下水位高但透水性不良，且直槽深度不超过3m时使用；还可用于砂土、炉渣土地段混合槽的直槽部分，超过4m又在雨季施工或松动土壤情况下，其下部直槽尽量采用立板撑。如槽帮有坍塌情况不得使用横板密撑，因拆除时不安全。另外在汽车便桥下的沟槽多用密撑。　　(6)企口板桩　　用企口板桩沿线连续排列，撑板与撑板相接处做成企口，并在支撑时打人土中，支撑方法基本和立板密撑相同。由于撑板之间增加水封作用，因而企口板桩用于细砂、粉砂地段，地下水位高于槽底，有产生流沙现象的沟槽。&&& 3．3．2 工字钢柱木撑板　　以钢代木，充分利用工字钢的构造及力学特性，用工字钢作为立柱，中间夹放木板作为挡土板的一种钢木混合结构。　　施工办法：在沟槽开挖前，先将工字钢打入地下，作为支撑立柱。工字钢打人地下的施工方法有两种，一种是用螺旋钻孔机往下钻孔。这种方法是通过钻杆转动钻头，螺旋钻头削土，被切土块随钻头旋转，沿着螺旋叶片上升推出孔外，这种螺旋钻孔机适用于一般均质黏性土，成孔孔径为300～400mm，成孔深度7～8m，成孔后将工字钢垂直放入即可。　　另一种方法是打桩机将工字钢直接打人地下，打桩机可用落锤、汽锤或振动沉桩锤。可根据打入工字钢长度换用桩架。由于工字钢直接打入土中，所以适用于多种土壤及有地下水的情况。&&& 3．3．3 钢板撑　　钢板撑是将板桩垂直打人槽底以下一定深度，增加支撑强度并可防止地下水渗入。目前常用的钢板桩为槽钢、丁字钢或用特制的钢板桩。钢撑板由钢板焊接于钢槽上拼成，槽钢间用型钢联系加固。钢撑板每块长度分2m、4m、6m几种类型。立柱和横杠采用槽钢。　　在各种支撑中钢板撑是安全度最高的支撑，因此在弱饱和土层中，经常采用钢板撑。&&& 3．4 支撑作业　　挖槽挖到一定深度或到地下水位以下时，开始支设支撑，然后逐层开挖逐层支设。横撑支设程序一般为：首先支设撑板并要求紧贴槽壁，而后安设立柱(或横木)和撑杠，必须横平竖直，支设牢固。竖撑支设过程为：将撑板密排立贴在槽壁，再将横木在撑板上下两端支设并加撑杠固定。然后随着挖土，撑板底端高于槽底，再逐块将撑板锤打到槽底。根据土质，每次挖深50～60cm，将撑板下锤一次。撑板锤至槽底排水沟底为止。下锤撑板每到1．2～1．5m，再加撑杠一道。　　施工过程中，更换立柱和撑杠位置，称倒撑。当原支撑妨碍下一工序进行、原支撑不稳定、一次拆撑有危险或因其他原因必须重新安设支撑时，均应倒撑。　　在施工期间，应经常检查槽壁和支撑的情况，发现横撑木弯曲、松动、劈裂的迹象时，应及时加固或更换撑木。尤其在流沙地段或雨后及春季化冻，更应加强检查。支撑各部件有弯曲、倾斜、松动时，应立即加固，拆换受损部件。如发现槽壁有塌方征兆，应加设支撑，而不应倒拆支撑。对施工便桥下的支撑，应注意加固。支撑调节器松动了应及时旋紧，以免掉下伤人。　　支撑形式要根据土质和挖深情况确定，可参考表4—5。
表4-5 支撑的选用
黏土或亚黏土紧密回填
粉砂亚黏土
砂土、砾石或炉渣土
第一层支撑回填
单板撑或井撑
立板密撑或板桩
第二层支撑回填
立板密撑或板桩
立板密撑或板桩　　支撑作业还应符合以下要求。　　支撑的沟槽应随着开挖及时支撑；雨季施工不得空槽过夜；沟壁须铲子整，撑板应均匀地紧贴沟壁。　　横撑、垫板、撑板必须互相贴紧靠牢。采用木料支撑时，横撑支在垂直垫板上，横撑端下方应钉托木；在水平垫板上，横撑应用铁扒钉与水平垫板钉牢，且横撑端头下方也钉托木。　　横撑的支撑位置，应考虑下道工序的方便，安管时尽量不倒撑或少倒撑。横撑顺沟槽方向的间距一般为1．5m左右。　　横撑应尽量使用支撑调节器，减少木材消耗。若用方圆木作横撑时撑木长度比支撑未打紧前的空间长2～6cm为宜，如横撑稍短时可在端头加木衬板并钉牢。　　采用水平撑板密撑时，如一次挖至沟底有危险，往往挖至一半深度先行初步支撑，见底后再倒撑。　　上下沟槽应设立安全梯子，严禁攀登横撑。劈裂、糟朽的木料不得作为支撑的材料。　　在软土和其他不稳定土层中采用撑板支撑时，开始支撑的开挖沟槽深度不得超过1．0m，以后挖槽与支撑交替进行。每次交替的深度宜为0．6～0．8m。　　用于支搭翻土板的撑木必须严格进行加固。翻土板要敷设平稳，有探头时，必须钉牢。　　立板密撑或企口板桩，其撑木长度超过4m时应考虑加斜撑。&&& 3．5 支撑拆除　　拆除支撑时要注意以下事项：　　沟槽内工作全部完成后，才可将支撑拆除。拆除支撑要与沟槽回填同时进行，边回填边拆支撑时必须注意安全，有地下水的情况要继续排除地下水，也要避免材料损耗。遇撑板和立木较长时，可在还土或倒撑后拆除。　　拆撑前仔细检查沟槽两侧的建筑物、电杆及其他外露管道是否安全，必要时进行加固。　　采用排水井排水的沟槽，从两座排水井的分水岭向两端延伸拆除。　　多层支撑的沟槽，应按自下而上的顺序逐层拆除，必须等下层槽拆撑还土完成后，再拆除其上层槽的支撑。　　立板密撑或板桩，一般先填土至下层横撑底面，再拆除下面横撑，然后还土至半槽，拆除上层横撑，拔出木板或板桩。　　水平撑板的密撑或稀撑，依次拆除有危险时，必须进行倒撑，另用横撑将上半槽撑好后，再拆原有横撑及下半槽撑板：下半槽还土后，再拆上半槽的支撑。　　如拆撑确有困难或拆撑后可能影响附近建筑物的安全时，应研究采取妥善的措施。4．沟槽回填&&& 4．1 沟槽回填的重要性　　市政管道主要采用沟槽埋设的方式，由于回填土部分和沟壁原状土不是一个整体结构，整个沟槽的回填土对管顶存在一个作用力，而压力管道埋设于地下，一般不做人工基础，因此管道在安装及输送介质的初期一直处于沉降的不稳定状态。对土壤而言，这种沉降通常可分为三个阶段，第一阶段是逐步压缩，使受扰动的沟底土壤受压。第二阶段是土壤在它弹性限度内的沉降。第三阶段是土壤受压超过它弹性限度的压实性沉降。　　对于管道施工的工序而言，管道沉降分为五个过程：管子放人沟内，由于管材自重使沟底表层的土壤压缩，引起管道第一次沉降，如果管子人沟前没挖接头坑，在这一沉降过程中，当沟底土壤较密，承载能力较大、管道口径较小时，管和土的接触主要在承口部位；开挖接头坑，使管身与土壤接触或接触面积的变化，引起第二次沉降；管道灌满水后，因管重变化引起第三次沉降，管沟回填土后，同样引起第四次沉降：实践证明，整个沉降过程，不因沟槽内土的回填而终止，它还有一个较长时期的缓慢的沉降过程，这就是第五次沉降。　　管道的沉降是管道垂直方向的位移，是管底土壤受力后变形所致，不一定是管道基础的破坏。沉降的快慢及沉降量的大小，随着土壤的承载力、管道作用于沟底土壤的压力、管道和土壤接触面形状的变化而变化。　　如果管底土质发生变化，管接口及管道两侧(胸腔)回填土的密实度不好，就可能发生管道的不均匀沉降。引起管接口的应力集中，造成接口漏水等事故，而这些漏水的发展又引起管基础的破坏，水土流移，反过来加剧了管道更严重的不均匀沉降，最后导致管道更大程度的损坏。 　　管道沟槽的回填，特别是管道胸腔土的回填极为重要，否则管道会因应力集中而变形，破裂。&&& 4．2 对回填土的要求&&& 4．2．1 密实度要求　　沟槽回填土重量的一部分由管子承受。如果提高胸腔和管顶的回填土密实度，可减少管顶垂直土压力。　　沟槽还土部位的划分见图4—10，根据经验，其密实度要求如下。
图4-10 沟槽回填土密实度要求 　　①胸腔填土：即管顶相对高50cm以下的管子两侧与槽壁间部分密实度要求不低于95％。　　②管顶以上50cm范围内密实度要求不低于85％。　　③管顶以上50cm至地面．密实度要求根据情况而定。　　密实度测定的方法有环刀法和贯人法两种。采用环刀法时应确定取样的数目和地点。由于表面土易破碎，每个土样应在每层夯实土的中间部分切取。土样切取宿，求出湿容量、含水量、干容重数值，即可求出密实度。&&& 4．2．2 回填土质量标准　　回填土的质量主要按回填土的密实度来控制，即
　　并应符合建设部标准《市政排水管渠工程质量检验评定标准》(CJJ 3—90)中的规定。　　在管顶上500mm(同区300mm)内，不得回填粒径大于100mm的石块、砖块等杂物。　　回填时，槽内应无积水，不得回填淤泥、腐殖土、冻土及有机物质。碎块草皮和有机质含量大于8％的土，仅用于无压实要求的填方。　　碎石类土、砂土和爆破石渣(粒径不大于每层铺厚的2／3，当用振动碾压时，不超过3／4)，可用于表层下的填料。　　还土一般用沟槽原状土。含水量符合压实要求的黏性土，可作各层填料。在土中不应含有粒径大于3cra的砖块，粒径较小的石子含量不应超过10％，不能采用淤泥土、液化粉状砂、细砂、黏土等回填，当沟槽土属于上类土时，应换土回填。　　路面下回填土的压实度标准应符合表4-6中的规定。
表4-6 沟槽回填土作为路基的最小压实度
由路槽底算起的深度范围/mm
最低压实度/%
重型击实标准
轻型击实标准
≤800≤800≤800＞800～1500＞800～1500＞800～1500＞1500＞1500＞1500
快速路及主干路次干路支路快速路及主干路次干路支路快速路及主干路次干路支路
959390939087878787
989592959290909090&&& 4．3 回填土施工&&& 4．3．1 一般施工　　回填土施工包括还土、摊平、夯实、检查等四个工序。　　回填土土质应符合设计要求，保证填方的强度和稳定性，如设计无要求时，应符合下列规定。　　沟槽回填前，应建立回填制度。根据不同的压实工具、土质、密实度要求、夯击遍数、走夯形式等确定还土厚度和夯实厚度。回填土每层虚铺厚度见表4—7。
表4-7 回填土每层虚铺厚度
虚铺厚度/cm
木夯蛙工夯、火力夯
≤2020～25
压路机振动压路机
20～30≤40　　两侧胸腔应同时分层还土摊平、夯实，也应同时以同一速度前进。管子上方土的回填，从纵断面上看，在厚土层与薄土层之间，已夯实土与未夯实土之间，应有较长的过渡地段，以免管子受压不匀发生开裂。相邻两层回填土的分装位置应错开。　　胸腔和管顶上50cm范围内夯土时，夯击力过大，将会使管壁或沟壁开裂。因此应根据管沟的强度确定夯实机械。　　每层土夯实后，应测定密实度。回填后应使沟槽上土面呈拱形，以免日久因土沉降而造成地面下凹。&&& 4．3．2 冬季和雨季施工　　(1)冬季施工　　应尽量采取缩短施工段落，分层薄填，迅速夯实，铺土须当天完成。　　管道上方计划修筑路面者不得回填冻土。上方无修筑路面计划者，胸腔及管道顶以上50cm范围内不得回填冻土，其上部回填冻土含量也不能超过填方总体积的30％，且冻土尺寸不得大于15cm。　　冬季施工应根据回填冻土含量、填土高度、土壤种类来确定预留沉降度，一般中心部分高出地面10～20cm为宜。　　(2)雨季施工　　还土应随还随碾压夯实，当日回填当日夯实。　　雨后还土应先测土壤含水量，对过湿土应作处理。　　槽内有水时，应先排除，方可回填，取土还土时，应避免造成地面水流向槽内的通道。&&& 4．4 回填土注意事项&&& 4．4．1 一般管道回填　　管道工程必须在隐蔽验收合格后及时回填。　　有支撑的沟槽，填土前拆撑时，要注意检查沟槽及邻近建筑物、构筑物的安全。　　填土应在管道基础混凝土达到一定强度后进行，砖沟应在盖板安装后进行；现浇混凝土沟按设计要求进行。　　沟槽回填顺序，应按沟槽排水方向由高向低分层进行。沟槽采用明沟排水时，还土时沟槽应继续排水，而还土从两相邻集水井分水岭开始向集水井延伸。　　沟槽两侧应同时回填夯实，以防管道位移。　　回填土时不得将土直接砸在抹带接口及防腐绝缘层上。　　处于绿地或农田范围内的沟槽回填土，表层50cm范围内不宜压实，但可将表面整平，并宜预留沉降量。　　当管道覆土较浅，管道的承载力较低，压实工具的载荷较大，或原土回填达不到要求的压实度时，可与设计单位协商采用石灰土、砂、砂砾等具有结构强度或可以达到要求的其他材料回填。为提高管道的承载力，可采取加固管道的措施。　　管道沟槽回填土，当原土含水量高且不具备降低含水量条件不能达到要求压实度时，管道两侧及沟槽位于地基范围内的管道顶部以上，应回填石灰土、砂、砂砾或其他可以达到要求压实度的材料。　　井室等附属构筑物回填土应在四周同时进行。　　与本管线交叉的其他管线和构筑物，回填时，要进行妥善处理。　　分段回填压实时，相邻段的接茬应呈阶梯形，且不得漏夯。　　采用木夯、蛙式夯等压实工具时，应夯夯相连，采用压路机时，碾压的重叠宽度不得小于20cm；采用压路机、振动压路机等压实机械压实时，其行驶速度不得超过2km／h。&&& 4．4．2 塑料管道回填　　在塑料管道安装与铺设完毕后应尽快回填，回填的时间宜在一昼夜中温度最低的时刻；回填土中不应含有砾石、冻土块及其他杂硬物体。　　管道沟槽的回填工作一般分两次进行：管道铺设的同时，宜用砂土和符合要求的原状土回填管道的两侧，一次回填高度宜为0．1～0．15m，捣实后再回填第二层，直至回填到管顶似上至少0．1m处。在回填过程中，管道下部与管底间的空隙处必须填实；管道接口前后0．2m范围内不得回填，以便观察试压时事故情况。　　管道试压合格后的大面积回填，宜在管道内充满水的情况下进行。管顶0．5m以上部分，可回填原土并夯实。采用机械回填时，要从管的两侧回填，机械不得在管道上行驶。　　在管道试压前，管顶以上回填土厚度不应少于0．5m，以防试压时管道系统产生推移。&&& 4．4．3 井室周围回填　　检查井、雨水口及其他井室周围的回填，应符合下列规定：　　①路面范围内的井室周围，应采用石灰土、砂、砂砾等材料回填，其宽度不宜小于40cm；　　②井室周围的回填，应与管道沟槽的回填同时进行，当不便同时进行时，应留台阶形接茬；　　③井室周围回填压实时应沿井室中心对称进行，且不得漏夯；　　④回填材料压实后应与井壁紧贴。&&& 4．5 压实机械　　软弱土在适当的含水量时，经过碾压和夯击后可以降低它的压缩性，提高承载力。目前我国常用的夯实工具有木夯、蛙式夯，应用于整平基坑或对填土分层夯实，它的夯实影响深度较浅。对要求达到影响深度较深的地基处理时，就必须采用具有较大的压实能量的机械设备，如目前通常采用的机械碾压、振动压实和重锤夯实的方法。它除了应用于整平基坑或对填土分层夯实外，还应用于处理杂填土和地基表层的松散土。　　(1)木夯　　木夯是最基本的一种夯实工具，目前主要用于较小口径管道胸腔回填土的夯实，也可用于回填土密实度要求不高的土的夯实。　　(2)蛙式夯　　该机具轻便、构造简单，目前广泛使用。夯土时，根据密实度要求及土的含水量，由试验确定夯土要求。功率2．8kW的蛙式夯，在最佳含水量条件下，铺土厚度20cm，夯击3～4遍，即可达到回填土密实度95％左右。　　(3)内燃打夯机　　又称火力夯，是一种采用内燃机作动力的打夯机。其重量为60～120kg，跳跃高度30～50cm，启动后能自动连续点火，具有使用机动、灵活、方便、夯击能量大、夯实工效高的特点。内燃打夯机对于夯实沟槽、穴坑、墙边、墙角比较方便，但成本较高。操作者容易疲劳。　　(4)推土机、拖拉机　　推土机、拖拉机是一类灵活的堆土和牵引机械，也可用来压实土壤。具有接触面大、行驶回转灵便的特点。国产75马力推土机作为沟槽上部还土夯实应用较广泛：国产80～120马力推土机多用于土方量较大的土方回填：推土机主要用于回填土方，同时又可平垫和碾压，因此被广泛用于沟槽还土的施工机械。　　(5)压路机　　填土工程中还常采用轻型压路机，主要取决于压路机的压实能力和被压土的含水量。压路机的压实能量越大，最佳含水量也随之增大，压实影响深度也增大。因此在实际工作中，若要求获得较好的压实效果，应根据具体的压路机的压实能量，控制碾压土的含水量，选择合适的压路机、铺土厚度和碾压遍数。5．特殊情况处理&&& 5．1 土方施工塌方　　在土石方开挖施工中，由于处理不当，常会发生边坡塌方现象。　　沟槽、基坑边坡的稳定，主要是由土体的内摩阻力和黏结力来保持平衡的。当土体失去平衡，边坡就会塌方。边坡塌方会引起人身伤亡事故，同时也妨碍施工的正常进行，严重塌方还会危及附近建筑物的安全。　　发生边坡塌方的原因，根据工程实践分析，主要有以下几点：　　①基坑、沟槽边坡放坡不足，边坡过陡，使土体本身的稳定性不够。在土质较差、开挖深度较大时，常遇到这种情况；　　②降雨、地下水或施工用水渗入边坡，使土体抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因，　　③基坑、沟槽上边缘附近大量堆土或停放机具，或因不合理的开挖坡脚及受地表水、地下水冲蚀等，增加了土体负担，降低了土体的抗剪强度而引起滑坡和塌方等。　　针对上述分析，为了防止滑坡和塌方，应采取如下措施：注意地表水、地下水的排除；严格按不同土质放坡规定放足边坡，当开挖深度大、施工时间长、边坡有机具或堆置材料等情况，边坡应平缓，当因受场地限制或因放坡增加土方量过大，则应采用设置支撑的施工方法。&&& 5．2 流沙的处理&&& 5．2．1 流沙的成因　　砂质土经水饱和后，受动水压力和其他外界的影响，使其土壤变为液体状态的现象叫做流沙现象。　　流沙的成因如下。　　(1)在地下水渗透压力的作用下形成流沙现象　　当地下水渗透过砂土层时，动水压力超过砂土颗粒在水中的自重以及相互之间的黏性骨架力时，砂的内摩擦力就将消失，处于悬浮状态，从而产生流沙现象。对于任何一种砂土，不论其成分或密实度如何，在渗透压力影响下，均能变成流动状态。但施工实践中，粗砂和中砂很少发生流沙现象，而渗透性较小的粉砂、细砂和黏性差的亚砂土等常常在动水压力下有流沙现象发生。　　(2)在外振动的影响下形成流沙现象　　疏松状态下的砂质土在外力震动(如地震、爆破震动及机械振动等)的作用下，原有的疏松结构被破坏，由疏松状态变为密实状态，砂的孔隙率相应减少，因而孔隙中的水不能立即排除，土壤颗粒就被尚未排除的水分开而成为悬浮状态，且易流动。但这类流沙现象，在一般施工过程中很少遇到。&&& 5．2．2 流沙的状态　　根据流沙形成的程度大体上分为以下四种状态。　　①轻微的流沙现象 在沟底局部串砂。　　②中等程度的流沙现象 一堆堆细砂从沟底部缓慢冒起。　　③严重的流沙现象 沟底的串砂速度加快，往往形成陷脚现象。　　④涌土现象 沟底涌砂现象加快、沟底部土层升高，沟壁下塌，严重引起地面开裂、附近建筑倒塌、门窗变形。&&& 5．2．3 流沙的处理　　选择适宜的施工季节，对于流沙地段的施工有着重要的意义，在可能的条件下，应当争取在全年地下水位最低的季节进行施工。这时由于动水压力的降低，在一些情况下可以避免流沙现象的发生，或者至少可以减轻流沙．的严重情况。除此之外，在不同程度的流沙地段，可采取如下的施工措施。　　(1)普通流沙地带　　在有流沙的地段，采取突击施工的措施，当沟槽完成后立即下管，迅速填土。因为细砂、粉砂及亚砂土在地下水的推动下，从原有稳定状态到发生流沙现象需要一定的时间，如果在这段时间内将主要工作干完，也就相应地防止了流沙现象的发生。　　在沟底铺上草袋，用木板压住，使流沙中的水经草袋渗出排除，砂将会稳住。　　采用集水井，排除沟内积水。　　在沟槽两壁，用密支撑或短板桩进行加固，使水的渗透途径增长，以增大地下水的流动阻力，从而避免或减轻流沙现象，其板桩打入沟底的深度和地下水位、土质等因素有关，一般为地下水位和沟底间距离的0．3～0．5倍，但最小不小于0．3m。打板桩需要打桩设备，技术上的困难较大，施工速度缓慢，不能适应一般性施工要求，只有在特殊情况下才采用这种措施。　　(2)较严重的流沙地带　　除上述突击施工措施外，可采用下述方法。　　在沟槽两侧打人长板桩来避免或减轻流沙现象。　　人工降低地下水位，也就是在开挖沟槽前，降低沿线地下水位，是防止流沙现象发生的有效措施。　　(3)发生涌土现象的地带　　在发生涌土现象的地带开挖沟槽，针对流沙形成的特征，可采取以下相应的措施。　　用井点排水系统来降低地下水位，使流沙无法形成。具体方法见本章4．6节。　　对于焊接钢管敷设，可采取带水挖土、浮管法安装的措施，也可避免流沙出现。6．施工排水　　施工排水包括排除地下自由水、地表水和雨水。在开挖基坑或沟槽时，土壤的含水层常被切断，地下水将会不断地涌人坑内。雨季施工时，地面水也会流人基坑内。为了保证施工的正常进行，防止边坡坍塌和地基承载力下降，必须做好基坑降水工作。　　施工排水方法分为明沟排水和人工降低地下水位两种。明沟排水是在沟槽或基坑开挖时在其周围筑堤截水或在其内底四周或中央开挖排水沟，将地下水或地面水汇集到集水井内，然后用水泵抽走。　　人工降低地下水位是在沟槽或基坑开挖之前，预先在基坑周侧埋设一定数量的井点管利用抽水设备将地下水位降至基坑底面以下，形成干槽施工的条件。当基坑开挖深度较大，地下水位较高、土质较差(如细砂、粉砂等)等情况下，可采用人工降低地下水位的方法。　　人工降低地下水位常采用井点排水的方法，具体做法是在基坑周围或一侧埋入深于基坑的井点滤水管或管井，以总管连接抽水，使地下水低于基坑底，以便在干燥状态下挖土，这样不但可防止流沙现象和增加边坡稳定，而且便于施工。具体方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点和深井井点等。可根据土层的渗透系数、要求降低水位的深度和工程特点，进行技术经济和节能比较后适当加以选择。轻型井点和管井井点是最常用的方法。&&& 6．1 明沟排水　　明沟排水包括地面截水和坑内排水。&&& 6．1．1 地面截水　　排除地表水和雨水，最简单的方法是在施工现场及基坑或沟槽周围筑堤截水。通常可以利用挖出之土沿四周或迎水一侧筑0．5～0．8m高的土堤。　　地面截水应尽量保留、利用天然排水沟道，并进行必要的疏通。如无天然沟道，则在场地四周挖排水沟排泄以拦截附近地面水。但要注意与已有建筑物保持一定安全距离。&&& 6．1．2 坑内排水　　在开挖基础不深或水量不大的沟槽或基坑时，通常采用坑内排水的方法。当基坑或沟槽开挖过程中遇到地下水和地表水时，在坑底随同挖方一起设置集水井，并沿坑底的周围开挖排水沟，使水流入集水井内，然后用水泵来抽出坑外，见图4—11。　　排水沟可设置在坑内底四周或迎水一侧，离开坡脚不小于0．3m。沟断面尺寸和纵向坡度主要取决于排水量大小，一般断面不小于0．3m×0．3m，坡度为0．1％～0．5％。根据地下水量大小、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔30～40m设置一个，集水井的直径(或边长)不小于0．7m，其深度随着挖土的加深而加深，要低于排水沟0．5～1．0m或低于抽水泵的进水阀高度。井壁应用木板、铁笼、混凝土滤水管等简易支撑加固。　　当基坑挖至设计标高后，排水沟和集水井应在基础范围以外，井底应低于坑底1～2m，并铺设30cm左右碎石或粗砂滤水层，以免抽水时将泥沙抽出，并防止井底的土被搅动。　　明沟排水法设备简单，排水方便，应用比较普遍，适用于除细砂、粉砂之外的各种土质。　　如果基坑较深还可以采用分层明沟排水，即在基坑边坡的中部再设置一层排水沟和集水井，对两层集水井内的积水进行接力式的抽取，此种方法只适用于粗粒土层和渗水量小的黏性土。
图4-11 坑内排水示意1—撑水沟；2—集水井；3—水泵　　明沟排水采用的抽水设备主要有离心泵、潜水泥浆泵、活塞泵和隔膜泵等。为了合理选择水泵型号，应对总涌水量进行计算。选择水泵时，水泵的总排水量一般采用基坑总涌水量Q的1．5～2．0倍。&&& 6．2 轻型井点降水　　轻型井点系统适用于在粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层中降低地下水。单层轻型井点系统可降低水位深度3～6m，多层轻型井点可降低水位深度6～12m。&&& 6．2．1 轻型井点系统的组成　　轻型井点系统由滤管、井点管、弯联管、集水总管和抽水设备等组成，如图4—12所示。
图4-12 轻型井点降低地下水位1—井点管；2—滤管；3—总管；4—弯联管；5—水泵；6—原有地下水位线；7—降低后地下水位线　　(1)滤管与井点管 　　滤管是进水设备，构造是否合理对抽水效果影响很大。滤管用直径38～55mm钢管制成，长度一般为0．9～1．7m。管壁上有直径为12～18mm，呈梅花型布置的孔，外包粗、细两层滤网。为避免滤孔淤塞，在管壁与滤网间用塑料管或铁丝绕成螺旋状隔开，滤网外再围一层粗铁丝保护层。滤管下端配有堵头，上端同井点管相连。　　(2)弯联管与集水总管　　弯联管用塑料管、橡胶管或钢管制成，并且宜装设阀门，以便检修井点。集水总管一般用直径75～150mm的钢管分节连接，每节长4～6m，上面装有与弯联管连接的三通短接头，其间距为0．8～1．6m。总管要设置一定坡度坡向泵房。　　(3)抽水设备　　轻型井点的抽水设备有干式真空泵、射流泵，隔膜泵等，可根据含水层的渗透系数选用相应型号的真空泵及卧式水泵，在粉砂、粉质黏土等渗透系数较小的土层中可采用射流泵和隔膜泵。&&& 6．2．2轻型井点设计　　轻型井点的设计包括：平面布置，高程布置，涌水量计算，井点管的数量、间距和抽水设备的确定等。井点计算由于受水文地质和井点设备等许多因素的影响，所计算的结果只是近似数值，对重要工程，其计算结果必须经过现场试验进行修正。　　(1)平面布置　　平面布置根据基坑平面形状与大小、土质和地下水的流向以及降低地下水的深度等要求而定。当基坑宽度小于6m，降水深度不超过5m时，可采用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧；当基坑或沟槽宽度大于6m，或土质不良、渗透系数较大时，可采用双排线状井点；当基坑面积较大时，应用环形井点或U形井点，挖土运输设备出入道路处可不封闭。如图4—13(a)所示。
图4—13 单排轻型井点布置1—总管；2—井点管；3—抽水设备　　井点管距离基坑或沟槽上口宽不应小于1．0m，以防局部漏气，一般取1．0～1．5m。　　为了观察水位降落情况，应在降水范围内设置若干个观测井，观测井的位置和数量视需要而定。一般在基础中心、总管末端、局部挖深处，均应设置观测井。观测井由井点管做成，只是不与总管相连。　　(2)高程布置　　将滤管埋入储水层内，并且比所挖基坑或沟槽底深0．9～1．2m。集水总管标高应尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0．25％～0．5％的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。如图4—13(b)所示。　　井点管埋深可按下式计算：
H′=H1+Δh+iL+l (4—3)式中　H′——井点管埋置深度，m；　　　H1——井点管埋设面至基坑底面的距离，m；　　　Δh——降水后地下水位至基坑底面的安全距离，m，一般为0．5～1．0m；　　　i——水力坡度，与土层渗透系数、地下水流量等因素有关，根据扬水试验和工程实测确定。对环状或双排井点可取1／10～1／15；　　　　　　对单排线状井点可取1／4；环状井点可取1／8～1／10；　　　L——井点管中心至最不利点(沟槽内底边缘或基坑中心)的水平距离，m；　　　Z——滤管长度，m。　　井点露出地面高度，一般取0．2～0．3m。　　轻型井点的降水深度以不超过6m为宜。如求出的H值大于6m，则应降低井点管和抽水设备的埋置面，如果达不到降水深度的要求，可采用二级井点或多级井点，如图4～14所示。
图4—14 二级轻型井点系统1—一级井点；2—二级井点；3—集水总管；4—连接管；5—水泵；6—基坑；7—原有地下水位线；8—降低后地下水位线　　(3)总涌水量计算　　井点系统是按水井理论进行计算的。水井根据不同情况分为：井底达到不透水层的称为完全井；井底未达到不透水层的称为非完全井；地下水有压力的是承压井，地下水无压力的是无压井。其中以无压完全井的理论较为完善，应用较普遍。　　无压完全井环形井点系统[图4—15(a)]总涌水量可按式(4—4)计算：
式中　Q—井点系统总涌水量，m3／d；　　　K——渗透系数，m／d；　　　H——含水层厚度，m；　　　R——抽水影响半径，m；　　　s——水位降低值，m；　　　χ0——基坑假想半径，m。　　无压非完全井井点系统[图4—15(b)]总涌水量的计算：　　为了简化计算，仍可用无压完全井的公式进行计算，但式中H应换成有效深度H0，即
式中　H0——有效深度，m，可根据表4—8确定。
表4-8 H0值
&　　注：l为滤管长度，m；s′为原地下水位至滤管顶部的距离。
图4—15无压完全井及无压非完全井计算简图 　　计算涌水量时，R、χ0、K需预先确定。　　①抽水影响半径R井点系统抽水后地下水受到影响而形成降落曲线，降落曲线稳定时的影响半径即为计算用的抽水影响半径R
　　②基坑假想半径z。 假想半径指降水范围内环围面积的半径，根据基坑形状不同有以下几种情况。　　a．环围面积为矩形(L／B≤5时)
式中　a——如表4—9所示；　　　L，B——基坑的长度及宽度，m，为计算精确应各加2m。
1.18　　b．环围面积为圆形或近似圆形时
式中　F——基坑的平面面积，m2　　c．当L／B＞5时，可划分成若干计算单元，长度按照(4～5)B考虑；当L＞1．5R时，也可取L＝1．5R为一段进行计算；当形状不规则时应分块计算涌水量，将其相加即为总涌水量。　　③渗透系数K渗透系数K值对计算结果影响很大。一般可根据地质报告提供的数据或参考表4—10所列数值确定。对重大工程应根据现场抽水试验确定。
表4—10土的渗透系数K
土 的 类 别
含黏土的粉砂
含黏土的细砂
含黏土的中砂及纯细砂
含黏土的粗砂及纯中砂
粗砂夹砾石
100～200　　(4)单根井点管涌水量q
式中　d——滤管半径，m；　　　l——滤管长度，m；　　　K——渗透系数，m／d。　　(5)确定井点管数量与间距　　井点管所需根数：
式中　1．1——考虑井点管堵塞等因素的备用系数。　　井点管的间距：
式中　L1——总管长度，m，对矩形基坑的环形井点，L1=2(L+B)；双排井点，L1=2L。　　D值求出后要取整数，并应符合总管接头的间距。　　井点数量与间距确定以后可根据下式校核所采用的布置方式是否能将地下水位降低到规定的标高，即h值是否不小于规定的数值
式中　h——滤管外壁处或坑底任意点的动水位高度，m，对完全井算至井底，对非完全井算至有效带深度；　　　χ1，……，χn——所核算的滤管外壁或坑底任意点至各井点管的水平距离，m。　　(6)确定抽水设备　　常用抽水设备有真空泵(干式、湿式)、离心泵等，一般按涌水量、渗透系数、井点数量与间距来确定。&&& 6．2．3轻型井点管的埋设与使用　　轻型井点系统的安装顺序是：测量定位；敷设集水总管；冲孔；沉放井点管，填滤料，用弯联管将井点管与集水总管相连；安装抽水设备，试抽。　　井点管埋设方法有射水法、套管法、冲孔或钻孔法。　　(1)射水法　　图4—16是射水式井点管示意。井点管下设射水球阀，上接可旋动节管与高压胶管、水泵等。冲射时，先在地面井点位置挖一小坑，将射水式井点管插入，利用高压水在井管下端冲刷土体，使井点管下沉。下沉时，随时转动管子以增加下沉速度并保持垂直。射水压力一般为0．4～0．6MPa。当井点管下沉至设计深度后取下软管，与集水总管相连。抽水时，球阀自动关闭。冲孔直径不小于300mm，冲孔深度应比滤管深0．5～1m，以利沉泥。井点管与孔壁间应及时用洁净粗砂灌实，井点管要位于砂滤中间。灌砂时，管内水面应同时上升，否则可向管内注水，水如很快下降，则认为埋管合格。
图4—16射水式井点管示意 　　(2)套管法　　套管水冲设备由套管、翻浆管、喷射头和储水室四部分组成，如图4—17所示。套管直径150～200mm(喷射井点为300mm)，一侧每隔1．5～2．0m设置250mm×200mm排泥窗口，套管下沉时，逐个开闭窗口，套管起导向、护壁作用。储水室设在套管上、下。用4根DN38mm钢管上下连接，其总截面积是喷嘴截面积总和的3倍。为了加快翻浆速度及排除土块，在套管底部内安装2根DN25mm压缩空气管，喷射器是该设备的关键部件，由下层储水室、喷嘴和冲头三部分组成。喷嘴布置有三种：最下部为8个DNlomm喷嘴作环形分布，垂直向下，构成环状喷射水流，似取土环刀；另两种为6个DNlomm或DN8mm喷嘴，分两组与垂线成45°角交错布置，喷射水流从各不同方向切割套管内土体，泥浆水从排泥窗口排出。　　套管冲枪的工作压力随土质情况加以选择，一般取0．8～0．9MPa。当冲孔至设计深度，继续给水冲洗一段时间，使出水含泥量在5％以下。此时于孔底填一层砂砾，将井点管居中插入，在套管与井点管之间分层填入粗砂，并逐步拔出套管。　　(3)冲孔或钻孔法　　采用直径为50～70mm的冲水管或套管式高压水冲枪冲孔，或用机械、人工钻孔后再沉放井点管。冲孔水压采用0．6～1．2MPa。为加速冲孔速度，可在冲管两旁设置2根空气管，将压缩空气接入。　　所有井点管在地面以下0．5～1．0m的深度内，应用黏土填实以防漏气。井点管埋设完毕，应接通总管与抽水设备进行试抽，检查有无漏气、淤塞等异常现象。　　使用轻型井点时应备双电源或自备发电机以保证连续不断地抽水。正常出水规律是“先大后小，先浑后清”。如不出水或浑浊，应检查纠正。在降水过程中，要对水位降低区域内的构筑物，检查有无沉陷现象，发现沉陷或水平位移过大，应及时采取防护技术措施。　　地下构筑物竣工并进行回填土后，方可拆除井点系统，拔出时可借助于倒链、杠杆式起重机等，所留孔洞用砂或土填塞，对地基有特殊要求时，应按有关规定填塞。
&图4—17套管水冲设备示意 　　拆除多级轻型井点时应自底层开始，逐层向上进行，在下层井点拆除期间，上部各层井点应继续抽水。　　冬季施工时，应对抽水机组及管路系统采取防冻措施，停泵后必须立即把内部积水放净，以防冻坏设备。&&& 6．3管井井点降水&&& 6．3．1 管井井点概述　　管井适用于中砂、粗砂、砾砂、砾石等渗透系数大、地下水丰富的土、砂层或轻型井点不易解决的地方。管井井点排水量大、降水深，可以沿基坑或沟槽的一侧或两侧作直线布置，也可沿外围四周呈环状布设。　　管井井点系统由滤水井管、吸水管、抽水机等组成。&&& 6．3．2 应用实例　　(1)工程概况　　北京八达岭高速公路某段雨水管道工程。该段雨水管道位于八达岭高速公路辅路以下，　　由于道路下管道较多，路边地域狭窄且不允许阻断交通，故采用顶管施工法。该段采用企口煎应力钢筋混凝土管，直径有1950mm、1550mm、1050mm三种，总长度966m，其中有检查井26座。　　施工地段上层4～6m为黏土，下层2～4m为黏砂土，有地下水。施工管线管底位于地面以下7～9m。为了减小顶进阻力，防止流沙现象和形成干槽施工，要进行降水工作。　　(2)施工降水　　北京地区近几年的施工经验表明：采用无砂混凝土滤管和深井潜水泵相结合，可以有效地在地下水丰富的砂性土层中进行降水，降深可达10m。根据该地段的地质情况和降水深度要求，决定采用管井井点降水。　　井壁无砂混凝土滤管直径380mm，每节管长1m。孔径550～600mm，井深12m，井点中心距雨水管中线2m，井点间距15～20m，在工作坑和井坑周围重点降水，井点间距8～10m。井点布置如图4—18所示。
图4—18雨水顶管工程施工降水平面布置 　　冲孔采用22型冲击钻，冲孔至设计高度后立即开始下管，下管前先在地面上打设木桩，将承牵绳一端拴于木桩上，另一端放入管堵底和两侧的凹槽里，将首根无砂滤管放入管堵上，然后松动承牵绳进行下管。下至一半处将3～6根竹条用6号铅丝绑在滤管外壁上，将下一根滤管对口并用竹条固定后继续下管，如此以至井底，然后将承牵绳抽出。下管过程示意见图4—19。　　管堵用混凝土制成，它在下管时起托盘的作用，在抽水时防止井底砂土涌入管中。　　下管后，在滤管外和孔壁之间回填砾石滤料，之后用压缩空气和清水洗井，合格后开始抽水。　　本工程共冲井53口，选用QY-15型潜水泵40台同时工作，待先行顶进的工作坑完成全部顶管，减压完毕后，方可拆除井点。然后可将潜水泵转移到其他井点，周转使用。　　由于工期紧，正式连续抽水8～10天，开始开挖工作坑，挖至6～7m时有的坑内有地下水渗出，所以在工作坑内加设集水井排水，之后，顶管施工顺利进行。&&& 6．4 回灌井点&&& 在软土中进行井点降水时，由于地下水位下降，使土层中黏性土含水量减少产生固结、压缩，土层中夹入的含水砂层浮托力减少而产生压密，致使地面产生不均匀沉降。为了减少地下水的流失和不均匀沉降对周围建(构)筑物的影响，一般在降水区和原有建筑物之间的土层中设置一道抗渗屏幕，除设置固体抗渗屏幕外，还可采用补充地下水的方法来保持建筑物下的地下水位，即在降水井点系统与需保护建(构)筑物之间埋设一道回灌井点，如图4-20所示。
图4—19下管过程示意&
图4—20 回灌井点示意　　回灌井点的井管滤管部分最好从地下水位线以上0．5m处开始一直到井管底部，也可采用与降水井点管相同的构造，但必须确保成孔及灌砂质量，回灌井点的埋设方法及质量要求与降水井点相同。回灌水量应根据水井理论进行计算。同时，还应根据地下水位的变化及时调节，保持抽灌平衡。回灌水箱高度可根据回灌水量配置，一般采用将水箱架高的办法提高回灌水压力，靠水位差借重力自流灌入土内。　　回灌水宜用清水。　　回灌井点必须在降水井点启动前或在降水的同时向土中灌水，且不得中断，当其中有一方因故停止工作时，另一方也应停止工作，恢复工作应同时进行。
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