考点3 基坑降水、开挖与支护《建筑施工技术与机械》吉林省（对口招生）建筑工程类（土木建筑类） 知识点讲解

吉林省建筑工程类（土木建筑类）对口招生复习讲义 《建筑施工技术与机械》 考点3 基坑降水、开挖与支护 ■考纲要求 1.理解集水明排和降水原理，掌握各类降水井的布置要求及轻型井点的平面布置方法，能合理完成轻型井点布置，了解截水和回灌技术； 2.掌握基坑开挖方法与要求，熟悉土壁支撑的种类及适用情况，掌握土钉墙的技术要求和适用条件，保障基坑施工安全 ■知识网络 一、知识树 图1-3-1集水明排和降水知识树 图1-3-2基坑施工技术要点知识树 二、重点知识梳理 一、降水与排水技术 （一）核心原理 1. 集水明排原理：通过在基坑内设置排水沟、集水井，利用重力作用将基坑内的地下水、地表水汇集至集水井，再通过水泵将水抽出基坑外，从而降低基坑内水位，保障基坑开挖作业面干燥。适用于地下水位较低、土层透水性较弱、基坑深度较浅的场景。 2. 降水原理：借助降水井（或井点）将基坑周边及下方的地下水抽出，人为降低地下水位至基坑底面以下，消除地下水对基坑开挖的影响（如防止涌水、流砂、基坑坍塌），为基坑施工创造干燥、稳定的作业条件。核心是通过排水作用打破地下水的平衡，形成稳定的降水漏斗。 （二）各类降水井的布置要求 降水井主要包括轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点，各类井点布置需遵循“因地制宜、按需降水、保障安全”的原则，具体核心要求如下： 轻型井点：适用于渗透系数0.1~50m/d、基坑深度3~6m的土层（粉土、粉质黏土、砂类土）；布置需结合基坑平面形状、尺寸及地下水情况，重点控制井点间距、排距及埋深。 喷射井点：适用于渗透系数0.1~2m/d、基坑深度8~20m的粉土、粉质黏土等土层；井点间距一般为2~3m，排距3~5m，埋深需穿透含水层，确保降水效果。 电渗井点：适用于渗透系数<0.1m/d的淤泥、淤泥质黏土等弱透水层；井点与电极交替布置，间距0.8~1.0m，电极埋深需超过井点埋深，确保电渗作用充分。 管井井点：适用于渗透系数>50m/d、地下水丰富、基坑深度>6m的砂类土、碎石类土；管井间距10~20m，井径150~250mm，井深需深入含水层底部，确保出水量满足降水要求。 深井井点：适用于渗透系数10~250m/d、基坑深度>15m、地下水水位高且水量大的场景；深井间距15~30m，井径300~500mm，井深需穿透多个含水层，配备大功率水泵抽水。 （三）轻型井点的平面布置方法（重点掌握） 轻型井点平面布置需结合基坑平面形状、尺寸、地下水流向及场地条件，分为三种基本形式，核心步骤的布置要求如下： 1.单排布置：适用于基坑宽度≤6m、降水深度≤5m，且地下水流向垂直于基坑长边的场景。井点沿基坑长边一侧布置，井点管距基坑边缘1~1.5m，间距0.8~1.6m，两端井点延伸长度不小于基坑宽度的1/2，确保基坑宽度方向降水均匀。 2.双排布置：适用于基坑宽度>6m、降水深度≤5m的场景。井点沿基坑长边两侧对称布置，排距3~5m，井点管距基坑边缘1~1.5m，间距0.8~1.6m，两侧井点相互对应，保障基坑整体降水效果。 3.环形布置：适用于基坑平面为圆形、方形或不规则形状，且基坑面积较大、地下水分布均匀的场景。井点沿基坑周边闭合布置，井点管距基坑边缘1~1.5m，间距0.8~1.6m，环形拐角处井点间距可适当减小，避免降水死角；若基坑面积过大，可在基坑内部增设一排或多排井点，形成“环形+内部”布置。 补充要求：轻型井点布置需先确定井点管的埋深（一般比基坑底面低0.5~1.0m），再根据降水深度、土层渗透系数计算井点间距，确保降水后地下水位降至基坑底面以下0.5~1.0m，满足施工安全要求。 （四）截水和回灌技术（了解） 1. 截水技术：通过设置截水帷幕（如深层搅拌桩、高压旋喷桩、钢板桩等），在基坑周边形成一道连续的隔水屏障，阻止基坑外部地下水进入基坑内部，减少降水工程量，同时防止周边土层因地下水流失而沉降。适用于地下水丰富、周边有建筑物或地下管线，需控制降水对周边环境影响的场景。 2. 回灌技术：在降水井点周边设置回灌井，将抽出的地下水通过回灌井重新注入地下含水层，维持降水区域周边的地下水位平衡，防止因地下水位下降导致周边建筑物、道路、地下管线沉降变形。回灌井布置需与降水井点保持一定距离（一般3~5m），回灌水量需根据降水水量动态调整，确保回灌效果。 二、基坑开挖与支护技术 （一）基坑开挖方法与要求（重点掌握） 1. 核心开挖方法 根据基坑深度、土层性质、场地条件，常用开挖方法分为放坡开挖和直立开挖（无放坡），具体适用及操作要点： 放坡开挖：适用于土层性质较好（如粉质黏土、砂类土）、基坑深度较浅（一般≤5m）、场地开阔、无周边建筑物及地下管线限制的场景。放坡坡度需根据土层类别确定（如粉质黏土放坡坡度1:0.75~1:1.0，砂类土1:1.0~1:1.5），开挖过程中需分层开挖、分层放坡，每层开挖深度控制在1.5~2.0m，避免一次性开挖过深导致土壁坍塌。 直立开挖：适用于基坑深度较浅（≤2m）、土层质地坚硬（如黏性土、硬塑粉质黏土），或周边场地狭窄、无法放坡的场景。直立开挖需配合土壁支撑或土钉墙支护，严禁无支护直立开挖过深，防止土壁失稳。 补充：大型基坑可采用分层分段开挖、盆式开挖、中心岛式开挖等方法，核心是“分层开挖、先撑后挖、限时完成”，减少基坑暴露时间，降低坍塌风险。 2. 基坑开挖核心要求 开挖前：需完成基坑勘察、降水工程（若有）、支护设计及审批，清理场地障碍物，划分开挖区域，设置警示标志及排水设施。 开挖中：遵循“从上到下、分层分段、先撑后挖”的原则，严禁超挖、乱挖；开挖坡度、分层深度需符合设计要求，雨天不宜开挖，避免雨水冲刷土壁；开挖过程中需随时监测基坑边坡稳定性、地下水位变化，发现异常（如边坡开裂、涌水）立即停止开挖，采取加固措施。 开挖后：及时清理基坑底面浮土、杂物，若基坑暴露时间较长，需对底面进行压实或覆盖保护；基坑底面标高需符合设计要求，误差控制在±50mm以内，严禁超挖后回填虚土。 （二）土壁支撑的种类及适用情况（了解） 土壁支撑用于防止基坑土壁坍塌，根据支撑结构形式、适用场景，分为以下几类，核心适用情况如下： 横撑式支撑：分为水平挡土板（断续式、连续式）和垂直挡土板，适用于基坑深度较浅（≤3m）、土质较好（黏性土、粉质黏土）、场地狭窄的场景。断续式水平挡土板适用于湿度小的黏性土，连续式水平挡土板适用于湿度大、松散的土层；垂直挡土板适用于土质较差、深度较大（2~5m）的基坑。 钢板桩支撑：由钢板桩、围檩、支撑组成，适用于地下水丰富、土层松散（砂类土、粉土）、基坑深度较大（5~10m），或周边有建筑物、地下管线需保护的场景。钢板桩可重复使用，支护效果好，能有效挡土、挡水。 灌注桩支撑：由钢筋混凝土灌注桩、冠梁、支撑组成，适用于基坑深度较大（≥6m）、土质较差（淤泥质土、砂卵石土）、周边环境复杂（临近建筑物、地下管线）的场景。灌注桩刚度大、承载力强，支护稳定性好，对周边环境影响较小。 深层搅拌桩挡墙：由水泥土深层搅拌桩组成连续挡墙，适用于地下水丰富、土层为淤泥、淤泥质黏土的基坑，兼具挡土、截水功能，适用于基坑深度≤7m的场景。 （三）土钉墙的技术要求和适用条件（重点掌握） 1. 核心技术要求 土钉墙是由土钉、喷射混凝土面层、排水系统组成的支护结构，核心技术要求需严格控制，保障支护稳定性： 土钉参数：土钉采用钢筋（直径16~32mm），长度6~12m，间距1.5~2.5m，呈梅花形布置；土钉与水平面夹角为10°~20°，便于土钉插入土层并承受拉力。 钻孔与注浆：土钉钻孔直径80~120mm，钻孔深度需超过土钉长度100~200mm；注浆采用水泥砂浆（强度等级≥M10），注浆压力控制在0.3~0.5MPa，确保注浆饱满，土钉与土层结合紧密。 喷射混凝土面层：面层厚度80~100mm，强度等级≥C20；面层内铺设钢筋网（直径6~8mm，间距200~300mm），钢筋网与土钉连接牢固；喷射混凝土需分层喷射，每层厚度30~50mm，确保面层平整、无裂缝。 排水系统：土钉墙需设置排水孔（直径50~100mm，间距1.5~2.0m），排水孔深入土层0.5~1.0m，将土层内的地下水排出，避免地下水压力过大导致面层开裂、土钉失效。 2. 适用条件 土钉墙支护适用于以下场景，同时需满足相应限制条件： 土层条件：适用于粉质黏土、粉土、砂类土、残积土等土层，不适用于淤泥、淤泥质黏土、饱和软土及风化岩以下的硬土层（此类土层土钉承载力不足）。 基坑条件：基坑深度一般≤12m，放坡坡度可适当放缓（结合土钉布置）；基坑周边场地开阔，无高大建筑物、重要地下管线（避免土钉施工对周边环境造成破坏）。 环境条件：适用于地下水位较低或已采取降水措施的基坑；不适用于地下水丰富、涌水量大，或存在流砂、管涌风险的场景（需配合截水、降水措施）。 （四）基坑施工安全保障要点 结合上述知识点，基坑施工安全核心是“控制水位、稳定边坡、规范支护”，关键保障措施如下： 降水到位：确保降水后地下水位降至基坑底面以下，避免涌水、流砂现象发生；定期检查降水设备运行情况，及时处理故障。 支护可靠：土壁支撑、土钉墙等支护结构需按设计要求施工，施工完成后需进行验收，合格后方可继续开挖；开挖过程中监测支护结构变形，发现开裂、位移立即加固。 规范开挖：严禁超挖、乱挖，分层开挖深度、放坡坡度符合要求；雨天、大风天暂停开挖，做好防雨、防风措施。 环境防护：周边有建筑物、地下管线的基坑，需采取截水、回灌等措施，控制地下水位变化，防止周边环境沉降；设置警示标志，严禁人员、设备靠近基坑边缘。 ■练习题 一、单选题（下面选项中只有一个答案是正确的，每题2分，共20分） 1.集水明排施工中，集水井的间距通常为（），且应根据土质、涌水量及基坑尺寸确定。 A. 10~20m B. 20~40m C. 40~60m D. 60~80m 2.轻型井点平面布置时，当基坑宽度小于6m且降水深度不超过6m，宜采用（）布置方式。 A. 单排 B. 双排 C. 环形 D. U型 3.下列降水井类型中，适用于渗透系数大、涌水量大的土层降水的是（）。 A. 轻型井点 B. 喷射井点 C. 管井井点 D. 电渗井点 4.基坑开挖时，采用放坡开挖的关键前提是（）。 A. 基坑深度较浅 B. 土质良好 C. 具备足够的放坡场地 D. 地下水位低 5.土钉墙支护中，土钉的长度通常为基坑深度的（），且应与面层混凝土板结合形成整体。 A. 0.5~1.0倍 B. 1.0~1.2倍 C. 1.2~1.5倍 D. 1.5~2.0倍 6.截水帷幕的主要作用是（）。 A. 降低地下水位 B. 阻止地下水渗入基坑 C. 收集基坑涌水 D. 加固基坑土体 7.回灌技术的主要目的是（），防止基坑降水导致周边地面沉降。 A. 提高土体强度 B. 补充地下含水层水分 C. 加快降水速度 D. 简化施工流程 8.土壁支撑中，适合于基坑宽度较大、开挖深度较深的软土基坑的支撑形式是（）。 A. 横撑式支撑 B. 锚拉式支撑 C. 型钢支撑 D. 地下连续墙 9.轻型井点系统的核心设备不包括（）。 A. 井点管 B. 滤管 C. 离心泵 D. 空压机 10.基坑开挖过程中，发现地下水位高于基坑底面时，应优先采用的施工措施是（）。 A. 土壁支护 B. 降水或排水 C. 地基加固 D. 放缓边坡 二、多选题（每题3分，共10道，共计30分） 1.集水明排系统的组成包括（）。 A. 排水沟 B. 集水井 C. 水泵 D. 滤管 2.轻型井点平面布置的影响因素有（）。 A. 基坑平面尺寸 B. 地下水位标高 C. 土层渗透系数 D. 降水深度要求 3.下列属于降水井井点类型的有（）。 A. 轻型井点 B. 喷射井点 C. 管井井点 D. 电渗井点 4.基坑开挖的基本原则包括（）。 A. 开槽支撑 B. 先撑后挖 C. 分层开挖 D. 严禁超挖 5.土壁支撑的适用情况包括（）。 A. 基坑深度较浅 B. 土质较差 C. 地下水位较高 D. 场地狭窄无法放坡 6.土钉墙技术的适用条件有（）。 A. 地下水位较低的土层 B. 土体具有一定的自稳能力 C. 基坑深度适中 D. 软土土层 7.截水帷幕的常用材料包括（）。 A. 水泥土 B. 高压旋喷桩 C. 钢板桩 D. 钢筋混凝土桩 8.回灌井点的布置要求包括（）。 A. 与降水井点保持一定距离 B. 埋深应低于降水井点滤管底部 C. 可采用环形布置 D. 回灌量应与降水量基本匹配 9.影响基坑降水效果的因素有（）。 A. 土层渗透系数 B. 井点布置间距 C. 降水时间 D. 水泵功率 10.基坑施工安全的保障措施包括（）。 A. 合理的支护方案 B. 实时监测基坑变形 C. 严格控制开挖顺序 D. 做好降水与排水系统 三、判断题（10道，共20分） 1.集水明排适用于地下水位较低、土质较好的基坑降水工程。（） 2.轻型井点的滤管应埋设在含水层内，且底部应封闭。（） 3.喷射井点适用于降水深度大于6m的土层，可解决轻型井点降水深度不足的问题。（） 4.基坑开挖时，先开挖后支撑可提高施工效率，适合大多数基坑工程。（） 5.土钉墙的土钉主要通过与土体的粘结力传递荷载，提高土体稳定性。（） 6.截水帷幕只能采用水泥土搅拌桩施工，无法采用其他工艺。（） 7.回灌井点的回灌水可采用未经处理的地下水，不会对周边环境造成影响。（） 8.土壁支撑的横撑式支撑适用于狭窄的基坑工程，分为断续式和连续式两种。（） 9.电渗井点主要用于渗透系数极小的黏土层，利用电渗作用引导水分移动。（） 10.基坑施工过程中，只需在开挖前进行一次基坑变形监测即可，无需持续监测。（） 四、简答题（2道，共20分） 1.简述轻型井点的平面布置方法及适用条件。 2.对比分析土钉墙与土壁支撑的技术特点及适用场景差异。 ■真题练习 五、真题练习（每道2分，共计5道，总共10分） 1.（2024·高考真题判断题）基坑开挖中，采用土钉墙支护时，土钉的锚固长度必须满足设计要求，且不得小于1.0m。（） 2.（2019·高考真题判断题）集水明排施工中，排水沟应设置在基坑轮廓线外，且沟底应低于基坑底0.3~0.5m。（） 3.（2020·高考真题单选题）某基坑工程位于软黏土层，地下水位较高，基坑宽度8m，降水深度7m，宜采用的降水方式是（）。 A. 单排轻型井点 B. 双排轻型井点 C. 喷射井点 D. 管井井点 4.（2018·高考真题单选题）下列关于截水与回灌技术的说法，错误的是（）。 A. 截水帷幕可有效阻止地下水渗入基坑 B. 回灌技术可减少周边地面沉降 C. 截水帷幕的埋深应深入不透水层 D. 回灌量无需与降水量匹配，可随意调整 5.（2019·高考真题单选）基坑开挖时，土钉墙施工的核心工序顺序正确的是（）。 A. 开挖坡面→钻孔→插钉→注浆→挂网喷浆 B. 钻孔→开挖坡面→插钉→注浆→挂网喷浆 C. 开挖坡面→插钉→钻孔→注浆→挂网喷浆 D. 钻孔→插钉→开挖坡面→注浆→挂网喷浆 ■参考答案 一、单选题答案 1.B 2. A 3. C 4. C 5. B 6.B 7. B 8. B 9. D 10. B 二、多选题 1.ABC 2. ABCD 3. ABCD 4. ABCD 5. BCD 6.ABC 7. ABC 8. ABCD 9. ABCD 10. ABCD 三、判断题 1.√ 2. √ 3. √ 4. × 5. √ 6.× 7. × 8. √ 9. √ 10. × 四、简答题 1.轻型井点平面布置需结合基坑尺寸、降水深度、土层特性等确定： 单排布置：适用于基坑宽度＜6m、降水深度≤6m，且地下水流向与基坑长边垂直的情况，井点布置在地下水位上游一侧。 双排布置：适用于基坑宽度≥6m，或基坑较深、降水深度＞6m的情况，井点沿基坑长边两侧对称布置。 环形/U型布置：适用于基坑面积较大、形状不规则或重要工程，井点沿基坑周边布置，预留出土方运输通道；U型布置可减少井点数量，同时保证降水效果。 2.土钉墙与土壁支撑的差异如下： 对比维度 土钉墙 土壁支撑 技术原理 利用土钉与土体的粘结力，加固边坡土体，形成复合支护结构 通过支撑构件（横撑、锚拉等）直接承受土体侧压力，限制土体变形 适用场景 地下水位较低、土体具有一定自稳能力的土层，基坑深度适中（一般≤15m） 土质较差、地下水位较高、场地狭窄无法放坡的基坑，基坑深度较大 施工特点 施工便捷、工期短、成本低，对周边环境干扰小 施工工序较多，需严格遵循“先撑后挖”，工期较长，成本相对较高 变形控制 变形相对较小，适合对变形要求不严格的工程 变形控制较好，适合对变形要求严格的重要工程 五、高考真题 1.× 2.√ 3.C 4.D 5.A 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $