第三章 输电线路基础典型施工方法
第一节 土石方开挖和爆破作业
一、土石方开挖一般规定
1.总的要求
（1）土石方开挖应按设计施工，减少需开挖以外地面的破坏，合理选择弃土的堆放点，以保护自然植被及环境。铁塔基础施工基面的开挖应以设计图纸为准，按不同地质条件规定工挖边坡。基面开挖后应平整，不应积水，边坡不应坍塌。
（2）接地沟开挖的长度和深度应符合设计要求并不得有负偏差，沟中影响接地体与土壤接触的杂物应清除。在山坡上挖接地沟时，宜沿等高线开挖。
2.坑深
（1）杆塔基础的坑深应以设计施工基面为基准。当设计施工基面为零时，杆塔基础坑深应以设计中心桩处自然地面标高为基准。拉线基础坑深以拉线基础中心的地面标高为基准。
（2）杆塔基础（不含掏挖基础和岩石基础）坑深允许偏差为+100mm，-50mm，坑底应平整。同基基础坑在允许偏差范围内按最深基坑操平。
掏挖基础以人工掏挖为主，对于风化岩或较坚硬的岩石可采用松动爆破与人工开挖相结合，但应保持坑壁完整，岩渣及松石必须清除干净。掏挖基础及岩石基础的尺寸不允许有负偏差。
（3）杆塔基础坑深与设计坑深偏差大于+100mm时。应按以下规定处理：1）铁塔现浇基础坑，其超深部分应铺石灌浆。
2）混凝土电杆基础、铁塔预制基础、铁塔金属基础等，其超深在+100～+300mm时，应采用填土或砂、石夯实处理，每层厚度不宜超过100mm；遇到泥水坑时，应先清除坑内泥水后再铺石灌浆。当不能以填土或砂、石夯实处理时，其超深部分按设计要求处理，设计无具体要求时按铺石灌浆处理。坑深超过规定值+300mm以上时应采用铺石灌浆处理。
（4）拉线基础坑的坑深不允许有负偏差。当坑深超深后对拉线基础安装位置与方向有影响时，应采取措施以保证拉线对地夹角。
3.回填
（1）杆塔基础坑及拉线基础坑回填，应符合设计要求。一般应分层夯实，每回填300mm厚度夯实一次。坑口的地面上应筑防沉层，防沉层的上部边宽不得小于坑口边宽。其高度视土质夯实程度确定，基础验收时宜为300～500mm。经过沉降后应及时补填夯实。工程移交时坑口回填土不应低于地面。
（2）石坑回填应以石子与土按3∶1掺和后回填夯实。（3）泥水坑回填应先排出坑内积水然后回填夯实。
（4）冻土回填时应先将坑内冰雪清除干净，把冻土块中的冰雪清除并捣碎后进行回填夯实。冻土坑回填在经历一个雨季后应进行二次回填。
（5）接地沟的回填宜选取未掺有石块及其他杂物的泥土并应夯实，回填后应筑有防沉层，其高度宜为100～300mm，工程移交时回填土不得低于地面。
二、土石方开挖安全规定
（1）土石方开挖前应熟悉周围环境、地形地貌，制定施工方案，作业时应有安全施工措施。
（2）在有电缆、光缆及管道等地下设施的地方开挖时，应事先取得有关管理部门的同意，并有相应的安全措施且有专人监护（“专人监护”指有关管理部门派员监护）；严禁用冲击工具或机械挖掘。
（3）人工清理、撬挖土石方遵守下列规定：1）必须先清除上山坡浮动土石。
2）严禁上、下坡同时撬挖。
3）土石滚落下方不得有人，并设专人警戒。4）作业人员之间应保持适当距离。
5）在悬岩陡坡上作业时应系安全带。
（4）人工开挖基础坑时，应事先清除坑口附近的浮石；向坑外抛扔土石时，应防止土石回落伤人。
（5）坑底面积超过2m2时，可由2人同时挖掘，但不得面对面作业。（6）作业人员不得在坑内休息。
（7）掏挖桩基础施工前应经土质鉴定。挖掘时，坑上应设监护人。在扩孔范围内的地面上不得堆积土方。坑模成型后，应及时浇灌混凝土，否则应采取防止土体塌落的措施。
（8）挖掘泥水坑、流砂坑时，应采取安全技术措施；使用挡土板时，应经常检查其有无变形或断裂现象。
（9）不得站在挡土板支撑上传递土方或在支撑上搁置传土工具。
（10）更换挡土板支撑应先装后拆。拆除挡土板应待基础浇制完毕后与回填土同时进行。
（11）除掏挖桩基础外，不用挡土板挖坑时，坑壁应留有适当坡度，坡度的大小应视土质特性、地下水位和挖掘深度确定，一般参照表311预留。
表311
各类土质的坡度和安全裕度
注“硬黏土”指坚土或次坚土。
（12）施工人员不得在开挖后堆放的松散堆石上行走。（13）挖掘机开挖时遵守下列规定：
1）应注意工作点周围的障碍物及架空线。2）严禁在伸臂及挖斗下面通过或逗留。
3）严禁人员进入斗内；不得利用挖斗递送物件。4）暂停作业时，应将挖斗放到地面。
三、爆破作业安全规定
（1）人工向施工作业点运送爆破器材遵守下列规定：
1）炸药和雷管必须由爆破员负责在白天领用，并严格领退手续。
2）炸药和雷管必须分别携带，雷管必须装在内壁有防振垫的专用箱（袋）内，严禁装在衣袋内。运送人员之间的距离应大于15m。
3）炸药和雷管不得任意转交他人。
4）不得用自行车或二轮摩托车运送雷管。
（2）人工打孔时，打锤人不得戴手套，并应站在扶钎人的侧面。
（3）用凿岩机或风钻打孔时，操作人员应戴口罩和风镜，手不得离开钻把上的风门，严禁骑马式作业；更换钻头应先关闭风门。
（4）切割导爆索、导火索应用锋利小刀，严禁用剪刀或钢丝钳剪夹。严禁切割接上雷管的导爆索。
（5）导火索应做燃速试验，其长度应能保证点火人撤到安全区，但不得小于1.2m。（6）导火索与雷管连接应用胶布粘牢，严禁敲击或用牙咬，严禁触动雷汞部位。（7）一次引爆的炮孔，必须全部打好后方可装药。
（8）向炮孔内装炸药和雷管，应轻填轻送，不得用力挤压药包；严禁使用金属工具向炮孔内捣送炸药。
（9）炮孔装药后需用泥土填塞孔口，填塞深度遵守下列规定：
1）孔深在0.4～0.6m时不得小于0.3m。
2）孔深在0.6～2.0m时不得小于孔深的1/2。3）孔深在2.0m以上时不得少于1.0m。
（10）填塞炮孔不得使用石子或易燃材料。
（11）相邻基坑不得同时点火：在同一基坑内不得同时点燃四个以上导火索。（12）在基坑内点火时遵守下列规定：
1）坑深超过1.5m时，上下应使用梯子。2）严禁脚踩已点燃的导火索。
3）坑上应设安全监护人。
（13）电雷管的使用遵守下列规定：
1）放炮器应由专人保管，电源应由专人控制，闸刀箱应上锁。2）放炮前严禁将手或钥匙插入放炮器或接线盒内。
3）引爆电雷管应使用绝缘良好的导线，其长度不得小于安全距离。
4）电雷管接线前，其脚线必须短接。5）在强电场严禁使用电雷管。
6）爆破中途遇雷电时，应迅速将已接好的主线、支线端头解开，并分别用绝缘胶布包好。
（14）火雷管的装药与点火、电雷管的接线与引爆必须由同一人担任，严禁两人操作。（15）引爆前必须将剩余爆破器材搬到安全区。除点火人和监护人外，其他人员必须
撤至于安全区，并鸣笛警告，确认无人后方可点火。
（16）浅孔爆破的安全距离不得小于200m；裸露药包爆破的安全距离不得小于400m。在山坡上爆破时，下坡方向的安全距离应增大50%。
（17）无盲炮时，从最后一响算起经5min后方可进入爆破区。有盲炮或炮数不清时，对火雷管必须经20min后方可进入爆破区检查；对电雷管必须将电源切断并短路、待5min后方可进入爆破区检查。
（18）处理盲炮时，严禁从炮孔内掏取炸药和雷管。重新打孔时，新孔应与原孔平行；新孔距盲炮孔不得小于0.3m，距药壶边缘不得小于0.5m。
（19）在城镇地区或爆破点附近有建筑物、架空线时，严禁采用扬弃爆破，必须使用少量炸药进行闷炮爆破，炮眼上应压盖掩护物，并应有减少震动波扩散的措施。
（20）爆扩桩基础施工遵守下列规定：
1）装药前应先检查药包或药条，不得有破裂或密封不良现象。2）应使用电雷管引爆。
3）与建筑物的安全距离不得小于15m。
4）放炮前应事先与屋内人员联系，敞开玻璃门窗、挂好窗钩。
5）与人身的安全距离：垂直孔和斜孔的顺抛掷方向不得小于40m，斜孔的反抛掷方向不得小于20m。
（21）爆破器材应在有效期内使用，变质、失效的爆破器材严禁使用。销毁爆破器材应经上级有关部门批准，并按GB6722的有关规定执行。
（22）爆破工程由当地公安部门等分包时，必须签订安全施工协议。
四、基坑坑壁支撑的施工与计算
1.坑臂支撑方法
开挖基坑时，如地质和周围条件允许，可放坡开挖。但在建筑物密集的地区或地质条件不允许放坡的情况下，为防止坑壁坍塌，一般采用挡土板支撑坑壁的措施，以确保土方施工的安全。
浅基坑、沟、槽的开挖，挡土板多采用横撑式土壁支撑法（见图351）。横撑式土壁支撑根据挡土方式不同，分为水平挡土板式和垂直挡土板式两类，水平式挡土板的布置又分间续式和连续式两种，湿度较小的黏性土开挖深度小于3m时，可用间续式水平挡土板支撑；对松散和湿度大的土质可用连续式水平挡土板支撑。对松散和湿度很高的土可用垂直挡土板式支撑。
输电线路工程常用的挡土板有木质挡土板和铁挡土板，木质挡土板规格为：50mm×
200mm×（2000～3000）mm；铁挡土板规格一般为：-4mm×200mm×（2000～3000mm）；横撑如用方木，则其截面应不小于150mm×150mm。
水平挡土板式支撑和垂直挡土板式支撑的计算原理是相同的，现以较常用的连续式水平挡土板式支撑说明其计算方法。水平挡土板式支撑由水平挡土板、立柱和横撑三部分组成，应分别计算支撑所承受的荷载。土壁压力的分布不仅与土的性质、土壁坡高有关，还与支撑的变形有关。由于支撑多为随挖、随铺、随撑，支撑构件的刚度不同，撑紧的程度又难以一致。故作用在支撑上的压力不能按库伦或朗肯土压力理论计算。实测资料表明，作用在木板支撑上的土压力分布很复杂，没有规律。支撑计算简图见图312。
图311 横撑式土壁支撑示意图
图312 挡土板支撑受力计算简图
（a）连续式水平挡土板支撑；（b）垂直挡土板支撑
1—水平挡土板；2—立柱；3—横撑；
4—垂直挡土板；5—横木
2.水平挡土板、立柱、横撑受力计算
（1）挡土板计算。以连续水平板式支撑为例，计算简图如图3 1 3（a）所示，水平挡土板与梁的作用相同，承受土的水平压力作用，设土与挡土板间的摩擦力不计，则深度h处的主动土压力强度为
pa=γhtan2（45°-φ2）
（311）
其中
γ=γ1h1+γ2h2+γ3h3
（312）
h1+h2+h3
φ=φ1hh11++φh2h22++hφ33h3
（313）
式中 pa———土壁压力强度，kN/m2；
h———基坑深度，m；
γ1、γ2、γ3———不同土质层土体计算容量，kN/m3，见表3 1 2；
φ1、φ2、φ3———不同土质层土体计算内摩擦角，（°），见表3 1 2；h1、h2、h3———不同土质层深度；
γ———坑壁土体平均容重，kN/m3，见表3 1 2；φ———土体平均内摩擦角，（°），见表3 1 2。
挡土板厚度按受力最大的下面一块计算，它所承受的压力图为梯形，可以简化为矩形
图313 挡土板土壁压力简化计算图形
（a）水平挡土板土受力情况；（b）立柱受力；
1—水平挡土板；2—立柱；3—横撑
压力图来代替，设深度h处的挡土板宽度为b（m），则主动土压力作用在该水平挡土板上的荷载为
q1=pab
将挡土板视作简支梁，当立柱间距为L时，则挡土板承受的最大弯矩Mmax （N·
m）为
Mmax=pabL2
（314）
8
所需挡土板的截面抵抗矩W（cm3）为
W=Mmax
（315）
fm
式中 fm———木材的抗弯设计值，N/mm2 ，见表3 1 3。
需用木挡土板的厚度d为
d=㊣6bW
（316）
表312
土的计算容重γ及计算内摩擦角φ表
土壁压力简化计算图形如图314所示。
表313
常用树种木材的强度设计值和弹性模量
单位：N/mm2
注 1.当采用原木时，若验算部位未经切削，其顺纹抗压和抗弯强度设计值和弹性模量可提高15%。
2.当构件矩形截面短边尺寸不小于150mm时，其抗弯强度设计值可提高10%。
3.当采用湿材时，各种木材横纹承压强度设计值和弹性模量，以及落叶松木材的抗弯强度设计值宜降低10%。4.仅有恒荷载或恒荷载所产生的内力超过全部荷载所产生的内力的80%时，应乘以0.8调整系数。
图314 土壁压力简化计算图形
（a）多道横撑支撑情况；（b）立柱承受荷载情况
1—水平挡土板；2—立柱；3—横撑；4—木楔
（2）立柱计算。立柱为承受三角形荷载的连续梁，也按多跨简支梁计算，并按控制跨
度设计其尺寸。当坑槽壁仅设置二道横撑木[见图3 1 3（b）]时，其上下横撑间距l1，立柱间距为L，则下端支点处主动土压力的荷载为q2=paL（kN/m），式中pa为立柱下
端的土压力（kN/m2）。
立柱承受三角形荷载作用，下端支点反力Ra（kN）为
Ra=q2l1
（317）
3
上端支座反力Rb（kN）为
Rb=q2l1
（318）
6
由此可求得最大弯矩所在截面与上端支点的距离x为
x=0.587l1
（319）
最大弯矩Mmax为
Mmax=0.0642q2l21
（3110）
最大应力σ（N/mm2）为
σ=MWmax≤fm
（3111）
假设立柱截面为b1×h1，则b1=㊣
6hW1，代入式（3 1 11）可确定立柱截面尺寸。
当坑槽壁设多到横撑木[见图3 1 4（a）]，可将各跨间梯形分布荷载简化为均布荷载q1（等于其平均值），如图中虚线所示，然后取控制跨度求其最大弯矩Mmax为
Mmax=q2l23
（3112）
8
同上法确定立柱尺寸。
支点反力可按承受相邻两跨度上各半跨的荷载计算，如图3 1 4（b）中间支点的反力为
R=q3l3+q2l2
（3113）
2
A、D两点的外侧无支点，故计算的立柱两端的悬臂部分的荷载亦应分别由上下两个支点承受。
（3）横撑计算。横撑木为承受支点反力的中心受压杆件，可按下式计算需用截面积
Ac=R
（3114）
kfc
式中 Ac———横撑木的截面积，mm2；
R———横撑木承受的支点最大反力，N；
fc———木材顺纹抗压及承压强度设计值，N/mm2 ，见表3 6 3；
k———横撑木的轴心受压稳定系数。
1）强度等级为TC17、TC15及TB20的木材（见表313）。当λ≤75时
k=1
（3115）
1+（8λ0）2
式中 λ———构件的长细比。
当λ＞75时
k=3000
（3116）
λ2
2）强度等级TC13、TC11、TB17、TB15的木材。当λ≤91时
k=1
（3117）
1+（6λ5）2
当λ＞91时
k=2800
（3118）
λ2
连续垂直板或支撑的计算，可参照连续水平板式支撑的计算方法（略）。
3.挡土板支撑坑壁施工的一般规定
（1）凡地下水位高，又未采取降低水位措施，且是地质不良的流沙、淤泥、碎石及其他松散易坍的土壤基坑，挖掘深度超过1.5m时，宜使用挡土板支撑坑壁，以防坑壁倒塌，否则应按表311规定放坡。
（2）挡土板一般采用平口缝，如地下水涌量大，土壤颗粒细时应做成企口缝。（3）挡土板的横撑间距不得大于1.5m。
（4）垂直式挡土板打入时必须保持垂直，并应采取加强措施，防止挡土板破坏。
（5）垂直式挡土板深度一般应打至坑底以下300～600mm。如为砂砾层时，可打入坑
底以下200～300mm。
五、泥水坑土方排水施工
1.直接排水
（1）地面截水。在基坑附近有河流、水塘或雨水，可能流入坑内时，开挖之前应做好截水工作。如基坑在河流附近，则应采取上截水，下散水，疏通河沟，使地面水流畅通；如为死水泊，应尽可能远离基坑开挖放水渠道，降低水位或排净；为防止雨季降水流入，应在基坑周围设置排水沟。
另外，在湿陷性黄土地区，防水工作尤为重要，现场应有临时或永久排洪防水设施，防止基坑受水浸泡。如工程设计有特别规定，应按规定执行。
（2）坑内排水。对于浅基础或涌水量不大的基坑，通常采取在基坑底部开挖一处集水井，用人工或水泵直接将积水排至基坑范围以外，集水井的设置及排水方式如下：
1）集水井的设置。集水井应设置在基坑底部基础范围以外，并在地下水流向的上游。集水井深度要保持低于坑底0.7～1.0m，直径一般为0.6m左右，坑壁可用竹木等加固和滤水。当基坑挖至设计标高后，集水井底应低于设计标高1m以下，并铺设碎石滤水层，
以防在抽水时间较长时将泥砂抽出，并防止基坑底土层被搅动。
2）人工排水方式。人工排水常用工具为提水桶、手压泵等，从集水井内将集水排至坑外，这种方式一般适用于渗水速度比较缓慢，集水量不大的基坑。
3）水泵排水。基坑排水常用水泵有离心泵、潜水泵等，水泵动力有小型汽油机、柴油机，有时也用电动泵。水泵排水一般在渗水速度较大，集水较多的基坑开挖时使用。如水泵排水方式仍不能满足基坑开挖时，则应采取其他降低地下水方法，如集水井排水（见
图315）。
图315 集水井排水
1—排水沟；2—集水井；3—水泵；4—基础
2.人工降低地下水位
人工降低地下水位的主要方法有：轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井点等，其中在输电线路基础施工中轻型井点排水应用最为广泛，具有安装简易、经济适用的特点，如图316所示。
图316 轻型井点排水法示意图
1—井管；2—滤管；3—总管；4—弯管；5—原地下水位；6—降低后地下水位；
7—水泵房；8—基坑；9—含水层
（1）轻型井点降低地下水施工工艺流程。轻型井点降低地下水施工工艺流程如图3
1 7所示。
（2）降水系统布置与计算。井点系统是以水井理论进行计算的，水井根据其井底是否到达不透水层，区分为完整井和非完整井，井底到达不透水层顶的称为完整井，否则为非
图317 轻型井点降低地下水施工工艺流程图
完整井。根据地下水有无压力，水井有承压井和无承压井之分。凡井点的滤管布置在地下两层不透水层之间的含水层中，由于地下水充满在两层不透水层之间，此时，地下水面具有一定的水压，该井即称为承压井；若地下水的上部均为透水层，仅下部有不透水层，此地下水无水压，该水井即称为无压井，如图318所示。井点系统布置与计算，应根据地质水文钻探资料确定属于哪一种类型，然后再选定计算公式。
图318 水井分类示意图
（a）无压完整井；（b）无压非完整井；（c）承压完整井；（d）承压非完整井
H—含水层厚度；R—降水半径；S—降水深度
轻型井点计算的主要内容：根据确定的井点系统的平面和竖向布置图计算单井井点和群井（井点系统）涌水量，确定井点管数量和间距，校核水位降低数值，选择抽水系统的类型、规格和数量以及进行井点的布置等。井点计算由于受水文地质和井点设备效率等多种因素的影响，计算结果只是近似的，对重要工程，其计算结果应经现场试验进行修正。
1）井点系统的布置方式。井点系统的平面布置，主要取决于基坑的平面形状、大小、地质和水文情况及降低水位的深度。当基坑宽度小于6m，且降水深度不超过6m时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧；当基坑宽度大于6m，或土质不良，渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑的两侧；当基坑面积较大时，宜采用环型井点或U形井点，如图3 1 9（a）所示。环状井点的四角部分应适当加密，挖土运输设备出入道路可不封闭
间距可达4m，宜留在地下水下游方向。井管距离坑壁一般不小于1m，以防局部发生漏气，井管的间距一般为0.8～1.6m，亦可经计算确定。
a）井点系统的高程布置。
图319 环形井点布置示意图
（a）井点系统的平面布置；（b）井点系统的高程布置
1—井点管；2—集水总管；3—抽水设备
井管的埋设深度H应根据降水深度及含水层所在位置确定[如图3 1 9（b）]，但必须将滤水管埋入含水层内，并且比基坑底深0.9～1.2m，有
H≥H1+h+iL+l
（3119）
式中 H———井点管的埋置深度，m；
H1———井管埋设面至基坑底的距离，m；
h———降低后的地下水位至基坑底的距离，一般为0.5～1.0m；人工开挖取下限，
机械开挖取上限；
i———地下水降落坡度，环状井点为1/10，单排线状井点为1/4；L———井管至基础中心的短边距离，m；
l———滤管长度，m。
此外，确定井管长度，还要考虑到井管一般应露出地面0.2m左右。
b）如算出的H值大于现有井管长度，则表示一层井点还达不到降水深度的要求，应采取其他措施，或改用二级（两层）井点，如图3110所示。
c）为充分利用抽吸能力，总管的标高宜接近原地下水位，水泵轴的标高宜与总管齐平；并沿抽水水流
方向保留0.25%～0.5%的上仰坡度。
图3110 二级井点降水示意图
2）计算涌水量。涌水量的计算有单井涌水计算和群井涌水计算，本章介绍环状井点系统的群井涌水量计算公式。其中，无压完整经的理论较为完善，应用较为普遍。无压非完整系统涌水量计算较麻烦，为了计算简化，仍可用无压完整井涌水量计算公式，此时式中的H换成含水层有效带深度H0，此值可查表3
1 6。
a）无压完整井涌水量计算简图，如图
3111所示。
涌水量为
Q=1.366K（2H-S）S
lgR-lgx0
（3120）
式中 Q———涌水量，m3/d；
H———含水层厚度，m；
图3111 无压完整井涌水量计算简图
K———渗透系数，m/d，见表3 1 5；R———抽水影响半径，m；
1—基坑；2—不透水层；3—原水位线；
4—降低后水位
S———水位降低值，m；
x0———基坑等效半径，当基坑为圆形时，等效半径取圆半径。当基坑为非圆形时，
对矩形基坑的等效半径按x0=0.29（a+b）计算，a、b分别为基坑的长、短边。对不规则形状的基坑，其等效半径按x0=㊣
xA计算，A为基坑井点管所包围的平面面积，m2。
式（3120）中R、K需预先确定。
抽水影响半径R：由于影响R的因素很多，一般根据抽水试验或土壤特性来确定，亦可按公式R=1.95S㊣HK进行计算，然后与表314比较后确定。
表314
土壤特性与抽水影响半径R的关系
渗透系数K值：可根据地质报告提供数值，或参考表315所列数值，或通过现场抽水试验。
表315
渗透系数K（K′）
注 此表是与土壤颗粒有效直径有关的渗透系数。
b）无压非完整井涌水量计算简图（见图3112）及计算公式。S′为原地下水位至滤管顶部距离。
图3112 无压非完整井涌水量计算简图
计算无压非完整井的涌水量时，需事先确定H0值，因为在非完整井抽水时，它影响不到蓄水层的全部深度，只影响到一定的深度，下面的地下水不受扰动。为简化计算，一般仍用无压完整井群井涌水量计算公式，但式中 H换算成有效带深度
1—基坑；2—不透水层；3—原水位线；4—降低后水位
H0 ，H0值可根据表3 1 6确定，有
Q=1.366K（l2gHR0--lgSx）0S·㊣
h0+h00.5r·㊣
2hh00-l
（3121）
式中 r———井点管半径，m，见图5 5 16。
H0———含水层有效带深度；
h0———滤水管上端至含水层有效带距离，m。
H0值一般取决于S′与（S′+l）的比值，见表316。
表316
H0 取 值
c）承压完整井井点系统的计算简图（见图3113）及计算公式。如果各井点设在
一个圆周上，则x1=x2=x3=…=xn=x0，即等于圆的半径，有
Q=2.73K MS
（3122）
lgR-lgx0
式中 M———上、下不透水层间的距离，m。
d）承压非完整井井占系统的计算简图（见图3114）及计算公式，有
Q=1.366KlgRM-Slgx0·㊣
1+M0.5r·㊣
2MM-1
（3123）
式中 r———井点管半径，m。
图3113 承压完整井井点系统的计算简图
图3114 承压非完整井井点系统的计算简图
1—承压水位；2—不透水层；3—含水层
1—承压水位；2—不透水层；3—含水层
3）确定井管数量与间距。a）井管数量。
井管数量n为
n=1.1Q
（3124）
q
式中 n———井点管数量；
1.1———考虑井点管堵塞等因素的备用系数；
q———单根井管的出水量，m3/d。
q为
q=120πr0l3㊣K
（3125）
r0———滤管半径，与井点管半径r相同，m；
l———滤管长度，m；
K———土壤的渗透系数，m/d。
b）井点管间距。井点管间距可按式（3126）计算
D=3（L+B）
（3126）
n
式中 D———井点管的平均间距，m；
L、B———矩形井点系统的长度和宽度，m，见图3 1 9。
计算出的井点间距应大于30r0（因井点太密将会影响抽水效果），并应符合总管接头
间距的要求（0.8、1.2、1.6m）。
4）水位降低深度验算。井点（管）数量确定后，尚应按下式校核所采用的布置方案降水深度是否满足要求，有
S=H-h
（3127）
h=㊣
H2-1.3Q66K[lgR-1nlg（x1·x2·…·xn）]
（3128）
h=㊣
H2-1.3Q66K（lgR-lgx0）
（3129）
式中
h———降低后水位高度，m，对完整井算至不透水层，对非完整井算至有
效带深度；
x1、x2、…、xn———各井管距基坑中心或井点系统中心的距离，m。
（3）降水设备准备。轻型井点降水的设备主要包括：井管（下端为滤管）、连接管、集水总管、抽水设备等。
1）井点管。井点管直径一般为38～110mm钢管，长度为5～7m，管下端配有滤管，滤管直径与井点管相同，长度为1～2m，井管和滤管用丝扣套头连接，滤管上渗水孔直径
为12～18mm，呈梅花状排列，孔隙率应大于15%。
滤管外壁应设两层滤网，内层滤网宜采用30～80目的金属网或尼龙网，外层滤网宜采用3～10目金属网或尼龙网。管壁与滤网间应采用金属丝绕成螺旋形隔开，滤网外面应再绕一层粗金属丝。
2）连接管与集水总管。连接管常用透明塑料管。集水总管一般用直径75～110mm钢管分段连接，每段4m，其上装有与井管联结的连接短接头，间距为0.8～1.6m；井管连接短接头与井管用90°弯头连接，或用塑料管连接。
3）抽水设备。轻型井点设备根据抽水机组的不同，常用的有真空泵真空井点和射流泵真空井点。真空泵真空井点由真空泵、离心式水泵、水泵机组配件等组成，有定型产品供应（见表317）。其特点是真空度高，带动井点数多，降水深度大，适用于较大的工程排水。
射流泵真空并点设备由离心水泵、射流泵、循环水箱等组成（见表318）。
表317
真空泵型真空井点系统设备规格与技术性能
注 1.地下水位降低深度为5.5～6.5m。
2.离心式水泵数量为一台备用。
表318
φ50型射流泵真空井点设备规格及与技术性能
名称
型号及技术性能
数量
备注
离心泵 3BL 9，流量45m3/h，扬程32.5m
1台
供给工作水
注 每套设备带9m长井点25～30根，间距1.6m，总长度180m，降水深5～6m。
（4）井点系统安装。轻型井点排水系统的安装程序是按照设计计算的布置方案，先排放总管，在总管旁靠近基坑一侧开挖排水沟，再埋设井点管，然后用弯联管把井点管与总管连接。最后安装抽水设备。
井点管的埋设可以利用冲水管冲孔法、钻孔法或射水法成孔，井孔直径不宜大于300mm，孔深宜比滤管底深0.5～1.0m。然后再将井点管沉放，或以带套管的水冲法或振动水冲法下沉。
使用冲水管冲孔，先将高压水泵的射水高压胶管连接在冲孔管上，冲孔管可由滑车组悬挂在人字架上。利用高压水经由冲孔管头部的三个喷水小孔以急速的射水速度冲刷土壤，同时把冲孔管作上下及左右的转动，冲孔管边冲边下沉，从而逐渐在土中形成一个孔洞。井孔形成后，拔出冲孔管，立即把井点管插入孔内，并及时在井点管与孔壁之间填灌
中粗砂滤层，投入滤料数量应大于计算值的85%，在地面以下1m范围内用黏土封孔。然后进行下一井点冲孔。冲孔所需的水流压力见表319。
表319
冲孔所需的水流压力
做好井点管的埋设和砂滤层的填灌，是保证轻型井点顺利抽水、降低地下水位的关键。施工注意事项：冲孔过程中，孔洞必须保持垂直，孔径一般为300mm，孔径上下要一致。冲孔深度应比滤管底深0.5m左右，以保证井点管周围及滤管底部有足够的滤层。砂滤层宜选用中粗砂以免堵塞滤管的网眼，填灌应均匀密实。砂滤层灌好后，距地面下0.5～1m的深度内，用黏土封口捣实，防止漏气。
（5）抽水系统测试。井点管埋设完毕后，即可接通总管和抽水系统进行试抽水，检查有无漏水、漏气现象，出水是否正常。
轻型井点降水系统使用时，应保证连续不断抽水（应备用双电源，以防断电），若时抽时停，滤网易于阻塞；中途停抽，地下水回升，也会引起边坡塌方等事故。正常的出水规律是“先大后小，先浑后清”。
真空泵的真空度是判断并点系统是否良好的尺度，必须经常观测，造成真空度不够的原因很多，但通常是由于管路系统连接不好，存在漏气，应立即检查并采取措施。
井点管淤塞，一般可从听管内水流声响；手扶管壁感到振动；夏、冬季手摸管子有夏冷、冬暖等简便方法检查。如发现淤塞井点管太多，严重影响降水效果时，应逐个用高压水反冲洗或拔出重埋。
井点降水时，尚应对附近的建筑物进行沉降观测，如发现沉陷过大，应及时采用防护措施。
（6）轻型井点系统降低地下水位的计算实例。某工程基坑平面尺寸如图3115所
示。基坑底宽10m，长19m，深4.1m，挖土边坡1∶0.5。地下水深为0.6m，根据地质
勘查资料，该处地面下0.7m为杂填土，此层下面有6.6m的细砂层，土的渗透系数K=5m/d，再往下为不透水的黏土层，现采用轻型井点设备进行人工降水，机械开挖土方。
1）该基坑顶部平面尺寸为14m×23m，布置环状井点，井点管离边坡0.8m，要求降
水深度S=（4.1-0.6+0.5）m=4.0m，故用一级轻型井点系统即可满足要求，总管和井
点布置在同一水平面上。
由井点系统布置处至下面一层不透水黏土层的深度为（0.7+6.6）m=7.3m，设井点管长度为7.2m（井管长6m，滤管长1.2m，直径0.05m），故滤管底距不透水层只有
图3115 轻型井点布置计算实例图
（a）井点管平面布置图；（b）高程布置
1—井点管；2—集水总管；3—弯连管；4—抽水设备；5—基坑；
6—原地下水位；7—降低后地下水位线
0.1m，可按无压完整井进行设计和计算。
2）基坑总涌水量计算。
含水层厚度 H=7.3-0.6=6.7（m）。
降水深度 S=4.1-0.6+0.5=4.0（m）。
基坑等效半径：由于该基坑长宽比不大于5，所以可以简化为一个半径为x0的圆井
进行计算x0=㊣
Aπ=㊣
（14+0.8×23.）1（243+0.8×2）=11（m）。
抽水影响半径 R=1.95S㊣HK=1.95×4㊣6.7×5=45.1（m）。
基坑总涌水量 Q=1.366Kl（g2RH--lSgx）S0=1.366×5×（2lg×456..17--l4g）1×14=419（m3/d）。
3）计算井点管数量和间距。
单井点出水量 q=120πr0l 3㊣K=120×3.14×0.025×1.2×3㊣5=20.9（m3/d）。需井点管数量 n=1.1qQ=1.1×2401.99=22（根）。
在基坑四角处井点管应加密，如考虑每个角加2根井管，则采用的井点数量为22+
8=30根，井点管间距平均 D=2（Ln+B）=2×（24.360+15.6）=2.68（m）（取2.4m）。
布置时为挖掘机有开行路线，宜布置成端部开口[即留3根井点距离，如图3115
（a）所示]，因此实际需要井点管数量n=2×（24.6+15.6）
-2=31.5（根）（取32根）。
2.4
4）校核水位降低值
h=㊣
H2-1.3Q66K（lgR-lgx0）=㊣
6.72-1.346169×5（lg45.1-lg11）=2.7（m）。实际可降低水位 S=H-h=6.7-2.7=4（m）。
与需要降低水位数值4m相符，故布置可行。
六、岩石无声破碎技术
（一）工作流程
岩石的无声破碎技术是将无声破碎剂（SCA）用水拌成浆体，填在岩石钻孔中，固化后经水化作用膨胀，在常温下可产生约为30MPa以上的膨胀压力，待10～24h，在无振动、无噪声、无飞石、无毒气的情况下，把整体岩石破碎。
岩石无声破碎设计与施工流程如图3116所示。
图3116 岩石无声破碎设计与施工流程图
（二）施工准备1.现场勘查
岩石破碎设计与施工前应根据设计图纸和实地勘查，了解山体的地质构造、岩质、节理发育的状况（倾斜角度），岩石的抗压强度和抗拉强度。
2.机具准备
岩石无声破碎施工主要机具见表3110。
表3110
岩石无声破碎施工主要机具表
序号
名称
规格
数量
单位
备注
（1）钻孔机具。无声破碎钻孔与火药类爆破钻孔常规方法基本相同，除可用人工凿孔外，亦可用机械钻孔。主要机具有风镐、凿岩机、空压机、钻杆、钻头等。
（2）无声破碎剂搅拌器具。
1）搅拌容器：20L塑料桶或铁桶。
2）量水器：1000mL带刻度搪瓷量杯或玻璃量筒。
3）漏斗、水勺。
4）搅拌机：可用轻便式枪型手电钻改装，电钻转
速200r/min，或400r/min。手持式搅拌机搅拌翅结构
及尺寸：材料，φ8～φ10mm钢筋或同规格钢棒；外形为山字形（见图3117）或其他形状。
图3117 手持式搅拌机
搅拌翅示意图
（3）填充器具。搅拌好的无声破碎剂（SCA）浆体，要在10min内填充到孔内，因为浆体流动性损失很快，长时间放置将会增加填充的困难，降低破碎效率。
1）填充垂直孔时，可用一般容器直接把无声破碎剂（SCA）浆体倒进去，填充至距孔口2cm左右为止；
2）填充水平孔、斜孔时，一般推荐用挤压式灰浆泵。当用量较小时，可用水灰比小的无声破碎剂（SCA）胶泥人工填充。
（4）养护器材。无声破碎剂在10℃以上施工，不用养护；在10℃以下施工，可用草席，油毡等覆盖保温，有条件的地方，可直接通入低压蒸气养护，也可用塑料薄膜覆盖保温养护，零度以下低温时，最好用电热法加温养护，以提高破碎效率，缩短岩石破碎开裂时间。
（5）清渣器具。填充无声破碎剂后的岩石发生龟裂后，可用撬棍、扁铁等撑开，根据破碎物体的块度大小，采用人工、吊车、铲车或其他机械搬运。
3.无声破碎剂型号选择
根据施工期间的气温或工作环境选择无声破碎剂型号，具体见表3111。
表3111
无声破碎剂型号和使用温度范围
型号
使用温度范围（℃）
使 用 季 节
无声破碎剂 Ⅰ
20～35
夏季用
无声破碎剂 Ⅱ
10～25
春秋用
无声破碎剂 Ⅲ
5～15
冬季用
无声破碎剂 Ⅳ
-5～8
寒冬用
（三）破碎参数设计计算1.岩石破碎参数设计
（1）最小抵抗线W。最小抵抗线W（从破碎剂孔中心到临空面的最短距离）一般根据岩石的情况、节理、钻孔孔径和要求破碎的块度等因素来确定。
破碎软质岩石W=0.4～0.6m；
破碎中、硬质岩石W=0.3～0.5m；88
切割岩石荒料W=1～2m。
（2）孔距a和排距b。要求岩石破碎块度较小时，W、a、b均取小值，相反，取大值。在切割石材荒料，或要求破碎成轮廓整齐的石料时，W应远大于a，参考如下：
破碎软质岩石a=0.4～0.6m；
破碎中、硬质岩石a=0.3～0.6m；切割岩石荒料a=0.2～0.4m。
排距b应根据岩体的自由面多少决定，自由面多，b取较大值，自由面少，b取较小值。b一般小于a，一般为
b=（0.6-0.9）a
（3130）
式中 b———排距，m；
a———孔距，m。
（3）孔径D。孔径是决定破碎效率的重要因素，破碎岩石时，孔径不宜小于40mm，也不宜大于65mm。对于深孔破碎，孔径是否可以放宽，要通过试验确定。其最大孔径应以无声破碎剂不发生喷出现象为前提。
（4）孔深l。当设计破碎面为岩石的节理面或断裂面时，一般
l=（0.95-1.05）Hp
（3131）
式中 Hp———设计破碎高度，m；
l———孔深，m。
对于岩体节理不清楚，或在岩石中开挖渠道时，除创造人工自由面外，由于无声破碎剂对孔底部分破坏困难，孔深要比设计破碎高度大5%Hp （m），相反，对于孤石破碎，因它四面凌空，l可为Hp的80%左右。
（5）钻孔方向。钻孔方向应与岩石的节理方向互相垂直，其破碎效果最好。如岩石节理不清楚，则要在预破碎面上打水平孔或斜孔；再打垂直孔，分段切割或破碎。
（6）钻孔布置。
1）孤石。根据孤石的大小、形状和破碎块度，按图3118布置钻孔，自由面多时，可少用无声破碎剂。
2）切割部分岩石。钻孔方向最好如图3119所示，由下部切割。
图3118 孤岩破碎
图3119 岩石部分切割
（a）小割；（b）四分割；（c）半割
3）边坡破碎。有岩层（节理）情况下，钻孔方法如图3 1 20（a）；没有岩层（节理）时，如图3120（b）、图3120（c）所示虚线为预定破碎面。图中钻孔直径D
为40～50mm，孔距a为0.4～0.6m，孔深l为（1.0～1.05）Hp，钻孔角度θ为80°～90°。
图3120 岩石破碎
（a）有节理面；（b）无节理面；（c）无节理
4）岩石切割。岩石荒料的切割，在无节理面和节理面不清楚时，如图3 1 21（a）要在预定破碎面上钻水平孔、创造人工自由面，方可奏效。有节理情况下，钻孔方向要与节理垂直，如图3 1 21（b）所示，近离自由面（ⅰ）较易裂开，远离自由面（ⅱ）较难开裂，应在1、2排孔先行填充无声破碎剂，经12～24h后，再灌3、4排，以此类推。
图中钻孔直径D为30～40mm，孔距a为0.2～0.4m，孔深l为（1.0～1.05）Hp，钻孔角度θ为80°～90°。
图3121 岩石切割
（a）无节理面；（b）有节理面
5）挖沟。因为有自由面才能产生裂纹，所以，岩石挖沟时首先需按图3 1 22（a）把芯部拔掉，形成两个自由面，再按图3 1 22（b）钻孔破碎。图中钻孔直径D为40～
50mm，孔距a为0.3～0.6m，孔深l为（1.0～1.05）Hp，钻孔角度θ为45°～60°。
图3122 岩石挖沟
图3123 水平挖掘
（a）拔掉芯部；（b）钻孔破碎
6）水平挖掘。钻孔角度θ在60°以下，开出新的人工自由面，才易破碎，如图31
23所示。
7）孔距与孔径的关系。在一般情况下，孔距与孔径之比为10倍左右，岩钻孔直径为
40mm，孔距可为0.4m左右。
2.无坡破碎设计参考表（见表3112）
表3112
无声破碎设计参考表
（四）标孔与钻孔
1.标孔
（1）根据确定的破碎技术方案现场测定孔位。
（2）用红漆标明各孔具体位置，写明孔深及破碎剂用量。（3）防止标错、漏标，核实检查标孔总数。
（4）标孔时，进一步核实最小抵抗线，使实际最小抵抗线与设计基本相符。
2.钻孔
可人工钻孔或机械钻孔，与爆破钻孔方法基本相同。
（五）无声破碎剂的用量计算1.无声破碎剂使用量概算方法
根据试验测得无声破碎剂的密度和每立方米无声破碎剂浆体中无声破碎剂重量Qw。
如表3113。
表3113
无声破碎剂的密度及浆体容量
2.无声破碎剂用量无声破碎剂的用量为
Q1=πr2lQw
（3132）
式中 Q1———无声破碎剂理论用量，kg/m（l=1.0m时）；
r2———钻孔半径，m；l———钻孔深度，m；
Qw———无声破碎剂浆体中无声破碎剂单位体积质量，kg/m3。
当钻孔直径不同和使用无声破碎剂型号不同时，可算出每米钻孔的无声破碎剂使用
量，见表3114。
表3114
每米钻孔的无声破碎剂用量表
单位：kg/m
（六）无声破碎剂质量检查
无声破碎剂是用塑料袋包装的，由于现场没有专门测试膨胀的仪器，可用如下直观试验法鉴别：
取200g无声破碎剂与60mL水拌成浆体，灌入100mL玻璃瓶中，在产品对应使用温度下，经10～24h玻璃瓶破裂者，则此无声破碎剂没有失效，可继续使用。
（七）搅拌
（1）无声破碎剂每袋为5kg，加水量为无声破碎剂质量的30%～50%，每袋即加入1500～1700mL干净的水。加水量随气温和无声破碎剂型号不同，在上述范围内调整。无声破碎剂浆体以畅流入孔为准。不宜多加水，否则会降低破碎效果。
（2）搅拌时先把量好的水倒入桶中，再把无声破碎剂倒进去，随即开动手持式搅拌机拌至均匀，搅拌时间一般为40～60s。小型场合用人工搅拌时，要戴橡胶手套。
（3）残留在桶底的无声破碎剂结块要随时清理掉。无声破碎剂结块久置、会降低它的性能，不宜继续使用。
（4）在温度低于10℃时，用40℃的热水搅拌，以加快无声破碎剂的水化速度。
（八）填充
搅拌好的无声破碎剂浆体，要在10min以内用完，因为它的流动度损失较快，久置使填充困难，效率降低。
（1）对于垂直孔，可直接倾倒进去，如图3124所示。图3124（a）填得过满，浪费材料；图3124（b）填充不密实，会降低破碎效果；图3124（c）孔口留下2cm左右空隙为好。
图3124 无声破碎剂填充垂直孔示意图
图3125 无声破碎剂填充水平孔和
（a）不良；（b）不良；（c）良好
倾斜孔示意图
（a）用灰浆泵压进去；（b）用木、铁棒挤压进去
1—木棒或铁棒；2—软管
（2）对于斜孔或水平孔，可用挤压式灰浆泵压人孔中，为防止倒流出来，可用塞子堵口，如图3 1 25（a）所示。如无此设备，可用水灰比为0.25～0.28的水与无声破碎剂拌成稠浆，用手搓成条、塞入孔中，再用木棍捣压密实，如图3 1 25（b）所示。
（3）向上孔的填充，可按图3126所示，用灰浆泵压进去。
（4）水孔，如能把水抽走，可把水灰比0.28的无声破碎剂浆体填充进去。如水不能被抽走，可用灰浆泵把无声破碎剂浆体压入孔底部，把孔中水排挤出来，见图3127（a），或者用比钻孔直径小一些的塑料套和塑料套填充下去，填满无声破碎剂后，把管子
拔出来见图3 1 27（b）。
图3126 无声破碎剂
图3127 无声破碎剂填水孔示意图
填充向上孔示意图
（a）排挤孔中水；（b）拔管子
1—橡胶塞；2—塑料管
1—水；2—塑料管；3—塑料袋；4—无声破碎剂浆体
（5）多排孔。对于大体积岩石的破碎，大都采用梅花形多排孔。在周边的孔邻近自由面。容易开裂，但中间的孔受四周限制，开裂困难。因此，在填充无声破碎剂时，要有一定的时间间隔，即先填充边沿一、二排孔，经10～20h，再填充三、四孔，以此类推。
（九）养护
（1）在春秋、夏季，无声破碎剂填充后，一般不用覆盖（除雨天外），发生裂纹后，可用水浇裂缝，以加快无声破碎剂的膨胀作用。
（2）在冬季，无声破碎剂填充后，要用草席或油毡等覆盖保温，在有条件时，可通入蒸汽养护，破碎效果显著提高。
（3）在冬季，如无蒸养条件，可采用电热法加温，每个孔中放入一根φ0.5mm电热丝和一根绝缘塑料皮电线（防止短路），利用低压大电流不断加热，以保持无声破碎剂浆体在40～50℃下进行水化，此种方法耗电不多，但破碎效果非常显著。
（十）清渣
岩石或混凝土发生龟裂后，可用撬棍、扁铁等撑开，根据破碎物体块度大小，用人工、吊车、铲车或其他机械搬运。
（十一）无声破碎剂喷出现象的产生与防护1.无声破碎剂喷出现象的几种原因
（1）选择的无声破碎剂型号不合适，如把低温型当成高温型用。（2）施工温度超过无声破碎剂使用温度范围，夏季在中午填充。
（3）孔径过大。
（4）无声破碎剂填充后，蒸养时间过早。（5）无声破碎剂质量有问题。
2.无声破碎剂喷出现象产生的机理
主要是由于无声破碎剂水化时产生大量水化热而周围介质散热太慢，当钻孔周围的蓄热状态达到100℃时，无声破碎剂中未参与的水便沸腾，产生蒸气压，这一压力超过无声破碎剂浆体与孔壁的黏结强度时，便会发生喷出现象。
3.无声破碎剂使用时的防护。
（1）无声破碎剂施工时，为了安全最好戴防护眼镜，无声破碎剂填充后5h内不要靠近孔口直视孔口，以防万一发生喷出时伤害眼睛。
（2）无声破碎剂对皮肤有轻度腐蚀性，碰到皮肤后立即用水冲净。（3）无声破碎剂要存放在干燥场所内，切勿受潮。
（4）按实际施工温度，选择合适的无声破碎剂型号。