【精心整理一章 土方工程

1、第一章第一章 土方工程土方工程概概 述述土方量计算与调配土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工土方工程机械化施工土方填筑土方填筑第一节 概述一、土方工程的分类、特点 1、施工分类、施工分类 主要：场地平整； 坑、槽开挖； 土方填筑。 辅助：施工排、降水； 土壁支撑。 2、施工特点、施工特点 （1）量大面广； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。 3、施工设计应注意、施工设计应注意 （1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械； （2）合理调配土方，使总施工量最少； （3）合理组织机械施工，以发挥

2、最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作； （5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。二、土的工程分类按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）、二类土（普通土)三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土） 机械或人工直接开挖机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石） 爆破开挖爆破开挖三、土的工程性质 1、土的可松性土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 最初可松性系数 ks=v2 /v1 1.081.5 最后可松性系数 ks=v3 /v1 1.0

3、11.3l v1 土在自然状态下的体积。lv2 土经开挖后松散状态下的体积。lv3 土经回填压实后的体积。 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土2 2、土的渗透性、土的渗透性土体被水透过的性质，用渗透系数k表示。 k的意义的意义：水力坡度（i=h/l）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（v=ki） lhk的单位：m / d 。粘土 0.1，粗砂5075，卵石100200 用途用途：降低水位方法，回填。3、土的质量密度：、土的质量密度： 天然密度天然密度 ：一般 =1620 kn/m3 干密度干密度 d：是检测填土密实程度的指标。（105，烘干34h）4、土的含水量：、土的含水量： 天然

4、含水量天然含水量 w=（g湿-g干）/g干 l 开挖、行车（2530%陷车）、边坡稳定 最佳含水量最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量（击实试验、手握经验确定）。第二节第二节 土方量计算与调配土方量计算与调配一、一、基坑、基槽、路堤基坑、基槽、路堤土方量计算土方量计算1 1、基坑土方量、基坑土方量：按拟柱体法按拟柱体法 v v=(v=(v下下+4+4v v中中+ +v v上上) )h h/6/6v下v上上v中中hhiivi2 2、基槽（路堤）土方量、基槽（路堤）土方量：沿长度方向分段计算vi，再 v v = = v vi i断面尺寸不变的槽段：v vi i = =v vi il li i断

5、面尺寸变化的槽段：v vi i =( =(v vi i1 1+4+4v vi i0 0+ +v vi i2 2) )l li i/6/6 槽段长l li：外墙槽底中中，l 内墙槽底净长iil2l1l5二、场地平整土方量二、场地平整土方量 方格网法方格网法（一）确定场地设计标高（一）确定场地设计标高考虑的因素：考虑的因素： (1) 满足生产工艺和运输的要求； (2) 尽量利用地形，减少挖填方数量； (3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费; (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。场地设计标高场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：如无规定：挖填平衡法 1 1、初步标高、初步标高（按（按挖填平衡）

6、挖填平衡） 方法方法：将场地划分为每格边长1040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法） 。则场地初步标高：场地初步标高： h0=（zi1+zi2+zi3+zi4）/4nzi1 、 zi2 、 zi3 、 zi4 一个方格各角点的自然地面标高； n方格个数。或：或：h0=（ z1+2 z2+3 z3+4 z4）/4nz1 1一个方格所仅有角点的标高；z2 、 z3 、 z4 分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。 2、场地设计标高的调整、场地设计标高的调整 按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。 按泄水坡度调整各角点设计标高按泄水坡度调整各角点设计标高 ：l

7、ylxixiyh0(2)双向排水时，各方格角点设计标高为：lh11h0h0ih12h21 hn = h0 l i hn = h0 lx ix l yi y(1)单向排水时，各方格角点设计标高为: hn【例【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。解：解：（1）初步设计标高）初步设计标高（场地平均标高）h0=（z1+2z2+3z3+4z4）/4n =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49）

8、 =70.29（m）70.0970.09（2）按泄水坡度调整设计标高：）按泄水坡度调整设计标高：hn = h0 lx ix l yi y ； h1 =70.29302+303=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 h070.29h2 =70.29102+303=70.36h3=70.29+102+303=70.40 其它见图70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.18

9、70.2270.2670.09（二）场地土方量计算（二）场地土方量计算1、计算各方格角点的施工高度、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= hnhn 即：hn=该角点的设计标高自然地面标高（m）h1 =70.3270.09=0.23 （m）；正值为填方高度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2 =70.3670.40=0.04 （m）； 负值为挖方高度70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870

10、.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09 2、确定零线、确定零线（挖填分界线）（挖填分界线） 插入法、比例法找零点零点连线h10 0 3、场地土方量的计算：、场地土方量的计算： 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量（1）四角棱柱体法）四角棱柱体法1）全挖、全填格）全挖、全填格： v挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 l h1 h4 方格角点施工高度绝对值l v挖（填）挖方或填方的体积。第三

11、节第三节 土方开挖的辅助工作土方开挖的辅助工作一、降低地下水位（一）降水目的降水目的 1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结构的水平荷载。地下含水构造的种类地下含水构造的种类滞水层滞水层不透水层不透水层潜水层潜水层不透水层不透水层承压水层承压水层不透水层不透水层（二）流砂现象流砂现象 1动水压力地下水在渗流过程中受到土颗粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。 动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗流方向。 gdiw =(h/l) w2流砂原因3流砂的防治减小动水压力（板桩等增加l）；平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆护壁）；改变动水

12、压力的方向（井点降水）。 q f gd当 动水压力大于或等于土的浸水重度（gd）时，土粒被水流带到基坑内。主要发生在细砂、粉砂、轻亚粘土、淤泥中。25排水沟排水沟集水井集水井水泵水泵（三）降排水方法（三）降排水方法1集水井法（明排水法） 用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者 挖至地下水位时，挖排水沟设集水井抽水再挖土、沟、井要求：要求：（ 1）排水沟：）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1。（ 2）集水井：）集水井：沿基坑底边角设置，间距2040m，直径0.60.8m，井底低于坑底12m。长期用，有护壁和碎石压底。（ 3）水泵：）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵

13、（一）普通明沟排水法（一）普通明沟排水法（二）分层明沟排水法（二）分层明沟排水法离心泵工作简图离心泵工作简图2井点降水法井点降水法（1）特点）特点 效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆起、方便施工； 可能引起周围地面和建筑物沉降。（2）井点类型及适用范围）井点类型及适用范围井点类型渗透系数降水深度 最大井距主要原理单级轻型井点0.120 m/d36 m1.62 m地上真空泵或喷射嘴真空吸水多级轻型井点620喷射井点0.12082023m地下喷射嘴真空吸水电渗井点 0.156极距1m钢筋阳极加速渗流管井井点20200352050单井真空泵、离心泵深管井井点1025025303050单井潜水泵排

14、水水平辐射井点大面积降水平管引水至大口井排出引渗井点不透水层下有渗存水层打穿不透水层，引至下一存水层轻型井点降水全貌图轻型井点降水全貌图二级轻型井点降水二级轻型井点降水喷射井点喷射井点井点管电极6m，或土质不良。环状：环状：在坑槽四周布置。l 用于面积较大的基坑。单排单排井点平面及高程布置井点平面及高程布置环状环状井点平面及高程布置井点平面及高程布置（2）高程布置（图）高程布置（图） 井管埋深：h埋h1hil。l h1埋设面至坑底距离；l h降水后水位线至坑底最小距离（一般可取0.51m）；l i地下水降落坡度，环状1/10，线状1/5；l l井管至基坑中心（环状）或另侧（线状）距离。当h埋6

15、m时：降低埋设面；l 采用二级井点；l 改用其它井点。4计算涌水量计算涌水量q：（环状井点系统） （1）判断井型（图）判断井型（图）按照滤管与不透水层的关系：l完整井完整井到不透水层l非完整井非完整井未到不透水层.按照是否承压水层：l承压井承压井l无压井无压井水井的分类水井的分类（2）无压完整井群井井点计算（积分解）无压完整井群井井点计算（积分解）q1.366k(2hs)s / (lgrlgx0) （m3/d） 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），r=1.95s(hk)1/2； x0环状井点系统的假想半径（m）；l当长宽比a/b5时，x

16、0=(f/)1/2，否则分块计算涌水量再累加。 f井点系统所包围的面积。（3 3）无压非完整井群井系统涌水量计算）无压非完整井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用上式计算q。h0的确定方法：s/(s+l)0.20.30.50.8h01.3 (s+l)1.5 (s+l)1.7 (s+l)1.85 (s+l)注意：注意：1、当h0值超过h时，取h0h； 2、计算r时，也应以h0代入。 （4）承压完整井q2.73kms/(lgrlgx0) （m3/d)m承压含水层厚度（m）承压水位承压水位不透水层不透水层含水层含水层不透水层不透水层hshmr5确定井管的数量与间距确定井管

17、的数量与间距 （1）单井出水量）单井出水量：q65d l k1/3 （m3/d）l d、l滤管直径、长度（m）； （2）最少井点数）最少井点数：n1.1q / q （根）l 1.1备用系数。 （3）最大井距）最大井距：dl总管 / n （m）； （4）确定井距：）确定井距： l l 取井距dl （5）确定井点数：）确定井点数：nl总管 / dd15d符合总管的接头间距。6井点管的埋设与使用井点管的埋设与使用 （1）埋设方法：l水冲法：水枪、井管自身（高压水）l钻孔法：正循环钻 、反循环钻、冲击钻l振动水冲法：(2)使用要求：l开挖前25天开泵降水；l连续抽水不间断（水量先大后小，先混后清），防

18、止堵塞。降水施工降水施工（3）注意问题：l1)真空度0.60.7大气压l2)死管：检查、变活l3)设观测井检查水位下降情况（4）拔除井管： 基坑回填后； 卷扬机、支架 ； 516.5m上拔力1.21.8t二、边坡稳定（一）条件与因素一）条件与因素 t c t土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。qtc滑坡面 1、边坡稳定的条件c土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。2、确定边坡大小的因素（主要6个方面）土质、开挖深度、开挖方法、留置时间、排水情况、坡上荷载（动、静、无）或者说：土体的稳定条件是：或者说：土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的

19、剪应力小于土体的抗剪强度剪应力小于土体的抗剪强度。（二）放坡与护面二）放坡与护面1、直壁（不加支撑）的允许深度： 密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m； 硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m； 硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m； 坚硬的粘土： 2m 。 2、放边坡 （1）边坡坡度）边坡坡度 m坡度系数。mb/h （2）边坡形式：）边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式斜坡、折线坡、踏步（台阶）式 （3）最陡坡度规定）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、5m深以内。下表hb1:mi=tg=h/b=1:(b/h)=1:m深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度3、边坡护面措施

20、：、边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙土的类别边坡坡度（高:宽）坡顶无无荷载坡顶有静静载坡顶有动动载中密的砂土1 :1.001:1.251:1.50中密的碎石类砂土1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类粘土1:0.501:0.671:0.75基坑边坡护面方法示意图基坑边坡护面方法示意图（d）土袋或砌石压坡护面）土袋或砌石压坡护面（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面（a）薄膜或砂浆覆）薄膜或砂浆覆盖盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面）挂网或挂网抹砂浆护面三、三、支护结构支护结

21、构l当地质条件和周围环境不允许放坡时使用（一）选型（一）选型1横撑式支撑 （1）水平衬板式：）水平衬板式： 断续式深度3m内；l 连续式深度5m内；（ 2）垂直衬板式：）垂直衬板式：（构造） 深度不限 适用于：较窄且施工操作简单的管沟、基槽2护坡桩挡墙护坡桩挡墙（1）挡墙类型）挡墙类型1 ) 钢板桩2 ) h型钢桩3 ) 钻孔灌注桩4 ) 人工挖孔桩5 ) 深层搅拌水泥土桩6 ) 旋喷桩（2）锚固形式）锚固形式l1)悬臂式基坑深度5m；l2)斜撑式基坑内有支设位置；l3)锚拉式在滑坡面外设置锚桩；l4)锚杆式地面上有障碍或基坑深度大；l5)水平支撑式土质较差或坑周围地上、地下有障碍，角部，（对

22、撑、角撑、桁架支撑、圆形支撑、拱形支撑）。h5m(0.330.5)hh12mh30mh20m45o+/245o/2泛利大厦挡土支护结构构造泛利大厦挡土支护结构构造远洋大厦挡土支护结构构造远洋大厦挡土支护结构构造支架支架台座台座垫板垫板锚具锚具拉杆拉杆横梁横梁套管套管拉杆拉杆锚固体锚固体挡墙挡墙土层锚杆的构造及土层锚杆的构造及长度划分长度划分锚固段钢绞线及灌浆管的固定锚固段钢绞线及灌浆管的固定锚杆的压水钻进成孔锚杆的压水钻进成孔锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式 3土钉墙支护土钉墙支护作用：作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定性和超载能力，增强土体破坏延性；特点：特点：

23、土体稳定性好，位移小，施工简便，费用低，对邻近建筑物影响小。分层分段施工，阶段不稳定性。适用于：适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度7090 。工艺过程：工艺过程：挖土喷射混凝土打孔插筋、注浆铺放、压固钢筋网喷射混凝土挖下层土 4地下连续墙地下连续墙作用：作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；适用于：适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建（构）筑物，采用逆作法施工。工艺过程：工艺过程：作导槽钻槽孔放钢筋笼水下灌注混凝土基坑开挖与支撑。（二）支护结构计算（二）支护结构计算 详见高层建筑施工第四节第四节 土方工程机械化施工土方工程机械化施工一、土方机械的类型一、土方机械

24、的类型1.挖掘机械：挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲2.挖运机械：挖运机械：推土机、装载机、铲运机3.运输机械：运输机械：自卸汽车、翻斗车4.密实机械：密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯二、常见土方机械的特点，适用范围及作业二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法方法1推土机推土机：液压式、索式； 固定式、回转式 工作特点：工作特点：用途多，费用低； 适用于：适用于： （1）平整场地运距在100m内，一三类土的挖运，压实； （2）坑槽开挖深度在1.5m内、一三类土。 提高效率的作业方法：提高效率的作业方法：l下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，加挡板。液压履带式推土机液压履带式推土机

25、液压轮胎式推土机液压轮胎式推土机索式履带式推土机索式履带式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机并列推土法并列推土法下坡推土法下坡推土法槽形推土法槽形推土法分堆集中，一次推送法分堆集中，一次推送法斜角推送法作业斜角推送法作业沟槽沟槽土埂土埂a铲刀宽；铲刀宽；b不大于拖拉机履带净宽不大于拖拉机履带净宽跨铲法作业示意图跨铲法作业示意图 2 2、铲运机：、铲运机：自行式、拖式自行式、拖式 工作特点：工作特点：运土效率高； 适用于：适用于：运距60800m、一二类土的大型场地平整或大型基坑开挖；堤坝、填筑等 作业方法：作业方法：环形线路，“ 8 ”字线路；助推法。 铲运机下坡铲

26、土法铲运机下坡铲土法铲运机开行路线示意图铲运机开行路线示意图（a）环形路线）环形路线（b）“ 8 ”字形路线字形路线铲运机锯齿形开行路线铲运机锯齿形开行路线1路堤；路堤； 2取土槽取土槽铲运机铲土铲运机铲土推土机助铲推土机助铲助铲法示意图助铲法示意图双铲联运法示意图双铲联运法示意图3 3、单斗挖土机、单斗挖土机 （类型）（类型）正铲挖掘机正铲挖掘机反铲挖掘机反铲挖掘机拉铲挖掘机拉铲挖掘机抓铲挖掘机抓铲挖掘机（1 1）正铲挖土机）正铲挖土机工作特点工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率高，易与汽车配合； 适用于：适用于：停机面以上。含水量30以下、一四类土的大型基坑开挖 作业方法：作业

27、方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。 正铲开挖基坑正铲开挖基坑（2 2）反铲挖土机）反铲挖土机 工作特点：工作特点：后退向下，强制切土”，可 与汽车配合； 适用于：适用于：停机面以下、一三类土的基坑、基槽、管沟开挖。 作业方法：作业方法：沟端开挖一一挖宽0.71.7r，效率高、稳定性好； 沟侧开挖一一挖宽0.50.8r。反铲挖土机开挖方式反铲挖土机开挖方式（3 3）拉铲挖土机）拉铲挖土机 工作特点：工作特点：后退向下，自重切土”；开挖深度、宽度大，甩土方便：适用于：适用于：停机面以下、一二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。（4 4）抓铲挖土机）抓铲挖土机工作特点：工作特点：“ 直上

28、直下，自重切土”，效率较低； 适用于：适用于：停机面以下、一二类土的、面积小而深度较大的坑、井开挖。抓土斗工作示意图抓土斗工作示意图三、自卸汽车与挖土机的配套三、自卸汽车与挖土机的配套 原则：保证挖土机连续工作原则：保证挖土机连续工作： 汽车载重量：汽车载重量：以装35斗土为宜； 汽车数量：汽车数量：ln汽车每一工作循环的延续时间t每次装车时间t；或：n（挖土机台班产量汽车台班产量）+1四、开挖方式与注意问题四、开挖方式与注意问题 1基坑开挖方式基坑开挖方式 （1）下坡分层开挖1：78的坡道 （2）墩式开挖用于无修坡道的场地，搭设栈桥时 （3）盆式开挖用于逆作法施工下坡挖土和运土示意图下坡挖土和运土示意图分层开挖方案分层开挖方案墩式开挖示意图墩式开挖示意图盆式开挖示意图盆式开挖示意图 2开挖注意问题开挖注意问题 （1）挖前先验线 （2）连续开挖尽快完，防止水流入 （3）坑边堆土防坍塌：及时清运；堆土0.8m以外，高 1.5m （4）严禁扰动基底土，加强测量防超挖：预留层，保护层，抄平清底打木桩 （5）发现文物，古墓停挖、上报、待处理 （6）注意安全，雨后复工先检查打钎打钎第五节第五节 土方填筑土方填筑（填、压）（填、压）一、土料选择和填筑方法一、土料选择和填筑方法 1土料选择土料选择 (1) 不能用的土：冻