土方工程、基坑支护、降水

1、第第1章章 土方工程土方工程第第1章章 土方工程土方工程1.1 概述概述1.2 场地平整与土方量计算场地平整与土方量计算1.3 基坑土方工程施工基坑土方工程施工1.4 土方的填筑土方的填筑1.5 土方的机械化施工土方的机械化施工本章小结本章小结1.1 概概 述述一、土方工程的施工过程与常见类型一、土方工程的施工过程与常见类型二、土方工程的特点二、土方工程的特点三、土的分类三、土的分类四、土的工程性质四、土的工程性质1.1 概概 述述一、土方工程的施工过程与常见类型一、土方工程的施工过程与常见类型1.施工过程施工过程 一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排

2、水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。2.常见类型常见类型 场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。筑及基坑回填土等。1.1 概概 述述二、土方工程施工特点：二、土方工程施工特点：1.工程量大、劳动繁重；工程量大、劳动繁重；2. 施工条件复杂；施工条件复杂； 3.受场地限制。受场地限制。因此，在组织土方工程施工因此，在组织土方工程施工前，应制订出技术可行经济前，应制订出技术可行经济合理的施工设计方案。合理的施工设计方案。1.1 概概 述述三、土的分类：三、土的分类：1.按土的沉积年代、颗粒级配、密

3、实度、液性按土的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。指数分类等。在土木工程施工中，按土的开挖难易程度将土在土木工程施工中，按土的开挖难易程度将土分为八类：分为八类： 松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石八类。石、坚石、特坚硬石八类。前四类为一般土，后四类为岩石。前四类为一般土，后四类为岩石。土的工程分类与现场鉴别方法见下表 土的分类土的分类 土土 的的 名名 称称 现场鉴别方法现场鉴别方法 一类土一类土(松软土松软土) 砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭泥炭(淤泥淤泥) 能用锹、锄头挖掘

4、能用锹、锄头挖掘 二类土二类土(普通土普通土) 亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 用锹、锄头挖掘，少用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松许用镐翻松 三类土三类土(坚土坚土) 软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土亚粘土，压实的填筑土 要用镐，少许用锹、要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬锄头挖掘，部分用撬棍棍 四类土四类土(砂砾坚土砂砾坚土) 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵重粘土及含碎石、卵石的粘土，

5、粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石泥灰岩及蛋白石 整个用镐、撬棍，然整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用后用锹挖掘，部分用楔子及大锤楔子及大锤 土的分类土的分类 土土 的的 名名 称称 现场鉴别方法现场鉴别方法 五类土五类土(软石软石) 硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩软的石炭岩 用镐或撬棍、大锤挖掘，部用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法分使用爆破方法 六类土六类土(次坚石次坚石) 泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，

6、泥灰岩，密实的石灰岩，风化花泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩，片麻岩岗岩，片麻岩 用爆破方法开挖用爆破方法开挖, ,部分用风镐部分用风镐 七类土七类土 (坚石坚石) 大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩安山岩、玄武岩 用爆破方法开挖用爆破方法开挖 八类土八类土(特坚硬石特坚硬石) ) 安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩辉长岩、辉绿

7、岩、玢岩 用爆破方法开挖用爆破方法开挖 1.1 概概 述述四、土的工程性质四、土的工程性质土的主要工程性质有：土的主要工程性质有： 土的可松性、原状土经机械压实后的沉土的可松性、原状土经机械压实后的沉降量等；降量等； 此外还有：渗透性、密实度、抗剪强度、此外还有：渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。土压力等。1.1 概概 述述四、土的工程性质四、土的工程性质1.土的可松性：土的可松性： 即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复。散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 土的可松性程度用可松性系数表示，即：土的可松性程

8、度用可松性系数表示，即：21;sVKV 31sVKV （1-11-1）式中式中 最初可松性系数；最初可松性系数； 最后可松性系数；最后可松性系数； V1 土在自然状态下的体积（土在自然状态下的体积（m3）；）； V2 土经开挖后的松散体积（土经开挖后的松散体积（m3）；）； V3 土经回填压实后的体积（土经回填压实后的体积（m3）。）。 sKsK 土的分类土的分类 可松性系数可松性系数 KSKs一类土一类土(松软土松软土) 1.081.17 1.011.03 二类土二类土(普通土普通土) 1. .141. .28 1. .021. .05 三类土三类土(坚土坚土) 1. .241. .30 1

9、. .041. .07 四类土四类土(砂砾坚土砂砾坚土) 1. .261. .32 1. .061. .09 五类土五类土(软石软石) 1. .301. .45 1. .101. .20 六类土六类土(次坚石次坚石) 1. .301. .45 1. .101. .20 七类土七类土 (坚石坚石) 1. .301. .45 1. .101. .20 八类土八类土(特坚硬石特坚硬石) ) 1. .451. .50 1. .201. .30 1.1 概概 述述四、土的工程性质四、土的工程性质1.土的可松性：土的可松性：在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具数

10、量等的时候，必须考虑土的可松性。数量等的时候，必须考虑土的可松性。l 土的最初可松性土的最初可松性是计算土方施工机械及运土车是计算土方施工机械及运土车辆等的重要参数；辆等的重要参数；l 土的最终可松性土的最终可松性是计算场地平整标高及填方时是计算场地平整标高及填方时所需挖土量的重要参数。所需挖土量的重要参数。 1.1 概概 述述四、土的工程性质四、土的工程性质2.土的渗透性：土的渗透性： 土的渗透性：土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表示。透性用渗透系数表示。 渗透系数：渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，表示单位时间内水穿透土层的能力，以

11、以m/d表示。表示。l 它同土的颗粒级配、密实程度等有关；它同土的颗粒级配、密实程度等有关；l 是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。1.1 概概 述述四、土的工程性质四、土的工程性质3.原状土经机械压实后的沉降量：原状土经机械压实后的沉降量： 根据不同土质，其沉降量一般在：根据不同土质，其沉降量一般在：330cm之间。之间。CPS 式中：式中：P机械压实的有效作用力（机械压实的有效作用力（MPa） C原状土的抗陷系数（原状土的抗陷系数（MPa）1.2 场地平整与土方量计算场地平整与土方量计算一、场地平整的概念一、场地平整的概念场地平整就是场地

12、平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。将自然地面改造成人们所要求的平面。二、场地平整土方施工方案的确定二、场地平整土方施工方案的确定1.先平整整个场地，后开挖基坑（槽）；先平整整个场地，后开挖基坑（槽）；2.先开挖基坑（槽），后平整场地；先开挖基坑（槽），后平整场地；3.边平整场地，边开挖基坑（槽）。边平整场地，边开挖基坑（槽）。在场地平整前，必须确定场地设计标高、计算在场地平整前，必须确定场地设计标高、计算挖填方量、确定土方调配方案，并合理选择施工挖填方量、确定土方调配方案，并合理选择施工机械，拟定施工方案。机械，拟定施工方案。1.2 场地平整与土方量计算场地平整与土方量计算1.2.1

13、场地设计标高的确定场地设计标高的确定1.2.2 场地平整土方工程量计算场地平整土方工程量计算1.2.1 场地标高设计场地标高设计一、场地设计标高确定的基本原则一、场地设计标高确定的基本原则二、场地设计标高确定的两种方法二、场地设计标高确定的两种方法三、场地设计标高的调整三、场地设计标高的调整1.2.1 场地标高设计场地标高设计一、场地设计标高确定的基本原则一、场地设计标高确定的基本原则1.符合规划、生产工艺和运输要求；符合规划、生产工艺和运输要求；2. 充分利用地形，以减少挖方数量；充分利用地形，以减少挖方数量；3. 场地内的挖方和填方能达到相互平衡，且场地内的挖方和填方能达到相互平衡，且土方

14、量最小；土方量最小；4. 泄水坡度泄水坡度 2 0/00 ；5. 考虑最高洪水位的影响。考虑最高洪水位的影响。1.2.1 场地标高设计场地标高设计二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1一般方法：一般方法：如场地比较平缓，对场地设如场地比较平缓，对场地设计标高无特殊要求，可按照计标高无特殊要求，可按照“挖填土方量相挖填土方量相等等”的原则确定场地设计标高；的原则确定场地设计标高； 2用用最小二乘法最小二乘法原理求最佳设计平面：应原理求最佳设计平面：应用最小二乘用最小二乘 法的原理，不仅可满足土方挖填法的原理，不仅可满足土方挖填平衡、还可做到平衡、还可做到土方的总工程量最小土方的总

15、工程量最小。 二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1.按挖填平衡原则确定设计标高按挖填平衡原则确定设计标高计算步骤：计算步骤： （1）根据场地地形图划分方格网（根据场地地形图划分方格网（a=10m40m） （2）根据相邻等高线，用插入法计算或实测各方格根据相邻等高线，用插入法计算或实测各方格角点的地面标高；角点的地面标高； （3）根据挖填平衡原则计算场地设计标高；根据挖填平衡原则计算场地设计标高； （4）根据泄水坡度调整设计标高；根据泄水坡度调整设计标高； （5）根据场地设计标高确定施工高度。根据场地设计标高确定施工高度。二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1.

16、按挖填平衡原则确定设计标高按挖填平衡原则确定设计标高计算步骤：计算步骤：（1）根据场地地形图划分方格网（）根据场地地形图划分方格网（a=10m40m）二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1.按挖填平衡原则确定设计标高按挖填平衡原则确定设计标高计算步骤：计算步骤：（2）根据相邻等高线，用插入法计算或实测各方格角点的地）根据相邻等高线，用插入法计算或实测各方格角点的地面标高；面标高；二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1.按挖填平衡原则确定设计标高按挖填平衡原则确定设计标高（3）根据挖填平衡原则计算场地设）根据挖填平衡原则计算场地设计标高。计标高。22123414n

17、iiiioizzzzna za 1234114noiiiiizzzzzn 考虑各角点标高的考虑各角点标高的“权权”（Pi） 123412z344ozzzznz1 一个方格独有的角点标高；一个方格独有的角点标高； z2、z3、z4 分别为二、三、四分别为二、三、四个方格所共有的角点标高。个方格所共有的角点标高。二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1.按挖填平衡原则确定设计标高按挖填平衡原则确定设计标高（4）根据泄水坡度调整设计标高；）根据泄水坡度调整设计标高；实际场地均应有一定的泄水坡度。因此，应根据泄实际场地均应有一定的泄水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计

18、标高。水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。aaaaa a a a a al xz 42XYY211xiiyyiz 0z 42xi1-1z 422-2z 0yi2以以Zo 作为场地中心的设计标作为场地中心的设计标高，则场地任意点的设计标高，则场地任意点的设计标高为：高为：iox xy yzzl il i二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法1.按挖填平衡原则确定设计标高按挖填平衡原则确定设计标高（5）根据场地设计标高确定施工高度）根据场地设计标高确定施工高度 施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值：施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值：iiiHzz（1

19、-6） 式中式中 角点的原地形标高。角点的原地形标高。 若若Hi为正值，则该点为填方，为正值，则该点为填方，Hi为负值则为挖方。为负值则为挖方。 iz二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面（1）原理）原理 任何一个平面在直角坐标体系中任何一个平面在直角坐标体系中都可以用三个参数都可以用三个参数 c、 、 来确定。来确定。在这个平面上任何一点在这个平面上任何一点 i 的标高的标高 ，可以根据下式求出：可以根据下式求出：xiyiizc 原点标高；原点标高； x 方向的坡度；方向的坡度； y 的方向坡度的方向坡度tan,xci

20、a tan,ycib ii xi yzcx iy i (1-6) 其中其中 点在点在 x 方向的坐标；方向的坐标； 点在点在 y 方向的坐标。方向的坐标。ixiyii二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面（1）原理）原理 与前述方法类似，将场地划分成方格网，并将原地与前述方法类似，将场地划分成方格网，并将原地形标高形标高 标于图上，设最佳设计平面的方程为式（标于图上，设最佳设计平面的方程为式（1-1-6 6）形式，则该场地方格网角点的施工高度为：）形式，则该场地方格网角点的施工高度为：iz(1, )iiii xi yiH

21、zzcx iy izin 式中式中 方格网各角点的施工高度；方格网各角点的施工高度； 方格网各角点的设计平面标高；方格网各角点的设计平面标高； 方格网各角点的原地形标高；方格网各角点的原地形标高； 方格角点总数。方格角点总数。iHizizn（1-7）二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面（1）原理）原理 土方工程量与施工高度之和成正比。由于施工高度土方工程量与施工高度之和成正比。由于施工高度有正有负，当施工高度之和为零时，则表明该场地土方有正有负，当施工高度之和为零时，则表明该场地土方的填挖平衡，但它不能反映出填方和挖方

22、的绝对值之和的填挖平衡，但它不能反映出填方和挖方的绝对值之和为多少。为了不使施工高度正负相互抵消，若把施工高为多少。为了不使施工高度正负相互抵消，若把施工高度平方之后再相加，则其总和能反映土方工程填挖方绝度平方之后再相加，则其总和能反映土方工程填挖方绝对值之和的大小。但要注意，在计算施工高度总和时，对值之和的大小。但要注意，在计算施工高度总和时，应考虑方格网各点施工高度在计算土方量时被应用的次应考虑方格网各点施工高度在计算土方量时被应用的次数数P Pi，令，令为土方施工高度之平方和，则为土方施工高度之平方和，则: :222211221niinnip Hp Hp Hp H （1-8） 二、场地设

23、计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面（1）原理）原理将公式（将公式（1-71-7）代入上式，得）代入上式，得: : 21111222222()()xyxynn xn ynp cx iy izp cx iy izpcx iy iz 当当的值最小时，该设计平面既能使土方工程量最的值最小时，该设计平面既能使土方工程量最小，又能保证填挖方量相等（填挖方不平衡时，上式所小，又能保证填挖方量相等（填挖方不平衡时，上式所得数值不可能最小）。这就是用最小二乘法求最佳设计得数值不可能最小）。这就是用最小二乘法求最佳设计平面的方法。平面的方法。（1

24、-9）二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面（2）计算方法）计算方法 为了求得为了求得最小时的设计平面参数最小时的设计平面参数c c、 、 可以对式可以对式1-91-9的的c c、 、 分别求偏导数，并令其为分别求偏导数，并令其为0 0，于是得：，于是得：xiyixixiyi111()0()0()0nii xiyiiniii xiyiixniii xiyiiyp cx iy izcp x cx iy izip y cx iy izi （1-10） 经过整理，可得下列准则方程：经过整理，可得下列准则方程： 000 xyxy

25、xyP cPx iPy iPzPx cPxx iPxy iPxzPy cPxy iPyy iPyz （1-11） 式中式中 ： 12nPPPP 1122nnPxP xP xP x 111222nnnPxxP x xP x xP x x 111222nnnPxyP x yP x yP x y余类推。余类推。 二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法 解联立方程组（解联立方程组（1-11），可求得最佳设计平面（此时），可求得最佳设计平面（此时尚未考虑工艺、运输等要求）的三个参数尚未考虑工艺、运输等要求）的三个参数c、 ix 、iy 。然。然后即可根据方程式（后即可根据方程式（1-7）算

26、出各角点的施工高度。）算出各角点的施工高度。 在实际计算时，可采用列表方法（表在实际计算时，可采用列表方法（表1-2）。）。二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面（2）计算方法）计算方法1 23456789101112131415点号点号 xyzPPxPy Pz Pxx Pxy Pyy Pxz Pyz H PH 0 1 2 3 P Px Py Pz Pxx Pxy Pyy Pxz Pyz PH 最佳设计平面计算表最佳设计平面计算表 表表1-2 最后一列的和最后一列的和PH可用于检验计算结果，可用于检验计算结果，当当PH=

27、0，则计算无误。，则计算无误。 应用上述准则方程时，若已知应用上述准则方程时，若已知c 或或ix，或，或 iy 时，只要把这些已知值作为常数代入，即可求时，只要把这些已知值作为常数代入，即可求得该条件下的最佳设计平面。得该条件下的最佳设计平面。二、场地设计标高确定的方法二、场地设计标高确定的方法2.用最小二乘法确定最佳设计平面用最小二乘法确定最佳设计平面但它与无任何限制条件下求得的最佳设计平但它与无任何限制条件下求得的最佳设计平面相比，其总土方量一定比后者大。面相比，其总土方量一定比后者大。三、场地设计标高的调整三、场地设计标高的调整此工作在完成土方量计算后进行：此工作在完成土方量计算后进行：

28、（1）考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，）考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，以达到土方量的实际平衡。以达到土方量的实际平衡。（2）考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低）考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计设计 标高。标高。（3） 根据经济比较结果，如采用场外取土或弃土根据经济比较结果，如采用场外取土或弃土的施工方案，则应考虑因此引起的土方量的变化，的施工方案，则应考虑因此引起的土方量的变化，需将设计标高进行调整。需将设计标高进行调整。xi场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改设计标高，则须重新计算土方工程量。设计标高，则须重新计算土

29、方工程量。1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算土方工程的外形往往复杂，不规则，一般情况下，都将其土方工程的外形往往复杂，不规则，一般情况下，都将其假设或划分成为一定的几何形状，并采用具有一定精度而假设或划分成为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。又和实际情况近似的方法进行计算。 1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算一、场地平整土方工程量计算步骤一、场地平整土方工程量计算步骤1. 场地设计标高确定后，求出平整的场地各角场地设计标高确定后，求出平整的场地各角点的施工高度点的施工高度Hi 。 2. 确定确定“零线零线”的位置。的位置。 确定确定“零线零线”的位

30、置，了解整个场地的挖、填区的位置，了解整个场地的挖、填区域分布状态。域分布状态。3.按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量，这样即得到整量，并计算场地边坡的土方量，这样即得到整个场地的填、挖土方总量。个场地的填、挖土方总量。1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算二、零线的确定二、零线的确定1.零线即挖方区与填方区的交线，在该线上施零线即挖方区与填方区的交线，在该线上施工高度为零。工高度为零。2.零线的确定方法是：零线的确定方法是：在相邻角点施工高度为在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点（一挖一填的方格边线上

31、，用插入法求出零点（0）的位置，将各相邻的零点连接起来即为零线。的位置，将各相邻的零点连接起来即为零线。 axH1(-)(+)H2212HHaHx 如不需计算零线的确切位置，则绘出零线如不需计算零线的确切位置，则绘出零线的大致走向即可。的大致走向即可。 零线确定后，便可进行土方量的计算。零线确定后，便可进行土方量的计算。方格中土方量的计算有两种方法：方格中土方量的计算有两种方法：“四方四方棱柱体法棱柱体法”和和“三角棱柱体法三角棱柱体法”。 1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算三、四方棱柱体的体积计算方法三、四方棱柱体的体积计算方法1方格四个角点全部

32、为填或全部为挖时：方格四个角点全部为填或全部为挖时：四方棱柱体的体积计算方法分两种情况：四方棱柱体的体积计算方法分两种情况：21234()4aVHHHH（1-12）aaH1H2H3H4a)式中式中 V 挖方或填方体积（挖方或填方体积（m3）；）； H1、H 2、H3、H4 方格四个角点方格四个角点的填挖高度，均取绝对值（的填挖高度，均取绝对值（m）。）。 a方格边长（方格边长（m）。）。1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算三、四方棱柱体的体积计算方法三、四方棱柱体的体积计算方法2方格四个角点部分是挖方，部分是填方：方格四个角点部分是挖方，部分是填方： 224HaVH 填填填填 224HaV

33、H 挖挖挖挖（1-13）（1-14）aaH2H1H4H3b)c)aaH1H4H3H2b) 角点二填二挖角点二填二挖 ； c)角点一填（挖）三挖（填）角点一填（挖）三挖（填）式中式中 H填（挖）填（挖）方格角点中填（挖）方施工高度的总方格角点中填（挖）方施工高度的总 和，取绝对值（和，取绝对值（m）；）； H 方格四角点施工高度之总和，取绝对值（方格四角点施工高度之总和，取绝对值（m）。）。1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算四、三角棱柱体的体积计算方法四、三角棱柱体的体积计算方法场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。

34、以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量计算边坡的土方量计算多多采用三角棱柱体的方采用三角棱柱体的方法计算。法计算。1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算四、三角棱柱体的体积计算方法四、三角棱柱体的体积计算方法计算时先把方格网顺地形等高线，将各个方格划分计算时先把方格网顺地形等高线，将各个方格划分成三角形。成三角形。等高线 按地形将方格划分成三角形按地形将方格划分成三角形1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算四、三角棱柱体的体积计算方法四、三角棱柱体的体积计算方法1当三角形三个角点全部为挖或全部为填时：当三角形三个角点全部为挖或全部为填时：三角棱柱体的体积计算方法分两种情况：三角棱柱体的

35、体积计算方法分两种情况：式中式中 V 挖方或填方体积（挖方或填方体积（m3）；）； H1、H 2、H3三角形各角点的三角形各角点的 施工高度，均取绝对值（施工高度，均取绝对值（m）。）。 a方格边长（方格边长（m）。）。2123()6aVHHHa) 全填或全挖全填或全挖H2H1H3a)1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算三、四方棱柱体的体积计算方法三、四方棱柱体的体积计算方法2当三角形三个角点有填有挖时，零线将三角形当三角形三个角点有填有挖时，零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体：底面为四边形的楔体：H1H2

36、H3oob)1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算三、四方棱柱体的体积计算方法三、四方棱柱体的体积计算方法2当三角形三个角点有填有挖时：当三角形三个角点有填有挖时：其中锥体部分的体积为：其中锥体部分的体积为： 楔体部分的体积为楔体部分的体积为 式中式中 H1、H2、H3 分别为三角形各角点的施工高度（分别为三角形各角点的施工高度（m），）， 取绝对值，其中取绝对值，其中H3指的是锥体顶点的施工高度。指的是锥体顶点的施工高度。 楔（）（）3233211323HaV=- H + H + H6H + HH + H锥（）（）3231323HaV=6H + HH + H（1-16） （1-17） 1.

37、3 基坑土方工程施工基坑土方工程施工施工准备及定位放线施工准备及定位放线1、场地清理；、场地清理；2、排除地面水；、排除地面水；3、修筑好临时道路及供水、供电等临时设施；、修筑好临时道路及供水、供电等临时设施；4、做好材料、机具及土方机械的进场工作；、做好材料、机具及土方机械的进场工作；5、做好土方工程测量、放线工作；、做好土方工程测量、放线工作；6、做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下、做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下水工作。水工作。1.3 基坑土方工程施工基坑土方工程施工1.3.1 基坑土方工程量计算基坑土方工程量计算1.3.2 边坡稳定与基坑支护边坡稳定与基坑支护1.3.3 降水

38、降水 1.3.4 基坑（槽）土方开挖基坑（槽）土方开挖1.3.1 基坑（槽）土方工程量计算基坑（槽）土方工程量计算F 1F 0F 2HF 2F 1F 0Ha)b)1-4a）基坑土方量计算）基坑土方量计算 ；b）基槽、路堤土方量计算）基槽、路堤土方量计算102(4)6HVFFF式中：对基坑而言，式中：对基坑而言，H为基坑的深度，为基坑的深度，F1、F2分别为基分别为基 坑的上下底面积（坑的上下底面积（m2）；）； 对基槽或路堤，对基槽或路堤，H为基槽或路堤的长度（为基槽或路堤的长度（m），）， F1、F2为两端的面积（为两端的面积（m2）；）； F0 ：F1与与F2之间的中截面面积（之间的中截面

39、面积（m2）。）。（1-18）1.3.1 基坑（槽）土方工程量计算基坑（槽）土方工程量计算 基槽与路堤通常根据其形状（曲线、折线、变截面等）基槽与路堤通常根据其形状（曲线、折线、变截面等）划分成若干计算段，分段计算土方量，然后再累加求划分成若干计算段，分段计算土方量，然后再累加求得总的土方工程量。得总的土方工程量。 如果基槽、路堤是等截面的，则如果基槽、路堤是等截面的，则F1 = F2 = F0 ，由式，由式（1-18）计算）计算V = H F1 。 1.3.2 边坡稳定与基坑（槽）支护边坡稳定与基坑（槽）支护一、边坡稳定一、边坡稳定（一）边坡稳定的条件与影响因素（一）边坡稳定的条件与影响因素

40、（二）放坡与护面（二）放坡与护面二、基坑（槽）支护二、基坑（槽）支护（一）基槽支护（一）基槽支护（二）基坑支护（二）基坑支护 基坑支护原则基坑支护原则 基坑支护类型基坑支护类型 基坑支护设计与施工基坑支护设计与施工一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（一）边坡稳定条件与影响因素（一）边坡稳定条件与影响因素1. 破坏形式：破坏形式：一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（一）边坡稳定条件与影响因素（一）边坡稳定条件与影响因素2. 边坡稳定条件：边坡稳定条件：QTC滑坡面滑坡面T CT土体下滑力。土体下滑力。 C土体抗剪力。土体抗剪力。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

41、在土体的重力及外部荷载作用下所产生的载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度剪应力小于土体的抗剪强度。一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（一）边坡稳定条件与影响因素（一）边坡稳定条件与影响因素3. 影响边坡稳定的因素：影响边坡稳定的因素： （1）引起抗剪强度降低的原因）引起抗剪强度降低的原因 气候的变化使土质松散；气候的变化使土质松散； 粘土中的夹层因浸水而发生润滑作用；粘土中的夹层因浸水而发生润滑作用； 饱和细砂、粉砂因受振动而液化。饱和细砂、粉砂因受振动而液化。一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（一）边坡稳定条件与影响因素（一）边坡稳定条件与影响因素3. 影响边坡稳定的因素：影响边坡稳定的因素

42、： （2）引起土体内剪应力增加的原因：）引起土体内剪应力增加的原因： 边坡上面荷载增加，尤其是附近有动荷载；边坡上面荷载增加，尤其是附近有动荷载； 因下雨使土的含水量增加，因而使土体增重，因下雨使土的含水量增加，因而使土体增重，并在土中渗流产生一定的动水压力；并在土中渗流产生一定的动水压力； 土体裂缝中的水产生静水压力。土体裂缝中的水产生静水压力。在土方施工中，要预估各种可能出现的情况，采取在土方施工中，要预估各种可能出现的情况，采取必要的措施护坡防坍，特别要注意及时排除雨水、必要的措施护坡防坍，特别要注意及时排除雨水、地面水，防止坡顶集中堆载及振动。必要时可采用地面水，防止坡顶集中堆载及振动

43、。必要时可采用钢丝网细石混凝土（或砂浆）护坡面层加固。如是钢丝网细石混凝土（或砂浆）护坡面层加固。如是永久性土方边坡，则应做好永久性加固措施。永久性土方边坡，则应做好永久性加固措施。一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（二）放坡与护面（二）放坡与护面1、直壁（不加支撑）的允许深度：、直壁（不加支撑）的允许深度： 密实、中密的砂土和砂填碎石土：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：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：硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m； 坚硬的粘土：坚硬的粘土： 2m 。 一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定

44、（二）放坡与护面（二）放坡与护面2.放坡：放坡： （1）土方边坡的坡度：）土方边坡的坡度：以挖方深度以挖方深度(或填方深度或填方深度) H与底宽与底宽B之比表示。之比表示。mHBBH11土方边坡坡度土方边坡坡度边坡坡度图边坡坡度图BHm=B/H，m坡度系数坡度系数m的物理意义：的物理意义：当基坑深为当基坑深为1 1米时，边坡宽度的大小米时，边坡宽度的大小。（d）踏步形边坡）踏步形边坡一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（二）放坡与护面（二）放坡与护面2.放坡：放坡： （2）边坡形式：直线形、折线形、踏步形。）边坡形式：直线形、折线形、踏步形。一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（二）放坡与护面（二）放

45、坡与护面2.放坡：放坡： （3）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、5m深以内。下表深度在深以内。下表深度在5m内的基坑、基槽、管内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度沟边坡的最陡坡度土的类别土的类别边坡坡度（高边坡坡度（高: :宽）宽）坡顶坡顶无荷载荷载坡顶有坡顶有静载载坡顶有坡顶有动载载中密的砂土中密的砂土1 : :1.001: :1.251: :1.50中密的碎石类砂土中密的碎石类砂土1: :0.751: :1.001: :1.25硬塑的粉土硬塑的粉土1: :0.671: :0.751: :1.00中密的碎石类粘土中密的碎石类粘土1: :0.501:

46、 :0.671: :0.75一、边坡及其稳定一、边坡及其稳定（二）放坡与护面（二）放坡与护面2.放坡：放坡： （4）边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹）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、土钉墙面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙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）薄膜或砂浆覆盖）薄膜或砂浆覆盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面）挂网或挂网抹砂浆护面二、基坑（槽）支护二、基坑（槽）支护开挖基坑（槽）时，如地质条件及周围环境开挖基坑（槽）时

47、，如地质条件及周围环境许可，许可，采用放坡开挖是较经济的采用放坡开挖是较经济的。但在建筑稠密地区施工，或有地下水渗入基但在建筑稠密地区施工，或有地下水渗入基坑（槽）时往往不可能按要求的坡度放坡开坑（槽）时往往不可能按要求的坡度放坡开挖，挖，这时就需要进行基坑（槽）支护，这时就需要进行基坑（槽）支护，以保以保证施工的顺利和安全，并减少对相邻建筑、证施工的顺利和安全，并减少对相邻建筑、管线等的不利影响。管线等的不利影响。（一）基槽支护（一）基槽支护1.横撑式支撑的分类：横撑式支撑的分类：根据挡土板的不同，分为根据挡土板的不同，分为水平挡土板式水平挡土板式以及以及垂垂直挡土板式直挡土板式两类。两类。

48、开挖较窄的沟槽，多用开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑横撑式土壁支撑。a) 水平挡土板水平挡土板b) 垂直挡土板垂直挡土板1-水平挡土板水平挡土板;2-垂直支撑垂直支撑;3-工具式支撑；工具式支撑；4-垂直挡土板；垂直挡土板；5-水平支撑水平支撑（一）基槽支护（一）基槽支护1.横撑式支撑的分类：横撑式支撑的分类：开挖较窄的沟槽，多用开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑横撑式土壁支撑。（一）基槽支护（一）基槽支护2.支撑所承受的荷载支撑所承受的荷载土压力土压力：土压力的分布不仅土压力的分布不仅与土的性质、土坡高度有关，与土的性质、土坡高度有关，且与支撑的形式及变形亦有关且与支撑的形式及变形亦有关。

49、由于沟槽的支护多为随挖、随铺、随撑，支撑由于沟槽的支护多为随挖、随铺、随撑，支撑构件的刚度不同，撑紧的程度又难以一致，构件的刚度不同，撑紧的程度又难以一致，故故作用在支撑上的土压力不能按库伦或朗肯土压作用在支撑上的土压力不能按库伦或朗肯土压力理论计算力理论计算。实测资料表明，作用在横撑式支撑上的土压力实测资料表明，作用在横撑式支撑上的土压力的分布很复杂，也很不规则。工程中通常的分布很复杂，也很不规则。工程中通常按图按图1-18所示几种简化图形进行计算所示几种简化图形进行计算。（一）基槽支护（一）基槽支护2.支撑所承受的荷载支撑所承受的荷载土压力土压力：b)松砂松砂0.2h0.6h0.8hk0.

50、2ha0.2h0.8ha0.8hk0.3h0.15h0.5hh-4Ca)密砂密砂c)粘土粘土（一）基槽支护（一）基槽支护3.横撑式支撑的结构计算：横撑式支撑的结构计算：挡土板、立柱及横撑的强度、变形及稳定挡土板、立柱及横撑的强度、变形及稳定对较宽的沟槽对较宽的沟槽，采用横撑式支撑便不适应，此，采用横撑式支撑便不适应，此时的土壁支护可采用类似于基坑的支护方法。时的土壁支护可采用类似于基坑的支护方法。（二）基坑支护（二）基坑支护基坑支护设计的原则：基坑支护设计的原则：首先要考虑周边环境的保护；首先要考虑周边环境的保护；其次要满足本工程地下结构施工的要求；其次要满足本工程地下结构施工的要求；再则应尽

51、可能降低造价、便于施工。再则应尽可能降低造价、便于施工。基坑支护的类型：基坑支护的类型：重力式水泥土墙、板式支护结构、土钉墙等重力式水泥土墙、板式支护结构、土钉墙等形式。形式。（二）基坑支护（二）基坑支护1.重力式支护结构重力式支护结构（1）水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）概念：）水泥土搅拌桩（或称深层搅拌桩）概念： 它是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱它是通过搅拌桩机将水泥与土进行搅拌，形成柱状的水泥加固土（搅拌桩）。状的水泥加固土（搅拌桩）。 水泥土的水泥掺量通常水泥土的水泥掺量通常12%15%（单位土体的水（单位土体的水泥掺量与土的重力密度之比）。泥掺量与土的重力密度之比）。30m基

52、坑支护基坑支护（二）基坑支护（二）基坑支护1.重力式支护结构重力式支护结构（2）特点及应用：）特点及应用： 水泥土的强度可达水泥土的强度可达0.81.2 MPa，其渗透系数很，其渗透系数很小，一般不大于小，一般不大于10-6 cm/s。 由水泥土搅拌桩搭接而形成水泥土墙，它既具有由水泥土搅拌桩搭接而形成水泥土墙，它既具有挡土作用，又兼有隔水作用。挡土作用，又兼有隔水作用。 它适用于它适用于46 m深的基坑，最大可达深的基坑，最大可达78 m。 （二）基坑支护（二）基坑支护1.重力式支护结构重力式支护结构（3）布置形式：）布置形式： 水泥土墙通常布置成格栅式，格水泥土墙通常布置成格栅式，格栅的置

53、换率（加固土的面积栅的置换率（加固土的面积:水泥水泥土墙的总面积）为土墙的总面积）为0.60.8。 墙体的宽度墙体的宽度b、插入深度、插入深度hd根据基根据基坑开挖深度坑开挖深度h估算，一般估算，一般b=(0.60.8)h，hd=（0.81.2）h搅拌桩；搅拌桩；插筋；插筋；面板面板（二）基坑支护（二）基坑支护1.重力式支护结构重力式支护结构（4）水泥土墙的设计）水泥土墙的设计 其破坏形式主要为其破坏形式主要为：倾覆、滑动位移过大及整体失稳。：倾覆、滑动位移过大及整体失稳。 设计主要包括设计主要包括整体稳定、抗倾覆稳定、抗滑移稳定、整体稳定、抗倾覆稳定、抗滑移稳定、位移等，有时还应验算抗渗、墙

54、体应力、地基强度等。位移等，有时还应验算抗渗、墙体应力、地基强度等。计算简图计算简图1.重力式支护结构重力式支护结构（5）水泥土搅拌桩施工）水泥土搅拌桩施工施工机械施工机械 深层搅拌桩机的组成由深层搅拌机（主机）、机深层搅拌桩机的组成由深层搅拌机（主机）、机架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成。架及灰浆搅拌机、灰浆泵等配套机械组成。图图1-17深层搅拌桩机机组深层搅拌桩机机组 1主机；主机；2机架；机架；3灰浆拌制机；灰浆拌制机；4集料斗集料斗；5灰浆泵；灰浆泵；6贮水池；贮水池；7冷却水泵；冷却水泵；8道轨；道轨；9导向管；导向管；10电缆；电缆；11输浆管；输浆管；12水管水管891012

55、4576111231.重力式支护结构重力式支护结构（5）水泥土搅拌桩施工）水泥土搅拌桩施工施工工艺施工工艺 “一次喷浆、二次搅拌一次喷浆、二次搅拌”：适用于水泥掺量较：适用于水泥掺量较小，土质较松时；小，土质较松时； “二次喷浆、三次搅拌二次喷浆、三次搅拌”：适用于水泥掺量较大，：适用于水泥掺量较大，土质较密实的情况。土质较密实的情况。1.重力式支护结构重力式支护结构（5）水泥土搅拌桩施工）水泥土搅拌桩施工施工工艺施工工艺 图图1-32 “一次喷浆、二次搅拌一次喷浆、二次搅拌”施工流程施工流程 a)定位；定位；b)预埋下沉；预埋下沉；c)提升喷浆搅拌；提升喷浆搅拌；d)重复下沉搅拌；重复下沉搅

56、拌；e)重复提升搅拌；重复提升搅拌；f )成桩结束成桩结束当采用当采用“二次喷浆、三次搅拌二次喷浆、三次搅拌”工艺时可在图示工艺时可在图示步骤步骤5作业作业时也进行注浆，以后再时也进行注浆，以后再重复重复4与与5的过程。的过程。1.重力式支护结构重力式支护结构（5）水泥土搅拌桩施工）水泥土搅拌桩施工施工注意问题施工注意问题 注意水泥浆配合比及搅拌制度、水泥浆喷射速率注意水泥浆配合比及搅拌制度、水泥浆喷射速率与提升速度的关系及每根桩的水泥浆喷注量，与提升速度的关系及每根桩的水泥浆喷注量，以以保证注浆的均匀性与桩身强度。保证注浆的均匀性与桩身强度。 施工中还应注意控制桩的垂直度以及桩的搭接等，施工

57、中还应注意控制桩的垂直度以及桩的搭接等，以保证水泥土墙的整体性与抗渗性以保证水泥土墙的整体性与抗渗性。2.板式支护结构板式支护结构（1）板式支护结构的组成）板式支护结构的组成板式支护结构由两大系统组成：板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑挡墙系统和支撑(或或拉锚拉锚)系统，悬臂式板桩支护结构则不设支撑系统，悬臂式板桩支护结构则不设支撑(或拉锚或拉锚)。图图1-20 板式支护结构板式支护结构1板桩墙板桩墙；2围檩；围檩；3钢支撑；钢支撑；4斜撑；斜撑； 5拉锚；拉锚；6土锚杆；土锚杆；7先施工的基础；先施工的基础；8竖撑竖撑231824715216212.板式支护结构板式支护结构（1）板式

58、支护结构的组成（）板式支护结构的组成（挡墙系统挡墙系统）挡墙系统常用的材料挡墙系统常用的材料有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土有槽钢、钢板桩、钢筋混凝土板桩、灌注桩、板桩、灌注桩、SMW工法及地下连续墙等。工法及地下连续墙等。钢板桩形式与连接：钢板桩形式与连接：有平板式和波浪式两种。有平板式和波浪式两种。钢板桩之间通过锁口互相连接，形成一道连续的钢板桩之间通过锁口互相连接，形成一道连续的挡墙。挡墙。2.板式支护结构板式支护结构（1）板式支护结构的组成（）板式支护结构的组成（挡墙系统挡墙系统）钢板桩的特点钢板桩的特点： 由于锁口的连接，使钢板桩连接牢固，形成整体，由于锁口的连接，使钢板桩连接牢固，形成整

59、体，同时也具有较好的隔水能力。同时也具有较好的隔水能力。 钢板桩截面积小，易于打入。钢板桩截面积小，易于打入。 U形、形、Z形等波浪式钢板桩截面抗弯能力较好。形等波浪式钢板桩截面抗弯能力较好。 钢板桩在基础施工完毕后还可拔出重复使用。钢板桩在基础施工完毕后还可拔出重复使用。2.板式支护结构板式支护结构（1）板式支护结构的组成（）板式支护结构的组成（支撑系统支撑系统）支撑系统支撑系统一般采用大型钢管、一般采用大型钢管、H型钢或格构式钢支型钢或格构式钢支撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。撑，也可采用现浇钢筋混凝土支撑。拉锚系统的材料拉锚系统的材料一般用钢筋、钢索、型钢或一般用钢筋、钢索、型钢或土锚土

60、锚杆杆。根据基坑开挖的深度及挡墙系统的截面性能可设根据基坑开挖的深度及挡墙系统的截面性能可设置置一道或多道支点一道或多道支点。基坑较浅，基坑较浅，挡墙具有一定刚度时，可采用悬臂式挡墙具有一定刚度时，可采用悬臂式挡墙而不设支点。挡墙而不设支点。支撑或拉锚与挡墙系统通过围檩、冠梁等支撑或拉锚与挡墙系统通过围檩、冠梁等连接成连接成整体。整体。钢管支撑钢管支撑型钢支撑型钢支撑砼支撑砼支撑2.板式支护结构板式支护结构（2）板式支护结构的破坏形式）板式支护结构的破坏形式a)a)板桩下部走动板桩下部走动；b)b)拉锚破坏；拉锚破坏；c) c) 支撑破坏；支撑破坏； d)拉锚长度不足；拉锚长度不足；e)板桩失