1-场地平整与土方调配

工程一土方工程施工主讲人:张蓓

建筑施工技术1.施工面广、工程量大、劳动繁重、施工条件复杂，施工工期长；2.多为露天作业，接受到地区交通、气候、水文、地质和邻近建〔构〕筑物等条件的影响；3.土、石为天然物质，成分较为复杂，难以确定的因素较多，有时施工条件极为复杂。0.土方工程施工特点土方工程施工的工作过程场地设计标高挖填土方量施工方案土方调配方案施工机械开挖尺寸边坡稳定措施定位放线土方工程量基坑开挖验槽项目1.场地平整与土方调配项目2.基坑开挖项目4.基坑降排水土方填筑土方压实项目5.基坑填筑与压实项目3.基坑支撑与支护工程一：土方工程施工任务一：场地平整与土方调配任务三：基坑支撑与支护任务五：土方填筑与压实任务二：土方开挖济南工程职业技术学院任务四：基坑降排水任务一场地平整与土方调配

建筑施工技术1.1土的工程分类1.2土的工程物理性质1.4土方量计算1.3场地平整1.1土的工程分类1.按?建筑地基根底设计标准?GB50007-2002，将建筑物地基的土石分为：岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等六类。2.在施工中，根据土的坚硬程度和开挖难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，局部用爆破的方法施工；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。

土的工程分类土的分类土的级别土的名称普氏系数f密度(g/cm3)开挖方法及工具一类土(松软土)I砂土；粉土冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥（泥炭）0.5～0.60.6～1.5用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土(普通土)Ⅱ粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵（碎）石；种植土；填土0.6～0.81.1～1.6用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土（坚土）Ⅲ软及中等密实粘土重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石、卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土0.8～1.01.75～

1.9主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土(砂砾坚土)Ⅳ坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石、卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1.0～1.51.9整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤土的分类土的级别*土的名称普氏系数f密度(g/cm3)开挖方法及工具五类土(铁石)V～Ⅵ硬质粘土；中密的页岩,泥灰岩,白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石1.5～4.01.1～2.7用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土(次坚石)Ⅶ～Ⅸ泥岩、砂岩、砾岩;坚实的页岩、泥灰岩;密实的石灰岩;风化花岗岩;片麻岩及正长岩4.0～102.2～2.9用爆破方法开挖，部分用风镐七类土(坚石)X～Ⅻ大理岩,辉绿岩；玢岩;粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩;微风化安山岩；玄武岩10－182.5～3.1用爆破方法开挖八类土(特坚石)ⅩⅣ～ⅩⅥ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、辉长岩、角闪岩、玢岩、辉绿岩18～25以上2.7～3.3用爆破方法开挖续表1.2土的工程物理性质土的天然含水量土的含水量ω是土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，即

〔1－1〕式中：mw——土中水的质量；ms——土中固体颗粒的质量。土的干湿程度用含水量表示:土的含水量ω在5%以下

干土，土的含水量ω在5％～30％之间

湿土，土的含水量ω大于30％

饱和土。含水量越大，土就越湿，对施工越不利。土的含水量大小对挖土的难易、施工时边坡的坡度、回填土的压实等均有影响。1.2.2土的密度

〔1〕土的天然密度土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。土的天然密度用ρ表示：

〔1－2〕式中：m——土的总质量；V——土的天然体积。〔2〕土的干密度单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度，土的干密度ρd表示：

〔1－3〕式中：ms——土中固体颗粒的质量；V——土的天然体积。★★土的干密度越大，表示土越密实。工程上常把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制基坑底压实及填土工程的压实质量。1.2.3土的可松性

土具有可松性，即自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，其体积仍不能恢复原状，这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示，即〔1—4〕

〔1－5〕式中：Ks——土的最初可松性系数；Ks`——土的最终可松性系数；V1——土在天然状态下的体积；V2——土被挖出后在松散状态下的体积；V3——土经压实后的体积。土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数KS‘是计算填方所需填土工程量的主要参数表1—2各种土的可松性参考数值土的类别体积增加百分比/％可松性系数最初最终KsKs`一类土(种植土除外)8～171～3.0 1.08－1.171.01～1.03一类土(植物性土，泥炭) 20－303～41.20－1.301.03～1.04二类土14—281.5～5 1.14－1.281.02～1.05三类土24—304～71.24－1.301.04～1.07四类土(泥灰岩，蛋白石除外)26－326～91.26－1.321.06～1.09四类土(泥灰岩，蛋白石)33－3711～151.33－1.371.11～1.15五至七类土30－4510～201.30－1.451.10～1.20八类土45－5020－301.45－1.501.20～1.30

1.2.4土的渗透性

土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用k表示，单位为m/d。

图1-1土的渗透试验济南工程职业技术学院★★水的渗透性大小取决于不同的土质。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的渗透性有关。地下水在土中渗流速度一般可按达西定律计算，其公式如下：

(1—6)式中：v——水在土中的渗透速度，m/d；

i——水力坡度，，即A、B两点水头差与水平距离之比

k——土的渗透系数，m/d。k值的大小反映出土体透水性的强弱，土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验测定，一般土的渗透系数见表1－3。土的种类K/(m/d)土的种类K/(m/d)粘土、亚粘土＜0.1含粘土的中砂及纯细砂20—25亚砂土0.1～0.5含粘土的细砂及纯中砂35—50含粘土的粉砂0.5～1.0纯粗砂50－75纯粉砂1.5～5.0粗砂夹卵石50—100含粘土的细砂10－15卵石100—200表1－3土的渗透系数1.3场地平整场地平整通常是挖高填低。计算场地平整的挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计地面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度〔即填挖高度〕，由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量。1.3.1确定场地设计标高场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地的设计标高，对减少土石方量、加快工程进度有重要的经济意义。确定场地设计标高的原那么是：①应满足建筑规划和生产工艺及运输的要求；②充分利用地形〔如分区或分台阶布置〕，尽量使挖填方平衡，以减少土方量；③要有一定排水坡度〔≥2‰〕，满足排水要求；④要考虑最高洪水位的影响。步骤

1.初步确定场地设计标高〔H0〕将场地划分成边长为a的假设干方格，将方格网角点的原地形标高标在图上，如图1－5所示。原地形标高可利用等高线由插入法求得或在实地测量得。按照挖填平衡原那么确定H0场地区域内挖填前土石方量=施工至〔毛〕设计标高后的土石方量场地设计标高可按下式计算：(1-11)即(1-12)式中：H0——所计算场地的初定设计标高；n——方格数；zi1、zi2、zi3、zi4——第i个方格四个角点的天然地面标高。由图1－5可见，假定z1为一个方格独有的角点标高；z2、z3、z4分别为二、三、四个方格所共有的角点标高，式〔1－12〕可改写为如下计算式：〔1—13〕2.场地标高的调整初步确定的场地设计标高H0仅为理论值，实际上，还需要考虑以下因素对其进行调整。①土的可松性②取土或弃土③考虑泄水坡度对设计标高①将场地划分为边长10～40m的正方形方格网；通常以20m居多。②将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角点上，场地设计标高与自然地面标高的差值即为各角点的施工高度〔挖或填〕，习惯以“十〞号表示填方，“一〞号表示挖方。③计算前应先确定“零线〞的位置。零线即挖方区与填方区的分界线，在该线上的施工高度为零。3.确定各角点挖填土方量及零线4.计算方格土方工程量将施工高度标注于角点上，然后分别计算每一方格的填挖土方量，并算出场地边坡的土方量。将挖方区〔或填方区〕所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得场地挖方和填方的总土方量。

〔1〕全挖全填方格方格四个角点全部为挖〔或填〕的方格，土方量为：〔2〕两挖两填方格方格相邻两角点为挖，另两点为填。其土方量为：〔3〕三挖一填〔三填一挖〕方格方格的三个角点为挖，另一角点为填。〔或方格的三个角点为填，另一角点为挖〕其土方量为：土方调配土方调配步骤：1〕划分调配区,计算土方调配区之间的平均运距〔或单位土方运价、单位土方施工费用〕；2〕确定土方最优调配方案；3〕绘制土方调配图。

一、划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价1.调配区的划分〔1〕划分原那么a.应力求挖填平衡、运距最短、费用最省；b.便于改土造田、支援农业；c.考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。〔2〕划分调配区应注意：a.调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工程施工顺序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相结合；b.调配区的大小，应考虑土方及运输机械的技术性能，使其功能得到充分发挥。例如，调配区的长度应大于或等于机械的铲土长度；调配区的面积最好与施工段的大小相适应；c.调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调，通常可由假设干个方格网组成一个调配区。d.从经济效益出发，考虑就近借土或就近弃土区均可作为一个独立的调配区。e.调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，防止土方重复开挖。2．平均运距确实定〔1〕平均运距:挖方区土方重心至填方区重心的距离。〔2〕方法：取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，分别求出各区土方的重心位置，即：

式中：X0、Y0:挖或填方调配区的重心坐标；

V:每个方格的土方量；

x、y:每个方格的重心坐标重心求出后，那么标于相应调的调配区图上，用比例尺量出每对配区之间的平均运距，或按下式计算：

式中：L：挖、填方区之间的平均运距；

X0T、Y0T

：填方区的重心坐标；

X0W、Y0W

：挖方区的重心坐标；3．土方施工单价确实定采用汽车或专用运土工具运土时，调配区之间的运土单价，可根据预算定额确定；采用多种机械施工时，确定土方的施工单价比较复杂，不仅是单机核算问题，还要考虑运填配套机械的施工单价，确定一个综合单价。

挖填B1B2B3挖方量A1

50

70

100500A2

70

40

90

500A3

60

110

70

500A4

80

100

40400填方量800600500

1900表1.2二、最优调配方案确实定表上作业法1.初始方案

三、土方调配图将调配方案绘成土方调配图，在土方调配图上应注明挖填调配区、调配方向、土方数量以及每对挖填调配区之间平均运距。图1.19土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）1.4场地平整施工准备1．场地清理撤除房屋，古墓、拆迁或改建通讯，电力线路，上下水道以及其他建筑物，迁移树木，支除耕植土及河塘淤泥等。2．排除地面水地面水的排除一般采用排水沟，截水沟、挡水坝等。注：排水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁；山区的场地平整施工，应在较高一面的山坡开挖截水沟；在低洼地区施工时，必要时修筑挡水土坝，以阻挡雨水流入3．修筑临时设施道路、供水、供电另外修筑临时住宿及办公房屋，加工棚等。1.5土方机械化施工土方工程机械有：推土机铲运机挖掘机装载机压实机推土机特点：操作灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，能爬30度左右的缓坡适用范围：可挖一～三类土，所需工作面较小，行驶速度快，操纵灵活。分类：履带式、轮胎式〔行走的方式〕索式、液压式〔铲刀的操作方式〕固定式、回转式〔铲刀的安装方式〕提高生产率的措施(1)下坡推土坡度不超过15度(2)并列推土2-3台并列作业,铲刀相距15-30cm，两台可增加推土量15%-30%，三台可增加推土量30%-40%。平均运距不宜超过50-75m,也不宜小于20m.(3)多刀送土运距较远,土质较硬时,可屡次将土集中,然后推送。堆积距离不宜大于30m，推土高度2m内为宜。〔4〕槽形推土可增加10%—30%的推运土量，槽深1m左右，土埂宽50cm.适用于推土层较厚，运距远时。

下坡推土法

并列推土法

多刀送土

槽形推土法铲运机（a）自行式铲运机

铲运机（b）拖式铲运机拖式铲运机特点:能综合完成铲土,运土、平土、填土、压实等工作，对行驶道路要求较低，操作灵活，运转方便，生产率高。适用范围：含水量不大于27%的一—四类土，运距800m以内，大面积场地平整，开挖大基坑，沟槽，填筑路基，堤坝等。不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。开行线路环行、“8〞字形、椭圆形（c）（d）施工方法:(1)下坡铲土坡度以50-70度为宜(2)跨铲法预留土埂,间隔铲土以减少土外散损失.(3)助铲法在较坚硬的土层中用推土机助铲,并可兼作松土,平整工作.〔4〕双联铲运法铲运机推土机助铲推土机助铲法双联铲运法A－铲刀宽；B－不大于拖拉机履带净宽跨铲法土埂沟槽跨铲法单斗挖掘机施工分类正铲、反铲、拉铲、抓铲（a）正铲（b）反铲（c）拉铲（d）抓铲

1.正铲挖掘机施工特点：前进向上、强制切土，适宜开挖停机面以上的一~三类土。

开挖方式：1〕正向挖土、侧向卸土：动臂回转角度小，运输方便，生产效率高，使用广泛2〕正向挖土前方卸土：工作面大，但回转角大，生产率低，运输车辆倒车开入，只宜用于开挖工作面较狭小且较深的基坑。2.反铲挖土机施工特点：后退向下，强制切土，适宜开挖停机面以下的一~三类土。开挖方式：沟端开挖