土方工程之土方规划施工培训讲义

土木工程施工（房屋建筑方向）前言

土木工程施工是土木专业（房建方向）的一门实践性强、综合性大、涉及知识面广的骨干专业课程，它的任务是研究土木工程施工的局部规律和全局性规律。是同学们步入工作岗位后要学以致用、安身立命的主要课程之一。无论同学们毕业后在土木建筑领域从事何种职业和岗位，学好本课程的专业知识都将使你受用终生。本课程的诸多专业术语、概念和知识点常常是求职面试时主考官信手拈来的试题，本课程是你求职的敲门砖！本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、质量要求等内容直接与规范的强制性条文接轨，这些知识将使你在职场受用一生！总目录第1讲土方规划第16讲钢结构工程第2讲土方工程施工要点第17讲起重安装机械第3讲机械化施工及填土压实第18讲结构吊装施工第4讲基坑验槽及地基加固处理第19讲防水工程第5讲混凝土预制桩施工第20讲装饰工程施工（1）第6讲混凝土灌注桩施工第21讲装饰工程施工（2）第7讲砖砌体施工第22讲装饰工程施工（3）第8讲石砌体及砌块砌体施工第23讲冬雨期施工技术措施第9讲脚手架及垂直运输第24讲施工组织概述第10讲钢筋工程第25讲流水施工原理第11讲模板工程第26讲网络计划技术第12讲混凝土制备及运输第27讲网络技术的应用第13讲混凝土成型及养护第28讲施工组织总设计第14讲预应力材料与机具第29讲单位工程施工组织设计第15讲预应力施工第30讲施工组织设计编制实例第1章土方工程第1讲土方规划第2讲土方工程施工要点第3讲机械化施工及填土压实

第1章土方工程

【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、调整与土方调配；掌握边坡稳定及土壁支护的基本原理及主要方法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。

【教学重点】土方调配；边坡稳定及土壁支护的方法；轻型井点降水；土方的填筑与压实。

【教学难点】表上作业法进行土方调配；轻型井点降水；边坡稳定及土壁支护；影响填土压实的因素。

【时间安排】本章共3讲、6学时。第1讲土方规划1概述

2土方边坡3土方量计算的方法

4场地平整土方量计算5土方调配第1章土方工程1.2

土方工程的施工要求●土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；1概述共46页第2页●要求标高、断面控制准确；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。●土体有足够的强度和稳定性；基坑土方开挖1

概述包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：1.1

土方工程的内容

⑴场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。

⑵开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。

⑶土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。第1讲土方规划共46页第1页土的分类土的名称密度（kg/m3）开挖方法一类土（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥600～1500用锹、锄头挖掘二类土（普通土）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1100～1600用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土（坚土）软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎(卵)石的黄土；粉质粘土；压实的填土1750～1900主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍四类土（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎(卵)石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用锲子及大锤五类土（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩1100～2700用镐或撬棍、大锤，部分用爆破六类土（次坚石）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2200～2900用爆破方法，部分用风镐七类土（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩2500～3100用爆破方法八类土（特坚石）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、辉绿岩2700～3300用爆破方法1.3土的工程分类1概述共46页第3页1.4

土的工程性质

天然密度--是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。

干密度--是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。⑴土的质量密度取土环刀标准击实仪不同类的土，其最大干密度是不同的；同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的1概述共46页第4页⑵土的含含水量W是土中所含含的水与土土的固体颗颗粒间的质质量比，以以百分数表表示，见下下式：含水量影响响土方施工方法的的选择、边坡的稳稳定和回填土的质质量土的含水量量超过25～30%，则机械化施施工就困难难，容易打滑、陷车车回填土则需需有最佳含含水量方能能夯压密实，，获得最大大干密度快速含水量量测定仪1概述共46页第5页⑶土的渗渗透性是指水流通通过土中孔孔隙的难易易程度。地地下水在土土中的渗流速度V与土的渗透系系数K和水头梯度I有关，地下下水在土中中的渗流速速度可按达达西公式计计算：V（m/d）=K·I土壤渗透试试验仪渗透系数K值将直接影响降水方方案的选择择和涌水量计计算的准确确性1概述共46页第6页⑷土的可可松性即自然状态态下的土，，经过开挖挖后，其体体积因松散散而增加，，以后虽经经回填压实实，仍不能能恢复其原原来的体积积。土的可可松性用可松性系数数KS表示。土的最初可可松性系数数KS=V2/V1；土的最后可可松性系数数K，S=V3/V1。式中：V1——土在天然状状态下的体体积；V2——土经开挖后后的松散体体积；V3——土经回填压压实后的体体积。土的最初可可松性系数数KS是计算挖掘掘机械生产率、运土土车辆数量量及弃土坑容容积的重要要参数，最后后可松性系系数K，S是计算场地地平整标高及填填方所需的的挖方体积等等的重要参参数。不同分类的的土的可松松性系数可可参考下表表：1概述共46页第7页土的可松性性参考值土的类别体积增加百分数可松性系数最初最后最初Ks最后K，s一类土（种植土除外）8～171～2.51.08～1.171.01～1.03二类土（植物土、泥炭）20～303～41.20～1.301.03～1.04二类土14～282.5～51.14～1.281.02～1.05三类土24～304～71.24～1.301.04～1.07四类土（除外）26～326～91.26～1.321.06～1.09四类土（泥灰岩、蛋白）33～3711～151.33～1.371.11～1.15五～七类土30～4510～201.30～1.451.10～1.20八类土45～5020～301.45～1.501.20～1.301概述共46页第8页2土方边坡合理地选择择基坑、沟沟槽、路基基、堤坝的的断面和留留设边坡，，是减少土土方量的有有效措施。。边坡的表表示方法为为1:m，即：第1讲土方规规划式中m=b/h，称为坡度度系数。其其意义为：：当边坡高度度已知为h时，其边坡坡宽度则等等于mh。共46页第9页临时性挖方方的边坡值土的类别边坡值（高：宽）砂土（不包括细砂、粉砂）1:1.25～1:1.5一般粘性土硬1:0.75～1:1硬、塑1:1～1:1.25软1:1.5或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1:0.5～1:1充填砂土1:1～1:1.5边坡坡度应应根据不同的挖填填高度、土土的工程性性质及工程特点而定，既要保保证土体稳定定和施工安全全，又要节省省土方。临时时性挖方边坡坡可按下表确确定：2土方边坡共46页第10页深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的的最陡坡度度（不加支撑撑）土的种类边坡坡度（高：宽）坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有动载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类土(充填物为砂土)1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1:0.501:0.671:0.75硬塑的粉质粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黄土1:0.101:0.251:0.33软土(经井点降水后)1:1.00当地质条件良良好,土质均匀且地地下水位低于于基坑(槽)底面标高时,挖方深度在5m以内,不加支撑的边边坡可按下表表确定：2土方边坡共46页第11页3土方量计算的的基本方法土方量计算的的基本方法有有平均高度法和平均断面法两种。3.1平均高度法⑴四方棱柱体法法：将施工区域划划分为若干个个边长等于a的方格网，每每个方格网的的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高高度的平均值值，即：第1讲土方规划划共46页第12页方格网土方量量计算则可采取平均高度法（四方棱柱体法法和三角棱柱体法法）3土方量计算的的基本方法共46页第13页⑵三角棱柱柱体法：将每一个方格格顺地形的等等高线沿对角角线划分为两两个三角形，，然后分别计计算每一个三三角棱柱体的的土方量。3.2平均断面法基坑、基槽、、管沟、路堤堤的土方量计计算可采用平平均断面法。。即：3土方量计算的的基本方法共46页第14页4场地平整土方方量计算4.1.1H0的重要性场地设计标高高是进行场地地平整和土方方量计算的依依据，也是总总图规划和竖竖向设计的依依据。合理地地确定场地设设计标高，对对减少土方工工程量、加速速工程进度、、降低工程造造价有着重要要意义。4.1场地设计标高高H0的确定确定场地设计计标高应结合合各类影响因因素反复进行行技术经济比比较，选择一一个最佳方案案。第1讲土方规划划共46页第15页4.1.2H0的确定原则●满足生产工艺和运运输的要求；●充分利用用地形，分区或分台阶阶布置，分别确定不不同的设计标标高；●考虑挖填平衡，弃土运输或或取土回填的的土方量最少少；●要有合理理的泄水坡度度(≧2‰)，满足排水要求求；●考虑最高洪水位的影响。4场地平整土方方量计算共46页第16页4.1.3H0的确定步骤如场地设计标标高无特殊要要求时，可根根据挖填土方方量平衡的原原则确定H0,其步骤如下：：⑴划分方格格网方格网边长a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原则则即场地内土方的的绝对体积在平整整前、后相等4场地平整土方方量计算共46页第17页⑵确定各方方格网角点高高程●水准仪实实测；●利用地形形图上相邻两两等高线的高高程，用插入法求得。4场地平整土方量计计算共46页第18页用插入法求得H13=251.70水准仪进行高程测测量按每一个方格的角角点的计算次数（（权数），即方格格的角点为几个方方格共有的情况，，确定设计标高H0的实用公式为：⑶按挖填平衡确确定设计标高式中：n——方格网数；H1——一个方格仅有的角角点坐标；H2——两个方格共有的角角点坐标；H3——三个方格共有的角角点坐标；H4——四个方格共有的角角点坐标。4场地平整土方量计计算共46页第19页4.2场地设计标高H0的调整按以上步骤求得的的H0仅为一理论值，还还应考虑以下因素素进行调整，求出出H,0：●土的可松性影影响——填方因土的可松性性引起的填方体积增加；●场内挖方和填填方的影响——从经济观点出发，，安排的挖方就近近弃土和填方就近近场外取土，引起起的挖填土方量的变化化；●场地泄水坡度度的影响——单坡？双坡？4场地平整土方量计计算共46页第20页由于土具有可松性性，一般填土需相相应提高设计标高高，故考虑土的可可松性后，场地设设计标高调整为：：VWVTH0V,WV,TH,0Δh理论设计标高调调整设计计标高4.2.1土的可松性影响4场地平整土方量计计算共46页第21页场地设计标高H0是按挖填土方量平平衡的原则确定的的，但从经济观点出发，，常会将部分挖方方就近弃于场外，或就近于场外取土用于部分填方，均均会引起挖填土方方量的变化，亦需需调整场地设计标标高。4.2.2场内挖方和填方的的影响式中：Q——场地根据H0平整后多余或不足足的土方量。其设计标高调整值值按下式计算：4场地平整土方量计计算共46页第22页调整后的设计标高高是一个水平面的的标高，而实际施施工中要根据泄水水坡度的要求(单坡泄水或双坡泄泄水)计算出场地内各方格网角点实际际设计标高。4.2.3场地泄水坡度的影影响⑴场地为单坡泄泄水时，场地内任意点的设设计标高则为：式中：l——该点至设计标高H，0的距离；i——场地泄水坡度（不不小于2‰）。4场地平整土方量计计算共46页第23页场地单向泄水坡度度示意图⑵场地为双坡泄泄水时，场地内任意点的的设计标高则为：：式中：lx、ly——该点沿X-X、Y-Y方向距场地中心线的距距离；ix、iy——场地沿X-X、Y-Y方向的泄水坡度。公式中正负号的取取值：计算角点在H，0之上取“＋”，反之取““－”4场地平整土方量计计算共46页第24页场地双向泄水坡度度示意图4.3场地土方量的计算算4.3.1求各方格角点的施施工高度hnhn=场地设计标高Hn－自然地面标高H角点编号施施工高度hn1-0.7243.2442.52自然地面标高H设计标高Hn若hn为正值则该点为填方，hn为负值则为挖方。场地土方量计算步步骤如下：4场地平整土方量计计算土方方格网图例共46页第25页零线位置的确定：：先求出方格网中边边线两端施工高度度有“+”、“－”中的的零点，将相邻两两零点连接起来即即为零线。4.3.2绘出零线式中：X1、X2——角点至零点的距离离(m)；h1、h2——相邻两角点的施工工高度(m)，均用绝对值；a——方格网的边长(m).零点的位置按下式式计算：4场地平整土方量计计算共46页第26页零点位置计算示意意为省略计算，亦可可用图解法直接求出零点位置置。即用尺在各角角点标出相应比例例，用尺相接，与与方格相交点即为为零点位置。见下下图：h1+0.30h2-0.20±0551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h1＋0.3的刻度用尺量出h2－0.2的刻度两点连线与方格的的交点为零点用尺量出h8－0.1的刻度用尺量出h7＋0.7的刻度两点连线与方格的的交点为零点两零点连线即为零零线4场地平整土方量计计算共46页第27页4.3.3计算场地挖、填土土方量“零线”求出，也也就划出了场地的的挖方区和填方区区，便可按平均高高度法计算各方格格的挖、填土方量量了。4场地平整土方量计计算共46页第28页挖方施工及长距离土方调运运4.3.4计算各挖、填方调调配区之间的平均均运距先按下式求出各挖挖方或填方区土方方重心坐标X0、Y0：填方区··yH0H0xxOWxOTyOWyOTL0挖方区区式中：：xi、yi——i块方格格的重重心坐坐标；；Vi——i块方格格的土土方量量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方区区重心填方区区重心4场地平平整土土方量量计算算共46页第第29页则填、、挖方方区之之间的的平均均运距距L0为：式中：：x0T、y0T——填方区区的重重心坐坐标；；x0W、y0W——挖方区区的重重心坐坐标。。在实际际工作作中，，亦可可用作作图法法近似似地求求出调调配区区的形形心位位置O代替重重心坐坐标，，用比比例尺尺量出出每对对调配配区的的平均均运距距。4场地平平整土土方量量计算算共46页第第30页5土方调调配5.2土方调调配的的原则则土方调调配是是土方方规划划中的的一个个重要要内容容。其其原则则是：：力求挖挖填平平衡、、运距距最短短、费费用最最省，，考虑虑土方方的利利用，，以减减少土土方的的重复复挖填填和运运输。。5.1土方调调配的的步骤骤划分调调配区区（绘绘出零零线））→计计算算调配配区之之间的的平均均运距距（即即挖方方区至至填方方区土土方重重心的的距离离）→→确确定初初始调调配方方案→→优优化方方案判判别→→绘绘制土土方调调配图图表。。第1讲土土方规规划共46页第第31页5.3最优调调配方方案的的确定定最优调调配方方案的的确定定，是是以线线性规规划为为理论论基础础，常常用“表上上作业业法””求解。。调配配的步步骤如如下：：用“最最小元元素法法”编制初初始调调配方方案最优方方案判判别绘制土土方调调配图图最优方方案判判别方案的的调整整是否5土方调调配共46页第第32页5.3.1初始调调配方方案下图为为一矩矩形广广场，，图中中小方方格内内的数数字为为各调调配区区的土土方量量，箭箭杆上上的数数字则则为各各调配配区之之间的的平均均运距距。试试求土土方调调配最最优方方案。。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区编号填方区编号挖方区需调出土方填方区需调进土方调配区间的平均运运距5土方调配共46页第33页各调配区土方量及及平均运距

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W1x1150x1270x13100500C,11C,12C,13W2x2170x2240x2390500C,21C,22C,23W3x3260x32110x3370500C,31C,32C,33W4x4180x42100x4340400C,41C,42C,43填方量m380060050019005土方调配共46页第34页

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3,11C,12C,13W2×7050040×90500C,21C,22C,23W36011070500C31C32C33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900步骤1：选取平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所所对应的调配土方方数，并使其尽可能大。本例选取C43=40，X43=400(W4的全部挖方调往T3)，X41、X42=0(W4的挖方不调往T1、T2)，在X41、X42的方格内画上“×”5土方调配共46页第35页

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W170100500C,11C,12C,13W27090500C,21C,22C,23W3500C,31C,32C,33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900步骤2：重复步骤1，按平均运距由小到大依次计算算X22、X11、X31（C22→C11→C31），我们就得到了土土方调配的初始方方案。1.5土方调配5005001003001004050××××6070110共46页第36页5.3.2最优方案判别初始调配方案是按按“就近调配”求得的，它保证了了挖填平衡、总运运输量是较小的，，但不一定是最小小的，因此还需进进行判别。在“表上作业法”中判别最优方案的的方法有很多，这这里我们介绍引入入“假想价格系数数”求检验数λij来判别。首先求出表中各方方格的假想价格系系数，有调配土方的假想想价格系数C，ij=Cij，无调配土方的假假想价格系数按下下式计算：5土方调配共46页第37页利用已知的假想价价格系数，我们可可以逐个求解未知知的C，ij。步骤1：在有调配土方的方方格内，C，ij=Cij，将数据填入表中中；该公式的意义即：：构成任一矩形的四四个方格内对角线线上的假想价格系系数之和相等。5土方调配共46页第38页步骤2：按任一矩形的四个个方格内对角线上的C，ij之和相等，逐个求解未知的C，ij；如：填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150050×70×1005005010060W2×7050040×90500－10400W330060100110100705006011070W4×80×10040040400308040填方量m380060050019005土方调配共46页第39页填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150－70+1005005010060W2+7040+90500-10400W360110705006011070W4+80+10040400308040填方量m38006005001900步骤3：引入检验数λ，按下式求出表中中无调配土方方格的的检验数（即方格右边两小格格数字上下相减，，将正负号填入表表中）：λ12出现负数说明方案案不是最佳方案，需要进行调整。。5土方调配共46页第40页步骤2：找出x12的闭回路。其作法法是，从x12方格出发，沿水平平或竖直方向前进进，遇到有数字的方格作900转弯(也可不转弯)，如果路线恰当，，有限步后便能回回到出发点。形成成一条以有数字的方格为转转角点、用水平或或竖直线联起来的的闭回路。见下表：

T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400①②③④⑤5.3.3方案的调整步骤1：在所有负检验数中中挑选一个(一般选最小的)，本例即λ12，将它对应的变量x12作为调整对象。5土方调配共46页第41页

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900步骤3：从空格X12出发，沿闭回路（（方向任意）行进，在各奇数转角点的数字中挑出一个个最小的（本例即X32=100）将它由X32调到X12方格中。5001005土方调配共46页第42页

填方区挖方区T1T2T