项目一土方工程

《建筑施工技术》课件

编号：*****项目一

土方工程模块一土方工程量计算和调配

模块二土方边坡与深基坑支护模块三土方施工排水与降水模块四

土方填筑与压实模块一土方工程量计算和调配

工作任务一：场地设计标高的确定工作任务二：场地平整土方量计算工作任务三：基坑、基槽土方量计算

工作任务四：土方的调配1、场地初步设计标高的确定任务一：场地设计标高的确定计算示意图场地平整就是挖高填低将自然地面改造成施工所要求的设计平面。计算场地挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高。按照挖填土方量相等的原则建立等式任务二：场地平整土方量计算场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。2、场地设计标高的调整

考虑泄水坡度对设计标高的影响场地泄水坡度示意图（a）图为单向泄水时：（b）图为双向泄水时：注：调整后接近工程实际的场地设计标高为Hdn（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算23222023212222.17a23.64b22.13f22.76g2%2%1%方格网法计算场地平整土方量的步骤：原地形标高的求法：插入法求高程的公式：Hx=Ha+xh/L;Hx=Ha-xh/LbaHbHaHxxLhxhHxHaHbhxxLHxhxhhLxHaHbHa──位于低边等高线的高程（m）；X──欲求点到低边等高线的距离；h──等高差；L──欲求点相邻等高线间最小的距离。

（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算23222023212222.17a23.64b22.13f22.76gxX-0.8X-0.4X-1.0X-0.62%2%1%V现V平整V现=V平整=V设H现=H平整=H设X=22.79V设H0=22.09xX-0.8X-0.8（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算23222023212222.17a23.64b22.13f22.76g22.7921.9922.3921.7922.1921.5821.41k21.9921.41k23222023212222.17a23.64b22.13f22.76g22.7921.9922.3921.7922.1921.5821.41k21.9921.41k+0.18+1.25+0.3+0.57-0.18-0.58（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算23222023212222.17a23.64b22.13f22.76g22.7921.9922.3921.7922.1921.5821.41k21.9921.41k+0.18+1.25+0.3+0.57-0.18-0.58（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算零点：就是既不挖土也不填土的点，将零点互相连接起来的线就是零点线。零点线是挖方和填方区的分界线，它是土方计算的重要依据。X=式中X──零点距h1一端的水平距离（m）；

h1、h3──方格相邻二角点施工标高绝对值（m）；a──方格边长（m）23222023212222.17a23.64b22.13f22.76g22.7921.9922.3921.7922.1921.5821.41k21.9921.41k+0.18+1.25+0.3+0.57-0.18-0.58填方（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算项目二土方工程23222023212222.17a23.64b22.13f22.76g22.7921.9922.3921.7922.1921.5821.41k21.9921.41k+0.18+1.25+0.3+0.57-0.18-0.58填方（1）划分方格网（2）填入原地形标高（3）填入设计标高（4）填入施工标高（5）求零点线（6）土方量计算任务三：基坑、基槽土方量计算基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算(图1.1)。

式中H——基坑深度，m；A1、A2——基坑上、下底的面积，m2；A0

—基坑中截面的面积，m2。基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(图1.2)：

式中V1——第一段的土方量，m3；L1

—第一段的长度，m。

将各段土方量相加即得总土方量：

任务四：土方的调配土方调配：就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得三者之间的关系进行综合协调的处理。土方量计算完成后，即可着手土方的调配工作。土方调配原则：1．应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。

2．应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。

3．尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。

4．调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作

面大小的要求。（1）调配区的划分（2）调配区之间平均运距的确定（3）土方调配土方调配的步骤：

在场地的平面图上先画出挖填方区的分界线（零线），在根据地形及地理条件，在挖方区和填方区适当划分若干调配区，并计算出各调配区的土方量，在图上注明。（1）调配区的划分（2）调配区之间平均运距的确定（3）土方调配土方调配的步骤：500400500500500600800W1W2W3W4T1T2T3（1）调配区的划分（2）调配区之间平均运距的确定（3）土方调配土方调配的步骤：500400500500500600800W1W2W3W4T1T2T3平均运距：就是挖方区土方重心至填方区土方重心之间的距离。为了简化计算，假设每个方格上的土方是各自均匀分布的，从而用图解法求出几何中心代替方格的重心。取场地的纵横两边作为坐标轴，各调配区的重心坐标为：式中：X，Y——调配区的重心坐标；

Vi——每个方格的土方量；

xi，yi——每个方格的重心坐标。每对调配区的平均运距：重心求出后标在相应的套配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的距离。（1）调配区的划分（2）调配区之间平均运距的确定（3）土方调配土方调配的步骤：500400500500500600800W1W2W3W4T1T2T340505011090（1）调配区的划分（2）调配区之间平均运距的确定（3）土方调配土方调配的步骤：500400500500500600800W1W2W3W4T1T2T340505011090500400400模块二土方边坡与深基坑支护工作任务：土壁支护一、边坡坡度土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h与底宽b之比，即：土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h称为边坡系数。二、土壁支护支护结构的主要作用是支撑土壁，此外，钢板桩、混凝土板桩及水泥土搅拌桩等围护结构还有隔水作用。根据受力状态分为：横撑式支撑、重力式支护结构、板桩式支护结构（悬臂式和支撑式）。横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类(见图1.12)。

1、浅沟、槽支撑法——横撑式支撑2、深基坑支撑（护）方法（1）重力式支护结构——水泥土搅拌桩支护水泥土搅拌桩搭接而形成的水泥土墙，它既有挡土的作用，又兼有隔水作用。它适用于4~6m深的基坑，最大可达7~8m。（a）定位（b）下沉到设计深度（c）边搅拌边喷浆边提升（d）重复下沉搅拌（e）重复搅拌提示（f）搅拌完成形成加固体在工程现场通过机械钻孔，在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。当基坑深度太大，而施工工期长时使用。（2）钻孔桩(排桩)基坑围护钻孔机（3）土钉墙支护在开挖边坡表面铺钢筋网喷射细石混凝土，并每隔一定距离埋设土钉，使其与边坡土体形成复合体，共同工作。（4）喷锚支护形式与土钉墙支护类似，也是在开挖边坡表面铺钢筋网，喷射混凝土，并在其上成孔，但不是埋设土钉，而是预应力锚杆，借助锚杆与周围土体间的黏聚力，使具有更大的锚固力与边坡土体共同工作，组成稳固的复合体。（5）逆作拱墙支护在有条件的基坑工程，将支护墙在平面上作成圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙或组合拱墙，使支护墙受力起拱的作用。(6)板桩式支撑板桩式支撑适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。

钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩：防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；波浪式板桩：防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。

模块三土方施工排水与降水工作任务：降低地下水位一、降水目的1、防止涌水、流沙，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。土方施工排水与降水，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境和设施带来危害。二、降低地下水位的方法（一）集水井降水法（动画）集水井法是在基坑开挖过程中，沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井，将水汇入集水井内，用水泵抽走。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。1－排水沟；2－集水井；3－离心式水泵；4－基础边线；5－原地下水位线；6－降低后地下水位线（二）井点降水法（动画）

原理：井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。

井点降水方法及适用范围见下表：井点类型

土层渗透系数m/d

降低水位深度（m）

一级轻型井点

0.1～50

3～6

二级轻型井点

0.1～50

6～12

喷射井点

0.1～5

8～20

电渗井点

<0.1

根据选用的井点确定

管井井点

20～200

3～5

深井井点

10～250

>15

模块四土方填筑与压实

工作任务一：土方机械化施工工作任务二：填方土料的选择工作任务三：填土压实方法工作任务四：影响填土压实的因素1、推土机图1.41液压式推土机外形图

并列推土法

槽形推土

图1.44

并列推土

任务一：常用的土方施工机械推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，能爬30度的坡度，适于运距在100m以内的平土或移挖作填，以60m为最佳。一般可挖运一～三类土。2、铲运机

图1.46G6-2.5型拖式铲运机外形图

图1.47CL7型自行式铲运机外形图

图1.50

推土机助铲

铲运机常用于大面积场地平整，大型基坑开挖，填筑堤坝和路基等工程，适于开挖一至三类土，坡度20度以内。铲运机是一种能综合完成全部土方施工工序（挖土、装土、运土、卸土和平土）的机械。

铲运机的运行路线（1）环形路线（2）“8”字形路线

（a）、（b）环形路线；（c）大环形路线；（d）8字路线（c）（d）3、挖掘机

挖掘机在土方工程中应用比较广泛，主要利用土斗直接挖土。有以下几种类型。（a）正铲挖土机；（b）反铲挖土机；（c）拉铲挖土机；（d）抓铲挖土机。（1）正铲挖土机正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，生产效率高；适用于开挖含水量较小的一至四类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。

正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：a.正向挖土，侧向卸土b.正向挖土，反向卸土（2）反铲挖土机反铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其挖掘力比正铲小，适于开挖停机面以下的一～三类土的基坑、基槽或管沟，每层经济合理的开挖深度为1.5～3.0m，对地下水位较高处也适用。a.沟端开挖：挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土b.沟侧开挖：挖土机沿沟一侧直线移动挖土，边走边挖。c.多层接力开挖法

（3）抓铲挖土机抓铲挖土机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。挖掘能力小，只能能开挖停机面以下的一～三类土，适于施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。(a)抓铲开挖基坑；(b)抓铲斗工作示意

（a）（b）（4）拉铲挖土机拉铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，自重切土”。其挖土半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的一～二类土。拉铲挖土机的开挖方式，与反铲挖土机相似，也分为沟端开挖和沟侧开挖。拉铲挖土机的工作尺寸

填方土料应符合设计要求方可使用，如无设计要求应符合下列规定：1、级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料；2、巨粒土是良好的路基材料；3、砂性土是施工效果最优的路基建材，是修筑路基的最好的材料；4、粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材，比砂性土差一点；5、粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害；6、重粘土（特别是含有蒙脱石的重粘土）也是不良的路基填料；7、特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理。任务二：填方土料的选择填土压实原则：分层填筑，分层压实；先轻后重，先两边后中间

1.碾压法(a)自行式平碾；(b)拖式羊脚碾任务三：填方压实方法碾压法是由沿着表面滚动的鼓