土石方与基坑工程

场地平整是将建设范围内的自然地面通过人工或机械整平，改造成为设计所需的平面，以利现场平面布置和文明施工。

一、概

述第一节

土的分类及工程性质

土的基本性质与工程施工有关，在施工之前应详尽了解，避免造成工程事故。一、土的分类二、土的工程性质一、土的分类*按土开挖的难易程度将土分为：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。*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，部分用爆破的方法施工；*次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。

土的工程分类与现场鉴别方法二、土的工程性质

土的工程性质对土方施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用等都有较大影响。1.土的含水量2.土的天然密度和干密3.土的可松性系数4.土的渗透性1.土的含水量

土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率式中：m湿——含水状态土的质量,kg；

m干——烘干后土的质量,kg；

mw——土中水的质量,kg；

mS——固体颗粒的质量,kg.土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响.

2.土的天然密度和干密度

土的天然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。

土的天然密度按下式计算：式中:

ρ——土的天然密度,kg/m3；

m——土的总质量,kg；

V—土的体积,m3.干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值.用下式表示：

式中

ρd——土的干密度,kg/m3；

mS——固体颗粒质量,kg；

V—土的体积,m3.

在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制.3、土的可松性系数*土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。

*土的可松性用可松性系数表示，

最初可松性系数KS=V2/V1最后可松性系数KS’=V3/V1用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土

式中

KS、KS′——土的最初、最终可松性系数；

V1——土在天然状态下的体积,m3；

V2——土挖出后在松散状态下的体积,m3；

V3——土经压(夯)实后的体积,m3.

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′是计算填方所需挖土工程量的主要参数,

各类土的可松性系数见第一节[表1.1]所示.4、土的渗透性

土的渗透性：指土体被水透过的性质.土的渗透性用渗透系数表示.

渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关,是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。

土的渗透系数见表所示表1-2

土的渗透系数参考表

5.土的压缩性一般土经挖运、填压以后，都有压缩，在核实土方量时，一般可按填方断面增加10%～20%的方数考虑，一般土的压缩率见表;(书P61）6.原地面经机械压实后的沉陷量原地面经机械往返运行，或采用其他压实措施，其沉降量通常在3～30cm之间，视不同土质而变化，一般可用下列经验公式计算其沉降量：第二节

土方量计算

在土方施工之前,必须计算土方的工程量.但各种土方工程的外形有时很复杂,而且不规则.一般情况下,将其划分成为一定的几何形状,采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算.

一、基坑与基槽土方量计算

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

(如图1-1所示).即：

V=(F1+4F0+F2)h/6式中h——基坑深度,m；

F1、F2——基坑上、下底的面积，m2；

F0—基坑中截面的面积，m2.图1-1

基坑开挖土方量计算挖基槽土方图1-2

基槽开挖土方量计算

基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(如图1-2所示)：沿长度方向分段计算Vi,再V=∑Vi

断面尺寸不变的槽段：Vi=Fi×Li

断面尺寸变化的槽段：Vi=(Fi1+4Fi0+Fi2)Li/6在计算朵基槽截义面积时永，需要叼正确确恢定基槽虚开挖宽捕度，考羡虑是否设需要放芦坡或为侨支设基喊础模板按而增加武工作面姻。如不打放坡，则但要留蓬工作面纪时，基纹槽宽度作按下式恋计算不放餐坡，衰留设超工作般面并杆加支兴撑时:放坡但局不加支系撑时式中：d——基槽规开挖线宽度侄，单演位mm；a——基底设吩计宽度释，单位mm；c——工作煌面宽慢，一冬般取300么mm；b——放坡倡引起岛的基外槽上浩口增溜加宽告度。二、修场地平袋整土方跌计算对于甘在地干形起科伏的耕山区钢、丘裂陵地家带修晒建较计大厂赵房、辞体育恩场、辽车站嘴等占蜻地广共阔工患程的特平整禁场地,主要是仁削凸填肠凹,移挖方取作填方亩，将自歌然地面氏改造平残整为场宵地设计阶要求的君平面.1.场地绪平整码的一响般施眼工工樱序是迎：现阁场勘避察→绣清除庄地面调障碍谎物→遣标定尸平整闲范围周→设落置水益准基估点→犯设置欧方格晒网、粒测量所标高患→计棋算土羊方挖弓填工赖程量括→平凯整土石方→阀场地辩碾压发→验彼收。平整窝前必沾须把遥场地疫平整圈范围坑内的稍障碍测物如要树木田、电碍杆、膛管道雷等清辅理干剃净，割然后匪根据影总图粥要求见的标刷高，泻从水忆准基抛点引趁进基想准标需高作摔为确蠢定土让方量第计算顽的基街点。2.场地平题整的一府般要求(1库)应做涝好地讯面排湖水，蔽平整脉后场努地的苹表面井坡度伐应符炸合设哄计要业求，萍如设皮计无睡要求浊时，粗一般茫应向勤排水续沟方翻向做奸成不臭小于0.2％的瓜坡度暂。(2敬)平整掠后的难场地全表面哭应逐尝点检逼查标搅高，宜检查越点为100崖m2～40漠0甲m2取一点昨，但不趋少于10点，湿长度坝、宽蓬度方廉向和谎边坡禁上均牺为20框m取一苹点，厌每边炭不少黄于1点。(3)场地平直整时应挂经常测镜量和校著核其平耽面位置讯、水平硬标高和遣边坡坡弹度是否辫符合设咳计要求硬，平面徒控制桩丸和水淮暗控制点据应采取腿可靠措伐施加以井保护，来定期复纳测和检明查，弃像土不应疏堆在边矿坡边缘墓。二、添场地平胞整土方幻玉计算对于在风地形起蓬伏的山居区、丘跨陵地带尚修建较禁大厂房泳、体育勇场、车填站等占茂地广阔肝工程的化平整场象地,主要是糊削凸填衣凹,移挖俯方作防填方恼，将定自然圣地面羞改造茫平整蜂为场稠地设辈计要重求的静平面.场地苏挖填君土方歇量计嗽算一贵般采兽用方跟格网埋法.方格付网法能计算本场地葵平整镰土方驴量步途骤为侮：1.读识方采格网图2.确定栗场地布设计阀标高3.计算场炕地各个懒角点的诞施工高言度4.计算“括零点”搬位置，胳确定零显线5.计算方谈格土方置工程量6.边坡土寺方量计衰算7.计算土甚方总量8.例题及纳计算过遍程根据已怖有地形街图（一扛般用1：50意0的地盈形图榴）将之场地宣划分妙成若畜干个箭方格书网，胸尽量糟与测纽奉量的念纵、待横坐坑标网狗对应就，方勺格一辆般采忧用20北m×施20该m或40仪m×承40溉m，将相板应设计像标高和乘自然地概面标高往分别标机注在方厨格点的芦右上角废和右下风角。将铲设计地截面标高尝与自然浪地面标抗高的差结值，即分各角点葬的施工惭高度h（挖还或填伸），递填在扯方格党网的甚左上却角，坦挖方泳为（擦－）脚，填扩方为区（＋昼）。1.读识方减格网图方格网寒图由设查计单位(一般罩在1：50坛0的地形莲图上)将场然地划政分为具边长a=1侄0～40m的若手干方夜格,与测师量的栽纵横折坐标贪相对衡应,在各方厚格角点溜规定的寒位置上直标注角牵点的自闷然地面丛标高(H乎)和设远计标拣高(H锋n)味,如图1-3所示.图1-陪3方格网肿法计算凶土方工哪程量图二、壮场地平们整土方鬼计算2.确定场涉地设计捏标高(1作)考虑的制因素(2)初步标挥高(按挖填著平衡)(3矿)场地设悟计标高瞧的调整(1抵)考虑撒的因突素：①容满足五生产纲工艺辈和运质输的啦要求闸；②焰尽量劣利用承地形幸，减个少挖暮填方祝数量灯；③争取辛在场区赵内挖填党平衡，烈降低运史输费；④有重一定限泄水冤坡度揉，满已足排香水要剥求.⑤场地设哗计标高照一般在托设计文纳件上规押定，如炸无规定炊：A.小型场局地――挖填滚平衡拿法；B.大型五场地――最佳厘平面椒设计岩法(用最艰小二到乘法任，使亩挖填扔平衡苗且总县土方便量最梅小)。(2)初步标淹高(按挖谁填平教衡)场地锹初步钳标高炉：H0=S(H11+H12盛+H21+H22)裙/4MH11、H12、H21、H22——一个绵方格解各角速点的许自然灿地面志标高鸦；M——方格个剩数.或：H0=瓶(∑H1+2∑H2+渣3∑H3+4腾∑H4)/副4MH1－－温一个讨方格义所仅龙有角终点的柿标高旁；H2、H3、H4－－书分别谎为两峰个、丑三个恨、四犬个方疼格共潜用角龙点的渐标高.考虑闷到土的傅可松塔性后仆，场饱区的霉设计帜标高玩经调从整后啄改为:(3)场地祝设计测标高暴的调壳整按泄除水坡谦度、描土的满可松钢性、证就近漏借弃仍土等傲调整.按泄水辰坡度调眼整各角羞点设计洒标高岔：①单瘦向排趴水时组，各蹲方格沟角点床设计欠标高仆为:Hn=H0趣±L﹒i②双向排秤水时，胃各方格躲角点设庆计标高孟为：Hn=H0±Lx﹒ix±Ly﹒i可y3.计算销场地谈各个明角点涝的施辨工高女度施工焰高度户为角豪点设晌计地漆面标仓高与兄自然坡地面慢标高般之差侍，是悼以角牺点设卵计标势高为技基准突的挖仰方或遭填方僚的施睁工高窃度.各方格薪角点的鬼施工高父度按下次式计算格：式中hn-剑---蛾--角点检施工喂高度各即填选挖高小度(以“+”为填，“-”为追挖)，m；n--死---激-方格的算角点编希号(自然坦数列1，2，3，…，n)窑.Hn---休---角点团设计盈高程誉，H---险---角点原敬地面高旁程.4.计算“厘零点”要位置，污确定零社线方格埋边线筛一端沸施工获高程游为“+”片,若另碎一端夕为“-”,则沿名其边艇线必出然有码一不朗挖不馋填的篇点，浩即“询零点柏”(如图1-旺4所示).图1-4零点亿位置零点附位置肥按下殖式计何算：式中x1、x2僚——角点玩至零惊点的素距离,m；h1、h2难—猾—相邻群两角胸点的淋施工凯高度(均用屯绝对号值),m；a—方格纽奉网的遍边长哥，m.确定零怖点的办瓣法也可初以用图备解法，梳如图1-巩5所示.方法是很用尺在睬各角点煌上标出汗挖填施考工高度宾相应比塞例，用最尺相连借，与方崖格相交凑点即为包零点位市置。将舅相邻的番零点连浴接起来帮，即为躬零线。池它是确初定方格剂中挖方李与填方汪的分界咏线。图1-福5零点位箱置图解择法5.计算方筑格土方较工程量按方酱格底章面积得图形晨和表1-补3所列计痒算公式虎，逐格练计算每记个方格驶内的挖吗方量或瓣填方量.表1-朱3常用诱方格稼网点绢计算鞠公式6.边坡土破方量计而算场地生的挖讯方区薄和填动方区夏的边萍沿都搜需要铸做成旁边坡,以保证德挖方土鲜壁和填困方区的厉稳定。边坡的跑土方量艺可以划嫌分成两治种近似冶的几何疫形体进妹行计算志：一种为蝴三角棱膜锥体(图1-桑6中①炼～③丈、⑤景～⑾)；另一种衰为三角行棱柱体(图1-态6中④).图1-量6场地薯边坡仓平面狡图A三角棱嫩锥体边量坡体积式中l1——边坡走①的壳长度磁；A1——边坡①绝的端面螺积；h2——角点奖的挖讲土高死度；m——边坡盾的坡练度系刘数，m=宽/高.B三角棱宜柱体边流坡体积两端之横断厉面面浙积相嗓差很乓大的姓情况符下，脉边坡欠体积式中l4——边坡驶④的粉长度剪；A1、A2、A0——边坡栏④两朋端及横中部抽横断东面面敲积.7.计算保土方像总量将挖方白区(或填翻方区)所有方嫌格计算骆的土方吃量和边烂坡土方没量汇总,即得姓该场兄地挖恶方和腥填方龙的总碑土方剑量.8.例题【例1.1馅】某建筑请场地方耳格网如扶图1-佣7所示，私方格边挂长为20m阴×20怖m,填方区热边坡坡炸度系数令为1.0哈,挖方僻区边警坡坡蹦度系歇数为0.5差,试用枪公式课法计衫算挖并方和片填方谎的总犯土方卖量.图1-裤7某建筑厅场地方弊格网布咽置图【解】(备1)根据敲所给抢方格威网各金角点窄的地舱面设捷计标改高和火自然仅标高谋，计丙算结植果列乒于图1-8中.由公式1.9得：h1=匆251智.50衬-25么1.4题0=0丽.10根m诵h话2=2是51.准44-厘251炕.25怪=0.着19m热h芒3=2班51.申38-社250剥.85架=0.惧53m径h4爽=25斯1.3洽2-2兰50.猴60=桌0.7适2m骡h5=弓251朵.56炒-25旷1.9巧0=-疯0.3啄4m师h6=商251厉.50减-25秋1.6椅0=-渐0.1博0m最h7=糖251芬.44队-25竭1.2居8=0替.16烟m凯h抹8=2留51.坐38-汗250挠.95贿=0.者43m忠h洋9=2抄51.梯62-寄252丹.45屈=-0嫩.83蓝mh1怜0=僻25亚1.峡56斑-2缘瑞52尘.0毛0=社-0碧.4滋4m贩h主11姿=2字51停.5惊0-叫25帽1.魂70葬=-糟0.恼20先mh12未=25差1.4窃6-2萄51.而40=饰0.0尘6m图1-8施工聚高度韵及零衰线位碧置(2胞)计算息零点娇位置.从图1-让8中可知,1纷—5、2—王6、6—影7、7—1至1、11联—1雀2五条方皇格边两触端的施眯工高度淋符号不汗同,说明愚此方蕉格边汇上有稀零点酒存在.由公烦式1.1赶0求得：1—奥5线x1=佣4.5瞧5(m矿)

2诸—6线x1娃=1究3.题10魄(m火)需6—蛇7线x1=甩7.6球9(m肾)

7映—11线x1料=8天.8紧9(欣m)释1次1—鲜12线x1饥=1营5.腿38孕(m渠)将各零鄙点标于印图上,并将盾相邻愉的零归点连轧接起坝来,即得惰零线如位置廊，如图1-煌8.(3)计算方技格土方姿量.方格Ⅲ、Ⅳ底面为还正方形,土方贴量为灯：VⅢ执(+躺)=跨202/4馋×(橡0.肃53丈+0切.7亲2+旬0.青16蒸+0知.4戚3)手=1设84凤(m净3)疼VⅣ捉(-搁)=近202/4×报(0.产34+隶0.1走0+0课.83并+0.盒44)皆=17黎1(m正3)方格Ⅰ底面回为两惜个梯偷形,土方逗量为轻：VⅠ蚕(+骑)=泛20凤/8忠×(听4.级55联+1誓3.灭10饮)×碌(0瓶.1鼠0+固0.壮19笔)=蓝12脏.8抖0(苗m3聋)东VⅠ映(-骗)=燥20鲁/8雅×(弄15速.4村5+截6.铜90除)×化(0使.3移4+村0.监10唐)=虽24般.5跨9(幕m3含)方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面为燥三边形午和五边远形,土方量盏为：VⅡ春(+掀)=躲65主.7谱3鸣(m城3)秤VⅡ萝(-虎)=乱0.确88写(底m3俩)押V认Ⅴ(需+)退=2探.9典2任(m合3)盲VⅤ妈(-膊)=程51聪.1锅0滑(m话3)深V驼Ⅵ(董+)景=4后0.怠89君(逐m3津)值VⅥ远(-隙)=摘5.牺70残(晶m3蝴)方格遍网总冻填方辜量：贯∑V(趣+)叔=1乒84迷+1群2.涨80芬+6揪5.籍73勤+2言.9篮2+贯40屈.8农9=阻30铲6.还34欧(耀m3耀)方格页网总广挖方框量：缸∑V(阁-)走=1宅71勉+2仁4.膊59涛+0极.8器8+嫁51率.1块0+越5.循70棒=2锄53群.2渠6京(m途3)(4)边坡谊土方鬼量计蜜算.如图1.妻9,④、⑦典按三编角棱乖柱体占计算碌外,其余均伙按三角刷棱锥体监计算,可得：V①(泳+)=衬0.0豆03屡(m3盖)开V②(河+)=树V③(毫+)=役0.0汤001串(m咽3)袖V④茶(+)多=5.织22毒(m3徐)袖V⑤(历+)=扫V⑥(今+)=席0.0阀6

(干m3)杜V忠⑦(+卸)=7蔬.93彩(m喊3)V⑧府(+仁)=搅V⑨趟(+粮)=厉0.香01浸(队m3筑)笑V喇⑩=跃0.炒01腥(技m3之)羞V量11脑=2寨.0卸3起(m夺3)母V1喝2=洪V1能3=民0.葬02匠(泻m3锹)多V页14兼=3于.1欣8