第一章土石方工程

第一章土石方工程第一节土的性质及分类第二节给排水厂的场地平整第三节沟槽及基坑的土方施工第四节沟槽及基坑支撑第五节土方回填第六节土石方工程冬雨期施工第七节土石方工程的质量要求及安全技术上海工业展览馆一、土石方工程的内容人工土石方工程平整场地机械土石方工程挖土

回填土土方运输山坡切土挖土分项工程

挖基槽挖基坑挖土方室外设计地面以上的挖土室外设计地面以下的挖土基础回填土房心回填土余土外运亏土内运推土机推土|铲运机铲运土|挖掘机挖土|载重汽车运土给排水管道工程施工第一步：土石方工程前言土方工程是建筑工程施工中主要分部工程之一，任何一项建筑工程施工都是从土方工程开始。在大型建筑工程中，由于土方工程量大、施工条件复杂、施工中受气候条件、工程地质和水文地质条件的影响很大，因此施工前应针对土方工程的施工特点，制定合理的施工方案。在建筑工程施工中最常见的土方工程施工包括场地平整、地下室和基坑（槽）及管沟开挖、土壁支撑、施工排水、降水、路基填筑及基坑（槽）的回填土等。第一节土的性质与分类大家常见的土

计算土石方工程前必须已知的条件1.土壤及岩石类别的确定：土壤类别：普通土——一、二类土；坚土——三类土；砂砾坚土——四类土。岩石类别：松石、次坚石、普坚石、特坚石2.地下水位标高；地下水位以上的土壤称为干土；以下的土壤称为湿土

(人工挖土子目是按干土编制的，如挖湿土，人工乘以系数1.18。使用井点降水后，常水位以下的土不能再按湿土计算。机械土方子目以土壤天然含水率为准划分，含水率大于25%时，定额子目人工、机械乘以系数1.15；如大于40%时，另行处理。)3.土方|沟槽|基坑挖（填）起止标高、施工方法及运距；挖土深度以设计室外地坪标高为计算起点，施工方法是指人工挖土方或机械挖土方。4.岩石开凿、爆破方法、石渣清运方法及运距；5.其他有关资料。场地平整平整场地土方开挖机械开挖土方工程的分类及特点（一）土方工程分类根据土方工程的施工内容与方法不同，土方工程分类有以下几种：1.场地平整2.基坑（槽）开挖长宽比≥3，基槽；长宽比＜3、底面积在20㎡以内，基坑3.基坑（槽）回填（二）土方施工特点 1.工程量大，劳动强度高2.施工条件复杂3.受场地限制土的分类与现场鉴别方法在工程上，土根据开挖难易程度和开挖中使用不同的工具和方法分为八类，见表1-1所示。其中1~4类为土，5~8类为岩石。土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案，劳动量消耗和工程费用。土越硬，劳动量消耗越多，工程成本越高。表1－1土的工程分类土的工程性质土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的天然密度、土的可松性、土的含水量、土的渗透性、土的密实度。（一）土的可松性土的可松性是指自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来体积的性质。土的可松性程度可用可松性系数。土的可松性系数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—土经开挖后的松散体积；V1＇—回填所需的天然状态下的土体积；V3—土经回填压实后的体积。（二）土的天然含水量土的天然含水量：土中水的质量与土颗粒质量的百分比。式中：ω—土的天然含水量（%）；mw—土中水的质量（kg）；ms—土中固体颗粒的质量（kg）。最佳含水量：用同样的夯实机具，可使回填土达到最大的密实度时的含水量。（三）土的渗透性土的渗透性是指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透性系数表示，即单位时间内水穿透土层的能力，一般由实验确定，常见土的渗透性系数见表1~2所示。第二节给排水厂（站）场地平整一、场地平整及土方量计算场地平整就是将天然地面改为工程上所要求的设计平面。场地设计平面通常由设计单位在总图竖向设计中确定，由设计平面的标高和天然地面的标高差，可以得到场地各点的施工高度(填挖高度),由此可以计算场地平整的土方量。其计算步骤如下：(1)划分方格网。根据已有地形图(一般1/500的地形图)划分成若干个方格网，其边长为10m×10m、20m×20m或40m×40m。(2)计算施工高度。根据方格网，将自然地面标高与设计地面标高分别标注在方格网角点的右上角和右下角,自然地面标高与设计地面标高差值，即各角点的施工高度，将其填在方格网的左上角，挖方为(+)，填方为(-)。

(3)计算零点位置。在一个方格网内同时有填方或挖方时，要先算出方格网边的零点位置，并标注在方格网上。将零点连线就得到零线，它是填方区和挖方区的分界线，在此线上各点施工高度等于零。零点位置可按下式计算(如图1-7所示):(4)计算方格土方工程量。方格土方工程量计算公式，参见表1-9。(5)将计算的各方格土方工程列表汇总，分别求出总的挖方工程量和填方工程量。二、土方调配土方工程量计算完成后，即可进行土方的调配工作。土方调配，就是对挖土的利用、堆弃和填方三者之间关系进行综合协调处理的过程。一个好的土方调配方案，应该是使土方运输量或费用达到最小，而且又能方便施工。为使土方调配工作做到更好应掌握如下原则：(1)力求使挖方与填方基本平衡和就近调配使挖方与运距的乘积之和尽可能为最小，亦即使土方运输和费用最小。(2)考虑近期施工与后期利用相结合的原则；考虑分区与全场相结合的原则；还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，使土方运输无对流和乱流的现象。(3)合理选择恰当的调配方向、运输路线，使土方机械和运输车辆的功率能得到充分发挥。(4)土质好的土使用在回填质量要求高的地区。总之，土方的调配必须根据现场的具体情况、有关资料、进度要求、质量要求、施工方法与运输方法，综合考虑的原则，进行技术经济比较，选择最佳的调配方案。为了更直观地反映场地调配的方向及运输量，一般应绘制土方调配图表，其编制程序如下：(1)划分调配区。在场地平面图上先划出挖、填方区的分界线；根据地形及地理条件，可在挖方区和填方区适当地分别划出若干调配区。(2)计算各调配区的土方工程量，标在图上。(3)求出每对调配区之间的平均运距。平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。(4)进行土方调配。采用线性规划中的“表上作业法”进行。(5)画出土方调配图，如图1-8所示。(6)列出土方工程量平衡表，参见表1-10。【例题1-1】某给水厂场地开挖的土方规划方格网，如图1-9所示。方格边长a=20m，方格角点右上角标注为地面标高，右下角标注为设计标高，单位均以m计，试计算其土方量。【解】1.计算各角点施工高度施工高度=地面标高-设计标高如1点，施工高度=42.24-41.24=+1.0，其他计算如上，标在角点的左上角(+)为挖方，(-)为填方。2.计算零点位置，确定零点线位置在方格网中任一边的两端点的施工高度符号不同时，在这条边上肯定存在着零点。如1-4边上的零点计算，零点距角点4的距离：4-5边上零点距角点5的距离：5-8边上零点距角点8的距离：6-9边上零点距角点6的距离：将各零点连接成线，即可确定零点线位置，如图虚线所示。3.计算方格土方量，计算公式见表1-9

。按方格网底面积图形计算方格土方量，方格网工的土方量：方格网Ⅱ的土方量：同理，方格网Ⅲ的土方量：方格Ⅳ网的土方量：4.土方量汇总方格网总挖方量方格网总填方量三、场地土方施工场地土方施工由土方开挖、运输、填筑等施工过程组成。(一)场地土方开挖与运输场地土方开挖与运输通常采用人工、半机械化、机械化和爆破等方法，目前主要采用机械化施工法。下面介绍几种常用的施工机械。1.推土机推土机是土方工程施工时的主要机械之一，是在拖拉机上安装推土板等工作装置的机械。推土机施工特点是：构造简单，操作灵活，运输方便，所需工作面较小，功率较大，行驶速度快，易于转移，可爬30°左右的缓坡。目前我国生产的推土机有：红旗100、T-120、T-180、黄河220、T-240、T-240和T-320等。推土板有钢丝绳操纵和用油操纵两种。油压操纵的T-180型推土机外形，如图1-10所示。推土机多用于场地清理和平整，在其后面可安装置，以破松硬土和冻土，还可以牵引其他无动力土方施工机械，可以推挖一～三类土，经济运距在100m以内，效率最高时运距为60m。推土机的生产效率主要取决于推土刀推移土的体积及切土、推土、回程等工作循环时间，所以缩短推土时间和减少土的损失是提高推土效率的主要影响因素。施工时可采用下坡推土(如图1-11)、并列推土(如图1-12)和利用前次推土的槽型推土(如图1-13)等方法。2.铲运机铲运机是一种能综合完成土方施工工序的机械。在场地土方施工中广泛采用。铲运机有拖式铲运机(如图1-14a),自行式铲运机（如图1-14b)两种。常用铲运机铲斗容量一般为3～12m3。铲运机操纵简单灵活，行驶速度快，生产率高，且运转费用低。宜用于场地地形起伏不大，坡度在20°以内，土的天然含水量不超过27％的大面积场地平整。当铲运三一四类较坚硬土时，宜先与松土机配合，以减少机械磨损，提高施工效率。自行式铲运机适用于运距在800～3500m的大型土方工程施工，运距在800～1500m范围内的生产效率最高。(二)场地填方与压实场地平整施工常采用环形路线，如图1-15所示。1.填方的质量要求在场地土方填筑工程中，只有严格遵守施工验收规范，正确选择填料和填筑方法，才能保证填土的强度和稳定性。(1)填方施工前基底处理：根据填方的重要性及填土厚度确定天然地基是否需要处理。当填方厚度在1.0～1.5m以上时可以不处理；当在建筑物和构筑物地面以下或填方厚度小于0.5m的填方，应清除基底的草皮和垃圾；当在地面坡度不大于1/10的平坦地上填方时，可不清除基底上草皮；当在地面坡度大于1/5的山坡上填方时，应将基底挖成阶梯形，阶宽不小于1m；当在水田、池塘或含水量较大的松软地段填方时，应根据实际情况采取适当措施处理，如排水疏干、全部挖土、抛块石等。(2)填方土料的选择：用于填方的土料应保证填方的强度和稳定性。土质、天然含水量等应符合有关规定。含水量大的黏性土，含有5％以上的水溶性硫酸土，有机质含量在8％以上的土一般都不做回填用。一般同一填方工程应尽量采用同一类土填筑，若填方土料不同时，必须分层铺填。(3)填筑方法：填方每层铺土厚度和压实次数应根据土质、压实系数和机械性能来确定，按表1-11选用。填方施工应接近水平地分层填土、压实和测定压实后土的干密度,检验其压实系数和压实范围符合设计要求后,才能填筑上层。分段填筑时,每层接缝处应做成斜坡形,碾迹重叠0.5～1.0m上下层错缝距离不应小于1.0m。

(4)填方的质量：填土必须具有一定的密实度，填土密实度以设计规定的控制干密度ρd作为检查标准。

土的最大干密度一般在试验室由击实试验确定，再根据规范规定的压实系数，即可算出填土的近似干密度ρd的值。在填土施工时，土的实际干密度大于或等于ρd时，则符合质量要求。土的实际干密度可用“环刀法”测定。其取样组数：基坑回填每20～50m2取样一组；基槽、管沟回填每层长度20～50m取样一组；室内填土每层按100～500m2取样一组；场地平整填土每层按400～900m2取样一组，取样部位应在每层压实后的下半部。试样取出后称出土的自然密度并测出含水量，然后用下式计算土的实际密度ρ02.填方压实的影响因素填方压实质量与许多因素有关，其中主要影响因素为：压实功、土的含水量及每层铺土厚度。(1)压实功的影响：压实机械在土上施加功，土的密度增加，但土的密度大小并不与机械施加功成正比例。土的密度与机械所耗功的关系见图1-16所示。当土的含水量一定，在开始压实时，土的密度急剧增加，待到接近土的最大密度时，压实