1、第一章 土方工程掌握土方工程施工的特點及土的性質；能進行土方工程量計算；能正確選用土方開挖時邊坡的支護方法；能根據土方工程施工條件正確選擇降、排水方法；能正確選擇土方施工機械，正確選擇地基回填土的填方土料及填筑壓實方法；能分析影響填土壓實的主要因素；掌握填土壓實質量的檢查方法。 學習要求：主要施工過程：土的開挖或爆破、運輸、 填筑、平整和壓實等;輔助施工過程：排水、降水和土壁支撐等。土方工程的施工過程土方開挖；人防工程及地下建筑物的土方場地平整；路基填土及碾壓等。 基坑(槽)與管溝的開挖；土方施工工程第一節 概 述一、土方工程的施工特點4工程量大；123施工工期長；施工條件復雜；勞動強度大的特

2、點。 土方工程施工前的準備工作1做好施工組織設計2選擇合理的施工方法和機械設備3制定合理的調配方案4實行科學管理，保證工程質量，取得好的經濟效果根據土的堅硬程度和開挖方法將土分為8類 (見表1-1)。 二、土的工程分類 土的工程性質對土方工程施工方法的選擇、勞動量和機械臺班的消耗及工程費用有較大的影響。 土一般由土顆粒(固相)、水(液相)和空氣(氣相)三部分組成（見圖1-1）。 這三部分之間的比例關系隨著周圍條件的變化而變 圖1-1 土的三相示意圖 化，三者相互間比例不同，反映出土的物理狀態不同。三、土的基本性質 (一) 土的組成1.土的可松性與可松性系數（1）定義 天然土經開挖后，其體積因松

3、散而增加，雖經振動夯實，仍然不能完全復原，這種現象稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數表示。(二) 土的物理性質（2）計算式2.土的天然含水量（1）定義在天然狀態下，土中水的質量與固體顆粒質量之比的百分率叫土的天然含水量，反應了土的干濕程度，用表示。（2）計算式3.土的天然密度和干密度（）天然密度定義 土在天然狀態下單位體積的質量 (簡稱密度)。（）天然密度計算式 （1）（）干密度定義 干密度是土的固體顆粒重量與總體積的比值。 （）干密度計算式 （1）4.土的孔隙比和孔隙率（）定義 孔隙比是土的孔隙體積Vv與固體體積Vs的比值；孔隙率是土的孔隙體積Vv與總體積V的比值，用百分率表示。 （）計

4、算式 （16） （17） 孔隙比和孔隙率反映了土的密實程度。孔隙比和孔隙率越小土越密實。5.土的滲透系數 土的滲透性系數表示單位時間內水穿透土層的能力，以m/d表示。 一般土的滲透系數見表1-2 。 第 二 節 土方工程量計算及土方調配一、基坑1.基坑土方量計算 基坑土方量可按立體幾何中的擬柱體體積公式計算(圖1-2)。即： （18）2.基槽和路堤、管溝的土方量計算 基槽和路堤管溝的土方量可以沿長度方向分段后，按下式計算 ： （19） .總土方量計算 將各段土方量相加即得總土方量V總 。二、場地平整土方量計算1.工作內容 場地平整前，首先要確定場地設計標高，計算挖、填土方工程量，確定土方平衡調

5、配方案。2.任務 根據工程規模，施工期限，土的性質及現有機械設備條件，選擇土方機械，擬訂施工方案。（一）場地設計標高的確定確定場地設計標高時應考慮的因素(1)滿足建筑規劃和生產工藝及運輸的要求；(2)盡量利用地形，減少挖填方數量；(3)場地內的挖、填土方量力求平衡，使土方運輸費用最少；(4)有一定的排水坡度，滿足排水要求。1.初步計算場地設計標高原則：使場地內挖填方平衡，即場地內挖方總量等于填方總量。方法：場地設計標高的計算方法一般采用方格網法，計算示意圖見圖。場地平整的步驟和方法確定可按下式計算：即 (110) (111a)可簡化為場地設計標高計算式2.場地設計標高的調整 考慮以下因素進行調

6、整：(1) 由于具有可松性，填土將有剩余；(2) 由于設計標高以上的填方工程用土量，或設計 標高以下的挖方工程挖土量的影響，使設計標 高降低或提高。(3) 由于邊坡挖填方量不等，而引起挖填土方量的 變化，需相應地增減設計標高。場地平整的步驟和方法確定3.泄水坡度對角點設計標高的影響(1) 單向泄水場地各點設計標高的計算 場地單向泄水時，場地內任意一點的設計標高為： (2) 雙向泄水場地各點設計標高的計算 場地雙向泄水時，場地內任意一點的設計標高為：場地平整的步驟和方法確定（二）場地土方量計算 根據方格網計算場地的填、挖土方總量的步驟如下：1.劃分方格網計算各方格角點的施工高度方格角點的施工高度

7、按下式計算：2.計算零點位置 （1）數解法計算零點位置（2）圖解法計算零點的位置 圖解法直接求出零點方法如圖1-8所示，用尺在各角上標出相應比例，用線相連，與方格相交點即為零點位置。 3.計算方格土方工程量 按方格網底面積圖形用表1-3所列公式，計算每個方格內的挖方或填方量。 4.邊坡土方量計算 邊坡的土方量可以劃分為兩種近似幾何形體計算: (1) 三角棱錐體土方量計算式為: (2)三角棱柱體，土方量計算式為: 5.計算土方總量 將挖方區(或填方區)的所有方格土方量和邊坡土方量匯總后即得場地平整挖(填)方的工程量。 土方調配：就是對挖土的利用、堆棄和填土的取得三者之間的關系進行綜合協調的處理。

8、 好的土方調配方案，應該是使土方運輸量(或費用)達到最小，而且又能方便施工。三、土方調配應力求達到挖方與填方基本平衡和就近調配，使土方運輸量或費用最小；2. 土方調配應考慮近期施工與后期利用相結合的原則；3. 合理布置挖、填方分區線，選擇恰當的調配方向、運輸線路；4.好土用在回填質量要求高的地區。 (一) 土方調配原則土方調配圖表的編制編制的方法如下：1.劃分調配區。在劃分調配區時應注意：調配區的劃分應與房屋或構筑物的位置相協調，使近期施工與后期利用相結合。(2) 調配區的大小應使土方機械和運輸車輛的功效得到充分發揮。(3) 當土方運距較大或場區內土方不平衡時，可根據附近地形，考慮就近借土或就

9、近棄土。 場地土方調配，需作成相應的土方調配圖表，如圖114所示。(二) 土方調配圖表的編制2.計算土方量 按前述計算方法，求得各調配區的挖填方量，并標寫在圖上。3.計算調配區之間的平均運距平均運距計算方法：（1）重心坐標計算 (119) 也可用作圖法近似地求出形心位置以代替重心位置。（2）量取平均運距 重心求出后，標于相應的調配區圖上，然后用比例尺量出每對調配區之間的平均運距。4.確定土方最優調配方案 最優調配方案的確定，是以線性規劃為理論基礎的，常用“表上作業法”求得。5.繪制土方調配圖 根據表上作業法求得最優調配方案，在地形圖上繪出土方調配圖如圖114。土方開挖前需做好下列主要準備工作：

10、1.場地清理；2.排除地面水；3.修筑臨時設施。第三節 施工準備與輔助工作一、施工準備1.土方邊坡 土方邊坡的坡度是以土方挖方深度H與放坡寬度B之比表示（見圖1-15）。即 基坑（槽） H式中 m=B/H，稱為邊坡系數 B 圖1-15 邊坡的表示方法二、土方邊坡與土壁支撐土方邊坡的確定 土方邊坡的大小主要與土質、開挖深度、開挖方法、邊坡留置時間的長短、邊坡附近的各種荷載狀況及排水情況有關。 放坡深度起點規定深度超過下列規定既應放坡:密實、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉質黏土 1.25m；硬塑、可塑的黏土和碎石類土(充填物為黏性土)1.5m；堅硬的黏土2m。

11、挖方深度超過上述規定時，應考慮放坡或作成直立壁加支撐。（1）邊坡放坡坡度規定 當地質條件良好，土質均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標高時，挖方深度在5m以內不加支持的邊坡的最陡坡度應符合表1-5規定。 土的類別坡頂無荷載坡頂有靜載坡頂有動載中密的砂土1：1001：1.251：1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的輕亞黏土1：0.671：0.751：1.00中密的碎石類土(充填物為黏性土)1：0.501：0.671：0.67硬塑的亞粘土、黏土1：0.331：501：0.67老黃土1：0.101：0.251：0.33軟土(經井點降水后)1：1.00注

12、：1.靜載指堆土或材料等，動載指機械挖土或汽車運輸作業等。靜載或動載距挖方邊緣的距離應保證邊坡和直立壁的穩定，堆土或材料應距挖方邊緣0.8m以外，高度不超過1.5m。 2.當有成熟施工經驗時，可不受本表限制。深度在5m內的基坑(槽)、管溝邊坡的最陡坡度 (不加支撐) 表1-5（2）臨時性挖方邊坡值規定 永久性挖方邊坡應按設計要求放坡。對臨時性挖方邊坡值應符合表1-6規定。 臨時性挖方邊坡值 表16 土的類別邊坡坡度(高：寬)砂土(不包括細砂、粉砂)1:1.251:1.5一般粘性土堅硬硬塑軟1:0.751:11:11:1.251：1.50或更緩碎石類土充填堅硬、硬塑粘性土充填砂土1:0.51:1

13、1:11:1.52.土壁支撐（1）橫撐式土壁支撐的分類及適用范圍 1）分類：分為水平擋土板(圖116a)和垂直擋土板(圖116b)兩類； 2）適用范圍：（2）橫撐式土壁支撐的布置 1）采用橫撐式支撐時，應隨挖隨撐，支撐要牢固。 2）施工中應經常檢查，如有松動、變形等現象時，應及時加固或更換。 3）支撐的拆除應按回填順序依次進行，多層支撐應自下而上逐層拆除，隨拆隨填。目的： 1）防止地下水滲入、地面水流入基坑，為了保證施工的正常進行； 2）防止邊坡塌方和地基承載能力的下降。方法： 分為明排水法和人工降低地下位法兩類。三、土方工程施工排水與降低地下水位 基坑開挖時，沿坑底周圍或中央開挖排水溝，在溝

14、底設集水 井，使基坑內的水經排水溝流向集水井后用水泵抽走(見圖117)。 排水溝的縱坡宜控制在12； 集水井每隔2040m設置一個； 集水井的直徑或寬度，一般為0.70.8m； 其深度隨著挖土的加深而加深，要始終低于挖土面0.81.0m； 井壁可用竹、木等簡易加固。（一）明溝排水法優點：設備簡單，排水方便，采用較為普通。缺點：當開挖深度大、地下水位較高而土質又不好時，容易產生流砂現象。 開挖土質不好，地下水位較高的基坑時，當挖至地下水水位以下，由于地下水壓力的作用，坑底下面的土會隨地下水涌入基坑。這種現象稱為流砂現象。流沙現象的危害：發生流砂時，土完全喪失承載能力。使施工條件惡化，難以達到開挖

15、設計深度。嚴重時會造成邊坡塌方及附近建筑物下沉、傾斜、倒塌等。明溝排水法的特點流砂現象：1.流砂防治的途徑 在基坑開挖中，防治流砂的主要途徑有：消除、減少或平衡動水壓力。2.流砂防治的方法 (1) 搶挖法； (2) 打板樁法； (3) 水下挖土法； (4) 人工降低地下水位； (5) 地下連續墻法。流砂的防治辦法人工降低地下水位：在基坑開挖前，預先在基坑四周埋設一定數量的濾水管(井)，利用抽水設備將水抽走，使地下水位降落在坑底以下，直至施工結束為止。特點：使所挖的土始終保持干燥狀態，改善施工條件；防止流砂現象發生；提高土的強度或密實度；可適當改陡邊坡以減少挖土數量注意事項：但在降水過程中，基坑

16、附近的地基土壤會有一定的沉降，施工時應加以注意。人工降低地下水位的方法：輕型井點、噴射井點、電滲井點、管井井點及深井泵法等。 （二）人工降低地下水位 1.輕型井點降低地下水位 (1) 輕型井點設備 輕型井點設備由管路系統和抽水設備組成(見圖1-20)；管路系統包括：濾管、井點管、彎聯管及總管等。 (2) 輕型井點系統的布置原則 根據基坑大小與深度、土質、地下水位高低與流向、降水深度要求在平面與豎向進行布置。 1) 平面布置方法： 單排線狀井點布置 (見圖123)； 雙排井點布置 (見圖124)； 環狀井點布置 (見圖125)。 2) 高程布置。 (3) 輕型井點的計算 (4) 抽水設備的選擇

17、(5) 井點管的安裝程序2.噴射井點降低地下水位 當基坑開挖較深或降水深度超過6m，使用多級輕型井點降水不經濟。在土層滲透系數為0.12.0m/d的弱透水層時，采用噴射井點降水比較合適，其降水深度可達20m。 (1) 噴射井點的主要設備：噴射井點設備主要由噴射井管、高壓水泵(或空氣壓縮機)和管路系統組成(圖131a)。 (2) 噴射井點的平面布置： 3.深井井點降低地下水位 (1) 管井井點系統的組成及設備：深井井點系統主要由井管和水泵組成(見圖132)。 (2) 深井布置：深井井點系統總涌水量可按無壓完整井環形井點系統公式計算。一般沿基坑四周每隔1530m設一個深井井點。 (3) 深井井點的

18、埋設：深井井點施工程序：井位放樣做井口安護筒鉆機就位鉆孔回填井底砂墊層吊放井管回填管壁與孔壁間的過濾層安裝抽水控制電路試抽降水井正常工作。 土方工程的施工過程主要包括：土方開挖、運輸、填筑與壓實等。常用的施工機械有：推土機、鏟運機、單斗挖土機、裝載機等，施工時應正確選用施工機械，加快施工進度。 第四節 土方機械化施工特點：推土機操縱靈活，運轉方便，所需工作面較小、行駛速度快、易于轉移，能爬30左右的緩坡。適用范圍：主要用于場地清理和平整；開挖深度1.5m以內的基坑；填平溝坑；配合鏟運機、挖土機工作等；此外，在推土機后面可安裝松土裝置，破、松硬土和凍土；也可拖掛羊足輾進行土方壓實工作；推土機可以

19、推挖一三類土，經濟運距100m以內，效率最高為60m。一、常用土方施工機械的施工特點(一) 推土機施工1.作業方法及提高生產率的措施 推土機提高生產率的措施有：下坡推土、并列推土、多刀送土和利用前次推土的槽推土等。2.推土機生產率計算 (1) 推土機小時生產率Ph，按下式計算(2) 推土機臺班生產率Pd，按下式計算 鏟運機按行走方式分拖式和自行式兩種 。特點：鏟運機能綜合完成挖土、運土、平土或填土等全部土方施工工序；對行駛道路要求較低；操縱靈活、運轉方便，生產率高；適用范圍：主要用于大面積土方場地平整；開挖大基坑、溝槽以及填筑路基、堤壩等工程鏟運含水量不的松土和普通土； 不適于在礫石層和凍土地

20、帶及沼澤區工作。 (二) 鏟運機施工1.鏟運機的開行路線 鏟運機的開行路線有環形路線和8字形路線開行兩種形式（見圖1-37），應根據填方、挖方區的分布情況并結合當地具體條件進行合理選擇。2.鏟運機施工方法及特點 (1) 下坡鏟：土鏟運機可以借助其重力來加大鏟土能力，縮短裝土時間，提高生產率。 (2) 跨鏟法：采用預留土埂間隔鏟土的方法減少向外撒土量，挖土埂時增加了兩個自由面，阻力減小，達到“鏟土快，鏟斗滿”的效果。 (3) 助鏟法：在堅硬的土層中鏟土時，另配一臺推土機在鏟運機的后拖桿上進行頂推，協助鏟土，以縮短鏟土的時間。 分類： 按其行走裝置的不同，分為履帶式和輪胎式兩類。 按其工作裝置的不

21、同，分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟。 按其操縱機械的不同，分為機械式和液壓式兩類，機械式現使用較少，液壓式單斗挖土機如圖138所示。(三) 單斗挖土機施工1.正鏟挖土機挖土特點：“向進向上，強制切土”。其挖掘能力大，生產率高；適用范圍：用于開挖停機面以上的一三類土，它與運土汽車配合能完成整個挖運任務。可用于開挖大型干燥基坑以及土丘等。性能：正鏟挖土機性能見表1-9。開挖方式 根據挖土機的開挖路線與運輸工具的相對位置不同，分為正向挖土側向卸土和正向挖土后方卸土兩種(見圖140) 。 1) 正向挖土側向卸土； 2) 正向挖土后方卸土；(2) 工作面 工作面是指挖土機一次開行中進行挖土時的工作范圍 1）

22、工作面布置原則； 2）工作面布置方式。2.反鏟挖土機挖土特點：“后退向下，強制切土”。適用范圍：其挖掘力比正鏟小，能開挖停機面以下的一三類土，適用于挖基坑、基槽和管溝、有地下水的土壤或泥濘土壤。性能：液壓反鏟挖土機技術性能見表110。挖土布置方式：反鏟挖土機挖土時可采用溝端開挖和溝側開挖兩種方式，如圖144所示。 (1) 溝端開挖； (2) 溝側開挖。3.拉鏟挖掘機挖土特點：拉鏟挖土機的挖土特點是：“后退向下，自重切土” 。適用范圍：用于開挖停機面以下的一二類土。可用于開挖大而深的基坑或水下挖土。挖土布置方式：拉鏟挖土機的開挖方式與反鏟挖土機的開挖方式相似，可溝側開挖也可溝端開挖(見圖145)

23、 4.抓鏟挖土機抓鏟挖土機的挖土特點：“直上直下，自重切土”適用范圍：挖掘力較小，適用于開挖停機面以下的一二類土，如挖窄而深的基坑、疏通舊有渠道以及挖取水中淤泥等，或用于裝卸碎石、礦渣等松散材料。在軟土地基的地區，常用于開挖基坑等。分類：按行走方式分履帶式和輪胎式兩種；按工作方式分單斗式裝載機、鏈式和輪斗式裝載機。 土方工程主要使用單斗鉸接式輪胎裝載機。具有操作輕便、靈活、轉運方便、快速等特點。適用范圍：用于裝卸土方和散料，也可用于松軟土的表層剝離、地面平整和場地清理等工作。性能：常用國產鉸接式輪胎裝載機主要技術性能及規格見表111。(四) 裝載機 壓實機械根據壓實原理分為沖擊式、碾壓式和振動

24、壓實機械三大類。1.沖擊式壓實機械分類：沖擊式壓實機械主要有蛙式打夯機和內燃式打夯機兩類，蛙式打夯機一般以電為動力。適用范圍：沖擊式打夯機適用于狹小的場地和溝槽作業，也可用于室內地面的夯實及大型機械無法到達的邊角的夯實。（五）壓實機械2.碾壓式壓實機械分類：碾壓式壓實機械按行走方式分自行式壓路機和牽引式壓路機兩類。自行式壓路機常用的有光輪壓路機、輪胎壓路機。適用范圍：自行式壓路機主要用于土方、礫石、碎石的回填壓實及瀝青混凝土路面的施工。牽引式壓路機的行走動力一般采用推土機牽引。 3.振動壓實機械工作原理：振動壓實機械是利用機械的高頻振動，把能量傳給被壓土壤，降低土壤顆粒間的摩擦力，在壓實能量的

25、作用下，達到較大的密實度。分類：振動壓實機械按行走方式分為手扶平板式振動壓實機和振動壓路機兩類。適用范圍：手扶平板式振動壓實機主要用于小面積的地基夯實。振動壓路機是效率高、經濟的振動壓實機械，主要用在工程量大的大型土石方工程中。技術性能：常用壓路機主要技術性能參數見表1-12。土方機械的選擇原則：根據工程特點和技術條件，進行技術經濟比較，選擇效率高、費用低的機械。土方機械選擇要點： （1）地形起伏不大，平均運距短，挖填平整土方的面積較大，土的含水量適當，可選鏟運機。 （2）地形起伏較大的丘陵地帶，當挖土高度在3m以上，運輸距離超過1km，工程量較大且又集中時，可采用下述三種方式進行挖土和運土：

26、 1）正鏟挖土機配合自卸汽車進行施工； 2）用推土機將土推入漏斗，并用自卸汽車在漏斗下承土并運走。 3）用推土機預先把土推成一堆，用裝載機把土裝到汽車上運走。二、土方挖運機械的選擇及配套計算(一) 土方機械的選擇 （3）開挖基坑時根據下述原則選擇機械 1) 土的含水量較小，可結合運距長短、挖掘深淺，分別采用推土機、鏟運機或正鏟挖土機配合自卸汽車進行施工。 2) 如地下水位較高，則采用反鏟，拉鏟或抓鏟挖土機配合自卸汽車較為合適。 （4）移挖作填或基坑、管溝的回填土方施工，運距在60100m內宜選用推土機。 土方機械配套計算時，應先確定主導施工機械，其它機械應按主導機械的性能進行配套選用。當用挖土

27、機挖土，汽車運土時，應以挖土機為主導機械。 (二) 挖土機與運土車輛的配套計算原則填筑前的準備工作： 在土方填筑前，應清除基底上的垃圾、樹根及坑穴中的水、淤泥和雜物等。 在建筑物或構筑物地面下的填方或厚度小于0.5m的填方，應清除基底上的草皮、垃圾和軟弱土層。 在穩定山坡上填方，當山坡坡度為1/101/15時，應清除基底上的草皮；坡度陡于1/5時，應將基底挖成階梯形，階寬不小于1m。 當填方基底為耕植土或松土時，應將基底輾壓密實。第五節 土方的填筑與壓實（1）正確選擇填土的種類和填筑方法。（2）填方土料應符合設計要求。一、填筑的要求 填土的壓實方法一般有碾壓法、夯實法和振動壓實法。原理：碾壓法

28、是利用機械滾輪的壓力壓實土壤，使之達到所需的密實度，碾壓機械有光面碾(壓路機)、羊足碾和氣胎碾。特點及適用范圍：光面碾：光面碾對砂土、粘性土勻可壓實；羊足碾：羊足碾需要較大的牽引力，且只宜壓實粘性土；氣胎碾：氣胎碾在工作時是彈性體，其壓力均勻，填土質量較好。 二、填土壓實方法(一) 碾壓法原理：夯實法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實土壤， 用于小面積回填。夯實方法：夯實法分人工夯實和機械夯實兩種。夯實機械：夯實機械有夯錘、內燃夯土機和蛙式打夯機，人工夯土用的工具有木夯、石夯、飛硪等。原理：振動壓實法是將振動壓實機放在土層表面，借助振動機械使壓實機械振動，土顆粒在振動力的作用下發生相對位移而達到緊密狀態。適用范圍：如使用振動碾進行碾壓，可使土受振動和碾壓兩種作用，碾壓效率高，適用于大面積填方工程。(二) 夯實法 (三) 振動壓實法 填土壓實的影響因素較多，主要有壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。1.壓實功的影響 填土壓實后的密度與所耗的功的關系見