施工技术与概预算1

1、施工技术与概预算施工技术与概预算 任课教师任课教师 张韬张韬第一章第一章 土与土方工程土与土方工程 土的物理性质及其分类土的物理性质及其分类 土的力学性质土的力学性质 场地平整施工及沟槽、场地平整施工及沟槽、基坑开挖基坑开挖 土的回填压实土的回填压实 施工特点：施工特点： 面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施面广量大、劳动繁重、大多为露天作业、施工易受地区气候条件影响、施工条件复杂；土本工易受地区气候条件影响、施工条件复杂；土本身是一种天然物质，种类繁多，施工时受工程地身是一种天然物质，种类繁多，施工时受工程地质和水文地质条件的影响大。质和水文地质条件的影响大。 施工要求：施工要求： 根据工

2、程自身条件，尽可能采用先进的施工根据工程自身条件，尽可能采用先进的施工工艺和施工方法，精心制定施工方案，合理选择工艺和施工方法，精心制定施工方案，合理选择施工机械，以求得缩短工期，降低成本，获得最施工机械，以求得缩短工期，降低成本，获得最佳的经济效益。佳的经济效益。 1-1 1-1 土的物理性质及分类土的物理性质及分类 一、土的概念及组成一、土的概念及组成 1 1、土是由岩石风化生成的松散沉积物；、土是由岩石风化生成的松散沉积物； 风化作用一般分为物理风化、化学风化和生风化作用一般分为物理风化、化学风化和生物风化。岩石经物理风化形成较大的土颗粒物风化。岩石经物理风化形成较大的土颗粒原生矿物；经

3、化学风化形成较细小的土颗粒原生矿物；经化学风化形成较细小的土颗粒次生矿物。次生矿物。 2 2、土是由土颗粒（固相）、水（液相）和、土是由土颗粒（固相）、水（液相）和气（气相）所组成的三相体系。土的三相组成性气（气相）所组成的三相体系。土的三相组成性质、相对含量以及土的结构构造必然反映土的物质、相对含量以及土的结构构造必然反映土的物理性质理性质土的轻重、干湿、软硬等等。土的轻重、干湿、软硬等等。 粗大土粒如漂石、卵石、圆砾都是岩石的碎屑，粗大土粒如漂石、卵石、圆砾都是岩石的碎屑，大多数属于原生矿物。大多数属于原生矿物。砂粒砂粒大部分是岩石的单矿物大部分是岩石的单矿物颗粒，如石英、长石、云母等；颗

4、粒，如石英、长石、云母等；粉粒粉粒的矿物成分主的矿物成分主要是一些难溶盐，如要是一些难溶盐，如 等。等。粘粒粘粒的的矿物成分主要是粘土矿物、氧化物、氢氧化物以及矿物成分主要是粘土矿物、氧化物、氢氧化物以及各种难溶盐类，它们都是次生矿物。各种难溶盐类，它们都是次生矿物。 二、土的三相比例指标二、土的三相比例指标 土中的固体颗粒、水和气三部分的质量与体积土中的固体颗粒、水和气三部分的质量与体积之间的比例关系，是随着各种条件的改变而变化。之间的比例关系，是随着各种条件的改变而变化。如地下水位的升高或降低影响含水量；土的压实与如地下水位的升高或降低影响含水量；土的压实与否影响空隙比。否影响空隙比。33

5、、CaCOMgCO土的三相比例示意图土的三相比例示意图气水土粒swaswavvvmmmmvvv 1、土的密度、土的密度 土在天然状态下单位体积的质量。土在天然状态下单位体积的质量。 2、土的重力密度（重度）、土的重力密度（重度） 土在天然状态下单位体积的重量。土在天然状态下单位体积的重量。天然土的重度多在天然土的重度多在1622 。Vm)10(KgNggVG3/mKN 3、土粒的比重、土粒的比重 土粒重量与同体积土粒重量与同体积4时时水的重量之比。（无水的重量之比。（无量量纲纲） 纯纯水在水在4时时的重度。近似取的重度。近似取1010 4 4、土的含水量、土的含水量 土中水的重量土中水的重量与

6、与土粒重量之比，以百分土粒重量之比，以百分数计数计。WssSVGd1W3/mKN4纯水在W%100swGGwP6P6 5、土的干密度（干重度）、土的干密度（干重度） 土单位体积中固体颗粒的质量（重量）。土单位体积中固体颗粒的质量（重量）。 工程中常用土的干密度（干重度）作为控制人工程中常用土的干密度（干重度）作为控制人工填土密实度的指标。工填土密实度的指标。 6、土的饱和重度、土的饱和重度 土的孔隙中全部充满水时单位体积的重量。土的孔隙中全部充满水时单位体积的重量。)(gVmddsdVVGwVssat 7、土的有效重度（浮重度）、土的有效重度（浮重度） 地下水位以下的土受到水的浮力作用，扣除水

7、地下水位以下的土受到水的浮力作用，扣除水的浮力以后，单位体积土所受到的重力。的浮力以后，单位体积土所受到的重力。 8、土的孔隙比、土的孔隙比 土中孔隙体积与土粒体积之比。土中孔隙体积与土粒体积之比。wsatwssVVGSVVVe 9、土的孔隙率、土的孔隙率 土中孔隙体积占总体积的百分率。土中孔隙体积占总体积的百分率。 10、土的饱和度、土的饱和度 是指土中孔隙被水充满的程度，即土中水的体是指土中孔隙被水充满的程度，即土中水的体积与孔隙体积的比值，用百分数表示。积与孔隙体积的比值，用百分数表示。%100VVnV%100VwrVVS 三、无粘性土的密实度三、无粘性土的密实度 砂土、碎石土统称为无粘

8、性土，一般具有单砂土、碎石土统称为无粘性土，一般具有单粒结构，粒结构，最能反映无粘性土工程性质的是密实度。最能反映无粘性土工程性质的是密实度。呈密实状态时，无粘性土的结构稳定，土的强度呈密实状态时，无粘性土的结构稳定，土的强度较大，可作为良好的天然地基：呈松散状态时，较大，可作为良好的天然地基：呈松散状态时，尤其是饱和粉细砂，动力作用下结构常处于不稳尤其是饱和粉细砂，动力作用下结构常处于不稳定状态，是不良地基。定状态，是不良地基。 工程实践证明：较疏松但工程实践证明：较疏松但级配级配良好的砂土，良好的砂土，它的孔隙比比较密实但级配不好的砂土的孔隙比它的孔隙比比较密实但级配不好的砂土的孔隙比要小

9、。所以，评价砂土的密实度，是用砂土的相要小。所以，评价砂土的密实度，是用砂土的相对密度对密度（不是比重）（不是比重）来判别。来判别。P8P8 实际工程中常用标准贯入锤击数测定砂土实际工程中常用标准贯入锤击数测定砂土的密实度。的密实度。 轻便触探试验轻便触探试验。e；eeeeeeDr砂土的天然孔隙比孔隙比状态下的最密实砂土最松散minmaxminmaxmax 碎石土的密实度是根据野外鉴别方法：由碎石土的密实度是根据野外鉴别方法：由骨架颗粒含量的排列、可挖性、可钻性，将骨架颗粒含量的排列、可挖性、可钻性，将其划分为密实、中密、稍密三种状态。其划分为密实、中密、稍密三种状态。 现行规范根据无粘性土的

10、密实度，划分了现行规范根据无粘性土的密实度，划分了地基承载力特征值的范围。如：地基承载力特征值的范围。如： 中密状态（稍湿）的细砂，地基承载力特中密状态（稍湿）的细砂，地基承载力特征值为征值为160220KPa；而中密状态（很湿）的；而中密状态（很湿）的细砂，地基承载力特征值为细砂，地基承载力特征值为120160KPa。 四、粘性土的物理特征四、粘性土的物理特征 粘性土的状态主要是指其软硬程度。粘性粘性土的状态主要是指其软硬程度。粘性土随着含水量的变化，可有不同的状态。土随着含水量的变化，可有不同的状态。 粘性土由一种状态转到另一种状态的分界粘性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含

11、水量。含水量称为界限含水量。 1 1、界限含水量、界限含水量W(含水量）)()()(Lps流动状态可塑状态半固态固态0WWW液限塑限缩限 2 2、塑性指数和液性指数、塑性指数和液性指数 工程中所遇到的土多数为可塑状态，可塑状工程中所遇到的土多数为可塑状态，可塑状态的上限和下限分别是液限和塑限。液限和塑限省态的上限和下限分别是液限和塑限。液限和塑限省去百分号的差值称为塑性指数。去百分号的差值称为塑性指数。P10P10 工程中用塑性指数对粘性土进行分类。工程中用塑性指数对粘性土进行分类。 针对粘性土，粘性土的天然含水量和塑限的针对粘性土，粘性土的天然含水量和塑限的差值（省去百分号）与塑性指数之比称

12、为液性指数。差值（省去百分号）与塑性指数之比称为液性指数。P9P9PLPWWIPPLIWWI 从公式中可以看出，液性指数越大，土质从公式中可以看出，液性指数越大，土质越软，反之土越硬。所以，在工程实践中，将越软，反之土越硬。所以，在工程实践中，将粘性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑粘性土划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑五种状态。五种状态。 五、土的工程分类五、土的工程分类 在土方工程施工和工程预算定额中，根据在土方工程施工和工程预算定额中，根据土的开挖难易程度，将土分为：松软土（一）、土的开挖难易程度，将土分为：松软土（一）、普通土（二）、坚土（三）、砂砾坚土（四）、普通土（二）、坚土（

13、三）、砂砾坚土（四）、软石（五）、次坚石（六）、坚石（七）、特软石（五）、次坚石（六）、坚石（七）、特坚石（八）等八类。前四类为一般土，后四类坚石（八）等八类。前四类为一般土，后四类为岩石。为岩石。 1-2 1-2 土的力学性质土的力学性质 地基土在压力作用下体积减少的性质称为土的地基土在压力作用下体积减少的性质称为土的压缩性。压缩性。土体的压缩主要是孔隙体积的减少。如水土体的压缩主要是孔隙体积的减少。如水塔、水池、水泵房等构筑物使地基产生不同程度的塔、水池、水泵房等构筑物使地基产生不同程度的压缩变形，即沉降。压缩变形，即沉降。 （一）土的压缩系数（一）土的压缩系数a 地基沉降的大小，取决于基

14、础地面压力的大小地基沉降的大小，取决于基础地面压力的大小和地基土压缩性的大小（高压缩性土或低压缩性和地基土压缩性的大小（高压缩性土或低压缩性土）。土）。针对地基沉降而言，一般只研究土的竖向变针对地基沉降而言，一般只研究土的竖向变形。形。在工程实践中，研究土中某一点由原来的自重在工程实践中，研究土中某一点由原来的自重21200ppeeeMM121pe压力压力P1增加到外荷载作用下的压力增加到外荷载作用下的压力P2（自重压力（自重压力与附加压力之和），在这一压力间隔所表现的土的与附加压力之和），在这一压力间隔所表现的土的压缩性。压缩性。 压力由压力由P1增加到增加到P2，孔隙比由，孔隙比由e1减少

15、到减少到e2。土的压缩性用土的压缩性用M1、M2的斜率表示，设割线与横坐的斜率表示，设割线与横坐标轴的夹角为标轴的夹角为1221tanppeepeaa为压缩系数压缩系数的单位是压缩系数的单位是MPa。改错改错P12 我们想预先知道地基土的压缩性，在实验我们想预先知道地基土的压缩性，在实验室里用侧限压缩仪作土的压缩试验。按照规范室里用侧限压缩仪作土的压缩试验。按照规范中的规定，取中的规定，取P1=100KPa，P2=200KPa，对，对应的压缩系数取名应的压缩系数取名 。用。用 将土划分将土划分为低压缩性土、中压缩性土和高压缩性土。为低压缩性土、中压缩性土和高压缩性土。 （二）土的压缩模量（二）

16、土的压缩模量 土在完全侧限的条件下，土所受到的附加土在完全侧限的条件下，土所受到的附加应力与相应应变的比值。应力与相应应变的比值。21a21a 将土取出一个长方体，设水平截面面积为将土取出一个长方体，设水平截面面积为A，经荷载经荷载P1到到P2变化，产生压缩变形为变化，产生压缩变形为H2H1H2P1Pvs=1vv=1=vv2e1esvH 211111112222211111eHAVeVVVVVVAH：peHAVeVVVVVVAH：pSSSVSVSSSSVSVS作用作用 1211112111211211121211122221111111111121eeeHHeeeHH：PP：HeeeeHeHH

17、HH：eHe：H。eHeH、zz相应的应变附加应力则有推出缩的即土固体颗粒是不可压得由式 工程实践中用工程实践中用P1=100KPa，P=200KPa，经，经过土的有侧限的压缩试验，得到土的压缩模量过土的有侧限的压缩试验，得到土的压缩模量来区分土的压缩性。来区分土的压缩性。P12aeppeeeeeePPE：ZZS11221112112111由压缩模量的定义21SE （三）土的抗剪强度（三）土的抗剪强度 大量的工程实践和室内试验都表明：土的破大量的工程实践和室内试验都表明：土的破坏大多数是剪切破坏。土体抵抗剪切破坏的极限坏大多数是剪切破坏。土体抵抗剪切破坏的极限能力称为土的抗剪强度。常采用直剪仪

18、对土进行能力称为土的抗剪强度。常采用直剪仪对土进行剪切试验。取剪切试验。取n个相同的试样进行试验，对每一个相同的试样进行试验，对每一个试样施加不同的垂直荷载个试样施加不同的垂直荷载，得到相应的抗剪，得到相应的抗剪强度强度 两者之间近似于一条直线。两者之间近似于一条直线。 fcfftantan粘性土砂土P13。，c；，；mm，N称粘聚力上的截距抗剪强度线在纵坐标轴内摩擦角称夹角抗剪强度线与水平线的的垂直荷载试样施加在土的直剪试验中对土/21-3 1-3 沟槽开挖土方工程量计沟槽开挖土方工程量计算算 管道沟、建筑条形基础基槽、场地平整的管道沟、建筑条形基础基槽、场地平整的施工过程包括：土方的开挖、

19、运输、填筑与压实。施工过程包括：土方的开挖、运输、填筑与压实。 大面积平整场地，应采用机械施工。常用的大面积平整场地，应采用机械施工。常用的施工机械有挖土机、推土机和铲运机。施工机械有挖土机、推土机和铲运机。 土方工程施工特点是工程量大，施工条件复土方工程施工特点是工程量大，施工条件复杂。新建一个大型工业企业，其场地平整、房屋杂。新建一个大型工业企业，其场地平整、房屋及设备基础、厂区道路及管线开挖和回填涉及的及设备基础、厂区道路及管线开挖和回填涉及的土方量可达几十万至数百万立方米。土方量可达几十万至数百万立方米。 一、土的可松性：一、土的可松性： 自然状态下的土经开挖后，内部组织破坏，其自然状

20、态下的土经开挖后，内部组织破坏，其体积因松散而增加以后虽经回填压实仍不能恢复体积因松散而增加以后虽经回填压实仍不能恢复其原来的体积，土的这种性质称为土的可松性。其原来的体积，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：土的可松性用可松性系数表示： 式中式中 K Ks s土的最初可松性系数；土的最初可松性系数； K Ks s 土的最终可松性系数；土的最终可松性系数； V V 1 1土在自然状态下的体积；土在自然状态下的体积； V V 2 2土挖出后的松散状态下的体积；土挖出后的松散状态下的体积； V V 3 3土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。1312;VVKVVKssLh

21、iivK砂土的渗透实验砂土的渗透实验达西定律：达西定律：KiLKhv标 式中：式中： 称为边坡系数。称为边坡系数。mm越越小，坡越陡。小，坡越陡。 三、边坡放坡三、边坡放坡 坡度表示：如图，设坡度表示：如图，设i i为为边坡坡度，则：边坡坡度，则：mHBBHi: 11BBH1:mHBm 四、直壁开挖四、直壁开挖 根据土方工程相关规范的规定：根据土方工程相关规范的规定：对于土质均对于土质均匀且地下水位低于基坑（槽）底或管沟底面标高，匀且地下水位低于基坑（槽）底或管沟底面标高，开挖土层湿度适宜且敞露时间不长时开挖土层湿度适宜且敞露时间不长时，其挖方边，其挖方边坡可作成直壁，不加支撑，但挖方深度不宜

22、超过坡可作成直壁，不加支撑，但挖方深度不宜超过下列规定：下列规定： 密实、中密的砂土和碎石土密实、中密的砂土和碎石土- 1.0- 1.0（mm）；）； 硬塑、可塑的粉质粘土及粉土硬塑、可塑的粉质粘土及粉土-1.25-1.25（mm）；）； 硬硬塑、可塑的粘土和碎石类土塑、可塑的粘土和碎石类土（充填物为粘性土）（充填物为粘性土）- 1.50- 1.50（mm）；）； 坚硬的粘土坚硬的粘土 -2.0（m）。 按规定坡度开挖：按规定坡度开挖： 深度超过以上数值的基坑边坡，开挖时深度超过以上数值的基坑边坡，开挖时可按相应规范选取，对于可按相应规范选取，对于5m5m以内基坑可按表以内基坑可按表选取。选取

23、。 通过计算确定坡度：通过计算确定坡度： 对地下水、开挖深度、荷载、土质复杂对地下水、开挖深度、荷载、土质复杂等开挖条件超过规范的规定时，可采用土力等开挖条件超过规范的规定时，可采用土力学原理计算边坡坡度。学原理计算边坡坡度。P25P25 深度在深度在5m5m以内的基坑（槽）、管沟边坡最陡坡度以内的基坑（槽）、管沟边坡最陡坡度 五、五、支护支护 横撑式支撑横撑式支撑 开挖较窄的基坑或沟槽时多采用横撑式开挖较窄的基坑或沟槽时多采用横撑式支撑，如图所示。支撑，如图所示。 水平挡土板水平挡土板适用于湿度小、开挖深度适用于湿度小、开挖深度H3mH3m的条件；的条件； 垂直挡土板垂直挡土板适用于松散、湿

24、度大的土质适用于松散、湿度大的土质条件，而且开挖深度不限。条件，而且开挖深度不限。 沟槽横撑式支撑图沟槽横撑式支撑图a) a) 水平挡土板；水平挡土板；b) b) 垂直挡土板垂直挡土板1-1-水平挡土板；水平挡土板；2-2-垂直支撑；垂直支撑；3-3-工具式支撑；工具式支撑；4-4-垂直挡垂直挡土板；土板；5-5-水平支撑；水平支撑；6-6-连接件连接件 六、基坑（槽）、管沟土方量计算六、基坑（槽）、管沟土方量计算 基坑土方量的计算可近似按立体几何中拟基坑土方量的计算可近似按立体几何中拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积公式计算。体积公式计算。

25、 基槽和管沟在土方量计算时，可沿长度方向基槽和管沟在土方量计算时，可沿长度方向分段计算，将各段土方量相加，即得总土方量。分段计算，将各段土方量相加，即得总土方量。 设基坑深为设基坑深为H H，上、下底面积分别为，上、下底面积分别为A1A1、A2A2，H/2H/2处的中截面面积为处的中截面面积为AoAo，见下图，见下图)4(6201AAAHV 基坑土方量的计算基坑土方量的计算 基槽土方量计算基槽土方量计算)4(61201niiiiiAAAlV 关于管道沟槽的开挖：关于管道沟槽的开挖： 正确地选择沟槽断面形式，可以为管道施正确地选择沟槽断面形式，可以为管道施工创造良好的施工作业条件。在保证工程质量

26、工创造良好的施工作业条件。在保证工程质量和施工安全的前提下，减少土方开挖量，降低和施工安全的前提下，减少土方开挖量，降低工程造价，加快施工速度。要使沟槽断面形式工程造价，加快施工速度。要使沟槽断面形式选择合理，应综合考虑土的种类、地下水情况、选择合理，应综合考虑土的种类、地下水情况、管道断面尺寸、埋深和施工环境等因素。管道断面尺寸、埋深和施工环境等因素。 1-4 1-4 场地平整施工土方工场地平整施工土方工 程量计算程量计算 场地平整土方量的计算思路是先确定一个场场地平整土方量的计算思路是先确定一个场地设计标高，以此标高为基准分别计算标高以下的地设计标高，以此标高为基准分别计算标高以下的填方量

27、和标高以上的挖方量。填方量和标高以上的挖方量。 l、初步确定场地设计标高、初步确定场地设计标高Ho 初步确定场地设计标高的原则是场地内挖填初步确定场地设计标高的原则是场地内挖填方平衡，即场地内挖方总量等于填方总量。方平衡，即场地内挖方总量等于填方总量。 （1）在具有等高线的地形图上将施工区域划）在具有等高线的地形图上将施工区域划分为边长分为边长a=10m40m的若干方格如图所示；的若干方格如图所示； （2 2）确定各小方）确定各小方格的角点高程。可根格的角点高程。可根据地形图上相邻两等据地形图上相邻两等高线的高程，用插值高线的高程，用插值法求得。在无地形图法求得。在无地形图的情况下，也可以在的

28、情况下，也可以在地面用木桩或钢钎打地面用木桩或钢钎打好方格网，然后用仪好方格网，然后用仪器直接测出方格同角器直接测出方格同角点标高。点标高。 场地设计标高计算场地设计标高计算 （3 3）按挖填方平衡原则确定设计标高；）按挖填方平衡原则确定设计标高； )4(22211211220HHHHaNaHNHHHHH4)(222112110 场地场地设计标设计标高计算高计算图示图示 由图由图 可看出，可看出，H H1111只属于一个方格的角点只属于一个方格的角点标高，标高，H H1212和和H H2121则属于两个方格公共的角点标则属于两个方格公共的角点标高，高，H H2222则属于四个方格公共的角点标高

29、，它则属于四个方格公共的角点标高，它们分别在上式中要加一次、二次、四次。因此，们分别在上式中要加一次、二次、四次。因此，上式可改写成下列形式：上式可改写成下列形式： NHHHHH443243210 2、泄水坡度对设计标高的影响、泄水坡度对设计标高的影响 （1）单向泄水）单向泄水 用上述公式计算出的设计标高用上述公式计算出的设计标高Ho作为场地中作为场地中心线的标高，场地内任意一点的设计标高为心线的标高，场地内任意一点的设计标高为 。H，HimlmHliHHnn号低取比号高取该点比不小于场地泄水坡度离该点至场地中心线的距高场内任意一点的设计标000%2 . 0（2）双向泄水）双向泄水 场地内任意

30、一点的设计标高为场地内任意一点的设计标高为。yyxxii；yyxxllililHHyxyxyyxxn坡度方向的泄水该点于中心线的距离方向距场地该点于.0 3、场地平整土方量的计算、场地平整土方量的计算 场地平整土方量的计算一般采用方格网法和场地平整土方量的计算一般采用方格网法和断面法。断面法。 A、方格网法、方格网法 （1）计算场地各方格角点的施工高度）计算场地各方格角点的施工高度 0oHHh式中，式中，hoho为角点施工高度，即挖填高度，以为角点施工高度，即挖填高度，以“”为填，为填，“”为挖；为挖；H H0 0为角点的设计标高；为角点的设计标高；H H 为为角点的自然地面标高。角点的自然地

31、面标高。 （2 2）确定）确定“零线零线” 平面网格中，相邻两个零点相连成的一条平面网格中，相邻两个零点相连成的一条折线，就是方格网中的挖填分界线折线，就是方格网中的挖填分界线零线。零线。 设设h h1 1为填方角点的填方高度，为填方角点的填方高度，h h2 2为挖方为挖方角点的挖方高度，角点的挖方高度，O O为零点位置。则为零点位置。则O O点与点与A A点点的距离为：的距离为：211hhahx BACOD xah1 h2求零点的图解法求零点的图解法 （3 3）计算方格挖填土方量）计算方格挖填土方量 零线求出后，场地的挖填区即随之标出，零线求出后，场地的挖填区即随之标出，可按可按“四方棱柱体

32、法四方棱柱体法” 计算出各方格的挖填土计算出各方格的挖填土方量。方量。 全挖全填方格全挖全填方格 )(443212hhhhaV两挖两填方格两挖两填方格3223412424,332224121221443421hhhhhhaV、hhhhhhaV、，角点为填方填方部分角点为挖方挖方部分 三挖一填或三填一挖方格三挖一填或三填一挖方格 B B、断面法、断面法 由地形图或水准仪测量，沿场地取若干由地形图或水准仪测量，沿场地取若干4)22(6)(6432123 , 2, 143413424VhhhhaVhhhhhaV个互相平行的断面，划分为若干个梯形或三角个互相平行的断面，划分为若干个梯形或三角形，形，分

33、别计算每一个梯形和三角形的面积，分别计算每一个梯形和三角形的面积， 求和得整个断面的面积，求和得整个断面的面积，再由下式求出土再由下式求出土方的体积。方的体积。例（作业）例（作业）离相邻两个断面之间的距各断面的面积)1(22211232121jinnnlniFlFFlFFlFFV 4、土方机械化施工、土方机械化施工 （1 1）、）、推土机推土机 施工特点：灵活，功率大，爬施工特点：灵活，功率大，爬3030坡。坡。 推土机外形推土机外形 （1 1）种类：索式、液压）种类：索式、液压 （2 2）应用条件：应用条件：挖深（填高）挖深（填高）1.5m1.5m 运距运距100m100m，运距为运距为60

34、60米时效率最高；坡度米时效率最高；坡度3030；1 31 3类土类土 （3 3）作业方式：）作业方式： 下坡推土，坡度不宜超下坡推土，坡度不宜超过过1515 ； 并列推土，两台推土机并列，铲刀相并列推土，两台推土机并列，铲刀相距距1530cm1530cm，能提高生产率，能提高生产率15-20%15-20%； 分批分批集中、一次推送，适用于运距较远，土质较硬，集中、一次推送，适用于运距较远，土质较硬，以便使铲刀前保持满载，可缩短运输时间。以便使铲刀前保持满载，可缩短运输时间。 推土机的生产率推土机的生产率、推土机小时生产率、推土机小时生产率hP)/(36003hmKTqPph土的最初可松性系数

35、推土机每次的推土量的循环延续时间地点从推土到将土送至填土式中pKmqsT)()(3 、推土机台班生产率、推土机台班生产率dP)/(83台班mKPPBhd之间一般在时间利用系数式中75. 072. 0,BK （2）、铲运机）、铲运机 （1）类型：自行、拖式）类型：自行、拖式 （2）特点：较灵活；）特点：较灵活； 效率最高的铲运距离效率最高的铲运距离200350m 。 （3）适用条件：）适用条件： 13类土；大面积挖土；土的含水量类土；大面积挖土；土的含水量w27%；坡度在坡度在20度以内。度以内。 铲运机操纵灵活，运转方便，对行使道路铲运机操纵灵活，运转方便，对行使道路要求较低，能综合完成铲土、

36、运土、卸土、填要求较低，能综合完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等多项工作，其斗容量一般为筑、压实等多项工作，其斗容量一般为2.59立立方米，切土深度方米，切土深度1530厘米，铺土厚度为厘米，铺土厚度为2340厘米。厘米。 铲运机生产率铲运机生产率 、铲运机小时生产率、铲运机小时生产率nP)/(36003hmKTKqPpch.; 0 . 175. 0,)()(3土的最初可松性系数一般为铲斗装土的充盈系数铲斗容积环持续的时间循从挖土开始至卸土完毕PKKcmqsT 、铲运机台班生产率、铲运机台班生产率)/(83台班mKPPBhd75. 065. 0一般为时间利用系数BK 影响铲运机作业效率的因素有

37、运土坡度、影响铲运机作业效率的因素有运土坡度、填筑高度、运行路线和距离等。填筑高度、运行路线和距离等。一般上坡运土一般上坡运土坡度在坡度在5%15%时，增加的台班系数为时，增加的台班系数为1.051.14；填筑路基填土高度；填筑路基填土高度5m以上时，降以上时，降低台班产量系数为低台班产量系数为0.95；铲运机运行路线距离；铲运机运行路线距离越长则生产率越低。越长则生产率越低。C3-6C3-6型自行式铲运机型自行式铲运机C6-2.5C6-2.5型拖式铲运机型拖式铲运机 （3 3）、挖土机）、挖土机 常用挖土机主要为单斗挖土机，只用于挖常用挖土机主要为单斗挖土机，只用于挖土，运土由自卸式汽车完成

38、。根据挖土方式单土，运土由自卸式汽车完成。根据挖土方式单斗挖土机铲斗类型可分为：斗挖土机铲斗类型可分为：正铲正铲反铲反铲抓铲抓铲拉铲拉铲 （1 1）正铲）正铲 特点：只能挖土、挖土机必须停在开挖工特点：只能挖土、挖土机必须停在开挖工作面、挖土深度大、效率高；作面、挖土深度大、效率高； 条件：条件：1414类土、工作面无涌水的类土、工作面无涌水的大型工程。大型工程。 （2 2）反铲）反铲 特点：挖土机可在地面、边坡留土、挖土深特点：挖土机可在地面、边坡留土、挖土深度比正铲小；度比正铲小； 条件：条件：1 133类类土、土、小型基坑、基槽、独立柱小型基坑、基槽、独立柱基、水下挖土。基、水下挖土。

39、（3 3）抓铲）抓铲 抓铲挖土机是在挖土机臂端用钢索装一抓斗，抓铲挖土机是在挖土机臂端用钢索装一抓斗，可挖可挖1 12 2类土，特别适合独立基坑水下挖土。类土，特别适合独立基坑水下挖土。 （4 4）拉铲）拉铲 拉铲挖土机的铲斗悬挂在钢丝绳下，土斗借拉铲挖土机的铲斗悬挂在钢丝绳下，土斗借重力切入土中，可用于开挖重力切入土中，可用于开挖1212类土，开挖深度类土，开挖深度和宽度较大。由于开挖的精确性较差，边坡要留和宽度较大。由于开挖的精确性较差，边坡要留更多的土，且大多用于将土弃于土堆。更多的土，且大多用于将土弃于土堆。W1W1W2W2W3W3T1T1 T2 T2？ 5、运土、运土土方调配土方调配

40、 问题的实质：已知各挖土区和填土区的位置问题的实质：已知各挖土区和填土区的位置和土方量及各挖土区和填土区之间的距离，求各和土方量及各挖土区和填土区之间的距离，求各挖土区向各填土区调配的土方量是多少时，总的挖土区向各填土区调配的土方量是多少时，总的运输费用最低运输费用最低? ? 进行土方平衡调配时，应掌握以下原则：进行土方平衡调配时，应掌握以下原则： （1 1）应力求达到挖、填平衡和运距最短；）应力求达到挖、填平衡和运距最短； （2 2）调配区的划分应该与建筑物和构筑物的）调配区的划分应该与建筑物和构筑物的平面位置相协调，并考虑它们的分期施工顺序，平面位置相协调，并考虑它们的分期施工顺序，对有地

41、下设施的填土，应留土后填；（对有地下设施的填土，应留土后填；（3 3）好）好土要用在回填质量要求较高的地区；土要用在回填质量要求较高的地区； （4 4）分）分区调配应与全场调配相协调，避免只顾局部平区调配应与全场调配相协调，避免只顾局部平衡，任意挖填而妨碍全局平衡；（衡，任意挖填而妨碍全局平衡；（5 5）取土或）取土或弃土应尽量少占或不占农田及便利机械施工等。弃土应尽量少占或不占农田及便利机械施工等。 1-5 1-5 填土压实填土压实 填土料应慎重选择，填土料应慎重选择，含有大量有机质、含水含有大量有机质、含水溶性硫酸盐大于溶性硫酸盐大于5%5%、淤泥、膨胀土、冻土等不宜、淤泥、膨胀土、冻土等

42、不宜用作填方土料。用作填方土料。 （一）压实方法（一）压实方法 填土压实方法图填土压实方法图 a)a)碾压碾压 b)b)夯实夯实 c)c)振动振动 （二）作业参数（二）作业参数 1、密实度（或压实系数）、密实度（或压实系数） 土的要求密实度，通常以压实系数（压实土的要求密实度，通常以压实系数（压实度）度）c c 表示。压实系数为土的控制（实际）表示。压实系数为土的控制（实际）干密度干密度o o 与最大干密度与最大干密度d dmaxmax（最大干密度是（最大干密度是在最佳含水量的状态下，通过标准压实方法确在最佳含水量的状态下，通过标准压实方法确定的）的比值。定的）的比值。 maxddc 压实系数

43、一般由设计确定，例如，砌块承重压实系数一般由设计确定，例如，砌块承重结构和框架结构，在地基持力层范围内的结构和框架结构，在地基持力层范围内的c应大应大于于0.96，在地基的持力层范围以下，在地基的持力层范围以下c应在应在0.930.97之间。高等级公路路床之间。高等级公路路床c应大于应大于0.95。 粘性土或排水不良的砂土的最大干密度宜采粘性土或排水不良的砂土的最大干密度宜采用击实实验确定。当无试验资料时，可按下列公用击实实验确定。当无试验资料时，可按下列公式计算式计算；dWddsopswd压实填土的最大干密度01. 01maxmax 施工前，应求出现场填土的最大干密度，然后施工前，应求出现场

44、填土的最大干密度，然后乘以设计要求的压实系数，求得施工控制干密度，乘以设计要求的压实系数，求得施工控制干密度，。W。W。，W；d；，；，oppopsw18142%97. 096. 095. 0取对于粉土塑限可按当地经验取值或取最优含水量土粒的相对密度水的密度粉土取粉质粘土取粘土取经验系数cddmax计算出的控制干密度作为检查填土施工质量的计算出的控制干密度作为检查填土施工质量的依据。依据。 填土压实后的实际干密度，可采用环刀法填土压实后的实际干密度，可采用环刀法取样（每取样（每20m320m3或或20m20m取样一组），取样部位应在取样一组），取样部位应在每层压实后的下半部。式样取出后，先测出

45、土每层压实后的下半部。式样取出后，先测出土的湿密度，然后可按下试计算土的干密度的湿密度，然后可按下试计算土的干密度。；。，W；Wddo则填土压实不合格如果则填土压实合格如果土的含水量土的湿密度,%01. 0100 2、土的最佳含水、土的最佳含水量量 土的含水量不同，土的含水量不同，在同样压实功作用下，在同样压实功作用下，土的压实质量不同，土的压实质量不同，如图所示，如图所示，对应最大对应最大干重度的含水量称为干重度的含水量称为最佳含水量。最佳含水量。施工时施工时应尽量保证在最佳含应尽量保证在最佳含水量时压实。水量时压实。土的含水量土的含水量对压实质量的影对压实质量的影响响图图3 3、铺土厚度铺

46、土厚度 压实作用压实作用沿深度变化如沿深度变化如图所示，因此图所示，因此压实施工时分压实施工时分层铺土厚度应层铺土厚度应在压实设备作在压实设备作用深度范围内，用深度范围内，见表。见表。 压实作用沿深度的变化图压实作用沿深度的变化图分层铺土厚度和压实遍数压实机具每层铺土厚度（mm）每层压实遍数平碾20030068羊足碾200350812蛙式打夯机20030034人工打夯20034 4 4、压实遍数压实遍数 压实功与压实机具、压实遍数、作用时间压实功与压实机具、压实遍数、作用时间等因素有关，压实功与土的密实度的关系如图等因素有关，压实功与土的密实度的关系如图所示，因此压实遍数也应合理确定，见表。所

47、示，因此压实遍数也应合理确定，见表。土的密实土的密实度与压实度与压实功的关系功的关系图图 从图中看出，当土的含水量一定，在开始从图中看出，当土的含水量一定，在开始压实时，土的密度增加，当压实到接近土的最压实时，土的密度增加，当压实到接近土的最大密度时，压实功虽然增加许多，但土的密度大密度时，压实功虽然增加许多，但土的密度却没有明显变化。却没有明显变化。因此，在实际施工中，在压因此，在实际施工中，在压实机械和铺土厚度一定的条件下，碾压或夯击实机械和铺土厚度一定的条件下，碾压或夯击一定的遍数就可以了，过多的遍数对提高土的一定的遍数就可以了，过多的遍数对提高土的密度作用不大。密度作用不大。 对松土应

48、该先用轻碾压实，再用重碾碾压，对松土应该先用轻碾压实，再用重碾碾压，这样才能取得较好的压实效果。这样才能取得较好的压实效果。 复习思考题复习思考题 1、土是什么？、土是什么？ 2、什么是土的密度、干密度、有效重度、孔隙、什么是土的密度、干密度、有效重度、孔隙比、含水量？比、含水量？ 3、无粘性土的密实度怎样确定？、无粘性土的密实度怎样确定？ 4、 粘性土划分为什么土？粘性土划分为什么土？ 5、什么是塑限、液限、塑性指数、液性指数？、什么是塑限、液限、塑性指数、液性指数？在工程中有什么用途？在工程中有什么用途？ 6、压缩系数是什么意思？压缩模量与压缩系数、压缩系数是什么意思？压缩模量与压缩系数是

49、什么关系？压缩系数越大，土越怎么样？是什么关系？压缩系数越大，土越怎么样？ 7、土的最优含水量在工程中有什么用途？、土的最优含水量在工程中有什么用途？ 8、土、土的抗剪强度是什么含义？的抗剪强度是什么含义？ 9 9、土的内摩擦角随着土的含水量增加、土的孔、土的内摩擦角随着土的含水量增加、土的孔隙比增加怎么样？隙比增加怎么样？ 1010、坡度系数的含义是什么？、坡度系数的含义是什么？ 1111、场地平整施工时，确定设计标高的原则是、场地平整施工时，确定设计标高的原则是什么？什么？ 1212、正铲挖土机与反铲挖土机适用条件最明显、正铲挖土机与反铲挖土机适用条件最明显的区别是什么？的区别是什么？ 1

50、313、推土机、铲运机的台班生产率是如何计算、推土机、铲运机的台班生产率是如何计算的？的？ 1414、衡量填土压实密实度的指标、衡量填土压实密实度的指标压实系数压实系数是什么意思？是什么意思？第一章结束第一章结束 第二章第二章 施工排水施工排水 基坑内排水基坑内排水 流砂防治流砂防治 轻型井点降水轻型井点降水 2-1 2-1 基坑内排水基坑内排水 施工要点：施工要点：1、按规范规定的坡度放坡；、按规范规定的坡度放坡；2、基底土逐层开挖，验槽前基底标高高于设计标高基底土逐层开挖，验槽前基底标高高于设计标高0.20.3m；3、排水沟、集水井的位置应位于基、排水沟、集水井的位置应位于基础平面尺寸范围

51、以外。础平面尺寸范围以外。 排水方法如图所示，采用集水沟、集水井集排水方法如图所示，采用集水沟、集水井集水，然后由水泵排出。水，然后由水泵排出。 排水沟截面为排水沟截面为0.3m0.5m、坡度为、坡度为3； 集水井直径集水井直径0.60.8m、间距、间距2040m； 所用水泵有离心泵、潜水泵等。所用水泵有离心泵、潜水泵等。 集水井降水图集水井降水图 1-1-排水沟；排水沟；2-2-集水井；集水井；3-3-水泵水泵 2-2 2-2 流沙的防治流沙的防治 流沙的概念：当基坑（槽）挖土到地下水流沙的概念：当基坑（槽）挖土到地下水位以下，而土质又是细砂和粉砂，若采用明排位以下，而土质又是细砂和粉砂，若

52、采用明排水的方法，某一范围的土体悬浮于水中，土颗水的方法，某一范围的土体悬浮于水中，土颗粒随水流动，并随地下水涌入基坑，这种现象粒随水流动，并随地下水涌入基坑，这种现象叫流砂。叫流砂。 危害：流砂可造成边坡塌方、附近建筑物危害：流砂可造成边坡塌方、附近建筑物（构筑物）下沉、倾斜、倒塌等。（构筑物）下沉、倾斜、倒塌等。 流砂产生的原因：是单位体积颗粒所受的流砂产生的原因：是单位体积颗粒所受的向上动水压力向上动水压力G G D大于或等于土颗粒的有效重度大于或等于土颗粒的有效重度（浮重度），即：（浮重度），即：G GD D ，土颗粒处于悬浮状，土颗粒处于悬浮状态，土的抗剪强度为零，土颗粒随水流一起流

53、态，土的抗剪强度为零，土颗粒随水流一起流入基坑形成流砂。入基坑形成流砂。 产生流砂的土的内部条件是细砂或粉砂且产生流砂的土的内部条件是细砂或粉砂且颗粒较均匀，外因是动水压力颗粒较均匀，外因是动水压力G G D 。 防治流砂的原则：可概括为防治流砂的原则：可概括为“治砂先治治砂先治水水”，途径包括减少和平衡动水压力的大小，途径包括减少和平衡动水压力的大小和改变动水压力的方向。和改变动水压力的方向。 施工中采取的具体措施包括：施工中采取的具体措施包括： 1 1、枯水期施工；、枯水期施工； 2 2、打板桩增加地下水的渗流长度，减小、打板桩增加地下水的渗流长度，减小动水压力；动水压力； 3 3、水下挖

54、土，平衡动水压力；、水下挖土，平衡动水压力； 4 4、地下连续墙截住地下水；、地下连续墙截住地下水； 5 5、人工降水等。、人工降水等。 2-3 2-3 人工降水人工降水( (轻型井点降水）轻型井点降水） 人工降水人工降水(轻型井点降水）的含义：基坑开轻型井点降水）的含义：基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管挖前，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（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落在坑底以下，直至施工结束。降落在坑底以下，直至施工结束。 优点：工作面保持干燥，改善施工条件，优点：工作面保持干燥，改善施工条件， 改变改变 动水压力方向，

55、防止流砂形成，提高土的动水压力方向，防止流砂形成，提高土的强度和密实度；强度和密实度； 缺点：基坑附近土壤会沉降。缺点：基坑附近土壤会沉降。 降水方法：降水方法：轻型井点轻型井点、喷射井点、电渗井、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。其中点、管井井点、深井井点等。其中 喷射井点：喷射井点：当降水深度大于当降水深度大于6m6m或采用多级或采用多级轻型井点不经济时，且渗透系数为轻型井点不经济时，且渗透系数为0.150m/d0.150m/d的砂性土或淤泥质土，降水深度可达的砂性土或淤泥质土，降水深度可达820m820m。 电渗井点：电渗井点：渗透系数小于渗透系数小于0.1m/d0.1m/d的粘

56、土、的粘土、粉质粘土、淤泥质土，一般与轻型井点或喷射粉质粘土、淤泥质土，一般与轻型井点或喷射井点结合使用，与轻型井点结合时降水深度小井点结合使用，与轻型井点结合时降水深度小于于8m8m，与喷射井点结合时降水深度大于，与喷射井点结合时降水深度大于8 m8 m。 各种井点适用范围各种井点适用范围 井点类型井点类型土的渗透系土的渗透系数数(m/d)降水深度降水深度 轻轻 型型 井井 点点一级轻型井点一级轻型井点多级轻型井点多级轻型井点喷射井点喷射井点电渗井点电渗井点0.1 500.1 500.1 5015m,最深可达最深可达50m 轻型井点降水的设备轻型井点降水的设备 滤管：滤管：1.01.5m1.

57、01.5m、 3850mm3850mm、滤眼面、滤眼面积占滤管表面积积占滤管表面积2050%2050% 井点管：井点管：57m57m、 3850mm3850mm 集水总管和弯联管：集水总管和弯联管： 100127mm100127mm、4m/4m/节节 抽水设备：真空泵（每台负担抽水设备：真空泵（每台负担 100200m100200m）、离心水泵等。）、离心水泵等。一、轻型井点降水一、轻型井点降水轻型井点轻型井点降水全貌降水全貌 轻型井点降水全貌图轻型井点降水全貌图1 1井点管；井点管；2 2滤管；滤管；3 3总管；总管；4 4弯联管；弯联管；5 5水泵房；水泵房；6 6原有地下水位线；原有地下

58、水位线；7 7降水后的水位线降水后的水位线 轻型井点设计计算轻型井点设计计算(无压完整井）无压完整井） 1、确定平面布置方案、确定平面布置方案 2、确定高程布置方案、确定高程布置方案 3、井点系统涌水量计算（、井点系统涌水量计算（Q) 4、井点管数量计算、井点管数量计算(n) 5、井距计算、井距计算(D) 6、井距和井点管数量的调整、井距和井点管数量的调整(D、n) 7、抽水设备的选择、抽水设备的选择 轻型井点降水适用于粗砂、中砂、细砂、轻型井点降水适用于粗砂、中砂、细砂、粉砂等土层中粉砂等土层中. 1、确定平面布置方案、确定平面布置方案 单排：单排：B B6m6m 6m 、S S 5m 5m

59、； 环形环形: : 大面积大面积 （B10mB10m） 单环形：单环形：L/BL/B55、S S 5m 5m、B2R B5 5 分段布置成多个环形。分段布置成多个环形。 L L基坑长度；基坑长度；B B基坑宽度。基坑宽度。 环形井点平面布置示意图环形井点平面布置示意图 1 1总管；总管；2 2井点管；井点管； 3 3泵站泵站 2 2、高程布置、高程布置 H H（不含滤管）（不含滤管）HH1 1+h+i+h+iL L H1H1井点埋设面至坑底距井点埋设面至坑底距离离(m)(m)； h h坑底至降水后地下水坑底至降水后地下水位的距离位的距离(m)(m)，一般取，一般取0.51m0.51m； i i

60、地下水降落坡度，环形、地下水降落坡度，环形、双排布置时取双排布置时取1/101/10，单排布，单排布置时取置时取1/41/4； L L井点管至基坑中心的井点管至基坑中心的距离（单排井点为井点管至距离（单排井点为井点管至基坑另一侧的水平距离）基坑另一侧的水平距离）(m)(m)。 轻形井点高程布置图轻形井点高程布置图 滤管是井点设备的重要组成部分，对抽水效滤管是井点设备的重要组成部分，对抽水效果影响较大。滤管必须深入到含水层中。滤管的果影响较大。滤管必须深入到含水层中。滤管的直径为直径为38mm50mm,长度长度1.01.5m，管壁上钻，管壁上钻有直径为有直径为1319mm的小圆孔，外包两层滤网，