第1章 土方工程

1、第第1章章 土方工程土方工程涵盖范围类型1、土的挖掘、填筑和运输。2、排水、降水。3、土壁支撑。3、劳动强度大土方工程的特点：1、工程量大2、条件复杂4、多用机械化施工1.1 土的工程分类及性质土的工程分类开挖难易程度松软土普通土坚土砂砾坚土软石软石次坚石坚石特坚石土的工程性质1、土的可松性1V2V3V12VVKs最初可松性系数13sVVK 最后可松性系数2、土的含水量%100swmm含水量对挖土的难易程度、施工时的放坡、回填土的夯实均有影响。3、土的渗透性指水流通过土中孔隙的难易程度。LhhKiK21场地平整场地平整：把在高低起伏：把在高低起伏30厘米以内的天然地面，根据挖厘米以内的天然地面

2、，根据挖填平衡原则，改造成符合设计要求的平面。填平衡原则，改造成符合设计要求的平面。基坑开挖基坑开挖：面积在：面积在20m2以内的开挖。以内的开挖。基槽开挖基槽开挖：宽度在：宽度在3m以内，长度为宽度以内，长度为宽度3倍以上的土方开挖。倍以上的土方开挖。1.2 场地平整施工单位进场前，建设单位要做到“三通一平”，平即是场地平整。1.2.1 场地平整前的施工准备工作充分了解施工现场技术资料，掌握原有地下管线或构筑物的竣工图，做好平面控制桩位及垂直水准点位的布设及保护工作。场地清理。管道、坟墓、树根、草皮、耕植土、淤泥。地面水排除。尽可能利用自然地形设置排水沟，临时性排水设施与永久性排水设施相结合

3、。修建临时道路，临时设施。道路硬化。制定冬季、雨季施工措施。1.2.2 场地平整土方量计算场地平整土方量计算场地平整一般是进行挖高填低，首先计算场地的挖方量和填方量，确实场地的设计，由设计平面标高和天然地面的标高之差，得出场地各点的施工高度（即挖填高度），由此可以计算出场地平整的挖方和填方的工程量。确定设计标高计算施工高度计算挖、填方量NHHHHH443243210确定设计标高H0（H0）原则：挖填平衡。将场地划分成边长为10-40m的若干个正方形方格。用等高线插入法或水准仪测出各个角点的自然标高Hij。如果考虑土的可松性系数，设计标高应该有提高些，即：方面积设计标高调整前的总挖方面积设计标高

4、调整前的总填土的最后可松性系数挖体积设计标高调整前土的开1000wTswsWTswFFKVKFFKVHhHH如果考虑场地泄水坡度，则各角点设计标高应作如下调整：方向的泄水坡度。、场地沿、方向距中心点的距离、计算点沿、yxii。yxllililHHyxyxyyxxn 0计算各角点施工高度hn角点的自然标高。角点的设计标高；结果为负，表示该挖。结果为正，表示该填，角点的施工高度，计算式中HHhHHhnnnn ：在同一方格网上同一边上，如果同正或同负，表示这条边上同填或同挖；如果同一边上有正有负，则表示中间必有一点不挖也不填，称为零点。零点与零点连接，则成为零线，表示挖方区与填方区的分界线。零线的确

5、定：1h2hax211hhahx土方量的计算：1）方格四角全挖或全填时，432124hhhhaV1h2h3h4haa2）当方格的相邻相角点为挖方，另两角点为填方时1h2h3h4h挖方区填方区bdcea31842hhcbahacbV负挖42842hhedahaedV正填3）当方格的3个角点为填方（或挖方），另一角点为挖方（或填方）时1h2h3h4h填方区挖方区cb6300244bchhbcV挖5)2(500)2(32123212hhhbcahhhbcaV填1.3 土方调配土方调配是指在土方施工中对挖土的利用、堆弃和填土这三者之间的关系进行综合协调，确定填、挖区土方的数量和方向，力图使土方总量最小

6、或土方施工成本最低。“表上作业法 ”步骤： 计算出挖填土方量及平均运距运用“最小元素法”确定初始方案方案检验方案调整如图，是一矩形场地，现已知各土方调配区的土方量和各填、挖区相互之间的平均运距，试求最优土方调配方案。将图1.3.1中的数值填入挖填土方量及平均运距表，如表1.3.2所示。初始方案的确定最小元素法，即选择平均运距最小的一对挖填调配区，优先地、最大限度地供应土方量。方案检验首先将有调配数字方格的平均运距列出来，然后根据这些数字的方格，求出两组位势数（行位势数+列位势数运距），然后根据求出的位势数，求出其他方格的检验数（检验数运距行位势数列位势数）。有调配数字网格的检验数等于零。如所有

7、方格检验数恒大于等于0，表明方案最优。如果有小于零的，则需要进行方案调整。方案调整因为，所以把该检验数对应的调配土方量作为调整的对象。方法是：从土方量12格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有数字的方格做90度转弯（或不转弯），然后继续前进。经有限步后回到出发点，形成一条以有调配土方量的方格为转角点、用水平和竖直线连接起来的闭合回路。在各奇数次转角点的数字中（500，100）挑选一个最小的，将这个数字调到X12中，同时将闭合回路上其他奇数次转角上的数字都减去100，偶数次转角上的数字都增加100，使得填挖的土方量仍保持平衡。调整后，得到新的调配方案。如表1.3.6所示：012以新的调配方案，仍用

8、“位势法”进行检验，看其是否是最优方案。如果检验数中仍有负数存在，那就仍然按上述步骤继续调整，直到所有检验数都为正数为止。该方案的土方运输总量为：mmZ394000404007010060400405007010050400最后，将表中的土方调配数值绘制成土方调配图，如图1.3.2所示。1.4 施工排水实际施工中，天会下雨，遇到雨季更是大雨滂沱，所以要排除地面水；如果地下水位比较高，则地下水的涌出会降低地基力或边坡坍塌。所以施工中需要排水。施工排水排除地面水降低地下水位排水沟截水沟集水井降水井点降水轻型井点管井井点深井井点喷射井点排除地面水的方式：在施工区域内考虑临时排水系统，设置排水沟，明挖

9、或暗埋都中，要注意与市政排水系统相适应。排水沟的横断面不小于500mm500mm，纵向坡度为1%3%。设置截水沟：在山坡地区施工，应在较高一面的山坡上，先做好永久性截水沟，或临时性截水沟，阻止山坡水流入施工现场。在截水沟较低的一侧，还就设置土台，以阻止场外水流入施工场地。集水井降水（明降水）在基坑开挖过程中，在基坑底四周或中央开挖排水沟，并每隔2040m设置一个集水井，使水流入集水井内，然后用水泵抽走的一种施工方法。集水井的宽度一般为0.30.8m，其深度要随着挖土的深度而加深，要经常保持低于挖土面0.71m。当挖到设计标高后，集水井底应低于坑底12m，并铺设滤水层。特点：施工方便，设备简单，

10、降水费用低，管理维护较易，应用最多。主要用于地质情况良好，地下水不旺，一般基础及中等面积基础的排水。离心式水泵利用叶轮高速旋转时所产生的离心力，将轮心部分的水甩往轮边，沿出水管压向高处。主要性能指标：流量、总扬程、吸水扬程和功率。出水扬程总扬程吸水扬程潜水泵潜水泵工作时完全浸在水中。体积小、重量轻、移动方便、安装简单。使用时，为了防止电机烧坏，不得脱水运转，或陷入泥中，也不适宜于排除含泥量较高的水质或泥浆水，以免泵叶轮被杂物堵塞。流砂发生的原因连通器原理当水由高水位流向低水位时，水在土中渗流过程中受到土颗粒的阻力，同时水对土颗粒也作用一个压力，这个压力称为动水压力，记为GD（单位体积土所受到的

11、压力）。LhhiiGWD21当水流从下往上时，动水压力与重力方向相反，减小土粒间的压力，也就是土粒除了受水的浮力外，还受到动水压力向上举的趋势。如果动水压力大于等于浸水容重，即8 . 9satDG土则土颗粒处于悬浮状态，土的抗剪强度等于零，土颗粒随着渗流的水一起流动，就产生“流砂”现象。21土LhhW流砂的防治措施：1、减小水头2、增加渗流长度1、抛大石块。增加土的重量，以平衡动水压力。2、打板桩。将板桩打入基坑下面一定深度，增加渗流路径，减少水力坡度，降低动水压力。3、井点降水。井点降水法预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管，利用抽水设备在开挖前和开挖过程中不断抽水，使地下水位降低到坑底以下，

12、直至基础工程施工完毕。使基坑保持干燥，从根本上消除流砂现象。井点管直径为3850mm，长为57m的无缝钢管。井点管下端配有外径为3851mm的钢管为滤管，长为1.01.2m,下端为一铸铁塞头。1、当基坑或沟槽宽度小于6m,且降水深度不超过5m时，可以单排井点。2、当基坑宽度大于6m或土质不良时，宜采用双排井点。3、对于面积较大的基坑，可以采用环状井点，四周加密。平面布置高程布置滤管必须埋设在透水层内。轻型井点施工注意事项：1、为了检查降水效果，必须选择有代表性的地点设置水位观测孔。2、冲孔孔径不应小于300mm，并保持垂直，上下一致，使滤管有一定厚度的砂滤层。3、冲孔深度应比滤管底部低0.5m

13、以上，以保证滤管埋设深度，并防止被井孔中的沉淀泥砂所淤塞。4、井点系统使用时，应连续抽水，若时抽时停，滤管易堵塞，也容易抽出土粒，使出水混浊。5、轻型井点的出水顺序是：“先大后小，先混后清。”1.5 土方工程的机械化施工履带式推土机附着牵引力大，对地压力小。液压式推土机的铲刀用液压操纵，能强制切入土中，且可以调升铲刀和调整铲刀的角度。轮胎式推土机机动性强。推土机的特点：可以单独进行切土、推土和卸土工作。多用于场地清理、开挖深度不大的基坑。主要适用于开挖一、二、三类土。有效的推土方式：槽形推土：减少土从铲刀两侧散失。并列推土法：增大推土量。下坡推土法：借助自重，可以提高生产效率30%左右。装载机

14、（铲车）铲运机铲运机是一种综合完成挖土、运土、卸土、填筑、整平的机械。应用于大面积场地平整，开挖大型基坑。最适宜于铲运含水量不大于27%的松土和普通土。单斗挖土机正铲挖土机挖掘能力大，“前进向上，强制切土”。在停机面以上挖土，要求停机面干燥。反铲挖土机适用于开挖停机面以下的一、二、三类土。“后退开进，强制切土”。沟端开挖、沟侧开挖。土斗借助自重使斗齿切入土中，常用于水下作业。精确性较差。拉铲挖掘机拉铲挖掘机“直上直下，自重切土”。只能开挖停机面以下的一、二类土，如窄而深的基坑、深槽，特别适合水下挖土。1.5.2 土方机械的选择与机械配合选择土方机械的要点：1、铲运机适合于平整场地，当起伏不大，

15、坡度小于15度，填挖面积较大，平均运距较短（1500以内），含水量小于27%时都适用。2、正铲挖掘机适合于起伏较大的丘陵地带，挖土高度在3m以上，运输距离超过2000m。配合自卸汽车。3、对基坑开挖，当基坑深度在12m，而长度又不太长时，可以采用推土机；对于深度在2m以内的线状基坑，宜采用铲运机开挖；当基坑面积较大时，工程量又集中时，可以选用正铲挖土机挖土、自卸汽车运土；若地下水位较高，又不采用降水措施时，则应采用反铲、拉铲或抓铲施工。4、移挖作填以及基坑和管沟的回填土，当运距在100m以内时，可采用推土机施工。1.5.3 土方的压填筑与压实回填土要满足强度、变形和稳定性的要求。所以既要正确选

16、择填土的材料，又要合理选择填筑和压实的方法。填料的选择：碎石类土、砂土和爆破石渣，可以用作表层以下的填料；碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅可用于无压实要求的填方；淤泥和淤泥质土一般不能用作填料。基底的处理：1、基底上树墩及主要应拔出，坑穴内清除积水、淤泥和杂物；2、当坡度大于1/5时，应将基底挖成阶梯形，阶宽不小于1.0m。3、在水田、沟渠、池塘上进行填方时，应根据实际情况采用排水疏干、挖除淤泥或抛填石块、砂砾、矿渣等方法处理后，进行填土。填筑方法：1、接近水平地分层填土、压实。2、挡土墙后的填土，应选用透水性较好的土或在粘性土中掺入石块作填料；分层夯实，并按要求做好滤水层和排水盲沟。3、

17、填方施工应从最低处开始；分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形状，辗迹重叠0.51.0m。上、下缝应错开不小于1.0m，且接缝部位不得在基础下、墙角、柱墩等重要部位。4、对称进行。压实方法碾压夯实振动平碾适用平碾适用砂类土和粘性土。砂类土和粘性土。适合于大面积的填土。羊足碾适用于压实粘性土。蛙式打夯机蛙式打夯机适用地基坑、管沟及各种零散的边角部位。夯锤夯锤适合于夯实砂性土、湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的填土。影响填土压实的因素压实功的影响含水量的影响铺土厚度的影响dd较为干燥的土，由于颗粒之间的摩阻力较大，不易压实；当含水量过大，土颗粒之间孔隙由水填充而呈饱和状态，也不能被压实。最优含水量最大干密度土在压实功的作用下，其应力随深度加深逐渐减小，超过一定深度后