第一章 土石方工程

1、§1-1土石方简介一、土的分类：1、土的工程分类（按照挖土的复杂程度）：土的工程分类 表1-1土的分类土的级别土的名称坚实系数f密度（t/m3）开挖方法及工具一类土（松软土）I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）0.50.60.61.5用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土（普通土）II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵（碎）石；种植土、填土0.60.81.11.6用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土（坚土）III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土0.81.01.751.9主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬

2、棍四类土（砂砾坚土）IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1.01.51.9整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土（软石）VVI硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石1.54.01.12.7用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土（次坚石）VIIIX泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩4.010.02.22.9用爆破方法开挖，部分用风镐七类土（坚石）XXIII大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安

3、山岩；玄武岩10.018.02.53.1用爆破方法开挖八类土（特坚石）XIVXVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、粉岩、角闪岩18.025.0以上2.73.3用爆破方法开挖注：1土的级别为相当于一般16级土石分类级别；2坚实系数f为相当于普氏岩石强度系数。2、岩石按坚硬程度分类：岩石坚硬程度的定性划分 表1-2类别饱和单轴抗压强度标准值frk（MPa）定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩frk60锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；基本无吸水反应未风化微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、硅质砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等较硬岩60

4、frk30锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；有轻微吸水反应1微风化的坚硬岩；2未风化微风化的大理岩、板岩、石灰岩、钙质砂岩等软质岩较软岩30frk15锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；指甲可刻出印痕1中风化的坚硬岩和较硬岩；2未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩等软岩15frk5锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，可捏成团1强风化的坚硬岩和较硬岩；2中风化的较软岩；3未风化微风化的泥质砂岩、泥岩等极软岩frk<5锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团1风化的软岩；2全风化的各种岩石；3各种半成岩3、按岩体完整程度划分岩体完整程度的划分 表1-3类

5、别完整性指数结构面组数控制性结构面平均间距（m）代表性结构类型完整0.75121.0整状结构较完整0.750.55230.41.0块状结构较破碎0.550.3530.20.4镶嵌状结构破碎0.350.1530.2碎裂状结构极破碎0.15无序-散体状结构注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的二次方。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。4、粘性土按塑性指数分类：粘性土按塑性指数IP分类 表1-4粘性土的分类名称粘土粉质粘土塑性指数IPIP1710IP17注：1塑性指数由相应76g圆锥体沉入土样中深度为10mm时测定的液限计算而得；2IP10的土，称粉土（少粘性土）；粉土又分粘质粉土（粉粒

6、0.05mm不到50%，IP10）、砂质粉土（粉粒0.5mm占50%以上，IP10）。二、土的基本性质：土的基本物理性质指标 表1-5指标名称符号单位物理意义表达式附注密度t/m3单位体积土的质量，又称质量密度由试验方法（一般用环刀法）直接测定重度kN/m3单位体积土所受的重力，又称重力密度由试验方法测定后计算求得相对密度ds土粒单位体积的质量与4时蒸馏水的密度之比由试验方法（用比重瓶法）测定干密度dt/m3土的单位体积内颗粒的重量由试验方法测定后计算求得干重度dkN/m3土的单位体积内颗粒的重力由试验方法直接测定含水量w%土中水的质量与颗粒质量之比由试验方法（烘干法）测定饱和密度satt/m

7、3土中孔隙完全被水充满时土的密度由计算求得饱和重度satkN/m3土中孔隙完全被水充满时土的重度由计算求得有效重度'kN/m3在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度由计算求得孔隙比e土中孔隙体积与土粒体积之比由计算求得孔隙率n%土中孔隙体积与土的体积之比由计算求得饱和度Sr%土中水的体积与孔隙体积之比由计算求得注：表中W土的总重力（量）； Ws土的固体颗粒的重力（量）； w蒸馏水的密度，一般取w=1t/m3； w水的重度，近似取w=10kN/m3； g重力加速度，取g=10N/Kg 2、土的力学性质指标：压缩系数土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原

8、状土的压缩试验确定。压缩系数按下式计算： （1-1）式中 1000单位换算系数； a土的压缩系数（MPa-1）；p1、p2固结压力（kPa）； e1、e2相对应于p1、p2时的孔隙比。评价地基压缩性时，按p1为100kPa，p2为200kPa，相应的压缩系数值以a1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：（1）当a1-20.1MPa-1时，为低压缩性土；（2）当0.1a1-20.5MPa-1时，为中压缩性土；（3）当a1-20.5MPa-1时，为高压缩性土。压缩模量工程上也常用室内试验求压缩模量Es作为土的压缩性指标，压缩模量按下式计算： （1-2）式中 Es土的压缩模量（MPa）

9、； e0土的天然（自重压力下）孔隙比；a从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa-1）。土的内摩擦角和粘聚力c 图1-1 抗剪强度与法向应力的关系曲线（a）粘性土； （b）砂土抗剪强度计算：土的抗剪强度一般按下式计算：f·tgc （1-3）式中 f土的抗剪强度（kPa ）；作用于剪切面上的法向应力（kPa）；土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；c土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c0。3、土的工程性质：土的可松性土的可松性是土经挖掘以后，组织破坏，体积增加的性质，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体

10、积。土的可松性程度一般以可松性系数表示。它是挖填土方时，计算土方机械生产率、回填土方量、运输机具数量、进行场地平整规划竖向设计、土方平衡调配的重要参数。最初可松性系数KsV2/V1；最终可松性系数K'sV3/V1；V1开挖前土的自然体积；V2开挖后土的松散体积；V3运至填方处压实后之体积。各种土的可松性参考数值 表1-6土的类别体积增加百分比（%）可松性系数最初最终KsK's一类（种植土除外）81712.51.081.171.011.03一类（植物性土、泥炭）2030341.201.301.031.04二类14281.551.141.281.021.05三类2430471.24

11、1.301.041.07四类（泥灰岩、蛋白石除外）2632691.261.321.061.09四类（泥灰岩、蛋白石）333711151.331.371.111.15五七类304510201.301.451.101.20八类455020301.451.501.201.30土的压缩性取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩性以土的压缩率表示。 土的压缩率P的参考值 表1-7土的类别土的名称土的压缩率每m3松散土压实后的体积（m3）一二类土种植土20%0.80一般土10%0.90砂土5%0.95三类土天然湿度黄土12%17%0.85一般土5%0.95干燥坚实黄士5%7%0.9

12、4一般可按填方截面增加10%20%方数考虑。3土的休止角：土的休止角（安息角）是指在某一状态下的土体可以稳定的坡度。土的休止角 表1-8土的名称干土湿润土潮湿土角度（°）高度与底宽比角度（°）高度与底宽比角度（°）高度与底宽比砾石401：1.25401：1.25351：1.50卵石351：1.50451：1.00251：2.75粗砂301：1.75351：1.50271：2.00中砂281：2.00351：1.50251：2.25细砂251：2.25301：1.75201：2.75重粘土451：1.00351：1.50151：3.75粉质粘土、轻粘土501：1.7

13、5401：1.25301：1.75粉土401：1.25301：1.75201：2.75腐殖土401：1.25351：1.50251：2.25填方的土351：1.50451：1.00271：2.004、土的渗透系数：k=Q/A·I渗透系数的确定方法主要有常水头试验法和变水头试验法：常水头试验法：常水头试验适用于透水性大（ k >10 -3 cm /s ）的土，例如砂土。变水头试验法：粘性土由于渗透系数很小，流经试样的总水量也很小，不易准确测定，可采用变水头试验，即整个试验过程中，水头随时间而变化。三、土的简单鉴别：1、粘性土的现场鉴别方法：粘性土的现场鉴别方法 表1-9土的名称湿

14、润时用刀切湿土用手捻摸时的感觉土的状态湿土搓条情况干土湿土粘土切面光滑，有粘刀阻力有滑腻感，感觉不到有砂粒，水分较大，很粘手土块坚硬，用锤才能打碎易粘着物体，干燥后不易剥去塑性大，能搓成直径小于0.5mm的长条（长度不短于手掌），手持一端不易断裂粉质粘土稍有光滑面，切面平整稍有滑腻感，有粘滞感，感觉到有少量砂粘土块用力可压碎能粘着物体，干燥后较易剥去有塑性，能搓成直径为23mm的土条粉土无光滑面，切面稍粗糙有轻微粘滞感或无粘滞感，感觉到有砂粒较多、粗糙土块用手捏或抛扔时易碎不易粘着物体，干燥后一碰就掉塑性小，能搓成直径为23mm的短条砂土无光滑面，切面粗糙无粘滞感，感觉到全是砂粒、粗糙松散不能

15、粘着物体无塑性，不能搓成土条2、碎石土的现场鉴别：碎石土密实度现场鉴别方法 表1-10密实度骨架颗粒含量和排列可挖性可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交错排列，连续接触锹镐挖掘困难，用撬棍方能松动，井壁一般较稳定钻进极困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈，孔壁较稳定中密骨架颗粒含量等于总重的60%70%，呈交错排列，大部分接触锹镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持颗粒凹面形状钻进较困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象稍密骨架颗粒含量等于总重的55%60%，排列混乱大部分不接触锹可以挖掘，井壁易坍塌，从井壁取出大颗粒后砂土立即坍落钻进较容易，冲击钻探时，

16、钻杆稍有跳动，孔壁易坍塌松散骨架颗粒含量小于总重的55%，排列十分混乱绝大部分不接触锹易挖掘，井壁极易坍塌钻进很容易，冲击钻探时，钻杆无跳动，孔壁极易坍塌注：骨架颗粒系指与表1-10相对应粒径的颗粒。碎石土的密实度应按表列各项要求综合确定。§1-2土方工程量计算一、场地平整土方量计算：场地平整是将需进行建筑范围内的自然地面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。在工程总承包施工中，三通一平工作常常是由施工单位来实施。它的一般施工工艺程序安排是：现场勘察清除地面障碍物标定整平范围设置水准基点设置方格网，测量标高计算土方挖填工程量平整土方场地碾压验收

17、。土方量的计算有方格网法和横截面法。（一）方格网法：一般在地形起伏不大的地区采用，计算步骤如下：划分方格网：方格网边长a（10-40m），水平边长，角点编号（A3、阿拉伯数字）；确定方格角点自然地面标高H：根据地形等高线采用直线插入法确定，现场测量；确定场地设计标高H0并根据相关影响因素进行调整H0；确定角点施工高度（填、挖方高度），即角点高差h；确定零点、零线、确定底面图形及面积；按照公式计算各填挖方区土方量。1、确定场地设计标高H0的方法：最小二乘法：挖填方平衡而且挖、填方总量之和最小；按照挖填方平衡原理确定：H0值可由下式求得： （1-2)式中 a方格网边长（m）； N方格网数（个）；H

18、1一个方格共有的角点标高（m）； H2二个方格共有的角点标高（m）；H3三个方格共有的角点标高（m）； H4四个方格共有的角点标高（m）。由规划部门直接确定：2、影响场地设计标高H0的主要因素： 土的可松性；场地排水条件的影响；单向排水时H0 H0 l·i （ 1-3 ） 双向排水时H0 H0 ± lxix ± lyiy （ 1-4 ）边坡用土的影响；设计标高以上（以下）的填方 （挖方）；就近借土（弃土）的影响；土方机械化施工的影响。3、角点高差h= H0- H（0为填方，0为挖方），+为填方，为挖方。4、零点确定方法：计算法（直线插入法）：零点的位置按下式计算（

19、图1-2）： （1-5）式中 x1、x2角点至零点的距离（m）；h1、h2相邻两角点的施工高度（m），均用绝对值；a方格网的边长（m）。图1-2 零点位置计算示意图为省略计算，亦可采用图解法直接求出零点位置，方法是用尺在各角上标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。这种方法可避免计算（或查表）出现的错误。图1-3 零点位置图解法5、计算土方体积：按方格网底面积图形和表1-11所列体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量，或用查表法计算。常用方格网点计算公式 表1-11本表是按照公式V=S底·H均（二）横断面法：横截面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖填深度较大又

20、不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤和方法如下：划分横截面根据地形图、竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分横截面，使截面尽量垂直于等高线或主要建筑物的边长，各截面间的间距S可以不等，一般可用10m或20m，在平坦地区可用大些，但最大不大于100m。画横截面图形按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为挖方或填方的截面。计算横截面面积：计算每个截面的挖方或填方截面面积。计算土方量根据横截面面积按下式计算土方量： (1-6)式中 V相邻两横截面间的土方量（m3）；A1、A2相邻两横截面的挖（）或填（）的截面积（m2）

21、；S相邻两横截面的间距（m）。（三）边坡土方量计算：用于平整场地、修筑路基、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用图算法。 图算法系根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体，一种为三角棱体；另一种为三角棱柱体，然后应用几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇总即得场地总挖土（）、填土（）的土方工程量。三角楞锥体体积计算V=F·L三角棱柱体体积计算V=（F1+F2）·L当两端横截面面积差异较大时：V=(F1+F2+4F0)（四）土方调配及其计算：1、土方的平衡与调配原则挖方与填方基本达到平衡，减少重复倒运，尤其要避免倒流、乱流、对流；挖（填）方量与

22、运距的乘积之和尽可能为最小，即总土方运输量或运输费用最小；好土应用在回填密实度要求较高的地区，即回填土质量的要求；整体与局部、前期与后期施工、与地下构筑物的施工结合；取土或弃土应尽量不占农田或少占农田，弃土尽可能有规划地造田；同时便于机具调配、机械化施工。2、土方平衡与调配的步骤及方法：土方平衡与调配需编制相应的土方调配图，其步骤如下：划分调配区。在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适当划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。划分时应注意以下几点：划分应与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑开工顺序、分期施工顺序；调配区大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作尺寸要求；调配区范围应

23、和土方工程量计算用的方格网相协调，一般可由若干个方格组成一个调配区；当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。计算各调配区的土方量并标明在图上。计算各挖、填方调配区之间的平均运距，即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离， 一般情况下，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置代替重心坐标。采用“最小元素法”编制土方初始调配方案，在最小运距内添加最大土方量。确定土方最优调配方案。对于线性规划中的运输间题，可以用“表上作业法”来求解，使总土方运输量为最小值，即为最优调配方案。绘出土方调配图。根据以上计算，标出调配方向、土方

24、数量及运距（平均运距再加施工机械前进、倒退和转弯必需的最短长度）。编制土方调配施工说明。§1-3土方工程施工一、土方施工前准备工作：1、熟悉和审查图纸，各种资料（气象、水文、地质，技术经济条件等）；2、查勘施工现场摸清工程场地情况，收集施工需要的各项资料，以便为施工规划和准备提供可靠的资料和数据。3、编制施工方案工程概况；基础平面布置图和剖面图；绘制施工总平面布置图和基坑土方开挖图；制定现场场地整平、基坑开挖施工方案；确定开挖路线、顺序、范围、底板标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置，以及挖去的土方堆放地点；提出需用施工机具、劳力、推广新技术计划。4、平整施工场地5、清除现场障碍物：采

25、取有效地防护加固措施，可利用的建筑物应充分利用。6、地下墓探：在黄土地区或文化积淀深厚地区，按设计要求位置，用洛阳铲进行铲探。 7、作好排水降水设施8、设置测量控制网包括控制基线、轴线和水平基准点；方格网，设置龙门板、放出基坑（槽）挖土灰线、上部边线和底部边线和水准标志。9、修建临时设施及道路10、准备机具、物资及人员二、土方开挖一般要求：土方开挖一般遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。1、场地开挖：挖方边坡应根据使用时间（临时或永久性）、土的种类、物理力学性质（内摩擦角、粘聚力、密度、湿度）、水文情况等确定。挖方边坡坡度应按设计要求，如设计无规定，可按表1-12、1-13、

26、1-14采用。永久性土工构筑物挖方的边坡坡度 表1-12项次挖土性质边坡坡度1在天然湿度、层理均匀、不易膨胀的粘土、粉质粘土和砂土（不包括细砂、粉砂）内挖方深度不超过3m1：1.001：1.252土质同上，深度为312m1：1.251：1.503干燥地区内土质结构未经破坏的干燥黄土及类黄土，深度不超过12m1：0.101：1.254在碎石土和泥灰岩土的地方，深度不超过12m，根据土的性质、层理特性和挖方深度确定1：0.501：1.505在风化岩内的挖方，根据岩石性质、风化程度、层理特性和挖方深度确定1：0.201：1.506在微风化岩石内的挖方，岩石无裂缝且无倾向挖方坡脚的岩层1：0.107在

27、未风化的完整岩石内的挖方直立的土质边坡坡度允许值 表1-13土的类别密实度或状态坡度允许值（高宽比）坡高在5m以内坡高为510m碎石土密实1：0.351：0.501：0.501：0.75中密1：0.501：0.751：0.751：1.00稍密1：0.751：1.001：1.001：1.25粘性土坚硬1：0.751：1.001：1.001：1.25硬塑1：1.001：1.251：1.251：1.50注：表中碎石土的充填物为坚硬或硬塑状态的粘性土。对于砂土或充填物为砂土的碎石土，其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。岩石边坡坡度允许值 表1-14岩石类土风化程度坡度允许值（高宽比）坡高在8m以内坡高

28、815m坡高1530m硬质岩石微风化1：0.101：0.201：0.201：0.351：0.301：0.50中等风化1：0.201：0.351：0.351：0.501：0.501：0.75强风化1：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.00软质岩石微风化1：0.351：0.501：0.501：0.751：0.751：1.00中等风化1：0.501：0.751：0.751：1.001：1.001：1.50强风化1：0.751：1.001：1.001：1.25挖方上边缘至土堆坡脚的距离，当土质干燥密实时，不得小于3m；当土质松软时，不得小于5m。在挖方下侧弃土时，应将弃土

29、堆表面平整至低于挖方场地标高并向外倾斜。2、浅基坑开挖：基坑开挖程序一般是：测量放线切线分层开挖排降水修坡整平留足预留土层等。相邻基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.3m左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底，检查坑底宽和标高，要求坑底凹凸不超过2.0cm。基坑开挖应尽量防止对地基土的扰动。当用人工挖土，基坑挖好后不能立即进行下道工序时，应预留1530cm一层土不挖，待下道工序开始再挖至设计标高。采用机械开挖基坑时，为避免破坏基底土，应在基底标高以上预留一层由人工挖掘修整。使用铲

30、运机、推土机时，保留土层厚度为1520cm，使用正铲、反铲或拉铲挖土时为2030cm。在地下水位以下挖土，应在基坑（槽）四侧或两侧挖好临时排水沟和集水井，或采用井点降水，将水位降低至坑、槽底以下500mm，降水工作持续到基础（包括地下水位下回填土）施工完成。雨季施工时，基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层，并在基槽两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支撑情况，以防止坑壁受水浸泡造成塌方。三、土方机械化施工：（一）推土机1、使用范围：适合开挖一四类土；场地平整，短距离移挖作填；开挖深度不大于1.5m的坑槽，堆筑高度1.5m以内的路基、堤坝；清障、助铲、牵引、回填

31、压实；2、工作条件：纵向坡度35°，横向坡度10°，运距100m（30m60m）；尽量采用最大切土深度在最短距离（610m）内完成；几台推土机同时作业，前后距离应大于8m。3、提高生产率的常用方法：下坡推土法：可提高生产率30%40%，但坡度不宜超过15°，避免后退时爬坡困难。槽形挖土法：减少土从铲刀两侧漏散，可增加10%30%的推土量。槽的深度以1m左右为宜，槽与槽之间的土坑宽约50m。适于运距较远，土层较厚时使用。并列推土法：用23台推土机并列作业，以减少土体漏失量。铲刀相距1530cm，一般采用两机并列推土，可增大推土量15%30%。适于大面积场地平整及运送

32、土用。铲刀附加侧板法：可在铲刀两边加装侧板，增加铲刀前的土方体积和减少推土漏头量。斜角推土法：与前进方向成一倾斜角度（松土为60°，坚实土为45°）进行推土。本法可减少机械来回行驶，提高效率，但推土阻力较大，需较大功率的推土机。适于管沟推土回填、垂直方向无倒车余地或在坡脚及山坡下推土用。之字斜角推土法：推土机与回填的管沟或洼地边缘成“之”字或一定角度推土（图1-4）。本法可减少平均负荷距离和改善推集中土的条件，并可使推土机转角减少一半，可提高台班生产率，但需较宽的运行场地。适于回填基坑、槽、管沟时采用。图1-4 之字斜角推土法（a）、（b）之字形推土法；（c）斜角推土法分批

33、集中，一次推运法：堆积距离不宜大于30m，推土高度以2m内为宜。本法能提高生产效率15%左右。适于运送距离较远、而土质又比较坚硬，或长距离分段送土时采用。（二）铲运机1、工作范围：开挖含水率27以下的一四类土；大面积场地平整、压实；运距800m内的挖运土方； 开挖大型基坑（槽）、管沟，填筑路基等；但不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。 2、工作条件：运距8001500m内的挖运土（效率最高为200350m）；坡度控制在20°以内；3、开行路线：椭圆形开行路线：从挖方到填方按椭圆形路线回转（图1-5a）。作业时应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。适于长100m内，填土高1

34、.5m内的路堤、路堑及基坑开挖、场地平整等工程采用。“8”字形开行路线 装土、运土和卸土时按“8”字形运行，一个循环完成两次挖土和卸土作业（图1-5b）。装土和卸土沿直线开行时进行，转弯时刚好把土装完或倾卸完毕，但两条路线间的夹角应小于60°。本法可减少转弯次数和空车行驶距离，提高生产率，同时一个循环中两次转变方向不同，可避免机械行驶部分单侧磨损。适于开挖管沟、沟边卸土或取土坑较长（300500m）的侧向取土、填筑路基以及场地平整等工程采用。图1-5 椭圆形及“8”字形开行路线（a）椭圆形开行路线；（b）“8”字形开行路线1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤大环形开行路线 从挖方

35、到填方均按封闭的环形路线回转。当挖土和填土交替，而刚好填土区在挖土区的两端时，则可采用大环形路线（图1-6a），其优点是一个循环能完成多次铲土和卸土，减少铲运机的转弯次数，提高生产效率，本法亦应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。适于工作面很短（50100m）和填方不高（0.11.5m）的路堤、路堑、基坑以及场地平整等工程采用。连续式开行路线 铲运机在同一直线段连续地进行铲土和卸土作业（图1-6b）。本法可消除跑空车现象，减少转弯次数，提高生产效率，同时还可使整个填方面积得到均匀压实。适于大面积场地整平填方和挖方轮次交替出现的地段采用。图1-6 大环形及连续式开行路线（a）大环形开行

36、路线；（b）连续式开行路线锯齿形开行路线 铲运机从挖土地段到卸土地段，以及从卸土地段到挖土地段都是顺转弯，铲土和卸土交替地进行，直到工作段的末端才转180°弯，然后再按相反方向作锯齿形开行（图1-7）。本法调头转弯次数相对减少，同时运行方向经常改变，使机械磨损减轻。适于工作地段很长（500m以上）的路堤、堤坝修筑时采用。图1-7 锯齿形开行路线螺旋形开行路线 铲运机成螺旋形开行，每一循环装卸土两次（图1-8）。本法可提高工效和压实质量。适于填筑很宽的堤坝或开挖很宽的基坑、路堑。图1-8 螺旋形开行路线4、提高生产率的方法下坡铲土法：铲运机顺地势（坡度一般3°9°）

37、下坡铲土，可提高生产率25%左右，最大坡度不应超过20°，铲土厚度以20cm为宜，平坦地形可将取土地段的一端先铲低，保持一定坡度向后延伸，创造下坡铲土条件，一般保持铲满铲斗的工作距离为1520cm。在大坡度上应放低铲斗，低速前进。适于斜坡地形大面积场地平整或推土回填沟渠用。跨铲法：在较坚硬的地段挖土时，采取预留土埂间隔铲土（图1-9）。土埂两边沟槽深度以不大于0.3m、宽度在1.6m以内为宜。本法铲土埂时增加了两个自由面，阻力减少，可缩短铲土时间和减少向外撒土，比一般方法可提高效率。适于较坚硬的土铲土回填或场地平整。图1-9 跨铲法1-沟槽； 2-土埂 A-铲斗宽； B-不大于拖拉机

38、履带净距交错铲土法 铲运机开始铲土的宽度取大一些，随着铲土阻力增加，适当减少铲土宽度，使铲运机能很快装满土（图1-10）。当铲第一排时，互相之间相隔铲斗一半宽度，铲第二排土则退离第一排挖土长度的一半位置，与第一排所挖各条交错开，以下所挖各排均与第二排相同。适于一般比较坚硬的土的场地平整。图1-10 交错铲土法 A-铲斗宽助铲法 在坚硬的土体中，使用自行铲运机，另配一台推土机在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土（图1-11），可缩短每次铲土时间，装满铲斗，可提高生产率30%左右，推土机在助铲的空余时间，可作松土和零星的平整工作。助铲法取土场宽不宜小于20m，长度不宜小于40m，采用一台推土机配合

39、34台铲运机助铲时，铲运机的半周程距离不应小于250m，几台铲运机要适当安排铲土次序和开行路线，互相交叉进行流水作业，以发挥推土机效率。适于地势平坦、土质坚硬、宽度大、长度长的大型场地平整工程采用。图1-11 助铲法1-铲运机铲土；2-推土机助铲双联铲运法 铲运机运土时所需牵引力较小，当下坡铲土时，可将两个铲斗前后串在一起，形成一起一落依次铲土、装土（又称双联单铲）（图1-12）。当地面较平坦时，采取将两个铲斗串成同时起落，同时进行铲土，又同时起斗开行（称为双联双铲），前者可提高工效20%30%，后者可提高工效约60%。适于较松软的土，进行大面积场地平整及筑堤时采用。图1-12 双联铲运法（三

40、）挖土机1、正铲挖掘机正铲挖掘机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”。正向开挖，侧向装土法：本法铲臂卸土回转角度最小（90°）。装车方便，循环时间短，生产效率高。用于开挖工作面较大，深度不大的边坡、基坑（槽）、沟渠和路堑等，为最常用的开挖方法。正向开挖，后方装土法：本法开挖工作面较大，但铲臂卸土回转角度较大（在180°左右），且汽车要侧向行车，增加工作循环时间，生产效率降低（回转角度180°，效率约降低23%，回转角度130°，约降低13%）。用于开挖工作面较小、且较深的基坑（槽）、管沟和路堑等。提高生产率的方法分层开挖法：将开挖面按机械的合理高度分为多

41、层开挖（图1-13a）；当开挖面高度不能成为一次挖掘深度的整数倍时，则可在挖方的边缘或中部先开挖一条浅槽作为第一次挖土运输的线路（图1-13b），然后再逐次开挖直至基坑底部。用于开挖大型基坑或沟渠，工作面高度大于机械挖掘的合理高度时采用。图1-13 分层挖土法（a）分层挖土法；（b）设先锋槽分层挖土法1-下坑通道；I、II、III-一、二、三层多层挖土法：将开挖面按机械的合理开挖高度，分为多层同时开挖，以加快开挖速度，土方可以分层运出，亦可分层递送，至最上层（或下层）用汽车运出（图1-14）。但两台挖土机沿前进方向，上层应先开挖，与下层保持3050m距离。适于开挖高边坡或大型基坑。图1-14

42、多层挖土法中心开挖法 正铲先在挖土区的中心开挖，当向前挖至回转角度超过90°时，则转向两侧开挖，运土汽车按八字形停放装土（图1-15）。本法开挖移位方便，回转角度小（90°）。挖土区宽度宜在40m以上，以便于汽车靠近正铲装车。适用于开挖较宽的山坡地段或基坑、沟渠等。图1-15 中心开挖法上下轮换开挖法：先将土层上部1m以下土挖深3040cm，然后再挖土层上部1m厚的土，如此上下轮换开挖。本法挖土阻力小，易装满铲斗，卸土容易。适于土层较高，土质不太硬，铲斗挖掘距离很短时使用。顺铲开挖法 正铲挖掘机铲斗从一侧向另一侧，一斗挨一斗地顺序进行开挖（图1-16a），每次挖土增加一个自

43、由面，使阻力减小，易于挖掘。也可依据土质的坚硬程度使每次只挖23个斗牙位置的土。适于土质坚硬，挖土时不易装满铲斗，而且装土时间长时采用。间隔开挖法 即在扇形工作面上第一铲与第二铲之间保留一定距离（图1-16b），使铲斗接触土体的摩擦面减少，两侧受力均匀，铲土速度加快，容易装满铲斗，生产效率高。适于开挖土质不太硬、较宽的边坡或基坑、沟渠等。图1-16 顺铲和间隔开挖法（a）顺铲开挖法；（b）间隔开挖法2、反铲挖掘机反铲挖掘机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其工作方法主要包括：沟端开挖法：反铲停于沟端，后退挖土，同时往沟一侧弃土或装汽车运走（图1-18a）。挖掘宽度可不受机械最大挖掘半径的限

44、制，臂杆回转半径仅45°90°，同时可挖到最大深度。对较宽的基坑可采用（图1-18b）的方法，其最大一次挖掘宽度为反铲有效挖掘半径的两倍，但汽车须停在机身后面装土，生产效率降低。或采用几次沟端开挖法完成作业。适于一次成沟后退挖土，挖出土方随即运走时采用，或就地取土填筑路基或修筑堤坝等。沟侧开挖法：反铲停于沟侧沿沟边开挖，汽车停在机旁装土或往沟一侧卸土（图1-18c）。本法铲臂回转角度小，能将土弃于距沟边较远的地方，但挖土宽度比挖掘半径小，边坡不好控制，同时机身靠沟边停放，稳定性较差。用于横挖土体和需将土方甩到离沟边较远的距离时使用。图1-18 反铲沟端及沟侧开挖法（a）、（

45、b）沟端开挖法；（c）沟侧开挖法沟角开挖法：反铲位于沟前端的边角上，随着沟槽的掘进，机身沿着沟边往后作“之”字形移动（图1-19）。臂杆回转角度平均在45°左右，机身稳定性好，可挖较硬的土体，并能挖出一定的坡度。适于开挖土质较硬，宽度较小的沟槽（坑）。图1-19 反铲沟角开挖法（a）沟角开挖平剖面；（b）扇形开挖平面；（c）三角开挖平面多层接力开挖法：用两台或多台挖土机设在不同作业高度上同时挖土，边挖土，边将土传递到上层，由地表挖土机连挖土带装土；上部可用大型反铲，中、下层用大型或小型反铲，进行挖土和装土，均衡连续作业。一般两层挖土可挖深10m，三层可挖深15m左右。本法开挖较深基坑

46、，一次开挖到设计标高，一次完成，可避免汽车在坑下装运作业，提高生产效率，且不必设专用垫道。适于开挖土质较好、深10m以上的大型基坑、沟槽和渠道。3、拉铲挖掘机：挖土特点是：“后退向下，自重切土”。4、抓铲挖掘机抓铲挖掘机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。挖淤泥时力度适中，增加配重。§1-4土方边坡及土壁支护一、土方边坡1、边坡坡度=h/b=1/m（其中m为坡度系数，b=mh）2、影响坡度系数的要因素：土质条件、挖土深度、地下水位、施工方法、施工机械所处位置、留置时间、荷载大小及性质、质量及安全要求等。3、边坡塌方的原因分析：斜坡土（岩）体本身存在倾向相近、层理发达、破碎严重的裂隙

47、，或内部夹有易滑动的软弱带水、荷载的作用；土层下有倾斜度较大的岩层或软弱土夹层；或土层下的岩层虽几近于水平，但距边坡角太近；在坡体上不适当的堆土或填土，设置建筑物；或土工构筑物设置在尚未稳定的古（老）滑坡上，或设置在易滑动的坡积土层上，在外力、水双重作用下，坡体失去平衡或触发古（老）滑坡复活，而产生滑坡；边坡坡度不够，倾角过大，不合理的切割坡脚；或坡脚被地表、地下水掏空；或开坡放炮坡脚松动等原因； 水浸入坡体，土体自重增加，剪切应力增大，粘聚力减弱，使土体失稳而滑动。4、应对边坡塌方的主要措施：加强工程地质勘察：工程和线路尽量选在边坡稳定的地段，对具备滑坡形成条件的或存在有古老滑坡的地段，一般

48、不应选作建筑场地，或采取必要的措施加以预防；做好现场泄洪系统：在滑坡范围外设置多道环形截水沟，以拦截地表水，在滑坡区域内，排除地表水及地下水（排水沟、盲沟、渗水沟）及降低地下水位（集水坑降水、井点降低地下水位）；保持边坡有足够的坡度，避免随意切割坡脚。土体尽量削成较平缓的坡度，或做成台阶形，使中间有12个平台，土质不同时，视情况削成23种坡度。在坡脚处有弃土条件时，将土石方填至坡脚，使其起反压作用；尽量避免在坡脚处取土，在斜坡地段挖方时，应遵守由上而下分层的开挖程序。在斜坡上填方时，应遵守由下往上分层填压的施工程序，避免在斜坡上集中弃土，同时避免对滑坡体的各种振动作用。 对可能出现的浅层滑坡，

49、方量不大时，最好将滑坡体全部挖除；如土方量较大，不能全部挖除，可对滑坡体采取深翻、推压、打乱滑坡夹层、表面压实等措施；对抗滑地段可采取堆方加重等辅助措施。滑坡面土质松散或具有大量裂缝时，应进行填平、夯填，防止地表水下渗；在滑坡面植树、种草皮、浆砌片石等保护坡面。对已滑坡工程，稳定后采取设置混凝土锚固排桩、挡土墙、抗滑明洞、抗滑锚杆或混凝土墩与挡土墙相结合的方法加固坡脚，并在下段作截水沟、排水沟，陡坝部分采取去土减重，并保持适当坡度。5、边坡保护措施：薄膜覆盖或砂浆覆盖法：对基础施工期较短的临时性基坑边坡，采取在边坡上铺塑料薄膜，在坡顶及坡脚用草袋或编织袋装土压住或用砖压住；或在边坡上抹水泥砂浆

50、22.5cm厚保护。为防止薄膜脱落，在上部及底部均应搭盖不少于80cm，同时在土中插适当锚筋连接，在坡脚设排水沟。挂网或挂网抹面法：在垂直坡面楔入直径1012mm，长4060cm插筋，纵横间距1m，上铺20-22铁丝网，上下用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土或砂压住，或再在铁丝网上抹2.53.5cm厚的M5水泥砂浆（配合比为水泥：白灰膏：砂子1：1：1.5），在坡顶坡脚设排水沟。喷射混凝土或混凝土护面法：在坡面垂直楔入直径1012mm，长4050cm插筋，纵横间距1m，上铺20号铁丝网，在表面喷射4060mm厚的C15细石混凝土直到坡顶和坡脚；亦可不铺铁丝网，而坡面铺46mm，250300mm钢筋网

51、片，浇筑5060mm厚的细石混凝土，表面抹光。土袋或砌石压坡法：对深度在5m以内的临时基坑边坡，在边坡下部用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土堆砌或砌石压住坡脚。边坡高3m以内可采用单排顶砌法，5m以内，水位较高，用二排顶砌或一排一顶构筑法，保持坡脚稳定。在坡顶设挡水土堤或排水沟，防止冲刷坡面，在底部作排水沟，防止冲坏坡脚。条石挡土带、绿化植被护坡，设置涵渠排水、挡土，树根桩等。二、土壁支撑：1、土壁支撑（按照构造方式）分类：横撑式支撑： 锚拉式支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用。重力式支护（水泥土挡墙式）：水泥土搅拌桩支护墙具防渗、挡土、隔水作用，适合4-6m基坑

52、，大可达7-8m；高压旋喷桩挡墙等；排桩与挡墙式：边坡稳定式：土钉支护、喷锚支护；土钉支护：适用于地下水位低或降水可达要求地区，基坑深度15m以内，土层粘土、砂土、粉土。工艺为先喷后锚或先锚后喷两种，为主动支护方式，安设土钉（钻孔、插筋、注浆、垫板等），注浆用水泥浆或水泥砂浆，水泥砂浆配合比1：11：2（重量比），水灰比0.40.45，注浆管插至距孔底250500mm，土钉应设置定位器，以保证钢筋保护层厚度。喷锚支护：工艺主要包括喷混凝土和设置锚杆，其中喷混凝土分为“干喷”和“湿喷”两种，我国工地多数采用干喷。混凝土配合比一般为水：水泥：砂：石：速凝剂=(0.35-0.5)：1：2：2：0.0

53、3。锚杆一般较短，不超过10m，受力较小每根锚杆几吨到十几吨；锚索一般较长，可达3040m，受力较大，每根锚索几十吨甚至上百吨。逆作拱墙式：2、常用浅基坑支护：斜柱支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土时；锚拉式支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用；型钢桩横挡板支撑：适于地下水位较低、深度不很大的一般粘性或砂土层中使用；短桩横隔板支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用；临时挡土墙支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用；挡土灌注桩支护（挡桩拱墙）：桩径400500mm，现场灌筑钢筋混凝土桩，桩间距为1.01.5m，在桩间土方挖成外拱形使之起土拱作用。适用于开挖较大、较浅（5m）基坑，邻近有建筑物，不允许背面地基有下沉、位移时采用；叠