第1章土方工程-哈尔滨学院精品课程网站

1、第1章 土方工程1.1概述述1.1.1土的工程程分类八大类（16个级别）：松软土、普通土土、坚土土、砂砾砾坚土、软石、次次坚石、坚石、特坚石石。1.1.2土的工程程性质1.土的可松松性：自然状态态下的土土，经开开挖，其其体积因因松散而而增加，虽经经回填压压实，仍仍不能恢恢复成原原来的体体积。最终可松性系数最初可松性系数2土的密度度：天然密度度：指土在天天然状态态下单位位体积的的质量（kg/m3）。土的干密密度：指单位体体积土中中固体颗颗粒的质质量，即即土体孔孔隙中无无水时的的单位土土重（kg/m3）。指土中水水的质量量与土的的固体颗颗粒质量量之比。3土的含水水量：4土的渗透透性：指水流通通过土

2、中中孔隙的的难易程程度。Lh5原状土经经机械压压实后的的沉降量量：根据不同同土质，其沉降降量一般般在：330cm之间。式中：P机械压实实的有效效作用力力（MPa）C原状土的的抗陷系系数（MPa）当水力坡度 时，地下水在土中渗流的速度，称渗透系数K。1.2场地平整整1.2.1按挖填方方平衡原原则确定场地设计计标高1初步确定定场地设设计标高高H0： 测绘绘出场地地的地形形图；按挖填填方平衡衡原则确确定H0。根据相相邻等高高线，用用插入法法求出各各方格角角点的地地面标高高；aaaaaaH22H12H11H21将场区划分成方格网；2场地设计计标高的的调整：挖方区有有：填方区有有：3最后确定定场地各各方

3、格角角点的设设计标高高（Hn）：当设计计对泄水水坡度有有规定时时，按设设计要求求进行；当设计计无要求求时，取取泄水坡坡度i2；排水方方向取顺顺自然地地面方向向。(b)双向泄水水(a)单向泄水水1.2.2用最小二乘乘法原理理求最佳设设计平面面式中：acbxzy0ixiy目的：满足填、挖方平平衡，又又满足总的的土方量量最小。适用范围围：大型型场地、地形复复杂1.2.3场地平整整土方量量计算1计算场场地各方方格角点点的施工工高度：“”为填方；“”为挖方。2确定零零线：3计算每每一方格格的挖填填方工程程量：编号施工高度地面标高设计标高A0Bh2h1xa方格四四个角点点全部为为挖（填填）方时时：两个角角

4、点为挖挖、两个个角点为为填时：挖方：填方：方格三三个角点点为挖、另一个个角点为为填时：填方：挖方：零线通通过方格格的对角角线时：小结：1.3基坑工程程1.3.1土方边坡坡及其稳稳定：m=B/H，m坡度系数数m的物理意意义：当基坑深深为1米时，边边坡宽度度的大小小。边坡可以以做成：直线形、折线形形、踏步步形。1.边坡坡度图BH影响边坡系数m大小的因素：2. 土质质； 挖土土深度； 施工工期间边边坡上的的荷载； 土的的含水率率及排水水情况； 边坡坡的留置置时间。*土含水水量增加加，对边边坡稳定定的影响响：土含水量量增加，将增大大土的自自重，从从而而使剪剪应力增增加；土含水量量增加，土颗粒粒间粘结结

5、力减小小，土土的抗抗剪强度度降低。1.3.2土壁支护护：三种类型型：加固型支支护、支支挡型支支护、混混合型支支护。1.加固型支支护：是对基坑坑边坡滑滑动棱体体范围及及其附近近土体进进行加固固，改善善其物理理力学性性能，使使其成为为具有一一定强度度和稳定定性的土土体结构构，从而而保证土土体结构构，并兼兼有抗渗渗作用。按施工方方法分：深层搅拌拌水泥土土桩墙支支护；高压喷射射旋喷桩桩支护。2.支挡型支支护：是利用设设置在基基坑土壁壁上的支支挡构件件承受土土壁的侧侧压力及及其他荷荷载，保保持土体体结构的的稳定。按施工方方法分：土钉支护护（土钉钉墙）；土层锚杆杆支护；排桩式支支护；板桩支护护；钢木支撑撑

6、。*若按受受力状态态分：横撑式支支撑、板板桩式支支护结构构（悬臂臂式、支支撑式）、重力力式支护护结构（如：地地下砼连连续墙）。重力式式水泥土土墙：水泥土墙墙是通过过搅拌桩桩机将水水泥与土土进行搅搅拌，形形成柱状状的水泥泥加固土土（搅拌拌桩），而构成成重力式式支护结结构。重力式水水泥土墙墙支护结结构的设设计包括括：整体稳稳定；抗倾覆覆稳定；抗滑移移稳定；位移；其他：验验算抗渗渗、墙体体应力、地基强强度。板桩：1板桩设设计的五五要素：板桩工程程事故失失败的主主要原因因：入土深度度不够，在土压压力的作作用下， 板桩的入土土部分走走动而出出现坑壁壁滑坡；板桩本身身刚度不不够，在在土压力力作用下下失稳弯

7、曲；支撑或拉拉锚的强强度不够够；拉锚长度度不足，锚碇失失去作用用而使土土体滑动；板桩位移移过大，造成周周边环境境的破坏坏。入土深度度；截面弯矩矩；支点反力力；拉锚长度度；板桩位移移。2“等值梁梁法“计计算原理理：单支点板板桩的计计算原理理（分：自由支支撑和嵌嵌固支撑撑）自由支支撑单支支点板桩桩：计算Mmax，选择板桩桩截面。epeaHtH1Haeaep-eaMmaxf嵌固支支撑单支支点板桩桩：用等值梁梁法计算算嵌固支支撑单支支点板桩桩内力：计算作作用于板板桩上的的主动土土压力和和被动土土压力；计算板板桩上土土压力强强度为零零的点C至地面的的距离；将板桩桩在C点截断，利用X=0，M=0，计算等等

8、值梁AC段的支座座反力Rc和支撑反反力Ra；计算板板桩的入入土深度度；根据“等值梁梁”的受受力图，求得Mmax；选择板板桩截面面。1.3.3基坑、基基槽土方方工程量量计算1基坑：2基槽：条形基基础的基基槽在某某一段长长度内，基槽截截面形状状、尺寸寸不变时时：管沟土土方量计计算：F0HF2F1HII1.3.4降水降水方法法：集水坑降降水法、井点降降水法。1集水坑坑降水法法：是在基坑坑开挖过过程中，沿坑底底周围或或中央开开挖有一一定坡度度的排水水沟，在在坑底每每隔一定定距离设设一个集集水坑，地下水水通过排排水沟流流入集水水坑中，然后用用水泵抽抽走。适用范围围：面积积较小、土质较较好、粗颗粒土土层或

9、粘粘性土层层、降水深度度不大的的基坑（槽）开开挖工程程。 集水水坑的设设置： 抽水水设备：离心泵、潜水泵泵、软轴轴水泵。流砂的的产生与与防治： 产生生的原因因： 防治治方法：改变动水水压力方方向；减小动水水压力，增大渗渗流路径径。 Q F GDh1Fh2Fh1Lh2TLF2井点降水水法：3轻型井点点： 轻型型井点设设备：管路系统统：滤管管、井点点管、弯弯联管、总管。抽水设备备：真空空泵、射射流泵、隔膜泵泵。井点类型K(m/d)H(m)轻型井点0.15036（612）喷射井点0.12820电渗井点0.1管井井点2020035深井井点1025015 轻型型井点布布置：平面布布置：单排线状状布置：B

10、6m双排线状状布置；环状布置置。 高程程布置：L 高程程布置：式中：HA井点管的的埋设深深度（m）；H1井点管埋埋设面至至基坑底底面的距距离；h1基坑底面面至降低低后的地地下水位位的距离离；取0.51m。I水力坡度度；单排排：1/4；双排：1/10。L井点管至至基坑中中心的水水平距离离。（当当井点管管为单排布置置时，为为井点管管至对边边坡脚的的水平距距离）示例：基坑底宽宽1.8m，深3m，地下水水位距地地面1.2m，土方边边坡1：0.5，采用轻型型井点降降水。试确定：平面布置置类型；井点管最最小埋深深及要求求的降水水深度； 当采采用6m长井点管管时，其其实际埋埋深及降降水深度度。最小降水水深度

11、S：基坑中中心的降降水深度度 计算算基槽上上口宽度度：采用单排排线状布布置。 最小小埋深HA及降水深深度S： 若采采用6m井点管，确定HA和S：【解】 轻型型井点系系统涌水水量计算算： 轻型型井点系系统的类类型：无压完整整井、无无压非完完整井；承压完整整井、承承压非完完整井。地下含水水构造的的种类滞水层不透水层潜水层不透水层承压水层不透水层式中：Q涌水量（m3/d）；K渗透系数数（m/d）；H含水层厚厚度（m）；S水位降低低值（m）；R抽水影响响半径（m）；x0假想半径径（m）；F井点管包包围的面面积（m2）。适用条件件：矩矩形基坑坑的长宽宽比5；基坑宽宽度2R。无压完整整井涌水水量计算算：

12、涌水水量计算算：无压非完完整井涌涌水量计计算：H0抽水影响响深度（m）。H0的取值：H00.80.50.30.2承压完整整井涌水水量：M承压含水水层厚度度。承压水位不透水层含水层不透水层hsHMR间距：设备基础础施工，基坑底底宽8米，长12米，深4米，土方方边坡1：0.5，不透水水层距地地面9米，地下下水位距距地面1.5米，K=5，井点管管长6米，直径径50毫米，滤滤管长1米。试进行轻轻型井点点设计。示例： 井点点管的数数量及间间距：数量：式中：q单根井点点管的最最大出水水量（m3/d）；d滤管直径径（m）；l滤管长度度（m）；【解】井点管管布置：根据基坑坑尺寸，采用环状井点点。而满足要求求。

13、判断井井点管类类型：属无压非完完整井。满足条件件。计算涌涌水量：而含水层层深度：又：井点管管布置：数量：井距：1.4土方填筑筑与压实实1.4.1土料的选选择和填填筑方法法1土料的选选择：碎石类类土、砂砂土、爆爆破石渣渣，可作作表层以以下的填填料；含水量量符合压压实要求求的粘性性土，可可作各层层填料。不能选用用的几种种土：含水量大大的土；淤泥、冻冻土、膨膨胀性土土及有机机物含量量8%的土；硫酸盐含含量5%的土。在道路工工程中，粘性土土不是理理想的路路基填料料。2填筑方方法：接近水平平的分层层填土、分层压压实；采用两种种回填土土时，应应分层填填筑，不不得混杂杂使用。1.4.2填土压实实的方法法：碾

14、压法大面积填填筑工程程。滚轮轮压力。压路机机、平碾碾、羊足足碾夯实法小面积填填筑工程程。冲击击力。蛙蛙式夯、柴油夯夯、人工工夯振动压实实法非粘性土土填筑。颗粒失失重、排排列填充充。振动动夯、平平板振捣捣器1.4.3影响填土土压实质质量的因因素土的含水水量、铺铺土厚度度、压实实功。1土的含水水量：最优含水水量：使填土土压实获获得最大大密实度度时的含含水量。2铺土厚度度：填方每层层铺土厚厚度应根根据土质质、压实实的密实实度要求求和压实实机械的的性能确确定。一般H取：200mm300mm。3压实功：不同机械械有效影影响深度度不同。w0小则不粘粘结、摩摩阻大，大则橡橡皮土；应为最优优含水量量z压实机械

15、每层铺土厚度（mm）压实遍数平碾25030068振动压实机250350 34柴油打夯机20025034人工打夯 20034W(Nm)0压实遍数数1.4.4填土压实实的质量量检查1质量要求求：压实系数数（c）：是土的施施工控制制干密度度和土的的最大干干密度的的比值。P42表1-23填土土压实系系数2检查方法法：采用“环环刀法”按规定定取样。（一般场场地平整整0.9，填土作作地基0.930.96）土的最优优含水量量和最大大干密度度参考表表项次土的种类变动范围最优含水量（%）（质量比）最大干密度（103kg/m3）1砂 土8121.801.882粘 土19231.581.703粉质粘土12151.8

16、51.954粉 土16221.611.801.5土方工程程机械化化施工1.5.1推土机：作业方法法：下坡坡推土法法；并列推土土；槽形推土土；多铲集运运；铲刀上附附加侧板板。适用范围围：场地地清理、场地平平整、开挖深度度不大的的基坑、回填土等等。1.5.2单斗挖土土机：正铲、反反铲、抓抓铲、拉拉铲。1正铲挖土土机：工作特点点：前进向上上，强制制切土。适用范围围：基坑内作作业、3m以上无地地下水的的干燥基基坑。停机面以以上、含含水量30以下、一四四类土的的大型基坑坑开挖。作业方式式：正向挖土土、侧向向卸土；正向挖土土、后方方卸土。正铲挖掘机2反铲挖土土机：工作特点点：后退向下下、强制制切土。适用范

17、围围：开挖停机面以以下、一至三类类的砂土土或粘土土，最大大挖土深度46m。基坑、基槽、管沟等等。作业方式式：沟端开挖挖；沟侧开挖挖。3抓铲挖土土机：工作特点点：直上直下下、自重重切土。适用范围围：停机面以以下、开挖较松松软的土土（一二类类土），窄而深的基基坑、沉沉井，特特别是水水下挖土土。作业方式式：立于作业业面一侧侧。4拉铲挖土土机：工作特点点：后退向下下、自重重切土。适用范围围：停机面以以下、一至三类类土，较较大基坑坑、沟渠渠，挖取取水下泥土土。填筑筑路基、堤坝、河道清淤淤。作业方式式：沟端开挖挖；沟侧侧开挖。反铲挖掘机抓铲挖掘机拉铲挖掘机土方工程场地平整整基坑工程程填筑压实实机械化施施工

18、H0hHnhnVm支护板桩降水填压方法影响因素质量检查工作特点总结1.1土土的可可松性在在工程中中有哪些些应用？1.2场场地设设计标高高的确定定方法有有几种？它们有有何区别别？1.3试试述影影响边坡坡稳定的的因素有有哪些？并说明明原因。1.4土土壁支支护有哪哪些形式式？1.5试试述“相当梁梁法”的的计算原原理。1.6水水泥土土墙设计计应考虑虑哪些因因素？1.7降降水方方法有哪哪些？其其适用范范围有哪哪些？1.8简简述流流砂产生生的原因因及防治治措施？1.9轻轻型井井点的设设备包括括哪些？1.10 轻型型井点的的设计包包括哪些些内容？其设计计步骤如如何？1.11 单斗斗挖土机机有几种种形式？分别

19、适适用开挖挖何种土土方？1.12 叙述述影响填填土压实实的主要要因素？1.13 填土土的密实实度如何何评价？1.14雨季施工工为什么么易塌方方？1.15在什么情情况下，需设置置基坑支支护结构构？1.16什么是土土钉墙？简述其其工作原原理。土土钉墙支支护具有有哪些优优点？1.17基坑支护护结构的的选型应应满足哪哪些要求求？复习思考1.名词解释：土的最终可松性系数：流砂现象：渗透系数：动水压力：坡度系数：压实系数：土的最佳含水量：土的可松性：基坑支护结构：土层锚杆：土钉墙：练习2单项选择择：某基坑开挖土方量为V1，基础在坑内占体积为V2，土的最初可松性系数和最终可松性系数分别为Ks和Ks。则该基坑

20、除留下回填用土后的多余土方外运量为：（ ）ABCD井点降水系统计算时引入假想半径的条件是基坑长宽比（）。A不大于5 B不小于5C不大于6 D小于8DA练习在含有自由潜水面的两个不透水层之间的砂性含水层中，当埋入的井点达到下面不透水层时，该水井类型为（）。A无压完整井 B无压非完整井C承压完整井 D承压非完整井当基坑的土是细砂或粉砂时，宜选用的降水方法是（）。四周设排水沟与集水井 用抽水泵从基坑内直接抽水同时采用方法与 轻型井点降水场地设计标高的调整，考虑土的可松性影响，引起场地设计标高的变化（ ）。ABCDADC练习当用单斗挖掘机开挖基槽时，宜采用的工作装置为（ ）。A正铲 B反铲 拉铲 D抓

21、铲确定填土压实的每层铺土厚度应考虑的因素为（ ）。A压实方法 土的含水量 压实遍数 综合考虑A和C 在土方工程中，对于大面积场地平整、开挖大型基坑、填筑堤坝和路基等，宜首先选择的土方机械为（ ）。A单斗挖土机 推土机 铲运机 多斗挖土机轻型井点降水中系统中，离心泵的吸水扬程（ ）。A越小越好 B越大越好 C大小均可 D等于零在同一压实功条件下，土的含水量对压实质量的影响是（ ）。A含水量大好 B含水量小好 C含水量为某一值好 D含水量为零时好CCDBB练习3填空题：土的工程分类是按土开挖的难易程度将土分为（）大类。轻型井点的布置应根据（ ）、（ ）、（ ）、（ ）而定。填土压实方法有（ ）、（

22、 ）、（ ）。影响填土压实的因素有（ ）、（ ）、（ ）。流砂产生的原因是（），防治流砂的方法有（ ）、（ ）等。基坑坑壁支护的类型有（ ）、（ ）、（ ）三种。板桩设计的五要素（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。基坑降水的方法有（ ）、（ ）。井点降水根据开挖深度不一样，渗流速度不一样，可划分为（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）五种类型。轻型井点平面布置的形式有（ ）、（ ）、（ ）。练习3填空题：土的工程分类是按土开挖的难易程度将土分为（八）大类。轻型井点的布置应根据（基坑大小与深度）、（土质）、（地下水位高低与流向）、（降水深度要求）而定。填土压实方法有（碾压法）、（夯实法）、（

23、振动压实法）。影响填土压实的因素有（土的含水量）、（铺土厚度）、（压实功）。流砂产生的原因是（），防治流砂的方法有（改变动水压力方向）、（增大动水压力路经）等。基坑坑壁支护的类型有（加固型）、（支挡型）、（混合型）三种。板桩设计的五要素（入土深度）、（截面弯矩）、（支点反力）、（拉锚长度）、（板桩位移）。基坑降水的方法有（集水坑降水法）、（井点降水法）。井点降水根据开挖深度不一样，渗流速度不一样，可划分为（轻型井点）、（喷射井点）、（电渗井点）、（管井井点）和（深井井点）五种类型。轻型井点平面布置的形式有（单排线状布置）、（双排现状布置）、（环状布置）。练习轻型井点系统的类型有：（）、（ ）、

24、（ ）、（ ）。无压完整井涌水量的计算公式是：（）。正铲挖土机的工作特点：（ ）。 反铲挖土机的工作特点：（ ）。单斗挖土机包括：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。最佳设计平面既能使（ ），又能保证（ ），一般可用（ ）原理求解。一般轻型井点的管路系统包括：（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。练习练习轻型井点系统的类型有：（无压完整井）、（无压非完整井）、（承压完整井）、（承压非完整井）。无压完整井涌水量的计算公式是：（）。正铲挖土机的工作特点：（前进向上、强制切土）。反铲挖土机的工作特点：（后退向下、强制切土）。单斗挖土机包括：（正铲挖土机）、（反铲挖土机）、（拉铲挖土机）、 （抓铲挖土机）。最佳设计平面既能使（土方工程量最小），又能保证（填挖方量相等）， 一般可用（最小二乘法）原理求