施工技术-第一章土石方第一部分

第一章土方工程第一节概述第二节土方计算与调配第三节排水与降水第四节土方边坡与土壁支护第五节土方工程的机械化施工第六节土方填筑与压实1第一节概述一、土石方工程的施工特点土石方工程：主要过程：挖掘、填筑、运输等辅助工作：排水、降水、土壁支撑场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑、基坑回填2土方工程施工的特点

面广量大、劳动繁重。施工条件复杂。组织土方工程施工的要求

采用机械化施工；对土方进行合理调配、统筹安排；发挥机械最大使用效率；安排好准备及辅助工作；尽量避开冬、雨期施工；保证工程质量和安全。3二、土的工程分类及性质土的分类分类方法沉积年代颗粒级配密实度液性指数开挖难易程度4表1-1土的工程分类5土的工程性质（一）土的质量密度天然密度：土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示。影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性干密度。单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示。是检验填土压实质量的控制指标。土的天然含水量影响土方的施工方法、边坡稳定和回填土质量6土的工程性质（二）

土的渗透性水在土体中渗流的性能渗透系数K达西地下水流动速度公式v=KI

土的可松性自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实仍不能恢复的特性。7V1土的可松性V3V2最初可松性系数：最终可松性系数：天然状态下体积开挖后松散体积回填压实后体积计算土方施工机械及运土车辆：计算场地平整标高及填方所需挖土量：KsKs′8例1已知某工程挖土方为1500m3，其中需填一体积为500m3的洼地，余土全部运走，已知该土的可松性系数Ks=1.25，Ks′=1.05。设每辆汽车一次可运3m3，问需要运输的车次为多少？解：V1=1500；V3′=500需要运输的土方量：V=V1×Ks-V2′=1500×1.25-1.25/1.05×500=1875-595.24=1279.76m3n=1279.76/3=426.59≈427次9三、土方边坡坡度土方边坡坡度

图1－1边坡坡度示意10四、土方施工的准备工作制定施工方案场地清理排除地面水修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。做好材料、机具、物资及人员的准备工作。设置测量控制网，打设方格网控制桩，进行建筑物、构筑物的定位放线等。根据土方施工设计做好边坡稳定、基坑(槽)支护、降低地下水等土方工程的辅助工作。11作业：1.某建筑物外墙采用毛石基础，其截面尺寸如图所示。地基为粘土，土方边坡坡度为1：0.33。已知土的可松性系数Ks=1.30，Ks′=1.05。试计算每100m长度基础施工时的土方挖方量。若留下回填土后，余土要求全部运走，试计算预留回填土量及弃土量。基础基坑剖面图12第二节土方计算与调配一、基坑、基槽和路堤的土方量计算基坑土方量即可按拟柱体的体积公式式中：H——基坑深度(m)；F1，F2——基坑上下两底面积(m2)；F0——F1与F2之间的中截面面积(m2)；

13当基槽和路堤沿长度方向断面呈连续性变化时其土方量可以用同样方法分段计算。式中V1——第一段的土方量(m3)；L1——第一段的长度(m)；将各段土方量相加即得总土方量，即：V=V1+V2+

…+Vn

式中V1，V2…Vn——为各分段土的土方量(m3)。14二、场地平整标高与土方量

（一）确定场地设计标高1．初步设计标高

根据挖填方相等原则可得：场地设计标高即为各个方格平均标高的平均值。可按下式计算：

式中：H。——所计算的场地设计标高(m)；a——方格边长(m)；N——方格数；H1l，…，H22——任一方格的四个角点的标高(m)。15

图1—4场地设计标高H0计算示意图(a)方格网划分；(b)场地设计标高示意图1一等高线；2--自然地面，3一场地设计标高平面(a)(b)16如令H1——1个方格仅有的角点标高；H2——2个方格共有的角点标高；H3——3个方格共有的角点标高；H4——4个方格共有的角点标高。 则场地设计标高H0可改写成下列形式172．场地设计标高的调整

(1)土的可松性影响H0′＝H0+Δh式中：Vw——按理论标高计算出的总挖方体积；FW，FT——按理论设计标高计算出的挖方区、填方区总面积；Ks′——土的最后可松性系数。图1－5考虑土的可松性调整设计标高计算示意图(a)(b)18(2)场内挖方和填土的影响考虑场地边坡土方：设计标高设计标高以上的填方工程（填筑路基）：设计标高设计标高以下的挖方工程（开挖水池等）：设计标高场外取土：设计标高场外弃土：设计标高降低降低提高提高降低19（3）场地泄水坡度的影响1）单向泄水时各方格角点的设计标高Hn＝H0±li(a)(b)

图1—6场地泄水坡度示意图(a)单向泄水；(b)双向泄水202）双向泄水时各方格角点的设计标高Hn＝H0±lxix±lyiy

±——由场地中心点沿x，y方向指向计算点时，若其方向与ix，iy反向，则取“+”号，同向取“-”号(a)(b)

图1—6场地泄水坡度示意图(a)单向泄水；(b)双向泄水21例2

某建筑场地地形图和方格网（边长a=20.0m）布置如图所示。土壤为二类土，场地地面泄水坡度ix=0.3%，iy=0.2%。试确定场地设计标高（不考虑土的可松性影响，余土加宽边坡）。某场地地形图和方格网布置22解：1）计算场地设计标高H0∑H1=9.45+10.71+8.65+9.52=38.33m2∑H2=2×（9.75+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.14）=151.96m234∑H4=4×（9.43+9.68+9.16+9.41）=150.72m由公式场地设计标高：H0=（38.33+151.96+150.72）/4×9=9.47m242）根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高以场地中心点为H0，由公式各角点设计标高为H1=H0-30×0.3%+30×0.2%=9.47-0.09+0.06=9.44m同理：H2=9.50m， H3=9.56m， H4=9.62m， H5=9.40m， H6=9.46m， H7=9.52m， H8=9.58m， H9=9.36m， H10=9.42m， H11=9.48m， H12=9.54m， H13=9.32m， H14=9.38m， H15=9.44m， H16=9.50m25（二）场地土方量计算

1.计算场地各方格角点的施工高度(即挖、填方高度)hn

hn＝Hn-Hn′(1—13)式中：hn——该角点的挖、填高度，以“＋”为填方高度，以 “－”为挖方高度(m)；Hn——该角点的设计标高(m)；Hn′——该角点的自然地面标高(m)。262.绘出“零线”方格线上的零点位置见图1—9，可按下式计算：

式中：h1，h2——相邻两角点挖、填方施工高度(以绝对值代入)；a——方格边长；x——零点距角点A的距离。

图1－9零点位置计算273.场地土方量计算（1）四方棱柱体法1）全挖全填格式中：V——挖方或填方的土方量（m）；h1,h2,h3,h4——方格四个角点的挖填高度，以绝对值代人（m）。282）部分挖部分填格29（2）三角棱柱体法

1）全挖全填式中a——方格边长(m)；hl，h2，h3——三角形各角点的施工高度(m)， 用绝对值代入。图1－13按地形将方格划分成三角形302)有挖有填其中锥体部分的体积为:楔体部分的体积为:31作业：2.某建筑物场地方格网如下图所示，方格边长为20m，双向排水，ix=iy=0.2%,不考虑土的可松性及挖填方边坡系数。试按填挖平衡原则确定场地设计标高。某建筑物场地方格网XY32三、土方调配与优化调配区的划分原则、平均运距和土方施工单价的确定最优调配方案的确定——表上作业法33调配区的划分原则与建筑物平面位置相协调，并考虑开工顺序及分期施工顺序大小应满足施工机械的技术要求范围应与方格网相协调可考虑就近取土和弃土平均运距的确定：铲运机、推土机：土方重心汽车、自行式铲运机：按实际运距计算土方施工单价的确定：预算定额34“表上作业法”步骤编制初始调配方案——最小元素法最优方案判别法——假象价格系数法方案的调整——闭回路、奇数转角取代3550040050050060080050050W4T2W2T3W3T1调配区土方量和平均运距100907011010080用“表上作业法”进行土方调配下图为一矩形广场，试求土方调配最优方案36挖方区填方区各调配区土方量及平均运距37挖方区填方区初始方案确定过程及计算结果500400100100300500××××××38挖方区填方区计算假象价格系数500400100100300500××××××50100-1070060406011040308039挖方区填方区计算检验数+50100-10700604060110403080++++-40挖方区填方区求解闭合回路及调整结果500400100100300500××x12×××50100-10700604060110403080100×40040070208041挖方区填方区再次计算检验数+50702070060406080403080++++++42挖方区填方区方案优化调整结果500400100×××××100×40040043500400500500600800500400W4T2W2T3W3T1W1100500400100400土方调配图44初始方案的土方总运输量：500×50+500×40+300×60+100×110+100×70+400×40=97000（m3﹒m）最优土方调配方案的土方总运输量：400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000（m3﹒m）45作业：3.用表上作业法求解下表土方量的最优调配方案，并计算总运输量（m3﹒m）为多少？46第三节排水与降水一、地面排水常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤等办法二、集水井排水或降水沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。将水汇入集水井内，用水泵抽走。47集水井降水481．排水沟的设置排水沟底宽应不少于0.2～0.3m，沟底设有0.2％～0.5％的纵坡，在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.4～0.5m2.集水井的设置集水井应设置在基础范围以外的边角处。地下水流的上游，20-40m设置一个.优点：简单、经济，对周围影响小缺点：易产生流砂、边坡塌方及管涌现象3．水泵性能与选用(1)离心泵(2)潜水泵49三、流砂及其防治

1．流砂发生的原因动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力。当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。2．流砂的防治（1）抢挖法（2）水下挖土法（3）打钢板桩或作地下连续墙法（4）在枯水季节开挖（5）井点降水法50四