第2章土方工程

第2章土方工程

工程施工中，土在中国区域性差别大，各地区的土方施工难度大不相同。江苏、上海等地区地下水丰富，土方开挖施工一般要将基坑支护、基坑降、排水和止水综合考虑。土方施工的基本流程为：编制土方施工方案场地平整结构桩施工支护桩施工降水施工土方开挖基础结构施工土方回填2-1概述2-1概述施工面广；工程量大；施工工期长；劳动强度大；施工条件复杂（受气候、水文、地质等影响较大）；一、土方工程施工特点

土的分类土的级别土的名称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）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；种植土、填土用锹、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；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土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；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤二、土的工程分类

按计价规范分类按颗粒级配或塑性指数分类人工填土、粘性土、砂土、碎石土和岩石五类土软石V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用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石Ⅵ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、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石Ⅶ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；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石Ⅷ安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖三土的工程物理性质1土的天然含水量、土的密度

A.土的含水量ω是土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率，即式中：mw─土中水的质量ms─土中固体颗粒的质量。B.土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。式中：m──土的总质量；V──土的天然体积

C.单位体积中土的固体颗粒的质量称为土的干密度

式中：ms──土中固体颗粒的质量。

2土的可松性含义：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，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，即：式中KS、KS′——土的最初、最终可松性系数；

V1

——土在天然状态下的体积，m3；V2

——土挖出后在松散状态下的体积，m3；V3

——土经压(夯)实后的体积，m3。各种土的可松性参考数值土的类别可松性系数KsK‘s一类（种植土除外）1.08～1.171.01～1.03一类（种植土）1.20～1.301.03～1.04二类1.14～1.281.02～1.05三类1.24～1.301.04～1.07四类（泥灰岩、蛋白石除外）1.26～1.321.06～1.09五～七类1.30～1.451.10～1.20八类1.45～1.501.20～1.303土的渗透性

渗透性：土体孔隙中的自由水在重力作用下会透过土体而运动，这种土体被水透过的性质称为土的渗透性

渗透系数：水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，用k表示，单位为m/d或cm/s

水力梯度：单位长度渗流路径所消耗的水头差

ALHHk-=21qLHHi21-=q－单位时间内通过土样的水量，cm3/sP8表2.2对比两表数据可发现什么？2-2场地平整一

场地平整的要求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。平整前必须把场地平整范围内的障碍物如树木、电杆、管道等清理干净，然后根据总图要求的标高，从水准基点引进基准标高作为确定土方量计算的基点。平整场地的一般要求：1．平整场地应做好地面排水：平整场地的表面坡度应符合设计要求，如设计无要求时，一般应向排水沟方向作成不小于0.2％的坡度。2．尽量利用地形，使挖填土方量最少，并力求平衡，减少场外运输。3．场地平整应经常测量和校核其平面位置、水平标高和边坡坡度是否符合设计要求。平面控制桩和水准控制点应采取可靠措施加以保护，定期复测和检查；土方不应堆在边坡边缘。二、场地平整的土方量计算

1．场地平整高度的计算一般场地平整高度（设计标高）的选择原则：在符合生产工艺和运输条件下，尽量利用地形，减少挖方数量；挖方与填方量应尽可能达到互相平衡，以降低土方运输费用；满足排水要求等。

场地不同设计标高的比较二、场地平整的土方量计算

1．场地平整高度的计算

初步计算场地设计标高—根据影响因素调整设计标高（1）计算场地设计标高首先将地形图划分为10－40m方格网，然后计算每个方格的角点标高，一般可根据地形图上相邻两等高线的标高用插入法求得。如无地形图，可在现场打设木桩定好方格网，然后用水准仪直接测出。一般要求场地内挖方和填方量平衡。设达到挖填平衡的场地平整标高为H0，可由下式求得：

式中N—方格网数（个）；H1—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）。(2）考虑设计标高的调整值上式计算的为一理论数值，实际尚需考虑：1)土的可松性；考虑土的可松性，场地设计标高调整为：2)取土或卸土的影响；

(3)考虑排水坡度对设计标高的影响考虑排水坡度后，场地内任一点实际施工时所采用的设计标高（m）可由下式计算：单向排水:H＝H011＋L·i

双向排水:H＝H011±Lxix±Lyiy

2．场地平整土方工程量的计算土方工程量的计算方法有方格网法和横断面法两种。（1）方格网法用于地形较平缓的地段。计算方法较为复杂，但精度较高，其计算步骤和方法如下：划分方格网—计算方格网各角点施工高度—确定各方格网“零线”—计算各方格挖填土方量—计算边坡土方量1)划分方格网根据地形图将场地划分成若干个方格网，一般采用20m×20m或40m×40m

2．场地平整土方工程量的计算（1）方格网法2）计算方格网各角点施工高度方格网各角点的施工高度＝设计地面标高－自然地面标高

计算结果挖方为（－），填方为（＋），并在相应角点处标注3）计算各方格网“零线”

“零线”即为方格内挖、填方的分界线

4)计算各方格土方工程量按方格体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量。

5）边坡土方量计算

为保证土方施工安全，土方工程挖、填方边缘均应做成一定的坡度，即为放坡，放坡系数一般用m或k表示

边坡土方量计算常用图算法图算法分为两种近似的几何形体，一种为三角棱体（如P13图2.10中体积①～③、⑤～⑪）；另一种为三角棱柱体（如体积④），并应用几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇总即得边坡总挖土（－）、填土（＋）工程量。

常用边坡三角棱锥体、棱柱体计算公式[例]场地整平工程，长80m、宽60m，土质为粉质粘土，取挖方区边坡坡度为1：1.25，填方边坡坡度为1：1.5，已知平面图挖填分界线尺寸及角点标高如图所示，试求边坡挖、填土方量。场地边坡平面轮廓尺寸图[解]先求边坡角点1～4的挖、填方宽度：角点1填方宽度0.85×1.50＝1.28（m）角点2挖方宽度1.54×1.25＝1.93（m）角点3挖方宽度0.40×1.25＝0.50（m）角点4填方宽度1.40×1.50＝2.10（m）按照场地四个控制角点的边坡宽度，利用作图法可得出边坡平面尺寸（如图所示），边坡土方工程量，可划分为三角棱体和三角棱柱体两种类型，按公式计算如下：（1)挖方区边坡土方量挖方区边坡的土方量合计：V挖＝－（24.03＋1.19＋1.44＋47.58＋0.02＋0.02＋0.75）＝－75.03（m3）填方区边坡的土方量合计：V填＝28.13＋1.09＋1.12＋60.42＋0.25＋0.22＋5.71＝＋96.94（m3）6）计算土方总量将挖方区（或填方区）所有方格计算土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。P13-15例题（2）横截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：1）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AA'、BB'、CC"……画横截面示意图2）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。3）计算横截面面积按横截面面积计算公式，计算每个截面的挖方或填方截面面积。4）计算土方量根据横截面面积按下式计算土方量：5）土方量汇总

常用截断面计算公式表1-11基坑、基槽土方量的计算H-基坑深度,mL-基槽长度,mK-放坡系数a、b-基槽/坑基础底宽、长，mc-工作面，m土方开挖

工程计价中：基槽挖土：V＝（b+2c+KH)*H*L基坑挖土：V＝（a+2c+KH)*(b+2c+KH)*H+1/3K2H3排水：地面设排水沟

降水：地面以下

降水方法分类：重力降水（集水坑、明渠等）和强制降水（轻型井点、管井井点、深井井点、电渗井点等）。其中集水坑降水和轻型井点降水采用较普遍

2-3排水与降低地下水位

一、集水坑降水

在基坑开挖过程中在基坑底基础范围以外地下水流的上游设置若干个集水坑，并在基坑底四周或中央开挖排水沟，使水在重力作用下经排水沟流入集水坑内，然后用水泵抽走。集水坑降水设备简单、应用普遍集水坑设置：间距：20-40m

直径或宽度：一般为0.6m～0.8m

深度：随着挖土深度逐渐加深，应经常低于挖土面0.7m～1.0m

坑底构造：铺设碎石滤水层，以免抽水时将砂土抽出集水坑适用范围：

适用于水流较大的粗粒土层的降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水

不适宜于细砂土和粉砂土层流砂含义：

当基坑（槽）挖土到地下水位以下，而土质又是细砂或粉砂时，如采用集水坑法降水开挖，则基坑（槽）底以下的土会形成流动状态，并随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂流砂产生原因：

水在土中渗流所产生的动水压力GD（地下水的渗流对单位土体内骨架产生的压力）对土体作用

流砂现象粉细沙随地下水流入基坑，产生流沙

在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙，以免支护失效发生重大基坑坍塌事故流砂防治：

消除、减小、平衡动水压力、截断地下水流等。具体方法有：枯水期施工：使最高地下水位不高于坑底0.5m；水下挖土法：不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；人工降低地下水位法：井点降水等设止水帷幕：地下连续墙、深层搅拌桩等井点降水：

基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。分类：

轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及深井井点等

二、井点降水法

各类井点适用范围适合条件降水类型渗透系数(m/d)可能降低的水位深度(m)轻型井点多级轻型井点0.1～803～66～12喷射井点0.1～508～20管井井点20~2003~5深井井点10～80＞10电渗井点<0.15-6沿基坑四周将多根井点管埋入蓄水层内，并通过总管用水泵抽水沿基坑四周将多根井点管埋入蓄水层内，井点管内装有特制的喷射器将水排出沿基坑四周埋设管井，每个管井单独用水泵抽水沿基坑四周埋设管井，通过设置在井管内的潜水泵将地下水抽走沿基坑四周埋设井点管作为负极，以打入的钢筋或钢管为正极，用电线连接正负极，带正电的水向负移移动而被排出(1)轻型井点

沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。

轻型井点降水系统构成

总管

井点管

弯连管在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.1～1m/d时，常采用轻型井点降水

真空泵

轻型井点降水

喷射混凝土坡面保护轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。

构造要求：井点管：直径、长度滤管：直径、长度、滤孔、保护层总管：直径、长度滤管必须埋设在含水层中轻型井点的布置 当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度一般不小于沟槽宽度。

如宽度大于6m或土质不良，渗透系数较大时，宜用双排井点，面积较大的基坑宜用环状井点。

高程布置：

井点降水深度一般不超过6m为宜

井点管露出地面高度：约

滤管需埋在透水层中井点管的埋设深度H(不含滤管)：式中H1——井点管埋设面至基坑底的距离，mh——基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离，一般为0.5～1.0mi——地下水降水水力梯度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4

L——井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加轻型井点的计算计算内容：基坑涌水量、井点管数量、井点管间距及抽水设备的选用

水井分类：无压完整井、无压非完整井、承压完整井、承压非完整井轻型井点的计算

涌水量计算

无压完整井：

Q=1.366K(2H-S)S/(㏒R-㏒X0)(公式2.23b）无压非完整井：

Q=1.366K(2H0-S)S/(㏒R-㏒x0)(公式2.28）式中：K－含水层土的渗透系数（m/d)H－含水层厚度（m）S－水位降低深度（m)R－井点系统抽水影响半径(可按公式2.26近似计算）X0－轻型井点的假想半径（m)

（可按公式2.27近似计算）H0－井点的有效影响深度（m)

（可查表2.6确定）轻型井点的计算

井点管数量及间距计算

井点管数量

:

n＝1.1Q/q

式中：q为单根井点最大出水量，按公式2.31计算

井点管间距：D＝L/n

式中：L为总管长度

最后：根据最终确定的井点管间距计算实际的井点管数量

轻型井点的计算

轻型井点抽水设备选择真空泵型号：W5，总管不大于100m；W6，总管不大于120m最低真空度：hk＝10（h+△h)水泵流量：基坑涌水量的倍水泵扬程：﹥h+△h

轻型井点的计算P32-35例题

轻型井点的计算P32-35例题

轻型井点的安装轻型井点的施工分为准备工作、井点系统埋设、使用和拆除。埋设井点管的顺序：根据降水方案放线、挖管沟、布设总管、冲孔、下井点管、埋砂滤层、粘土封口、弯联管连接井点管与总管、安装抽水设备、试抽井点管的埋设一般用水冲法施工，分为冲孔和埋管两个过程。

轻型井点注意事项：轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。井孔冲成后，立即拔出冲管，插入井点管，并在井点管和孔壁之间迅速填灌砂滤层，防止孔壁塌孔。砂滤层的填灌质量是保证轻型井点顺利抽水的关键，一般选用干净粗砂。井点填砂后，须用粘土封口，以防漏气。地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。(2)管井井点

管井系统沿基坑每隔一定距离设置一个管状井，每井单独用一台水泵抽水

特点：设备简单，排水量大，可代替多组轻型井点降水适用范围：土的渗透系数较大（20-200m/d），地下水充沛，降水深度不大于5m

管井井点降水

管井井点的滤管

管井的井点管

井的四周填入砂滤料(3)喷射井点

在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水（喷水井点）或压缩空气（喷气井点）形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的缝隙抽出排走

特点：设备较简单，排水深度大，可达到8-20M，比多层轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量少，施工快适用范围：基坑开挖较深，土的渗透系数0.1-50m/d，降水深度大于6m

基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。大型基坑放坡开挖，坡面喷混凝土保护2-4土方边坡与支护某建筑工地支护墙体坍塌事故，造成６名工人死亡，５人受伤，至少１０人被埋。大雨导致地基周围土壤塌陷是造成这起事故的主要原因

支护结构的类型一、重力式支护墙(1)深层搅拌水泥土桩挡墙深层搅拌水泥土桩挡墙是用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强制搅拌，使软土硬结形成连续搭接的具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土柱状加固体，适用于加固饱和软粘土作用：利用自身重量挡土及止水类型：壁式、格栅式、实体式一、重力式支护墙(1)深层搅拌水泥土桩挡墙水泥土墙施工工艺流程：桩机就位－预搅下沉－喷浆搅拌上升－重复搅拌下沉－重复搅拌上升－桩施工结束

水泥土搅拌桩用于地下水丰富的江苏、上海和浙江等地的基坑工程施工中的止水帷幕。(2)高压旋喷桩挡墙：

高压旋喷桩挡墙是用高压泵通过高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成连续搭接的水泥加固体

施工工艺：

桩机就位－制浆－钻孔－插注浆管－喷浆－边旋喷边提升－清洗－移位（3）加筋水泥土桩法（SMW工法）即在水泥土搅拌桩内插入H型钢，使之成为同时具有受力和抗渗两种功能的支护结构围护墙1-插在水泥土桩中的H型钢；2-水泥土桩

基坑开挖深度在6m左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，插入的H型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的H型钢周边涂减摩剂，可抽拔出重复使用。插入水泥土的H型钢水泥土搅拌桩二、非重力式支护墙

（1）型钢挡板支护挡墙

型钢挡板围护墙亦称板桩式支护结构。这种围护墙由工字钢（或H型钢）桩和横挡板（亦称衬板）组成，再加上围檩、支撑等构成的一种支护体系1-工字钢（H型钢）；2-八字撑；3-腰梁；4-横挡板；5-垂直联系杆件；6-立柱；7-横撑；8-立柱上的支撑件；9-水平联系杆

横撑式支撑(a)断续式水平挡土板支撑；(b)连续式水平挡土板支撑；(c)连续式垂直挡土板支撑（a）内撑方式；（b）锚拉方式1-钢板桩；2-围檩；3-角撑；4-立柱与支撑；5-支撑；6-锚拉杆（2）

钢板桩支护结构钢板桩由带锁口的热轧型钢制成，把这种钢板桩互相连接打入地下形成连续钢板桩墙，既挡土又挡水钢板桩的形式有一字型、波浪型、Z字型和组合型。建筑工程中常用前两种，基坑深度较大时才用后两种。

钢板桩支护既挡土又止水，悬臂钢板桩支护结构的刚度小。钢板桩拔桩时，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。

钢板桩支护（3）钢筋混凝土灌注桩支护结构2）挖孔灌注桩采用人工挖土方法进行成孔，然后浇筑混凝土而成的桩。

多为大直径桩，单桩承载力高，宜用于土质较好地区1）钻孔灌筑桩利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土而成的桩

钻孔灌筑桩施工无噪声、无振动、无挤土，刚度大，抗弯能力强，变形较小，几乎在全国都有应用。多用于基坑坑深7～15m的基坑工程。（4）

地下连续墙施工工艺：

导墙－泥浆制备－成槽施工－水下灌注混凝土－墙段接头处理利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注混凝土而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。（5）

土层锚杆支护结构是一种设置于钻孔内、端部伸入稳定土层中的钢筋或钢绞线与孔内注浆体组成的受拉杆体，它一端与工程构筑物相连，另一端锚固在土层中，通常对其施加预应力，以承受由土压力、水压力或风荷载等所产生的拉力，用以维护构筑物的稳定

土层锚杆分类：

一般灌浆锚杆、高压灌浆锚杆、预应力锚杆

预应力土层锚杆构造：

锚头、自由段、锚固段施工工艺流程：钻孔－锚筋、注浆管安放－灌浆－预应力张拉对邻近有建筑物的深基坑边坡，可在坡面垂直楔入直径10～12mm，长40～50cm插筋，纵横间距1m，上铺20号铁丝网，在表面喷射40～60mm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φ4～6mm@250～300mm钢筋网片，浇筑50～60mm厚的细石混凝土（6）喷射混凝土或混凝土护面

坡面挂网喷射混凝土

（7）土钉墙

土钉墙是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动起挡土作用的上述围护墙不同，它起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定1-土钉；2-喷射细石混凝土面层；3-垫板

基坑开挖至一定深度，用小型钻机在斜坡上钻孔，插入粗钢筋或钢管作为土钉，孔内灌浆。小型钻机三、多种支护结构综合应用1-围檩；2-支撑；3-立柱；4-工程桩；5-钻孔灌筑桩围护墙；6-水泥土搅拌桩挡水帷幕；7-坑底水泥土搅拌桩加固综合应用组合形式：

灌注桩+深层搅拌桩

灌注桩+水泥旋喷桩

灌注桩+土层锚杆

灌注桩+内支撑等

发电厂车间内开挖设备基础的大型深基坑，采取有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。

钢管内撑

地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩＋钢管内撑支护方案。钢筋混凝土压顶梁第一道钢管内撑钻孔灌注桩排桩

粉沙土型钢腰梁

高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔灌注桩＋混凝土梁内撑+钢管内支撑支护方案。

钻孔灌注桩支护基坑第一道钢筋混凝土梁内撑第二道钢内撑

钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。

钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制基坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除不便（凿除或爆破）。

水泥土内插型钢（SMW工法）支护结构四、支护结构的破坏形式1、非重力式支护结构强度破坏1）拉锚破坏或支撑压屈

2）支护墙底部走动

3）支护墙的平面变形过大或弯曲破坏2、非重力式支护结构稳定破坏

1）墙后土体整体滑动失稳

2）坑底隆起3、重力式支护结构强度破坏

1）倾覆

2）滑移

3）坑底隆起2-5土方机械化施工一土方施工概述

施工方法分类：人工挖土、机械挖土施工注意要点：1、合理放坡2、分段分层开挖3、机械挖土时考虑人工配合挖土：边角、基底4、严禁基底超挖二土方机械的选择

机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围

推土机操作灵活，运转方便，需工作面小，可挖土、运土，易于转移，行驶速度快，应用广泛。1.

作业特点（1）推平、运距100m内的堆土（效率最高为60m）（2）开挖浅基坑（3）推送松散的硬土、岩石（4）回填、压实（5）配合铲运机助铲、牵引（6）下坡坡度最大35°，横坡最大为10°，几台同时作业，前后距离应大于8m2．辅助机械（1）土方挖后运出需配备装土、运土（2）设备推挖三～四类土，应用松土机预先翻松1．推一～四类土2．找平表面，场地平整3．短距离移挖作填，回填基坑（槽）、管沟并压实4．开挖深不大于1.5m的基坑（槽）5．堆筑高1.5m内的路基、堤坝6．配合挖土机从事集中土方、清理场地、修路开道等

铲运机操作简单灵活，不受地形限制，不需特设道路，准备工作简单，能独立工作，不需其他机械配合能完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工序，行驶速度快，易于转移；需用劳力少，动力少，生产效率高1．作业特点（1）大面积整平（2）开挖大型基坑、沟渠（3）运距800～1500m内的挖运土（效率最高为200～350m）（4）填筑路基、堤坝（5）回填压实土方（6）坡度控制在20°以内2．辅助机械（1）开挖坚土时需用推土机助铲（2）开挖三、四类土宜先用松土机预先翻松20～40cm（3）自行式铲运机用轮胎行驶，适合于长距离，但开挖亦须用助铲1．开挖含水率27%以下的一～四类土2．大面积场地平整、压实3．运距800m内的挖运土方4．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机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围

正铲挖掘机装车轻便灵活，回转速度快，移位方便；能挖掘坚硬土层，易控制开挖尺寸，工作效率高1．作业特点（1）开挖停机面以上土方（2）工作面应在1.5m以上（3）开挖高度超过挖土机挖掘高度时，可采取分层开挖（4）装车外运2．辅助机械（1）土方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合平土、集中土方进行联合作业1．开挖含水量不大于27%的一～四类土和经爆破后的岩石与冻土碎块2．大型场地整平土方3．工作面狭小且较深的大型管沟和基槽路堑4．独立基坑5．边坡开挖机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围

反铲挖掘机操作灵活，挖土、卸土均在地面作业，不用开运输道1．作业特点（1）开挖地面以下深度不大的土方；（2）最大挖土深度4～6m，经济合理深度为1.5～3m（3）可装车和两边甩土、堆放（4）较大较深基坑可用多层接力挖土2．辅助机械（1）土方外运应配备自卸汽车，工作面应有推土机配合推到附近堆放1．开挖含水量大的一～三类的砂土或粘土2．管沟和基槽3．独立基坑4．边坡开挖机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围

拉铲挖掘机可挖深坑，挖掘半径及卸载半径大，操纵灵活性较差1.作业特点（1）开挖停机面以下土方（2）可装车和甩土（3）开挖截面误差较大（4）可将土甩在基坑（槽）两边较远处堆放2.辅助机械（1）土方外运需配备自卸汽车、推土机，创造施工条件1.挖掘一～三类土，开挖较深较大的基坑（槽）、管沟2.大量外借土方3.填筑路基、堤坝4.挖掘河床5.不排水挖取水中泥土

抓铲挖掘机钢绳牵拉灵活性较差，工效不高，不能挖掘坚硬土；可以装在简易机械上工作，使用方便1.作业特点（1）开挖直井或沉井土方（2）可装车或甩土（3）排水不良也能开挖（4）吊杆倾斜角度应在45°以上，距边坡应不小于2m2.辅助机械土方外运时，按运距配备自卸汽车1.土质比较松软，施工面较狭窄的深基坑、基槽2.水中挖取土，清理河床3.桥基、桩孔挖土4.装卸散装材料机械名称、特性作业特点及辅助机械适用范围

装载机操作灵活，回转移位方便、快速；可装卸土方和散料，行驶速度快1．作业特点（1）开挖停机面以上土方（2）轮胎式只能装松散土方，履带式可装较实土方（3）松散材料装车（4）吊运重物，用于铺设管道2．辅助机械土方外运需配备自卸汽车，作业面需经常用推土机平整并推松土方1．外运多余土方2．履带式改换挖斗时，可用于开挖3．装卸土方和散料4．松散土的表面剥离5．地面平整和场地清理等工作6．回填土7．拔除树根二、土方机械基本作业方法1．推土机（1）作业方法1）下坡推土法

2）槽形推土法3）并列推土法4）多铲集运法2．铲运机（1）作业方法开行路线有如下几种：1）环形路线2）“8”字形路线（a）环形路线；（b）“8”字形路线1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤（a）大环形开行路线（b）连续式开行路线1-铲土；2-卸土3）大环形开行路线4）连续式开行路线（2）提高生产率的方法1）下坡铲土法2）跨铲法1-沟槽；2-土埂；A-铲斗宽；B-不大于拖拉机履带净距

3）助铲法1-铲运机铲土；2-推土机助铲

4）双联铲运法3.挖掘机（1）正铲挖掘机特点：前进向上，强制切土，挖掘力大，生产率高，能开挖停机坪以上的一至四类土根据开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有两种作业方法：

①正向开挖，侧向装土法②正向开挖，后方装土法（a）、（b）正向开挖，侧向装土（c）正向开挖，后方装土（2）反铲挖掘机特点：后退向下，强制切土，能开挖停机坪以下的一至三类土根据挖掘机开挖路线与运输汽车相对位置的不同，一般有以下几种开挖方法：1）沟端开挖法2）沟侧开挖法（a）、（b）沟端开挖法；（c）沟侧开挖法3）多层接力开挖法（3）抓铲挖掘机抓铲挖掘机的挖土特点是：后退向下，自重切土，只能开挖一二类土，最适宜水下挖淤泥

抓铲能在回转半径范围内开挖基坑上任何位置的土方，并可在任何高度上卸土（装车或弃土）。

拉铲挖土（4）拉铲挖掘机

特点：直上直下，自重切土，只能开挖窄而深的基坑/槽、深井或淤泥等一二类土

适宜于开挖沟槽、基坑、地下室、水下和沼泽地带土壤

土方机械选择原则

基坑深1-2m，长度不太大时采用推土机；

深度2m以内的长条形基坑宜采用铲运机；基坑较大，工程量集中且干燥的采用正铲挖掘机，水位较高则采用反铲挖掘机；

水下淤泥多采用拉铲挖掘机或抓铲挖掘机三、挖土机与汽车配套计算挖土机生产率P挖土机数量自卸车数量例：某工程土方量总计为6000立方米，欲采用斗容量0.5立方正铲挖掘机挖土（每天工作班数为一班），每斗作业循环时间约为40s，土方为三类土。如果土方开挖工期为20天，请计算挖土机需求数量。解：三类土最初可松性系数为，取1.3土斗充盈系数取1.0工作时间利用系数取0.8则挖土机生产率P＝8*3600*0.5*1.0*0.8/（40*1.3）＝221.5m3/台班单班时间利用系数取0.8则挖土机数量N＝6000/（221.5*20*1*0.8）＝1.69台，即实际需配备2台挖土机一填土的要求级配良好的砂土或碎石土；以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用；一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3；填土尽量用同类土填筑；淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料。2-5填土与压实土料含水量一般以手握成团，落地开花为适宜。当含水量过大，应采取翻松、晾干、换土回填、掺入干土或其他吸水性材料等措施；如土料过干，则应预先洒水润湿。二压实方法填土的压实方法：碾压、夯实、振动压实1、碾压法适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、振动碾和羊足碾等。平碾压路机：静力作用，适用于薄层填土或表面压实、平整场地、修筑堤坝及道路工程；

振动碾：使土受到振动和碾压，效率高，适用于填料为爆破石渣、碎石类土、杂填土或粉土的大型填方工程。

羊足碾：需要较大牵引力，与土接触面积小，单位面积压力比较大，适用于压实粘性土

压路机

羊足碾2.夯实法利用夯锤自由落下的冲击力使土颗粒重新排列压实填土

分类：蛙式打夯机、柴油打夯机等蛙式打夯机：体积小、重量轻、操纵方便、夯击能量大，在建筑工程上使用很广。缺点：劳动强度较大。适用于粘性较低的土（砂土、粉土、粉质粘土）基坑（槽）、管沟及边角部位的填方的夯实。

蛙式打夯机压实

平板振动机

3.振动压实法适用、操作简单，但振实深度有限。

适于小面积粘性土薄层回填土振实、较大面积砂土的回填振实以及薄层砂卵石、碎石垫层的振实。三填土压实的影响因素填土压实的主要影响因素为压实功（压实工具的重量、碾压遍数、锤落高度、作用时间）、土的含水量、每层铺土厚度。1、压实功的影响：填土压实后的密度与压实机械在其上所施加功的关系见图。

2含水量的影响

填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。较为干燥的土由于摩阻力较大，而不易压实；当土具有适当含水量时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小。在同样压实功作用下，得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量。

土的最佳含水量和最大干密度参考表

项次土的种类变动范围最佳含水量(%)(质量比)最大干密度(g/cm3)1砂土8～121.80～1.882粘土19～231.58～1.703粉质粘土12～151.85～1.954粉土16～221.61～1.803铺土厚度的影响

在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小，其压实作用也随土层深度的增加而逐渐减小。压实影响深度与土的性质和含水量等因素有关。压实作用沿深度的变化压实遍数、铺土厚度等应根据土质和压实机械在施工现场的压实试验决定若无试验可参考下表：压实机具分层厚度(mm)每层压实遍数平碾250～3006～8振动压实机250～3503～4柴油打夯机200～2503～4人工打夯＜2003～4四压实密实度要求

填方的密实度要求和质量指标通常以压实系数表示

压实系数＝土的控制干密度ρd/最大干土密度ρdmax

ρdmax：当最优含水量时，通过标准的击实方法确定的土的密度，通过击实实验确定或公式计算

ρd：通过公式计算

ρ0（实际干密度）：用环刀法取样确定当ρ0≥ρd时