土石方工程概念知识

挖掘机

械挖掘机的每一个工作循环包括：挖掘、回转、卸土和返回四个过程。正铲挖掘机铲斗向上，主要适于挖掘停机面以上的土方，生产率高，是单斗挖掘机的主要形式。反铲挖掘机适于开挖停机面以下的土方，可甩土、铺料、修路及铺路等，同时也能用于水下开挖。挖土方式：①沟端开行；②沟侧开行。第一页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械拉铲挖掘机后退向下，自重切土。一般用于挖掘停机面以下的土方，最适于开挖水下土方及含水量大的土方。抓斗挖掘机适于挖掘窄深基坑或沉井中的水下淤泥及砂卵石等松软土方（挖掘深度一般30米内）。多斗挖掘机适用于开挖沟渠、剥离采料场或露天矿床的浮土、修理斜坡或装卸松散材料。装置通用性较差。第二页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械②主要作用及适用范围A、开挖建筑物的基础；B、开采土料、砂砾料、剥除材料场的覆盖层；C、在采料场、隧洞、地下厂房和堆料场中进行装卸作业；D、挖掘沟渠、运河和疏浚水道；E、更换装置后可进行混凝土浇筑、材料的调运、设备的安装、预制桩打桩、回填土的夯实等工作。是水电工程建设中使用最多的设备之一。第三页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械③单斗挖掘机产品型号编制规定类组型特征代号代号含义主参数名称单位挖掘机单斗挖掘机履带式W机械单斗挖掘机标准斗容m3×100D(电)WD电动单斗挖掘机标准斗容m3×100Y(液)WY液压单斗挖掘机标准斗容m3×100B(臂)WB长臂单斗挖掘机标准斗容m3×100S(隧)WS隧洞单斗挖掘机标准斗容m3×100轮胎式WL轮胎机械标准斗容m3×100D(电)WLD轮胎电动标准斗容m3×100Y(液)WLY轮胎液压标准斗容m3×100例：

WY160A液压挖掘机斗容1.6m3WS100型隧洞挖掘机斗容1.0m3WD400型电动挖掘机斗容4.0m3第四页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械⑤挖掘机的选型和运输工具的选择A、挖掘机的选型由于工程规模、施工条件，使用场合各不相同，对挖掘机的要求也不一样，选择适合具体情况、优质、高效的挖掘机，对提高施工质量、加快施工进度、降低工程造价都将起很大作用。主要考虑以下三个方面：

a、设计的总工程量及高峰工作量、施工期限、工程造价、气候、地理、地质地形条件，开挖层次，工作面数量、爆破技术、交通条件等选择合适的机型，以确定铲斗容量及生产率；第五页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械b、根据土壤的性质、级别、施工方法、掌子位置等方面的因素来选择挖掘机工作装置的形式；c、根据施工现场的动力供应条件、地层的稳定性和抗陷系数、内部道路质量和坡度大小，以及非运输机械行走的距离和频繁程度等方面的因素，确定挖掘机动力装置和行走装置的型式。∆需要挖掘机的台数

N＝W/Q/TW:设计期限内应由挖掘机来完成的总工程量

Q:挖掘机实际生产能力

T:设计期限内挖掘机的有效工作时间第六页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械如:某工程尾水渠需开挖5万m3覆盖层，按工期安排，需要15天内全部挖出，若采用1.2m3液压挖掘机（小时产量150m3），每天有效工作时间为10小时，问：需要配几台挖掘机？解：50000/(150*10)/15=2.22台约需3台第七页，编辑于星期六：二十点五十八分。挖掘机

械国产装载机型号代码

ⅠⅡⅢⅣⅠ、“字母Z”为装载机的代号；Ⅱ、机型代号：L（轮胎式），Y（液压），J（绞接），D（井下）Ⅲ、主参数代号：表示铲斗载重量，以t为单位；Ⅳ、设计改进代号。

例、ZL-30轮胎式装载机，载重3t。第八页，编辑于星期六：二十点五十八分。

运输机

械运输机械的选择

一般而言运距在100m以内应选用推土机，不必配备其他运输设备；运距在200m以内采用装载机作为挖掘与运输设备较为合适；运距超过250m则应采用挖掘机（或装载机）与汽车配套使用；运距不足1000m最好选用铰接式自卸汽车（具有更良好的机动性、地面及气候适应性）；运距较远且部位工作量大，则应选用刚性自卸汽车作为运输手段。

第九页，编辑于星期六：二十点五十八分。案例3:××移民项目需加高河滩满足移民安置需要，设计要求回填加高0.8-3.5m，总量178万m3，设计干容重1.68t/m3,天然干容重1.54t/m3。据施组资料，其填筑料有3个来源点，1#料源占24%，2#料源占37%，3#料源占39%。其中：（1）1#料源直接采用本工程基坑开挖渣料，其开挖和运输单价分别为2.52元/m3（自然方）和12.94元/m3（自然方）；（2）2#料源从上游左岸4km的A料场供应，A料场需覆盖层清除1.8万m3，该工序单价为5.80元/m3（自然方），2#料源土料的开采运输工序单价为18.56元/m3（自然方）；（3）3#料源从下游右岸2km的B料场供应，开采运输工序单价为9.87元/m3（自然方）；

碾压工序单价为8.21元/m3（压实方）。机械填筑土料综合损耗系数为5.93%；根据上述给定条件计算该项目土方填筑单价。第十页，编辑于星期六：二十点五十八分。解：1）覆盖层清除应按清除总量乘单价后计入辅助工程中料场覆盖层清除及防护工程项下的料场覆盖层清除；2）1#料源单价（占24%）应该计入相应项目的土方开挖单价中，本料源单价为零；3）2#料源单价（占37%）

18.56×0.37=6.87元/m3（自然方）4）3#料源单价（占39%）

9.87×0.39=3.85元/m3（自然方）5）碾压工序单价：8.21元/m3（压实方）6）该项目土方填筑综合概算单价（0+6.87+3.85）×1.68/1.54*（1+5.93%）+8.21=19.53

元/m3（压实方）第十一页，编辑于星期六：二十点五十八分。案例4:

某施工工地发生泥石流，从沟口滑下泥石流10万m3，经设计鉴定，主要为树根、很少量的小石子及大量的土方，综合可考虑为III类土，现用3m3液压挖掘机装20t自卸汽车运至3.5km外的工地渣场，该覆盖层开挖概算单价编制应选用的定额等。第十二页，编辑于星期六：二十点五十八分。案例5:

某水电工程大坝覆盖层开挖，经设计确认，其中大于0.7m3的孤石约占总量的10%，覆盖层为IV类土，现用4m3液压挖掘机装20t自卸汽车运至6.0km外的工地1#渣场，请编制该覆盖层开挖概算单价。

（参考土方例一基础资料，完成本单价编制）第十三页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.1.2岩石及围岩的分类围岩类别围岩稳定性围岩总评分T围岩强度应力比S支护类型Ⅰ稳定。围岩可长期稳定，一般无不稳定块体

T>85>4不支护Ⅱ基本稳定。围岩整体稳定，不会产生塑性变形，局部可能产生掉块85≥T>65>4不支护或局部锚杆或喷薄层混凝土。大跨度时，喷混凝土、系统锚杆加钢筋网Ⅲ局部稳定性差。围岩强度不足局部会产生塑性变形，不支护可能产生塌方或变形破坏。完整的较软岩，可能暂时稳定65≥T>45>2喷混凝土、系统锚杆上加钢筋网Ⅳ不稳定。围岩自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生45≥T>25

>2

喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，或加钢构架Ⅴ极不稳定。围岩不能自稳，变形破坏严重T≤25

管棚、喷混凝土、系统锚杆、钢构架，必要时进行二次支护第十四页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.2石方工程量计算3.2.2.1石方开挖工程定额的计量单位石方开挖及石渣运输等均为“自然方”。石方工程与土方工程有以下明显区别，碾压施工合格的成品实方，其容重小于自然方。3.2.2.2工程量计算

石方开挖：工程量应按设计断面计算；应将明挖、沟槽挖、坑挖、暗挖分开，明挖应将一般和坡面分开；暗挖中应将平洞、斜井和竖井分开；同时还要注意区分不同岩石类别。地下工程石方开挖，必须按光面爆破的施工方法计算工程量。第十五页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.2石方工程量计算3.2.2.3超挖及施工附加量3.2.2.3.1定额中的超挖量为了保证设计断面在施工中达到规范要求，且由于岩石开挖具有一定的不规则性，因此需扩大开挖断面，扩大部分工程量即称为超挖量。石方开挖工程施工中几乎是不可避免的要发生超挖，应按“宁欠毋超”的办法进行施工，将超挖限制在一定范围内。超挖百分率：超挖量与设计开挖工程量的比值。断面越小，超挖百分率越大。第十六页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.2石方工程量计算现行概算定额石方开挖的超挖量是根据DL/T5389-2007《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》及DL/T5099-2011《水工建筑物地下工程开挖施工技术规范》的规定分析计算；根据规定，定额中的超挖量(δ)是按如下标准控制的，即：明挖：平面：δ≤20cm；边坡：高度<8m，δ≤20cm；高度8～15m，δ≤30cm；高度16～30m，δ≤50cm；平洞：δ≤20cm；缓斜井、斜井、竖井：δ≤25cm。第十七页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.2石方工程量计算3.2.2.3.2定额中的施工附加量施工附加量指为满足施工需要而必须额外增加的工作量，主要包括：1）因洞井开挖断面小，运输不方便，需部分扩大洞井尺寸而增加的错车道工程量。2）在放炮时，施工人员及设备需要躲藏的地方而增加的工程量。3）存放工具需要增加的工程量。4）洞内需要照明，需要存放照明设施而扩大断面增加的工程量。第十八页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.2石方工程量计算5）设置临时的排水沟。6）为开挖创造条件而开挖的工作平台。7）为交通方便而开挖的零星施工便道。施工附加量百分率：施工附加量与设计断面工程量的比值。如定额中断面10m2平洞的施工附加量为6%。断面越小，施工附加量百分率越大。第十九页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.2石方工程量计算已知某方形竖井设计开挖线边长为8m，竖井高10m,竖井喷混凝土厚度为15cm，按规范规定允许超挖25cm，施工附加量为0；试求超挖百分率。解：设计开挖断面S＝8m×8m＝64m2设计开挖量＝64m2×10m＝640m3超挖量＝[(8m＋0.25m×2)^2－(8m×8m)]×10m＝82.5m3超挖百分率＝82.5m3/640m3＝12.89%

第二十页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.3.4定额中的超挖及施工附加量8）石方明挖及石方洞挖子目计入了施工规范允许的合理超挖工程量和施工附加工程量。施工超挖量和施工附加量参照《97概算定额》和《水工建筑物地下开挖工程施工技术规范》（DL5099—1999）经分析后确定，平洞、竖（斜）井超挖按20㎝考虑。石方工程的超挖工程量和附加工程量参考系数如下：

第二十一页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.2.3.4定额中的超挖及施工附加量序号开挖工程项目超挖量及附加量系数1一般石方开挖1.60～5.00%2沟槽石方开挖5.90～15.90%3坑石方开挖2.50～21.71%4基础石方开挖0.80～12.50%5基础坡面石方开挖6.00～15.00%6洞井石方开挖5.9～34.20%7地下厂房石方开挖5.00%石方超挖量及附加量系数

一般石方开挖的超挖量及附加量系数与孔深成反比，沟槽石方开挖的超挖量及附加量系数与开挖面积成反比。其他项目类似。表中未列示的项目按常规计算超挖量计算系数第二十二页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.3石方工程单价的编制算例：某平洞出碴距离如下图所示，假定隧洞开挖断面为50m2，求该平洞开挖石碴洞内、洞外综合运距。第二十三页，编辑于星期六：二十点五十八分。【解】

第一步，求出开挖各段的洞内、洞外运距

A段：由左向右开挖，洞内运距为500÷2＝250m，洞外运距为600m；

B段：由右向左开挖，洞内运距为150＋300÷2＝300m，洞外运距为800m；第二十四页，编辑于星期六：二十点五十八分。C段：由左向右开挖，洞内运距为150＋400÷2＝350m，洞外运距为800m；

D段：由右向左开挖，洞内运距为600÷2＝300m，洞外运距为1500m；第二十五页，编辑于星期六：二十点五十八分。第二步：求出开挖各段的工程量比例：开挖工程总量为(500＋300＋400＋600)m×50m2＝90000m3A段：500m×50m2÷90000m3

＝27.78%B段：300m×50m2÷90000m3

＝16.67%C段：400m×50m2÷90000m3

＝22.22%D段：600m×50m2÷90000m3

＝33.33%第二十六页，编辑于星期六：二十点五十八分。3.3石方工程单价的编制第三步：求出综合运距洞内运距：250m×27.78%＋300m×16.67%＋350m×22.22%＋300m×33.33%＝297m。取300m。洞外运距：600m×27.78%＋800m×16.67%＋800m×22.22%＋1500m×33.33%＝978m（取1000m）

故该平洞开挖石碴运输综合运距为洞内300m、洞外增运1000m。第二十七页，编辑于星期六：二十点五十八分。补充案例:

某电站尾水出口后边坡，在2012年特大暴雨后发生跨方，从边坡垮塌下2万m3石方（XII级岩石），将省道堵塞。

应急抢险方案为：用3m3液压反铲挖掘机装20t自卸汽车运至20km外的本电站项目移民造地区，该石方开挖概算单价应选用的定额等。第二十八页，编辑于星期六：二十点五十八分。

4.2.3堆石坝填筑单价编制4.2.3.2砂砾料的备料

通常在砂砾料丰富地区，采用开采天然砂砾料作为筑坝材料，只要满足设计的技术质量、储量要求，并在运输距离经济合理的情况下，应优先考虑采用砂砾料作为筑坝材料。由于采用砂砾料筑坝，通常是挖装后直接运输上坝，一般不需单独计算备料单价。第二十九页，编辑于星期六：二十点五十八分。

4.2.3堆石坝填筑单价编制4.2.3.3砂、碎石、块石、反滤料、过渡料、垫层料的备料

砂、碎石、块石、反滤料、过渡料、垫层料的备料，其开采、加工、运输需纳入整个工程砂石系统设计中考虑。备料单价可参照砂石料单价计算原则计算。第三十页，编辑于星期六：二十点五十八分。

4.3.2

常用胶结材料

4.3.2.2常用胶结材料的质量要求（1）和易性(也叫砌筑性)砌筑性良好的胶结材料能均匀地与石块相结合，胶结材料的和易性取决于流动性和保水性。（2）强度砂浆按规定制作的标准试件在规定的基本养护条件下养护28天的抗压强度(MPa)，用强度等级表示。根据强度等级的大小划分为M0.4、M1、M2.5、M5、M7.5、M10、M15七个强度等级。第三十一页，编辑于星期六：二十点五十八分。

4.3.2

常用胶结材料

4.3.2.2常用胶结材料的质量要求（3）耐久性在水压作用下抗渗性、抗冻性、耐磨性、耐腐蚀性。第三十二页，编辑于星期六：二十点五十八分。

4.3.2

常用胶结材料

4.3.2.3常用胶结材料的配合比胶结材料的配合比必须通过试验确定。其试验方法与一般水工砂浆和水工混凝土相同。

——见教材P249第三十三页，编辑于星期六：二十点五十八分。补充案例:

某工程土石坝主堆石料填筑工程量为200万m3（坝体方），料场开采料占70%，其余30%利用溢洪道开挖料（开挖料直接上坝和需通过转料场转运各占50%）。开采料用液压履带钻钻孔爆破后，经3m3液压挖掘机装32t自卸汽车运6km直接上坝；钻爆单价为10.00元/m3自然方，挖、装、运单价为30.00元/m3自然方。溢洪道石方开挖运输直接上坝和到转料场的单价均为40元/m3自然方，从转料场采用3m3液压挖掘机装32t自卸汽车运2km上坝，挖、装、运单价为16.00元/m3堆方。堆石碾压(含平铺、洒水、压实、补夯、削坡等)单价为5.00元/m3压实方。已知:开采料天然容重为2.6t/m3,设计压实容重为2.1t/m3,转运料堆方容重为1.8t/m3。开采、运输、削坡、施工沉陷、超填及施工附加量等损耗率为2.4%。试计算该主堆石料填筑综合单价？