《建筑施工技术》课件-情景一 土方工程

建筑施工技术情景一土方工程1.1土的物理性质

常见土方工程有：场地平整、基坑（槽）与管沟的开挖，人防工程及地下建筑物的土方开挖，路基填土及碾压等

土方工程的施工过程有：开挖、运输、填筑、平整和压实等主要施工过程，以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。土方工程的特点：（1）工程量大，施工工期长，施工条件复杂，劳动强度大；

（2）多为露天作业，施工受当地气候条件影响大，且土的种类繁多，成分复杂，工程地质及水文地质变化多，也对施工影响较大。一、土方工程的施工特点

工业与民用建筑工程中土方工程一般分为四类：

1.场地平整

2.基坑(槽)及管沟开挖

3.地下工程大型土方开挖

4.土方填筑

土的分类方法较多，依土的颗粒级配或塑性指数分类；依土的沉积年代分类和土的工程特点分类等。根据土的坚硬程度和开挖的方法将土分为八类土。依次为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类属一般土，后四类属岩石，土的这种八类分类法及其现场鉴别方法见下表二、土的工程分类土的分类土的级别土的名称密度(kg/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)600～1500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1100～1600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1750～1900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1900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)Ⅴ硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石灰岩1100～2700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2200～2900用爆破方法开挖，部分用风镐七类土(坚石)Ⅶ大理岩；辉绿岩；玢岩；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2500～3100用爆破方法开挖八类土(特坚土)Ⅷ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、角闪岩、玢岩、辉绿岩2700～3300用爆破方法开挖

土的组成土由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，可用三相图表示。

三、土的基本组成1．土的可松性与可松性系数天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍不能完全恢复原来，这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即：

KS＝KS´＝式中KS—土的最初可松性系数V1—土在天然状态下的体积

KS´—土的最终可松性系数V2—土被挖出后松散状态下的体积

V3—土经压（夯）实后的体积四、土的物理性质例题建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积为3.0m2,基坑深2.0m，底宽为1.5m，地基为亚粘土，计算100延米长的基槽土方挖方量、填土量和弃土量。（边坡坡度1：m=1：0.5；Ks=1.30，K/s=1.05）图1-3BH1：m解：m叫边坡坡度系数，m=H/BB=H/m=0.5×2=1.0m挖土体积=截面面积×长例题

某场地的挖方体积为1000m3，填方体积为1500m3，ks=1.08，ks’=1.03，问该场地是借土还是弃土？若用运土量为5m3/车汽车运土，问应运多少车次？解:根据公式

Q=（1000-1500/1.03)×1.08=-492.8m3

结果为负，故该场地应借土

运土的车次为

n=492.8/5=99(车次)132．土的天然含水量在天然状态下，土中水的含水量（ω）是土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率表示。即：

ω＝×100％式中mw—土中水的质量

ms—土中固体颗粒经温度为105℃后的质量土的含水量测定方法：把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100～105°C），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量ms，利用公式可计算出土的天然含水量。

工程意义：含水量对于挖土的难易，施工时边坡稳定及回填土的夯实质量都有影响。例：测定土的含水量时，用环刀法取样，如图1-1所示。土样取出后，放在天平上称量质量300g，然后放入烘箱内进行烘干，烘干后质量为250g，已知环刀自重50g，求土的天然含水量。土环刀图1-1环刀法采集土样示意图解：土中固体颗粒的质量ms=250-50=200g

土中水的质量mw

=300-250=50g

土的天然含水量：一般土的干湿程度用含水量表示：含水量＜5％，为干土在5％～30％之间，为潮湿土＞30％为湿土在一定含水量的条件下，用同样的机具，可使回填土达到最大的干密度，此含水量称为最佳含水量。砂土为8％～12％粉土为9％～15％粉质粘土12％～15％粘土为19％～23％3．土的天然密度（ρ）和干密度(ｐd)

土在天然状态下单位体积的质量，叫土的天然密度。用:ρ＝表示土的干密度是土的固体颗粒质量与总体积的比值。土的干密度（ｐd

）按下式计算：ｐd

＝土的干密度愈大，表示土愈密实。工程上常把干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的质量。4.土的孔隙比和孔隙率:土的孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度.孔隙比和孔隙率越小土越密实。孔隙比e是土的孔隙体积Vv与固体体积Vs的比值.用下式表示:e=Vv/Vs孔隙率n是土的孔隙体积Vv与总体积V的比值，用百分数表示：n=Vv/V×100%5．土的渗透系数土的透水系数是表示单位时间内水穿透土层的能力。以m/d表示。它影响施工降水与排水的速度。建筑施工技术情景一土方工程1.2《基坑、基槽土方量计算》教学DABCD1A1B1C1长方体的体积锥体的体积等底等高锥体的体积相等台体体积由于圆台(棱台)是由圆锥(棱锥)截成的，因此可以利用两个锥体的体积差得到圆台(棱台)的体积公式．根据台体的特征，如何求台体的体积？按立体几何中的拟柱体体积公式计算，得出：

V＝（A1+4A0+A2）其中H—基坑深度（ｍ）

A1、A2—基坑上、下两底面积（㎡）

A0—基坑中截面面积（㎡）A0=（）2

一、基坑土方量计算如果是基槽、路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法计算:V1＝（A1+4A0+A2）

L1—第一段的长度（ｍ）

V1—第一段的土方量（ｍ3）其中中截面面积公式A0＝（）2将各段土方量相加，即得总土方量：

V=V1+V2+…+Vｎ式中V1、V2、…、Vｎ—各分段的土方量（ｍ3）

二、基槽土方量计算例题

某基坑坑底长80米，宽50米，深8米，四边放坡，边坡坡度为1：0.5

其中KS=1.14，KSˊ=1.05。

（1）计算基坑土方量

（2）若混凝土基础和地下室占有体积为20000m3，则应预留多少回填土。（以松散状态计）解：（1）A2=80×50=4000m2A1截面：基坑宽=50+2×0.5×8=58m

长=80+2×0.5×8=88mA1=88×58=5014m2

同理A0=84×54=4536m2V=8×（4000+5014+4×4536）/6=36330.67m3

（2）V=36330.67—20000=16330.67m3KS=1.14KSˊ=1.05KS/KSˊ=1.14/1.05=V2/16330.67V2=16330.67×1.14/1.05=17730.44m3例题在某一场地开挖一段基槽，基槽长20m，底宽3m，A1截面梯形高度为2m，A2截面梯形高度为1.6m,基槽边坡坡度为：高：宽=1：0.5，该场地的土的可松性为：Ks=1.25,Ks’=1.05。

（1）

计算该基槽的土方量。（2）

在该场地另有一体积为105m3的基坑需回填夯实，如果用开挖基槽所得的土进行回填，那么基坑回填夯实完毕后开挖基坑所得的土还剩多少m3。解：（1）已知边坡坡度：1：0.5

所以A1截面上底边长为：3+2x1=5m，可得A1=（5+3）x2/2=8m2同理A2=（3+4.6）x1.6/2=6.08m2对于中截面A0下底为3m，上底边为：（5+4.6）/2=4.8m

高为：（2+1.6）/2=1.8m所以A0=（4.8+3）x1.8/2=7.02m

则

V=L(A1+4A0+A2)/6=20x(8+4x7.02+6.08)/6=140.53m3（2）开挖基槽所得的土为VdKS=V2/V1=1.25所以

Vd=V1x1.25=140.53x1.25=175.66m3回填所需土VXKS=V2/V1,KS’=V3/V1KS/K’S=V2/V3,V3=105,V2=VX=KS·V3/K’S=1.25x105/1.05=125m3所以

V剩=Vd-VX=50.66m3

建筑施工技术情景一土方工程1.3土方机械土方工程的施工过程主要包括：土方开挖、运输、填筑与压实。常用机械有：推土机、铲运机、单斗挖土机、装载机等。

推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面小、行驶速度快，能爬300左右的坡。适用于场地平整、开挖深度1.5m左右的基坑、移挖作填、填筑堤坝、回填基坑和基槽土方、为铲运机助铲、为挖掘机清理集中余土和创造工作面，修路开道、牵引其它无动力施工机械，大马力推土机还可犁松坚岩。（一）

推土机施工TQ230G全液压高原推土机

TY320C前铲后犁推土机一、常用土方施工机械的施工特点水中清碴平整场地土方推送移挖作填1.1推土机施工提高推土机生产效率的方法下坡推土顺地面坡势沿下坡方向推土，可增大铲刀切土深度和运土数量，缩短推土时间,提高生产率约30～40%。并列推土1.1推土机施工

大面积施工区可采用2～3台推土机并列推土，减少土的散失量而增大推土量，提高生产率约15～30%。3台推土机并列推土共47页

第4页

分批集中、一次推送当运距较远又土质较坚硬时，宜多次铲土，一次推送。

槽型推土当土层较厚时，可利用前次推土的槽形推土，可减少土的散失量，增大推土量。军用推土机美国M9

铲运机操纵简单、运转方便、行驶速度快、生产效率高，是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等全部土方施工工序的施工机械。适用于坡度为200以内的大面积场地平整、大型基坑开挖、填筑路基堤坝。（二）

铲运机施工CL9A自行式铲运机CTY9A拖式铲运机铲运机施工作业中铲运机的斗容量为2～8m3，自行式铲运机的经济运距为800～1500m，拖式铲运机的经济运距为600m，效率最高的经济运距为200～350m。如采用双联铲运或挂大斗铲运时，其经济运距可增加至1000m。宇通重工CTY9A拖式铲运机卡特彼勒

657G自行式铲运机运距愈长、生产效率愈低，超过经济运距时应考虑汽车运输。

铲运机的运行路线

●椭圆形或大环形路线：在地形起伏不大、填方不高(＜1.5m)的路堤宜采用大环形路线。每隔一定时间变换铲运机行驶方向，以免机械单侧磨损。椭圆形路线适用施工地段较短的情况。

●“8”字形路线：该路线一个循环完成两次铲土和卸土，减少了转弯次数和空驶距离，一个循环中两次转弯方向不同，铲运机机械磨损均匀。在地形起伏较大、施工地段狭长时采用。

提高铲运机生产效率的方法

下坡铲土利用机械重力的水平分力来加大切土深度并缩短铲土时间。推土机助铲在较坚硬的土层中用推土机助铲，可加大铲刀切削力、切土深度和铲土速度。助铲间隙可兼作松土、平整工作。卡特彼勒

657G铲运机

657G铲运机斗容量达85t，是07年的新品，铲斗可上下，内部推板可动，铰链式转向，可前后拖挂。（三）

挖掘机施工

挖掘机主要用于挖掘基坑、沟槽、清理和平整场地，更换工作装置后还可进行装卸、起重、打桩等其它作业，能一机多用，工效高、经济效果好，是工程建设中的常用机械。

挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式，按工作装置分为正铲、反铲、抓铲、拉铲，斗容量0.1-2.5m3。常用的挖掘机是正铲和反铲挖掘机。

正铲挖掘机

正铲适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。主要用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成土方的挖运工作。采用正铲开挖大型基坑，应考虑工作面的大小、形状和开行通道的设置。邦立CE1000-7正铲挖掘机(四川)日立EX3600E-6正铲挖掘机正铲的开挖方式

正向开挖、侧向装土

即挖土机向前进方向挖土，汽车停在侧面装土。

正向开挖、后方装土挖土机向前进方向挖土，汽车停在后面装土。此法因挖掘机卸土时回转角大、汽车需倒车开入，运输不方便。只适用于基坑宽度较小、深度较大的情况此法因挖掘机卸土时回转角小、运输方便、生产效率高而应用较广

反铲挖掘机反铲适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为4～6m，经济合理的挖土深度为3～5m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。带加长臂的反铲挖掘机反铲的开挖方式

沟端开挖法

即反铲停于沟端，后退挖土，向沟一侧弃土或装汽车运走。蔺家坝泵站泵站基坑开挖现场沟端开挖法

沟侧开挖法

即反铲停于沟侧，沿沟边开挖，它可将土弃于距沟较远的地方，如装车则回转角度较小，但边坡不易控制。深基坑的接力开挖管沟的沟侧开挖拉铲拉铲抓铲拉铲工作示意图主要用来铲、装、卸、运土与砂石类散装物料，也可对岩石、硬土进行轻度铲掘，更换工作装置后可推土、起重、装卸等作业。铲容量一般1.5～6.1m3。（四）

其它土方施工机械装载机ZL10B型装载机(山东威力天地)利用刮刀平整地面的土方机械。刮刀装在机械前后轮轴之间,能升降、倾斜、回转和外伸。动作灵活准确，操纵方便，平整场地有较高的精度，广泛用于公路、机场等大面积的地面平整作业。平地机成工MGB20B平地机平地机在平整作业建筑施工技术1.4土方开挖及土壁支护1土方开挖

⑴踏勘现场；⑵熟悉图纸、编制施工方案；⑶清除现场障碍物，平整施工场地,进行地下墓探，设置排水降水设施；⑷永久性控制坐标和水准点的引测,建立测量控制网，设置方格网、控制桩等；⑸搭设临时设施、修筑施工道路；⑹施工机具、用料准备。1.1土方施工准备工作踏勘现场编制方案场地清表场地测量1.2

边坡开挖场地边坡开挖应采取沿等高线自上而下、分层、分段依次进行。

土方工程的多台阶开挖1.3

基坑（槽）和管沟开挖⑴基坑开挖，上部应有排水措施。⑵基坑开挖，应进行测量定位、抄平放线，定出开挖宽度。⑶应根据开挖深度、土体类别及工程性质等综合因素确定保持土壁稳定的方法和措施。基坑的切线开挖

⑷基坑开挖的一般程序：测量放线→切线分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层等。大型工程基坑施工全景图

⑸基坑开挖应防止对基础持力层的扰动。超挖后回填的松软土层持力层被雨水浸泡后留下的水渍这两种情况都是基坑土方施工要避免出现的!

⑹在地下水位以下挖土，应在基坑内设置排水沟、集水井或其它施工降水措施，降水工作应持续到基础施工完成；⑺雨季施工时基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层；

（8）基坑挖完后，应组织有业主、设计、勘察、监理四方参与的基坑验槽，并报质监站验证。符合要求后方可进入下一道工序。四方参与基坑验槽2土壁支护土壁的稳定主要是由土体内磨擦阻力和粘结力来保持平衡的。一旦土体失去平衡，土体就会塌方，这不仅会造成人身安全事故、影响工期，有时还会危及附近的建(构)筑物。

⑴边坡过陡；⑵雨水、地下水渗入基坑；⑶基坑上口边缘堆载过大；⑷土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。2.1造成土壁塌方的原因基坑塌方抢险救人

边坡的留设应符合规范的要求。

挖填高度——高度大则坡度系数大，高度小则坡度系数小，甚至不放坡；

土的工程性质——土的类别、含水量，有无地下水等。土的类别低（密度小）、含水量大，则坡度系数大；土的类别高（密度大）、含水量小，则坡度系数小；

施工的特点——坡顶是否有荷载？施工期长短？施工季节？

人工作业还是机械作业？2.2

防治塌方的措施2.2.1

放足边坡

对坡顶有荷载（尤其是有动荷载）、使用时间长、且跨越冬雨季施工的边坡应留有充足的安全系数。2.2土壁支护为缩小施工面，减少土方，或受场地的限制不能放坡时，则可设置土壁支撑。⑴基槽支护间断式水平挡土板支撑连续式水平挡土板支撑垂直挡土板式支撑⑵一般基坑的支护方法

一般基坑的支护方法有：斜柱支撑法、锚拉支撑法、短柱横隔板支撑法、临时挡土墙支撑法等，施工时按适用条件进行选择。①简易支护仅适用于部分地段放坡不够的宽度较大的基坑使用仅适用于部分地段下部放坡不够的宽度较大的基坑使用先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板并用斜撑支顶，挡土板内侧填土夯实。②斜柱支撑③锚拉支撑先沿基坑边缘打设柱桩，在柱桩内侧支设挡土板，柱桩上端用拉杆拉紧，挡土板内侧填土夯实。适用于深度不大的大型基坑或机械挖土时使用适用于深度不大的大型基坑或用机械挖土不能安设横（斜）撑时使用建筑施工技术1.5土方的填筑与压实

1土料要求：

填方土料应符合设计要求，设计无规定时应符合以下规定：⑴碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3），可用于表层以下的填料；

⑶碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方；

⑵含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；以手握成团，落地开花

一、土方填筑的要求⑷淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过含水量处理符合压实要求后，可用于填方中的次要部位。

含有大量有机物的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土壤、冻结或液化状态的土壤不能作填土之用。精细的路基填料2.

最佳含水量

回填土含水量过大过小都难以夯压密实，