土石方工程全面讲义

土木工程施工技术ConstructionTechnologyofCivilEngineering陈墨138560477021026386861@7/6/20241金茂大厦工程概况及施工特点:建筑高度为420.5米的“中华第一高楼”，钢结构总重为1.9万吨。三道重达分别重1200-1600吨的外伸桁架采用了世界超高钢结构的最新设计和最新技术；38米高的四层塔楼在385米高空采用双机抬吊整体安装；工程采用独创的“3X间隙测量法，使大楼的垂直偏差达到二十万分之一。优于国际公认的美国标准。获奖奖项及科技创新:获美国伊利诺斯州工程协会授予"1998年最佳结构大奖"。1999年度获国家科技进步一等奖。7/6/20242东方明珠

上海广播电视塔工程概况及施工特点:高度468米的"亚洲第一高塔"。三个直径分别为50米、45米及14米的巨型钢结构球体，分别重450吨800吨50吨;最引人瞩目的是长118米、重450吨的钢天线桅杆采用钢绞线悬挂承重、计算机控制液压整体提升以及高重心、无配重保持平衡等一系列全新技术在400米高空成功实施安装。获奖奖项及科技创新:获国家优秀发明二等奖1995年获建设部科技进步二等奖1996年获上海优秀发明十年成就金奖1996年获上海优秀发明一等奖1995年获上海市科技进步二等奖2000年荣获首届中国土木工程（詹天佑）大奖。7/6/20243CCTV大楼沈阳房地产交易中心7/6/20244浦东国际

机场航站楼工程概况及施工特点:总建筑面积达16万平方米，钢结构总重3万余吨。主楼的“巨鸥”型钢屋盖采用了“地面节间拼装，屋面空间组装，区段整体移位计算机同步控制”，该屋盖翼展达140米，牵引重量达1200吨。月钢结构安装量达到6000吨获奖奖项及科技创新:钢结构安装技术获得1999年上海市科技进步二等奖2000年度荣获中国建筑工程鲁班奖。7/6/20245浦东国际机场沈阳方圆大厦7/6/202467/6/20247天津体育馆2008北京奥运会主体育场7/6/20248

合肥五里墩立交桥

安徽最长的隧道大房郢水库与董铺水库隧道，长1058m，为双向隧道。

7/6/20249

高速公路

地面隧道

7/6/202410悉尼歌剧院7/6/2024117/6/2024127/6/2024137/6/2024147/6/2024157/6/2024167/6/202417巴林世贸中心，高度超过240公尺、直入云霄的两栋50层大楼，屹立在波斯湾岸。这座独特的建筑有部分供电来自风力发电─对此种摩天大楼而言，实为革命性的设计。7/6/202418土木工程施工施工技术施工组织（项目管理）绪论土木工程施工技术——

是一门研究土木工程施工中各主要工种工程的工艺原理、技术方案和施工方法的学科。7/6/202419一、课程内容(房屋施工的全过程)

1、土石方工程2、地基与基础工程

3、砌体工程4、钢筋混凝土结构工程

5、预应力混凝土工程

6、高层建筑施工

7、防水工程8、装饰工程二、课程研究对象

本课程研究的是土木工程，包括建筑工程、道路与桥梁工程、矿井建设等专业领域施工技术的一般规律。三、课程教学目的

是使学生掌握土木工程施工的基础知识，基本理论和决策方法，使学生具有解决土木工程施工中施工技术问题的初步能力。7/6/202420四、课程基本要求

1、了解建筑工程施工中各主要工种工程施工工艺，掌握施工方案拟定的基本方法。

2、具有分析处理施工技术问题的初步能力。

3、对现行施工验收规范、规程和质量标准有所了解。五、课程特点

综合性、工艺性、实践性、操作性较强六、学习方法

注意：理论联系实际和知识的综合运用。

掌握三个基本点：基本概念、基本原理、基本计算7/6/202421七、课程在建筑工程中的地位

建筑工程的四个阶段

八、建设部推广的十项新技术

1、深基坑支护技术

2、高强高性能混凝土技术

3、高效钢筋和预应力混凝土技术

4、粗钢筋连接技术

5、新型模板和脚手架应用技术

6、建筑节能和新型墙体应用技术

7、新型建筑防水和塑料管技术

8、钢结构技术

9、大型构件和设备的整体安装技术

10、企业的计算机应用和管理技术

勘测设计施工验收7/6/2024221土方工程

所有建筑工程的施工,都是由土方工程开始的,我们的施工技术课程也就由此开始。内容提要：1、土石方种类及现场如何鉴别。2、土石方的施工方法以及机械化施工。重点：1、边坡的稳定2、施工排水3、填方的压实4、土石方施工机械的性能和如何提高生产效率。5、质量事故原因的分析及如何防治和根治。7/6/202423工作内容：挖掘、支护、填筑、地下水控制。学习要求：1、了解土石方的种类及现场如何鉴别；了解常用土石方的施工机械性能和如何选用。2、熟悉土坡失稳的原因和产生流沙的原因。3、掌握土石方工程常见的质量事故的预防措施和根治方法。

7/6/2024241.1概述一、土方工程的分类及施工特点：

(一)分类：1、场地平整

定义：是将天然地面改造成所要求的设计平面时所进行的土石方施工全过程。特点：工作量大（如土方量数百万平方米以上）、劳动繁重（如工期长）、施工条件复杂（如气候、水文、地质条件）等。准备工作：地形图、工程地质、水文地质勘察资料；原有地下管道、电缆和地下构筑物资料；土石方施工图等。7/6/2024252、基坑（槽）、管沟施工定义：指开挖宽度在3m以内的基槽或开挖底面积在20m2以内的土石方工程。特点：要求开挖的标高、断面、轴线准确；土石方量少；受气候影响较大（冰冻、下雨等）；7/6/2024267/6/2024277/6/2024283、地下大型土石方工程定义：对人防工程（地下停车库？）、大型建筑物的地下室、深基础施工等而进行的地下大型土石方开挖。4、土石方填筑（回填工程）定义：对低洼处用土石方分层填平。特点：大型土石方填筑—与场地平整同时进行、交叉施工；基坑、基槽、管沟回填—地下工程施工完毕后进行。7/6/202429二土的工程分类

根据土方开挖的难易程度，将土分为八类及16个级别。一～四类为土;五～八类为岩石。7/6/202430土的类别土的级别土的名称开挖方法及工具一类土（松软土）Ⅰ砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭（淤泥）用锹、锄头挖掘二类土（普通土）Ⅱ亚粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及亚砂土用锹、锄头挖掘；少许用镐翻松三类土（坚土）Ⅲ软及中等密实的粘土、重亚粘土、干黄土及含有碎石、卵石的黄土、亚粘土；压实的填筑土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用锲子及大锤四类土（砂砾坚土）Ⅳ重粘土及含有碎石、卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配的砂石；软泥炭碳岩及蛋白石先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤五类土（软石）Ⅴ-Ⅵ硬石炭纪粘土；中等密实的页岩、泥岩；白垩土；胶结不紧的砾岩；软的石灰岩用镐或撬棍、大锤挖掘，部分用爆破方法六类土（次坚石）Ⅶ-IX泥炭岩；砂岩；坚实的页岩、泥灰岩、密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩用爆破方法开挖，部分用镐七类土（坚石）X-XIII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；风化痕迹的安山岩、玄武岩用爆破方法开挖八类土（特坚石）XIV-XVI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、辉绿岩、玢岩用爆破方法开挖

土的工程分类7/6/202431三土的工程性质(一)土的密度:1天然密度ρ

天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，用ρ表示，即m——土体的质量；V——土的天然体积。气水土mmgv7/6/2024322干密度ρd

单位体积土中固体颗粒的质量，用ρd表示，即ms——土中固体颗粒的质量。V——土的天然体积7/6/202433干密度工程意义：在填土压实时，土经过打夯，质量不变，体积变小，干密度增加，我们通过测定土的干密度ρd

，从而可判断土是否达到要求的密实度。干密度—评定土体密实度的标准7/6/202434(二)土的密实度:通常用密实度表示土的紧密程度。土的密实度=土的实际干密度/土的最大干密度土的最大干密度用击实试验测定。土的实际干密度用环刀法测定。7/6/202435土的实际干密度一般用环刀法测定，用一个体积已知的环刀切入土样中，上下端用刀削平，称出质量，减去环刀的质量，与环刀的体积相比，即得到土的天然密度。(环刀高20mm，内径61.8mm或79.8mm，环刀重w2，环刀+土重w1）7/6/202436

自然状态下的土,经开挖后,其体积因松散而增加,以后虽经回填压实,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性.

土的可松性大小用可松性系数表示:式中:Ks——最初可松性系数;Ks’——最终可松性系数;V1——土在自然状态下的体积(天然密实土)；

V2——土经开挖后松散状态下的体积(松土)；

V3——土经回填压实后的体积(压实土)。

V1<

V3<V21<KS′<KS(三)土的可松性:312VVV7/6/202437工程意义：①最初可松性系数KS

自然状态下的土，经开挖成松散状态后，其体积的增加，用最初可松性系数表示。②最终可松性系数K/S

自然状态下的土，经开挖成松散状态后，回填夯实后，仍不能恢复到原自然状态下体积，夯实后的体积与原自然状态下体积之比，用最终可松性系数表示。7/6/202438说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积V1

（2）土方运输：用松土的体积V2，考虑KS

（3）土方回填：用压实土的体积V3，考虑KS′

土的类型KsKs’一类土

1.08

～1.171.01～1.03二类土1.14～1.241.02～1.05三类土1.24～1.301.04～1.07四类土1.26～1.451.06～1.20五类土1.30～1.501.10～1.30六类土1.45～1.501.28～1.30土的可松性系数7/6/202439例.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）7/6/202440图1-3BH1：m解：m叫边坡坡度系数，m=B/HB=mH=0.5×2=1.0m挖土体积=截面面积×长7/6/202441

土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,水流通过土中空隙的难易程度叫土的透水性.土的透水性是土的水力学主要性质之一.(四)土的透水性:Lh2h1vAB达西(H.Darcy)定律:V=K·————=K·I

h1-h2L式中:I=————=---称为水力坡度;K----渗透系数(m/h,m/d,cm/s)为一比例系数,

当I

=1.0时,V=Kh1-h2LhL7/6/202442土的类型K(m/d)土的类型K(m/d)漂石(无砂质充填)

500

～1000粉砂0.5～1卵石100～500黄土0.25～0.5砾石50～150粘砂土0.1～0.5粗砂20～50轻砂粘土0.05～0.1中砂5～20重砂粘土0.001～0.05细砂1～5粘土<0.001渗透系数K经验近似值7/6/202443(五)土的含水量:

土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。

式中:ω——土的含水量

G1——含水状态时土的质量；

G2——1050C烘干后土的质量。

G1-G2=水份的质量.

干土:ω<5%潮湿土:5%≤

ω≤30%湿土:ω>30%7/6/2024441.2土石方工程的机械化施工一、推土机

1、组成：

拖拉机

推土铲刀

2、行走方式：

履带式

轮胎式

3、铲刀操纵方式：

钢丝绳操纵

液压操纵

4、特点：操纵灵活，运转方便，所需工作面较小，功率大，行驶快，易于转移，能爬300左右的缓坡。7/6/2024455、适用范围：多用于清理场地，平整土地，开挖深度不大的基坑，填平沟槽以及配合铲运机、挖土机等工作。此外，在推土机后面，可安装松土装置，破松硬土或冻土，也可以拖挂羊足碾，进行土方压实工作。推土机可以推挖一~三类土，推送距离宜在100米以内，以运距在50米以内经济效果最好。7/6/202446TY220履带式推土机

移山-TY220履带式推土机参照日本小松制作所D85A-18先进技术生产的大马力推土机。7/6/2024476、施工方法⑴下坡推土法（生产效率提高30%-40%，推土坡度≤150）⑵分批集中一次推土法⑶并列推土法（增加推土量15%-30%，铲刀相距15-30cm，运距20-70m）⑷槽形推土法（增加推土量10%-30%）⑸铲刀上附加侧板7/6/2024487、推土机的生产率

⑴水平推土每小时生产率q——每次推土量(m3)

KS——土的最初可松性系数；

TV——从推土开始到将土送至填土地点循环延续时间（秒）7/6/202449推土机的台班生产率Qd=8QhKB(m3/台班)KB——时间利用系数（取0.72~0.75)⑵上坡推土推土机功率乘以相应坡度系数α=10~15%坡度系数0.92α=15~25%坡度系数0.88α=25%以上坡度系数0.807/6/202450二、铲运机铲运机是一种利用装在前后轮轴或左右履带之间的带有铲刃的铲斗，在行进中顺序完成铲削、装载、运输和卸铺的铲土运输机械。7/6/2024511、种类：

拖式铲运机

自行式铲运机

2、铲斗操纵方式

钢丝绳操纵

液压操纵3、特点

因为能综合完成挖土、运土、卸土和平土工作，因而管理简单，效率高，运转费用低，对行使道路要求较低。7/6/2024527/6/2024537/6/202454铲运机:

是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑和压实的施工机械.

C4-7型自行式铲运机

1-驾驶室;2-前轮;3-中央枢架;4-转向油缸;5-辕架;6-提斗油缸;7-斗门;8-铲斗;9-斗门油缸;10-后轮;11-尾架

铲运机作业示意图

(a)铲土;(b)卸土7/6/2024557/6/2024567/6/2024577/6/2024584、适用范围

适用于地形起伏不大，坡度在150以内的大面积场地平整；开挖大型基坑；填筑堤坝和路基，可挖运含水量不超过27%的一~三类土。

不适用于砾石土、冻土和沼泽地区施工。对于硬土需用松土机预松后才能开挖。自行式铲运机适用于运距800—3500m的大型土方工程施工，以运距在800-1500m—的范围内生产效率最高。拖式铲运机适用于运距在80～800m的土方工程施工，而运距在200~350m时效率最高。7/6/2024595、开行路线

⑴环形路线

⑵8字形路线7/6/2024606、提高铲运机生产率的措施

⑴下坡铲土法（借助铲运机重力）

⑵跨铲法（形成土槽，减少外撒土量）

⑶助铲法（推土机后面顶推，加大铲刀切土能力）7/6/2024617、铲运机的生产率

每小时生产率

q——铲斗容量（m3）

Tc——从挖土开始至卸土完毕的循环

延续时间（秒）；

Kc——铲斗装土的充盈系数，

（一般砂土0.75，其它土0.85~1.3）；

KS——土的最初可松性系数。

台班产量Qd=8QhKB（m3/台班）

KB——时间利用系数，取0.65~0.75；7/6/202462三、单斗挖土机7/6/2024631、正铲挖土机

适用范围：开挖高度大于2米的无地下水的干燥基坑及土丘等。其挖土特点是：“前进向上、强制切土”。其挖掘能力大，生产率高，能开挖停机面以上的一~四类土。但需汽车配合运土。

正铲挖土机的作业方式⑴正向挖土，侧向卸土（图1—73(a)）⑵正向挖土，后方卸土（图1—73(b)）7/6/202464

7/6/2024657/6/2024667/6/2024672、反铲挖土机反铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其挖掘能力比正铲小，能开挖停机面以下的一~三类土，亦可用于地下水位较高的土方开挖，适用于开挖停机面以下6.5米深以内的土方。挖土时可用汽车配合运土，也可弃土于坑槽附近。7/6/2024687/6/2024697/6/202470反铲挖土机的作业方式有：沟端开挖（图1-77）定义：挖土机停在沟端，想后倒退着挖土，汽车停在两旁装土。优点：开挖深度可达最大挖土深度。基坑宽度>1.7R（R是最大挖土半径）沟侧开挖（图1-77）定义：挖土机沿沟槽一侧直线移动，边走边挖。缺点：挖土宽度和深度较小，边坡不易控制。无法采用沟端开挖或挖出的土不需运走时采用。7/6/2024717/6/2024727/6/2024737/6/2024747/6/2024753、拉铲挖土机其特点是：“后退向下，自重切土”。能开挖停机面以下的一~二类土。适用于开挖大型基坑及水下挖土、填筑路基、修筑堤坝等。7/6/202476

7/6/2024774、抓铲挖土机其挖土特点是：“直上直下，自重切土”。7/6/202478其挖掘力较小，只能开挖停机面以下一~二类土，如挖窄而深的基坑、疏通旧有渠道以及挖取水中淤泥等，或用于装卸碎石、矿渣等松散材料。在软土地基的地区，常用于开挖基坑、沉井等。7/6/2024797/6/2024805、挖土机与汽车配套计算

1.确定施工方案:(1)工程类型与规模

(2)施工现场的工程及水文地质情况

(3)现有机械设备条件

(4)工期要求

2.确定机械数量:

(1)土方机械挖土工期及挖土机数量:

工期：挖土机数量：

7/6/202481式中：T——工期；

Q——土方量，m3；

Qd——挖土机生产率，m3/台班；

C——每天工作班次；

KB——时间利用系数。

(2)自卸汽车配套计算自卸汽车数量式中:T——自卸汽车每一工作循环延续时间；

t1——自卸汽车每次装车时间。7/6/2024821.3土方工程的施工一、土料选择选择填方土料应符合设计要求碎石类土、砂土和爆破石碴，可用作表层以下的填料；含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；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工程；淤泥和淤泥质土一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过处理其含水量符合压实要求后，可用于填方中的次要部位；含盐量符合规定的盐渍土，一般可以使用，但填料中不得含有盐晶、盐块或含盐植物的根茎。7/6/202483碎石类土或爆破石碴用作填料时，其最大粒径不得超过每层铺填厚度的2／3(当使用振动辗时，不得超过每层铺填厚度的3／4)。铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头处或填方与山坡连接处。填方内有打桩或其他特殊工程时，块(漂)石填料的最大粒径不应超过设计要求。7/6/202484二、填筑要求

1．施工要求填土应尽量采用同类土填筑。如采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层宜填筑透水性较大的填料。填方基土表面应作成适当的排水坡度，边坡不得用透水性较小的填料封闭。7/6/2024852．填土压实的质量检查

填土压实的质量是以压实系数λc控制。结构类型填土部位压实系数（λc)控制含水量(%)砌体承重结构和框架结构在地基主要持力层范围内≥0.97Wop±2在地基主要持力层范围以下≥0.95排架结构在地基主要持力层范围内≥0.96在地基主要持力层范围以下≥0.94 7/6/202486注：1、压实系数λc为压实填土的控制干密度ρd与最大干密度ρdmax的比值，wop为最优含水量；

2、地坪垫层以下及基础底面标高以上的压实填土，压实系数不应小于0.94。压实填土的最大干密度和最优含水量，宜采用击实试验法确定，当无试验资料时，最大干密度可按下式计算：7/6/202487ρdmax—分层压实填土的最大干密度；η—经验系数，粉质粘土取0.96，粉土取0.97；Ρw—水的密度；ds—土粒相对密度。W0p—填土的最优含水量。7/6/202488三、填土的压实方法

1、碾压法

适用范围：主要用于大面积填土。常用碾压工具：

（1）平滚碾

适用于碾压粘性和非粘性土。两轮两轴式（图1—61）三轮两轴式（图1—62）。7/6/2024897/6/2024907/6/202491（2）羊足碾：

它是碾轮表面上装有许多羊蹄形的碾压凸脚（图1—63），一般用拖拉机牵引作业。不宜用于无粘性土、砂及面层的压实。一般羊足碾适用于压实中等深度的粉质粘土、粉土、黄土等。7/6/2024927/6/2024937/6/2024947/6/2024952、夯实法

主要用于小面积的回填土。夯实机具类型较多，有木夯、石夯、蛙式打夯机（图1—64）蛙式打夯机1-夯头;2-夯架;3-三角带;4-底盘7/6/2024967/6/202497HCD70型打夯机产地：成都尺寸：300x280(mm)重量：70Kg7/6/202498

MM120SR打夯机多用途工务机械设备，装有两套独立的牵引系统（铁路和公路）、旋转塔楼和起重臂，它通过了意。大利铁路局（FS）和法国铁路局（SNCF）的审查验证。7/6/2024993、振动法将重锤放在土层表面或内部，借助于振动设备使重锤振动。用于振实非粘性土较好四、影响填土压实质量的因素

（一）压实功的影响7/6/20241002.

压实功(压实遍数)7/6/2024101（二）含水量的影响土的最优含水量和最大干密度参考表(表1—14)7/6/2024102最优含水量——使填土压实获得最大密实度时土的含水量.7/6/2024103（三）铺土厚度的影响

填土施工时的分层厚度和压实遍数压实机械每层铺土厚度(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<2003~47/6/2024104（四）填土压实的质量标准:1.压实系数——土的施工控制干密度与土的最大干密度的比值.

0.9基础四周或两侧一般回填土一般工程0.94～0.97在地基主要持力层范围内简支结构和排架结构>0.96在地基主要持力层范围内砌体承重结构和框架结构0.85一般堆放物件场地回填土0.9室内地坪、管道地沟回填土0.91～0.93在地基主要持力层范围以下0.93～0.96在地基主要持力层范围以下压实系数λc填土部位结构类型填土压实系数rmaxrl最大干密度施工控制干密度压实系数dc=d7/6/20241052.

实际干密度:

实际干密度

ρ0=ρ1+0.01ω式中:ρ——土的天然密度;

ω——土的含水量.3.检查:

实际干密度

ρ0

≥控制干密度ρd,则压实合格;

实际干密度ρ0<控制干密度ρd,则压实不合格。7/6/20241061.4土方边坡和土方量计算一、边坡(一)基本原理

fCGFaGG图1-5土体滑坡示意图滑动主体滑动面7/6/2024107当F＞f+C时，土体就会产生滑坡。

f——摩阻力；C——粘结力，又叫内聚力；

F——下滑力，由土体自重分解而来，边坡愈陡，下滑力F愈大。7/6/2024108(二)土方边坡的概念土方边坡坡度以其挖方深度H与边坡底宽B之比来表示。

m=B/H，称为边坡系数。土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。7/6/2024109令:m=m——边坡系数1:m=H:B=1:m——边坡坡度B

HH

BBH坡宽坡角坡肩坡顶坡底坡高边坡各部位名称7/6/2024110(三)土方边坡的形式7/6/2024111根据《土方和爆破工程施工及验收规范》的规定，当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方边坡可作成直立壁而不加支撑，但深度不宜超过下列规定：土的类型挖方深度密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂石)

1.00硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土

1.25硬塑、可塑的粘土及碎石类土(充填物为粘性土)

1.50坚硬的粘土

2.00

直壁不加支撑挖方深度7/6/2024112挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或作成直立壁加支撑。当土质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内不加支撑的边坡的最陡坡度应符合下表规定。7/6/2024113土的类型边坡坡度(1:m)坡顶无荷载坡顶有荷载坡顶有动载中密的砂土

1:1.00

1:1.251:1.50中密的碎石土(充填物为砂土)1:0.75

1:1.001:1.25硬塑的轻亚粘土1:0.67

1:0.751:1.00中密的碎石类土(充填物为粘性土)1:0.50

1:0.671:0.75硬塑的亚粘土、粘土1:0.33

1:0.501:0.67老黄土1:0.10

1:0.251:0.33软土(经井点降水后)1:1.00深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度7/6/2024114土的类型边坡坡度(1:m)砂土(不包括细砂、粉砂)1：1.25～1：1.50一般性粘土硬1：0.75～1：1.00硬、塑1：1.00～1：1.25软

1：1.50或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1：0.50～1：1.00充填砂土1：1.00～1：1.50临时性挖方边坡坡度值7/6/2024115挖土性质边坡坡度(1:m)在天然湿度及层理均匀、不易膨胀的粘土、粉质粘土和砂土(不包括细砂、粉砂)内挖方,深度不超过3m1:1.00～1:1.25土质同上,深度为3～12m1:1.25～1:1.50干燥地区内土质结构未经破坏的干燥黄土及类黄土,深度不超过12m1:0.10～1:1.25在碎石土和泥灰岩土内的挖方,深度不超过12m,根据土的性质、层理特性和挖方深度确定1:0.50～1:1.50在风化岩内的挖方,根据岩石性质、风化程度、层理特性和挖方深度确定1:0.20～1:1.50在微风化岩内的挖方,岩石无裂缝且无倾向挖方披角的岩层1:0.10在未风化的完整岩石内的挖方直立的永久性土工构筑物挖方的边坡坡度7/6/2024116(四)影响土方边坡稳定的因素边坡的滑动指--土方边坡在一定范围内整体沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其稳定性。内在因素：（1）抗剪强度：摩阻力和内聚力

（2）剪力：自重和外荷载外在因素：

（1）地下水、雨水、施工用水或生活污水渗入边坡

（2）边坡上部荷载过大（大量堆土、堆料、停放机具）

（3）土质条件、边坡留置时间7/6/2024117二、土方工程量计算基坑土方量计算（一）基坑土方量计算7/6/2024118（二）基槽土方量计算基槽土方量计算Ｖ1－－第一段土方量。Ｌ1——第一段的长度。7/6/2024119总土方量为各段土方量之和。Ｖ＝Ｖ1＋Ｖ2＋……＋ＶnＶ1、Ｖ2、……、Ｖn—各分段的土方量（m3）7/6/2024120三、场地平整

1、什么叫场地平整?是将天然地面改造成所要求的设计平面时所进行的土石方施工全过程。

2、基本原则：

总挖方=总填方

即场地内挖填平衡，场地内挖方工程量等于填方工程量。

场地不同设计标高的比较7/6/2024121

3、计算步骤及方法

（1）初步确定场地设计标高图1-10场地设计标高示意图(a)地形地图方格网(b)设计标高示意图1——等高线；2——自然地面；3——设计地面7/6/20241227/6/2024123H1----为一个方格仅有的角点标高；

H2----为二个方格共有的角点标高；

H3----为三个方格共有的角点标高；

H4----为四个方格共有的角点标高；7/6/2024124平整后土方量

V后

=H0a2n

H0——平整后的场地高；

n——方格数；7/6/2024125平整前土方量=平整后土方量7/6/2024126（2）场地设计标高的调整

①土的可松性影响VW、VT—按初定场地设计标高（H0)计算得出的总挖方、总填方体积。FW、FT—按初定场地设计标高（H0）计算得出的挖方区、填方区总体积KS’—土的最终可松性系数设计标高调整计算简图理论计算标高调整设计标高7/6/2024127考虑土的可松性后，场地设计标高应调整为：

H0’=H0+△h7/6/2024128②借土或弃土的影响由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填方的土方，以及从经济角度比较，将部分挖方就近弃于场外（简称弃土）或将部分填方就近取土于场外（简称借土）等，均会引起挖填土方量的变化。

必要时，亦需重新调整设计标高。7/6/2024129近似调整公式如下：Q—假定按初步场地设计标高（H0）平整后多余或不足的土方量；n—场地方格数；a—方格边长。7/6/2024130③考虑泄水坡度对设计标高的影响

平整场地坡度，一般标明在图纸上，如设计无要求，一般取不小于2‰的坡度，根据设计图纸或现场情况，泄水坡度分：

单向泄水双向泄水7/6/2024131A单向泄水将调整后的设计标高（H//0）作为场地中心线的标高。场地内任一点设计标高为：Hij

=H//0

±

L·iL—该点至H//0

-H//0中心线的距离i—场地单向泄水坡度（不小于2‰）7/6/2024132B双向泄水将调整后的设计标高（H//0）作为场地纵横方向的中心点。场地内任一点的设计标高为：

Hij=H//0

±LxiX

±Lyiy7/6/2024133（3）计算零点标出零线

①计算各方格角点的施工高度

所谓施工高度，就是每一个方格角点的挖填高度，用hn表示。

hn

=Hij

-Hn

hn——该角点的挖填高度，“+”值表示填方，“—”值表示挖方。

Hij——该角点设计标高。

Hn——该角点自然地面标高。7/6/2024134②计算零点标出零线

方格中的土方一部分为填方，而另一部分为挖方，这时必定存在不挖不填的点，这样的点叫零点。把一个方格中的所有零点都连接起来，形成直线或曲线，这道线叫零线。即挖方与填方的分界线。7/6/2024135h1h2xa-xa计算图O7/6/2024136（4）计算土方工程量

①四棱柱法

A、方格四个角点全部为挖或填方时（图1—15），其挖方或填方体积为：7/6/2024137B、方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时（图1—16），其挖方或填方体积分别为：7/6/2024138C、方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时。44321213241342)22(4))((4VhhhhaVhhhhhaV4+-++=++=其挖方体积为其填方体积为7/6/20241394、场地平整土方量计算例题某建筑场地地形图如图1—22所示，方格网a=20m，土质为中密的砂土，设计泄水坡度ix=3‰，iy=2‰,不考虑土的可松性对设计标高的影响，试确定场地各方格角点的设计标高，并计算挖填土方量。7/6/2024140891012131471,43.242,43.673,43.944,44.345,44.86,42.9411,42.5843.5042.5043.0044.5044.0045.001-11-21-31-42-12-22-32-412,42.910,44.6713,43.2314,43.6715,44.177,43.358,43.769,44.17图1—227/6/20241411)计算场地设计标高H07/6/20241427/6/20241432)场地设计标高的调整以场地中心点8为H0，其余各角点设计标高为：7/6/20241447/6/20241457/6/20241467/6/20241473)计算各方格角点施工高度7/6/20241484)计算零点，标出零线7/6/20241497/6/20241505)计算土方量①四棱柱法

A、全挖全填方格7/6/2024151B、方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时（图1—25），其挖方或填方体积分别为：7/6/2024152C、方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时（图1—25）7/6/20241537/6/2024154总挖方量

=17.91+117+270+0.03+35.28+234.04=674.26m3总填方量

=136+25.9+263+214.03+40.3+0.038=679.27m37/6/2024155【例】某建筑场地方格网如图1-7所示，方格边长为20m×20m,试用公式法计算挖方和填方的总土方量.7/6/2024156【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高,由公式得：

h1=251.50-251.40=0.10m

h2=251.44-251.25=0.19m

h3=251.38-250.85=0.53m

h4=251.32-250.60=0.72m

h5=251.56-251.90=-0.34m

h6=251.50-251.60=-0.10m

h7=251.44-251.28=0.16m

h8=251.38-250.95=0.43m

h9=251.62-252.45=-0.83m

h10=251.56-252.00=-0.44m

h11=251.50-251.70=-0.20m

h12=251.46-251.40=0.06m7/6/20241577/6/2024158(2)计算零点位置.从图1-8中可知,1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符号不同,说明此方格边上有零点存在.由公式1.10求得：1—5线

x1=4.55(m)

2—6线

x1=13.10(m)

6—7线

x1=7.69(m)

7—11线

x1=8.89(m)

11—12线

x1=15.38(m)

将各零点标于图上,并将相邻的零点连接起来,即得零线位置，7/6/2024159(3)计算方格土方量.方格Ⅲ、Ⅳ底面为正方形,土方量为：

VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)

VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)

方格Ⅰ底面为两个梯形,土方量为：

VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)

VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)

方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面为三边形和五边形,土方量为：

VⅡ(+)=65.73

(m3)

VⅡ(-)=0.88

(m3)

VⅤ(+)=2.92

(m3)

VⅤ(-)=51.10

(m3)

VⅥ(+)=40.89

(m3)

VⅥ(-)=5.70

(m3)

方格网总填方量：

∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34

(m3)

方格网总挖方量：

∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26

(m3)7/6/20241605、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002对土方开挖的有关规定：7/6/2024161表1—4土方开挖工程质量检验标准7/6/2024162四、建筑基坑支护

建筑基坑(buildingfoundationpit)——为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间

.

基坑支护(retainingandprotectingfor

foundationexcavation)——为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全,对基坑侧壁及周边环境采

用的支挡、加固与保护措施

.7/6/2024163基坑侧壁安全等级及重要性系数安全等级破坏后果Υ0一级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重

1.10二级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般1.00三级支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重0.90注:有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根椐具体情况另行确定.

7/6/2024164基坑变形的监控值(mm)基坑等级围护结构墙顶位移监控值围护结构墙体最大位移监控值地面最大沉降监控值一级基坑30

50

30二级基坑60

8060三级基坑80

100100.7/6/2024165

基坑支护结构的选型:支护结构水泥土挡墙式排桩与板墙式边坡稳定式深层搅拌水泥土桩墙高压旋喷桩墙板桩式排桩式板墙式组合式逆作拱墙式土钉墙喷灌支护钢板桩混合土板桩型钢横挡板钢管桩、预制混凝土桩钻孔灌筑桩挖孔灌筑桩现浇地下连续墙预制装配式地下地下连续墙加筋水泥土桩（SWM工法)高应力区加筋水泥土墙7/6/2024166支护结构选型表结构型式适用条件排桩或地下连墙

1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级

2.悬壁式结构在软土场地中不宜大于5m3.当地下水位高于基坑底面时,宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙水泥土墙

1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级

2.水泥地桩施工范围内地基土承截力不宜大于150kpa3.基坑深度不宜大于6m土钉墙

1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级r的非软土地

2.基坑深度不宜大于12m3.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施逆作拱墙

1.基坑侧壁安全等级宜为二、三级

2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用

3.拱墙轴线的矢跨比不宜小用1/84.基坑深度不宜大于12m5.当地下水位高于基坑底面时,应采用降水或截水措施放坡

1.基坑侧壁安全等级宜为三级

2.施工场地应满足放坡条件

3.可独立或与上述其他结构结合使用

4.当地下水位高于坡脚时时,应采用降水措施7/6/2024167支护结构包括挡墙与支撑(拉锚)两部分。按受力不同可分：重力式支护结构非重力式支护结构边坡稳定式支护7/6/2024168（一）重力式支护墙类型

1、深层搅拌法水泥土桩挡墙

深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内，将软土与固化剂强制拌合，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。7/6/2024169深层搅拌法利用的固化剂：水泥浆水泥砂浆水泥的掺量为加固土重的7％～15％，水泥砂浆的配合比为1：1或1：2。7/6/2024170A、深层搅拌机

中心管喷浆方式：适用于多种固化剂。图1—29SJB-1型深层搅拌机1—输浆管；2—外壳；3—出水口；4—进水口；5—电动机；6—导向滑块；7—减速器；8—搅拌轴；9—中心管；10—横向系统；11—球形阀；12—搅拌头7/6/2024171

7/6/2024172叶片喷浆方式：

只能使用纯水泥浆而不能采用其它固化剂图1—29SJB-1型深层搅拌机1—输浆管；2—外壳；3—出水口；4—进水口；5—电动机；6—导向滑块；7—减速器；8—搅拌轴；9—中心管；10—横向系统；11—球形阀；12—搅拌头7/6/2024173B、深层搅拌水泥土桩挡墙材料要求及截面形状宜用425号水泥，掺灰量应不小于10%，以12~15%为宜；横截面：宜连续，形成封闭的实体（图1—32）或格状结构（图1—33）。7/6/2024174图1-32深层搅拌水泥土桩挡墙（格状连续壁）7/6/2024175图1-33深层搅拌土桩挡墙（块状连续壁）7/6/2024176C、深层搅拌法施工深层搅拌水泥土桩挡墙的施工工艺流程（1）定位（2）预拌下沉（3）制备水泥浆（4）提升、喷浆、搅拌（5）重复上下搅拌（6）清洗、移位7/6/2024177图1-31施工工艺流程（a)定位；（b)预搅下沉；（c)喷浆搅拌上升；（d)重复搅拌下沉；（e)重复搅拌上升；(f)完毕7/6/2024178D、作用及一些要求：

a、防渗和挡土双重功能；

b、要求两桩间应搭接200mm；

c、挖深不大于7m；

d、土质承载力标准值小于140kPa。E、工程实例7/6/2024179图1-34深层搅拌水泥土桩挡墙平面布置7/6/2024180又叫高压喷射注浆法旋喷桩挡墙是利用工程钻机钻孔至设计标高后，将钻杆从地基深处逐渐上提，同时利用安装在钻杆端部的特殊喷嘴，向周围土体喷射固化剂，将软土与固化剂强制混合，使其胶结硬化后在地基中形成直径均匀的圆柱体。该固化后的圆柱体称为旋喷桩。桩体相连形成帷幕墙，用作支护结构。2、旋喷桩挡墙7/6/20241817/6/20241827/6/20241831、钢板桩（二）非重力式支护墙类型（1）槽形钢板桩由槽钢正反扣搭接组成。槽钢长6~8m，型号由计算确定。由于其抗弯能力较弱，用于深度不超过4m的基坑，顶部设一道支撑或拉锚。7/6/20241847/6/2024185（2）热轧锁口钢板桩型式有：U型、Z型(又叫“波浪型”或“拉森型”)、一字型(又叫平板桩)、组合型7/6/2024186

1.平板式;2.波浪式;3.Z型断面7/6/20241877/6/2024188

（3）钢板桩的破坏方式:

1）板桩底端向外移动

2）板桩弯曲破坏

3）锚碇系统破坏32145（a）（b）（c）板桩破坏情况（a）板桩底端向外移动;(b)板桩弯曲破坏;(c)锚碇系统破坏1——板桩;2——拉杆;3——锚碇;4——堆土;5——破坏面7/6/2024189（4）单锚钢板桩常见的工程事故及其原因：1）钢板桩的入土深度不够1-板桩；2-拉杆；3-锚碇；4-堆土。7/6/20241902）钢板桩本身刚度不足1-板桩；2-拉杆；3-锚碇；4-堆土。7/6/20241913）拉锚的承载力不够或长度不足1-板桩；2-拉杆；3-锚碇；4-堆土；5-破坏面。7/6/2024192单锚钢板桩设计的“三要素”：入土深度

hd截面弯矩

M锚杆拉力

Rt7/6/2024193（5）钢板桩的施工

1）钢板桩打设前的准备工作

A）钢板桩的检验与矫正

1)表面缺陷矫正

2)端部矩形比矫正

3)桩体挠曲矫正

4)桩体扭曲矫正

5)桩体截面局部变形矫正

6)锁口变形矫正7/6/2024194B）导架安装

亦称：“施工围檩”图1-38导架及屏风打入法7/6/2024195

C）沉桩机械的选择

2）钢板桩的打设①钢板桩打设方式选择

(A)单独打入法

(B)屏风式打入法(图1—38)②钢板桩的打设③钢板桩的拔除④钢板桩施工实例7/6/20241962、钢筋水泥桩排桩挡墙在地面上用钻孔机械成孔，浇筑混凝土，混凝土硬化形成桩。常用直径500-1000毫米7/6/2024197一字相间排列一字搭接排列一字相接排列交错相接排列交错相间排列钢筋水泥混凝土灌注桩排布置形式7/6/2024198施工工艺：

在开挖基坑周围，用钻机钻孔，下钢筋笼，现场灌注混凝土桩，桩间距为1~2m，成排设置，上部设联系梁，在基坑中间用机械或人工挖土，下挖1m左右装上横撑，在桩背面装上拉杆与已设锚桩拉紧，然后继续挖土至要求深度。如基础深度小于6m，或邻近有建（构）筑物，也可不设锚拉杆，采取加密桩距或加大桩径的方法。

特点：施工设备简单。所需作业场地不大，噪声低，振动小，成本低，桩刚度较大，抗弯强度高，安全感好。

缺点：止水性差。为防止水土流失，也可在灌注桩之间加粉喷桩。

使用条件：适合于开挖较大（大于6m）基坑以及邻近有建筑物，不允许放坡，不允许附近地基出现下沉位移时采用。

7/6/20241993、地下连续墙

常用厚度为500-800毫米

（1）地下连续墙施工工艺原理7/6/20242007/6/2024201（2）地下连续墙的适用范围优点：1）适用于各种土质2）施工时振动小、噪音低3）在建筑物、构筑物密集地区可以施工，对临近的结构和地下设施没有什么影响。4）可在各种复杂条件下进行施工5）放渗性能好6)可采用“逆筑法”施工。7/6/2024202（3）“逆筑法”施工高层建筑多层地下室传统的施工方法，是放坡大开挖或用支护结构支护后垂直开挖，挖至设计标高后浇筑钢筋混凝土底板，再由下而上逐层施工各层地下室结构，待地下结构完成后再进行地上结构施工。7/6/2024203“逆筑法”的施工程序与传统的施工方法正相反。其工艺原理是：先沿建筑物周围施工地下连续墙，在建筑物内部按柱网轴线施工少量中间支承柱(亦称中柱桩)，然后进行地下首层的梁板楼面结构施工。完成后同时施工地下、地上结构、待地下室大底板完成后，再进行复合柱、复合墙的施工。但在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前，地面上的上部结构允许施工的层数要经计算确定。

7/6/2024204

（三）土层锚杆

土层锚杆(soilanchor)——由设置钻孔内、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。1、锚杆构造:

组成:锚头、杆体和浆体.

锚杆长度=自由段L1+

锚固段L27/6/2024205锚固支护结构的土层锚杆；通常由锚头、锚头垫座、支护结构、钻孔，防护套管，拉杆(拉索)，锚固体、锚底板(有时无)等组成（图1—51）。7/6/2024206

2、锚杆分类（1）按使用要求:（2）按承力方式:临时性锚杆永久性锚杆摩擦型支承型(扩孔型)（3）按施工方式:普通型(非预应力型)预应力型7/6/20242073、锚杆布置:（1）锚杆层数:锚杆上下排垂直间距不宜小于2m，锚杆锚固体上覆土层厚度不宜小于4m。（2）水平间距:水平间距不宜小于1.5m。（3）倾角:宜为15º～25º,且不宜大于45º。7/6/2024208

（四）土钉墙支护

土钉墙(soilnailingwall)——采用土钉加固的基坑侧壁土体与护面等组成的支护结构。1、组成和构造:（1）土钉:钢筋或钢管,长度=(0.5～1.2)h,间距宜为1～2m,与水平面夹角宜为5º～20º（2）钢筋网:钢筋直径宜为6～10mm,间距宜为150～300mm.（3）喷射混凝土:强度等级不宜低于C20,面层厚度不宜小于80mm.7/6/2024209

2、特点:

1.安全可靠

2.可缩短基坑施工工期

3.施工机具简单,易于推广

4.经济效益较好

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3、分类:(1)钻孔注浆型土钉

(2)打入型土钉

(3)射入型土钉

4、施工工艺:

基坑开挖→喷射底层混凝土→钻孔安设土钉→注浆→绑扎钢筋网→喷射面层混凝土→下一层挖土施工7/6/2024211

锚杆墙一般都是在维护桩（例如灌注桩）的基础上，打设锚杆，依靠锚杆的锚固力对桩墙进行固定。

土钉墙一般是在土体内打设螺纹钢并在钢筋断部挂钢丝网，然后喷射混凝土，使被加固的土体和土钉墙成为一个整体。

7/6/2024212（五）支护结构的破坏形式非重力式支护结构(亦称柔性支护结构）破坏形式有：强度破坏和稳定性破坏。

1、非重力式支护结构的强度破坏（1）拉锚破坏或支撑压曲图（1—57a）

（2）支护墙底部走动（1—57b）

（3）支护墙的平面变形过大或弯曲破坏（1—57c）

2、非重力式支护结构的稳定性破坏（1）墙后土体整体滑动失稳（1—57d）

（2）坑底隆起（1—57e）

（3）管涌（1—57f）7/6/20242137/6/2024214

重力式支护结构的破坏亦包括强度破坏和稳定性破坏两方面。

强度破坏只有水泥土抗剪强度不足，产生剪切破坏。

稳定性破坏包括以下几类：

（1）倾覆

（2）滑移（3）土体整体滑动失稳

（4）坑底隆起

（5）管涌7/6/2024215

五、地下水控制

地下水控制(groundwatercontrolling)——为保证支护结构施工、基坑挖土、地下室施工及基坑周边环境安全而采取的排水、降水、截水或回灌措施.方法名称土类渗透系数(m/d)降水深度(m)水文地质特征集水明排填土、粉土、粘性土、砂土7<20.0<5上层