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1、第一章 土方工程,青岛理工大学,第一节 概 述土方工程是建筑工程施工中主要工种之一，常见 的土方工程有：场地平整、基坑（槽）的开挖、岩土 爆破及运输、土方回填与夯实等主要施工过程，其中 包括基坑（槽）降水、排水和边坡处理等准备与辅助 工作。土方工程施工质量，直接影响基础工程乃至主 体结构工程施工的正常进行。,一、土方工程的内容及施工特点（一）土方工程施工内容（二）土方工程施工特点二、土的分类与现场鉴别,表1-1 土的工程分类及鉴别方法,三、土的基本性质（一）土的组成（二）土的工程性质,（1-1）,式中 土的含水量，%；土中水的质量，kg；土中固体颗粒的质量，kg。,1土的含水量,注：1.土的级
2、别为相当于一般16级土石分类级别。 2.坚实系数f为相当于普氏岩石强度系数。,表1-2 土的最佳含水量和干密度参考值,2土的自然密度和干密度（1）土的自然密度：土在自然状态下单位体积的质量，叫土的自然密度。即（1-2） 式中 土的自然密度，kgm3；土在自然状态下的质量，kg； 土在自然状态下的体积，m3。（2）土的干密度，单位体积土中固体颗粒的质量，叫土的干密度。即= （1-3）,式中 土的干密度，kgm3；ms 土中固体颗粒的质量（经105烘干的土重），kg；V 土在自然状态下的体积，m3。干密度反映了土的紧密程度，常用于填土夯实质量的控制指标。土的最大干密度值可参考表1-2。3土的可松性
3、自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，这种性质称为土的可松性。土的可松性大小用可松性系数表示。即 （1-4） （1-5）,式中 kS 最初可松性系数；kS最终可松性系数；V1 土在自然状态的体积，m3；V2 土挖出后松散状态下的体积，m3V3 挖出的土经回填压实后的体积，m3。土的可松性与土的类别和密实状态有关，kS用于确定土的运输、挖土机械的数量及留设堆土场地的大小；kS用于计算回填土、弃（借）土及场地平整的确定。各类土的可松系数见表1-3。,表1-3 土的可松性系数,4土的渗透性土的渗透性也称透水性，是指土体被水透过的性质。渗透性的大小用渗透系数
4、表示。即K （1-6）,表1-4 土的渗透系数参考值,法国学者达西根据砂土渗透实验(图1-1)，发现水在土中的渗流速度v与A，B两点水位差成正比，与渗流路程长度L成反比。v （1-7）i （1-8）,上式中 K土的渗透系数，m/d或m/h或m/s；K值的大小反映土体透水性的强弱，影响施工降水与排水的速度。土的渗透系数可以通过室内渗透试验或现场抽水试验测定，一般土的渗透系数见(表1-4)L渗流路程长度，m；t 渗流路程L所需的时间，d（天），h（小时），s（秒）。i水力坡度；hA、B两点水头差；土的渗透系数的大小对施工排、降水方法的选择，涌水量计算，以及边坡支护方案的确定等都很大影响。,第二节
5、场地平整及土方调配量计算,一、场地平整 （一）场地设计标高确定的方法和步骤1初步确定场地平整设计标高,图1-2 自然地面与设计地面,1）确定方格角点的编号、自然地面标高和施工高度,图1-3 插入法计算标高图示 图1-4 图解法计算标高图示,施工高度的计算为设计地面标高减去自然地面标高具体按式（1-9）计算。所得结果为负值时，表示该点为挖方；所得结果为正值时，表示该点为填方。表示位置填在方格网的右上角,见图1-7a所示 hn=hshj （1-9） 式中：hn角点施工高度，即各角点的挖填高度。“+”为挖，“-”为填，,2）计算场地平整设计标高,hs角点的设计标高(若无泄水坡度时，即为场地的设计标高
6、)；hj各角点的自然地面标高。,式中 V土体自水准面起至自然地面下土体的体积，m3；n方格角点数；a方格边长，m；pi方格网交点的权值，i=1表示方格角点，i=2表示方格边线点；i=3表示方格凹点，i=4表示方格中间点；hij已有目标权数角点的自然地面标高，m 设方格网平整后设计标高为H0，则平整后土体体积为： VH0 N a2 式中 V土体自水准面起至平整面下土体的体积，m3；H0方格网设计平面标高，m；N方格数，个根据土方平衡时，平整前后这块土体的体积是相等的，即：V= V,（1-10）,式中 h1j方格仅有一个角点的自然地面标高 h2j两个方格共有的角点的自然地面标高 h3j三个方格共有
7、的角点的自然地面标高 h4j四个方格共有的角点的自然地面标高,场地平整设计标高的调整,1）土地可松性影响,图l-5 可松性引起的设计标高增加值,场地设计标高H0按式（1-10）确定之后，它还只是一理论值，实际工程当中还必需考虑以下因素进行调整：,如图l-5所示，设h为由于土的可松性引起的设计标高增加值，则设计标高调整以后总挖方体积V W应为：V W=V W - F Wh （a）总填方体积应为：V T=V W+V WkS （b）(a)代人(b)：V T =（V W -F Wh）kS （c）由于填方区的标高也应该和挖方区一样，要提高h，V W=V T则H 0= H0+h求出h值，场地的设计标高应调
8、整：h= （1-11）,2）场地泄水坡度影响,（1）场地为单向泄水坡度,场地具有单向泄水坡度时，设计标高的确定方法，是把已经调整后的设计标高H0作为场地中心的标高(图1-6a)，场地内任意一点的设计标高则为：Hij = H0 li （1-12） 式中 Hij场地内任意一点的设计标高； L场地任意一点至场地中心线设计标高H 0的距离；I场地泄水设计坡度(不少于2),图1-7 场地排水坡度示意图 a)单向排水 b) 双向排水,例如，见图1-7a，场地的设计标高H8=43.71m，那么，考虑沿x-x具有3泄水坡度以后，H9的设计标高为：H0 = H8 + a 2 = 43.71 + 203 = 43
9、.71 + 0.06= 43.77（m）那么该角点需要挖： 43.77 - 44.17 = -0.4（m）,（2）场地具有双向泄水坡度,场地具有双向泄水坡度时，场地内任意一点的设计标高为：Hij=H0lxixlyiy （1-13） 式中 lx，ly 分别为任意一点沿x-x，y-y方向距场地中心的距离；ix，iy 分别为任意一点沿x-x，y-y方向的泄水坡度。例如，见图1-7a，原H8=43.76m，场地的设计标高为43.71m，那么，考虑具有双向泄水坡度以后，如果沿x-x、y-y方向的坡度分别为3和2，H2角点的设计标高为： H2 = H8 - a 3 + a 2 = 43.71 - 203
10、+ 202 = 43.69（m）那么该角点需要填：43.69 - 43.67 = + 0.02(m),（二）方格网法计算场地土方量1求各方格角点的施工高度,图1-7a 方格网法计算土方量,2标注零点、确定零线位置,一个方格内相邻两交叉点，如果一点为填方而另一点为挖方，这两点间必有一不填不挖的点，此点处施工高度为零，故称零点（图1-7a），零点位置可用图解法或计算法求出。图解法求零点：用直尺在填方交叉点沿着与零点所在边相垂直的边上，标出一定比例的填方高度，然后，在挖方交叉点相反方向标出同样比例的挖方高度，两高度点边线与方格边相并点即为零点。将零点连接成线段，即为零线。零线是填、挖方区的分界线。计
11、算法求零点（图1-8）：,式中 x1、x2角点至零点的距离，m；h1、h2 相邻两角点的施工高度（以绝对值代入），m；a 方格网的边长，m,x1=a x2=a （1-14）,图1-8 零线位置示意图,3计算土方量,表1-5 常用方格网土方计算公式,方格中如果没有零线，土方量计算较为简单，否则，由于零线位置不同，其相应的土方量计算公式也不同，计算时要根据表1-5的公式求得。,注：1. a 方格网的边长（m）；b、c 零点到一角点的边长（m）；h1、h2、h3、h4方格网四角点的施工高程(m)；用绝对值代入；h填方或挖方施工高程的总和（m）,用绝对值代入；v挖方或填方体积（m3）。 2. 本表公式
12、是按各计算图形底面乘积以平均施工高程而得出的。,4计算土方总量将平整场地中所有方格的土方总量和边坡土方量汇总，即得场地平整挖（填）方的工程量。一般实际工程中平土高度大于1米以上时才考虑计算边坡土方量.,图1-7b 方格网法计算土方量,解：1场地中心设计标高及方格角点各参数的确定： 1）计算方格角点的地面标高 各方格角点的地面标高，可根据地形图上所示标高，用插入法求得，计算方法见图1-3 本例各方格角点地面标高各值标高如图1-7b所示。 2）计算场地设计标高H0h1j = 43.24 + 44.80 + 44.17 + 42.58 = 174.79m2h2j = 2(43.67 + 43.94
13、+ 44.34 + 44.67 + 43.6 7 + 43.23 + 42.90 + 42.94) = 698.72 m3h3j=04h4j = 4 (43.35 + 43.76 + 44.17) = 5 25.12m 由式1-10,得,=43.71 m,3）计算方格角点的设计标高以场地中心角点8点为H0,考虑已知泄水坡度ix、iy，各方格角点设计标高按式1-13计算：H1 = H8 403 + 202 = 43.7 10.12 + 0.04=43.633 mH2 = H1 + 203 = 43.63 + 0.06 = 43.69 mH6 = H8 403 = 43.71 0.12 = 43.
14、59 m,4）计算角点的施工高度用式1-5计算各角点的施工高度为：h1 = 46.63 43.24 = +0.39mh2 = 43.69 43.67 = +0.02m其余各角点施工高度详见图1-b中施工高度值。,2土方量计算：1）计算零点位置,其余各角点设计标高算法同上，其值见图1-7b中设计标高值。,在一个方格网内同时有填方或挖方时，要先算出方格网边的零点位置即不挖不填点，并标注于方格网上。零点的位置按相似三角形原理（如图1-8）所示得：X32=a =20 =18.10 x23=2018.10=1.90(m)X78=a =20 =17.14 x87=2017.14=2.86(m)X138=a =20 =17.96 x813=2017.96=2.04 (m),
