第一章 土石方工程

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1、第一篇第一篇 专业工种工程施工技术专业工种工程施工技术Teacher Chen Hong第一章：土石方工程第一章：土石方工程Teacher Chen Hong第一节第一节概述概述一土石方工程施工内容：一土石方工程施工内容： 一切土石的挖掘，填筑和运输以及一切土石的挖掘，填筑和运输以及为施工作准备的排水，降水和土壁支撑为施工作准备的排水，降水和土壁支撑等工程称等工程称土石方工程土石方工程。常见的内容有：。常见的内容有：场地平整，基槽坑的开挖，地坪填土，场地平整，基槽坑的开挖，地坪填土，路基填筑及基坑回填土。路基填筑及基坑回填土。Teacher Chen Hong二土石方工程的施工特点和要求：二土

2、石方工程的施工特点和要求：1.特点：特点：施工面广，工程量大，施工条件差，施工面广，工程量大，施工条件差，劳动繁重，受气候、水文地质影响较大劳动繁重，受气候、水文地质影响较大Teacher Chen Hong2.要求要求(七方面七方面)：（1）要要满满足足场场地地及及基基槽槽坑坑标标高高,断断面面准准确确,施施工工安安全全,土土体体有有足足够够的的强强度度和和稳稳定定性性,达到工程量少达到工程量少,工期短工期短,费用省费用省;（2）合合理理调调配配土土石石方方量量,使使总总的的施施工工工工作作量最少量最少;（3）合合理理选选择择机机械械,保保证证机机械械发发挥挥最最大大的的效益效益;Teach

3、er Chen Hong（4）做做好好运运输输道道路路,排排、降降水水,土土壁壁支支撑撑等准备工作等准备工作;（5）合合理理安安排排施施工工计计划划,避避免免冬冬雨雨季季施施工工;（6）保保证证工工程程质质量量,对对工工程程中中遇遇到到的的实实际际问题提出解决措施问题提出解决措施;（7）城城市市施施工工应应特特别别注注意意文文明明施施工工和和确确保安全保安全.Teacher Chen Hong三三.土的工程性质土的工程性质:1.土的分类土的分类:定额将土分为定额将土分为11类类普氏分类将土分为普氏分类将土分为16类。类。Teacher Chen Hong（1）在建筑工程中，根据工程性质，）在建

4、筑工程中，根据工程性质，将能作为建筑用的土分为五大类：将能作为建筑用的土分为五大类：I.粘性土粘性土II.砂土，砂土，III.碎石土碎石土IV.岩土，岩土，V.人工填土。人工填土。Teacher Chen Hong（2）按开挖的难易程度分类为八大类：）按开挖的难易程度分类为八大类：松软土松软土普通土普通土坚土坚土砂砾坚土砂砾坚土软石软石次坚石次坚石坚石坚石特坚石特坚石Teacher Chen Hong2土的含水量（干湿度）土的含水量（干湿度）是是指指在在天天然然状状态态下下，土土中中水水的的质质量量与与土颗粒质量之比的百分率称为土的含水量。土颗粒质量之比的百分率称为土的含水量。Teacher

5、Chen Hong3土的可松性和可松性的系数：土的可松性和可松性的系数：（1）土的可松性：）土的可松性： 是指自然状态下的土，经开挖后，是指自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复到原体积的这种性质称实，仍不能恢复到原体积的这种性质称为为土的可松性土的可松性：Teacher Chen Hong（2）可松性系数：）可松性系数：Ks=V2/V1;Ks=V3/V1式中：式中：Ks为最初可松性系数为最初可松性系数,如如；松土松土1.081.17,普通土普通土1.141.28,坚坚土土1.241.30；Ks为最后可松性系数为最后可松性系

6、数,如如：松土松土1.011.04普通土普通土1.021.05,坚土坚土1.041.07;Teacher Chen HongV1土土在在天天然然状状态态时时的的体体积积;(坑坑槽槽的的体积体积)V2土土经经开开挖挖后后的的松松散散体体积积;（堆堆积积体体积）积）V3土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。Teacher Chen Hong4土的透水性：土的透水性： 是指土中水流通过土孔隙的难易程度。是指土中水流通过土孔隙的难易程度。其衡量指标是：渗透系数其衡量指标是：渗透系数K，它表示单位它表示单位时间内水穿透土的能力。时间内水穿透土的能力。由由K的的大小将土大小将土分为分为2类：类：不透

7、水性土不透水性土K 0.005m/天天，透透水性土水性土K 0.005m/天，天，K值一般通过室内值一般通过室内实验和现场抽水实验测定（扬水实验）。实验和现场抽水实验测定（扬水实验）。Teacher Chen Hong5土的粘结力土的粘结力.摩擦力和摩擦力和抗剪强度。抗剪强度。 是表明土体承受外是表明土体承受外荷荷作用的强度和稳定性作用的强度和稳定性. .（1 1）粘结力：是指土固体之间的凝聚能力；粘结力：是指土固体之间的凝聚能力；（2 2）摩擦力：是指土体产生相对移动时产摩擦力：是指土体产生相对移动时产生的力；生的力；（3 3）抗剪强度：是指土在外力作用下将要抗剪强度：是指土在外力作用下将要

8、产生剪应力，土对剪应力的抵抗能力。产生剪应力，土对剪应力的抵抗能力。Teacher Chen Hong第二节第二节土石方的计算与调配土石方的计算与调配Teacher Chen Hong一基槽坑和路堤的土方量计算一基槽坑和路堤的土方量计算一般用平均断面法一般用平均断面法1.平均断面法：平均断面法：是是指指将将不不规规则则的的土土石石方方用用相相互互平平行行的的平平面面划划分分为为比比较较规规则则的的断断面面，利利用用数数学的原理进行体积计算的方法。学的原理进行体积计算的方法。 一般基坑采用拟柱体计算，基槽和一般基坑采用拟柱体计算，基槽和路基采用沿长度方向分段计算。路基采用沿长度方向分段计算。Te

9、acher Chen Hong2.计算公式：计算公式：（1）基坑：）基坑：V=H（F1+4F+F2）/6式中式中:H基坑深度基坑深度；F1、F2基坑上下两底面积；基坑上下两底面积；F基坑中截面面积。基坑中截面面积。Teacher Chen Hong（2）基槽和路堤：）基槽和路堤：Vi=Li（F1+4F+F2）/6式中：式中：Vi第第i段的土方量段的土方量；Li第第i段的长度段的长度。各各段段算算法法相相同同，然然后后将将各各段段土土方方量量叠加即得总土方量；叠加即得总土方量；V=V1+V2+.+Vn。Teacher Chen Hong二场地平整的土方量计算：二场地平整的土方量计算：1.场地最佳

10、设计平面场地最佳设计平面； 是指在满足建筑规划，生产工艺和是指在满足建筑规划，生产工艺和运输，排水等要求的前提下，尽量使土运输，排水等要求的前提下，尽量使土方填挖平衡并使总的土方运输量达到最方填挖平衡并使总的土方运输量达到最少，这样的设计平面称为少，这样的设计平面称为最佳设计平面最佳设计平面。Teacher Chen Hong 一般运用最小二乘法原理求出最佳设计一般运用最小二乘法原理求出最佳设计平面的参数平面的参数( (原点标高及地面坡度原点标高及地面坡度) )。填挖高。填挖高度的平方和为最小的平面即为最佳。度的平方和为最小的平面即为最佳。由图由图1-1-3可知可知:在平面在平面ABC上任一点

11、上任一点i的标高的标高Teacher Chen HongTeacher Chen HongTeacher Chen HongTeacher Chen Hong2、讨论最佳设计平面的几种情况：、讨论最佳设计平面的几种情况：(1)场地为水平面时：场地为水平面时：ix=iy=0，H0=C(2)C为一定值为一定值(已知已知),根据根据(4)式求式求ix,iy；(3)ix或或iy已知已知,根据根据(4)式求出另两个参数。式求出另两个参数。Teacher Chen Hong3、场地设计标高调整、场地设计标高调整（1）土的可松性系数影响土的可松性系数影响设设挖挖方方区区面面积积为为Fw，体体积积为为Vw,填

12、填方方区区面面积积FT，体体积积VT，求求设设计计标标高高达达到到挖填平衡时的提高值挖填平衡时的提高值H，则有：，则有：Teacher Chen Hong（2）根根据据场场地地竖竖向向规规划划时时要要满满足足生生产产工工艺艺、运运输输、排排水水等等要要求求及及地地下下工工程程施施工工后后的的余余土土或或路堤，池塘等填土而需调整设计标高：路堤，池塘等填土而需调整设计标高：（3）场地取御土，要达到最经济。）场地取御土，要达到最经济。Teacher Chen Hong 4.4.场地平整土方量计算：场地平整土方量计算： 一一般般计计算算采采用用方方格格网网平平均均高高度度法法（取取角角点点施施工工高高

13、度度的的平平均均值值）进进行行计计算算，计计算算过过程程中中只只有有一一挖挖一一填填的的两两点点会会出出现现零零线线（零零线线：是是指指填填挖挖土土的的交交界界线线，施施工工高高度度为为零零）。用用插插入入法法来来确确定定出出零零线线点点的的位位置置，连接即成零线。连接即成零线。Teacher Chen Hong(1) (1) 四棱柱体法：四棱柱体法：（人工设计）人工设计） A.A.当当方方格格网网和和各各角角点点的的施施工工标标高高均均为为正正或为负时：或为负时： V=V=（H H1 1+H+H2 2+H+H3 3+H+H4 4）a a2 2/4/4 B. B.方格网中有挖有填时：方格网中有

14、挖有填时： V V填填=a=a2 2( ( H H填填) )2 2/4/4 H ;H ;V V挖挖=a=a2 2( ( H H挖挖) )2 2/4/4 H H 式中：式中：H H取绝对值取绝对值 Teacher Chen Hong(2) (2) 三角梭柱体法：（计算机使用）三角梭柱体法：（计算机使用） Teacher Chen Hong5 5、场地土方量计算的步骤（、场地土方量计算的步骤（整理整理）：）：（1 1）划分方格网；）划分方格网；（2 2）确确定定场场地地方方格格网网中中各各角角点点的的原原始始标标高，（插入法、图解法、实测法）高，（插入法、图解法、实测法）（3 3）求最佳设计平面；

15、）求最佳设计平面；（4 4）计算各方格土方量；）计算各方格土方量；（5 5）分别求出挖填方量的总和。）分别求出挖填方量的总和。Teacher Chen Hong三、土方调配：三、土方调配： 是是指指在在场场地地平平整整中中，挖挖土土的的利利用用和和堆堆弃与填土的取得三者之间关系的确定。弃与填土的取得三者之间关系的确定。 目的目的：使挖填平衡时土方量最小，土：使挖填平衡时土方量最小，土方总输运量最少，运输成本和施工费用最方总输运量最少，运输成本和施工费用最低的情况下，确定土方调配的数量和方向，低的情况下，确定土方调配的数量和方向，从而达到缩短工期，降低施工费用。从而达到缩短工期，降低施工费用。T

16、eacher Chen Hong 程程序序：划划分分土土方方调调配配区区，计计算算土土方方调调配配区区之之间间的的平平均均运运距距，单单位位土土方方的的运运价价或或单单位位土土方方施施工工费费用用，然然后后确确定定土土方方的最优调配方案，绘出调配图。的最优调配方案，绘出调配图。Teacher Chen Hong1.1.划分调配区划分调配区, ,土方运距土方运距, ,单位土方运价或施工费用单位土方运价或施工费用: :(1)(1)土方调配的原则：土方调配的原则： a.a.力求达到挖填平衡，运输量最少。力求达到挖填平衡，运输量最少。 b.b.近期施工与后期利用要相适合。近期施工与后期利用要相适合。

17、c.c.分区调配与全场调配相结合分区调配与全场调配相结合, ,以求总体平衡；以求总体平衡； d.d.尽尽可可能能与与地地下下建建, ,构构筑筑物物相相结结合合, ,以以便便就就近近分分配配; ; e. e.合理划分填挖方区合理划分填挖方区, ,选择合理调配方向和路线选择合理调配方向和路线, ,便于发挥机械效率。便于发挥机械效率。Teacher Chen Hong（2 2）划分调配区应注意的几点：）划分调配区应注意的几点： a.a.调调配配区区的的划划分分应应与与房房屋屋及及构构筑筑物物的的平平面面位位置置相相协协调调，并并考考虑虑其其开开工工顺顺序序，工工程的分期施工顺序；程的分期施工顺序；

18、b.b.调调配配区区的的大大小小要要满满足足土土方方机机械械( (铲铲运运机机，挖挖土土机机) )的的技技术术要要求求，调调配配区区的的大大小小最好与施工段的大小相适应；最好与施工段的大小相适应；Teacher Chen Hong c.c.调调配配区区的的范范围围应应和和土土方方工工程程量量计计算算用用的的方方格格网网协协调调，通通常常由由若若干干个个方方格格组组成成一个调配区；一个调配区； d.d.当当土土方方运运距距较较大大或或场场内内范范围围内内土土方方不不平平衡衡时时，可可按按附附近近地地形形，考考虑虑就就近近弃弃土土和借土。和借土。Teacher Chen Hong(3)(3)平平均

19、均运运距距. .单单位位土土方方运运价价或或单单位位土土方方施施工费用（单价）：工费用（单价）： a.a.平均运距：平均运距： 是指用铲运机或推土机平土时，挖是指用铲运机或推土机平土时，挖方调配区与填方调配区土方重心之间的方调配区与填方调配区土方重心之间的距离称距离称平均运距平均运距。Teacher Chen HongTeacher Chen Hong c.c.土方施工单价：土方施工单价： 查定额查定额Teacher Chen Hong2.用用“表上作业法表上作业法”进行土方调配：进行土方调配：（1）初始调配方案的编制：）初始调配方案的编制：原理：最小元素法：原理：最小元素法：是指根据对应于是

20、指根据对应于cij最小的最小的xij取最大取最大值的原则进行调配。（最小运距的地方值的原则进行调配。（最小运距的地方取最大限度的土方调配量）。取最大限度的土方调配量）。Teacher Chen Hong（2）最优方案的判别法：）最优方案的判别法：保保证证挖挖填填土土方方量量不不变变的的情情况况下下，使使土方总运输量最小。土方总运输量最小。其方法有：闭合回路法和位势法：其方法有：闭合回路法和位势法：闭合回路法闭合回路法又名又名：假象价格系数法，：假象价格系数法，假想运距成本价格法。假想运距成本价格法。Teacher Chen Hong实质：都是求检验数实质：都是求检验数 ij来判断。来判断。当当

21、 ij 0时为最优方案。位势法的步骤：时为最优方案。位势法的步骤：设位势数为设位势数为Ui,VjA.由由Cij=Ui+Vj得得Ui=Cij-Vj，Vj=Cij-Ui B.令令U1=0，求出，求出V1C.然后分别求出然后分别求出Ui、VjTeacher Chen Hong注意：注意：在求位势数时，一定要用初始方案在求位势数时，一定要用初始方案中有调配数的方格的中有调配数的方格的Cij来进行计算！来进行计算！D D一一求出各位势数后再求出各空格的一一求出各位势数后再求出各空格的检验数检验数 ij=Cij-Ui-Vj，依次求出各空格检依次求出各空格检验数后，判断其正负，当全为正时，说验数后，判断其正

22、负，当全为正时，说明为最优方案，否则不是最优，按以下明为最优方案，否则不是最优，按以下方法再调配；方法再调配；Teacher Chen HongE E：利用已知的假想价格系数或运距，在方利用已知的假想价格系数或运距，在方格表中寻找适当的方格（格表中寻找适当的方格（从从 ij为负且最为负且最小处开始小处开始）构成一）构成一矩形闭合回路矩形闭合回路。构成。构成回路的规则是从回路的规则是从： ij最小处起，沿水平最小处起，沿水平或竖直方向前进，遇到适当的或竖直方向前进，遇到适当的有数字有数字的的方格方格作作90900 0转弯转弯。 然后继续前进，路线恰然后继续前进，路线恰当在有限的步骤便能到出发点，

23、构成一当在有限的步骤便能到出发点，构成一个在转角点有数字的闭合的矩形回路。个在转角点有数字的闭合的矩形回路。Teacher Chen Hong 从从 ij的最小值点出发，沿闭合回路的最小值点出发，沿闭合回路（方向任意）一直前进，在各（方向任意）一直前进，在各奇数次奇数次转转角点的数字中挑出一个最小值，将其由角点的数字中挑出一个最小值，将其由该处调到该处调到偶数次偶数次转角上，且在各偶数次转角上，且在各偶数次转角上加上最小的奇数次转角点处的数转角上加上最小的奇数次转角点处的数值，而各奇数转角点处均减去该数而重值，而各奇数转角点处均减去该数而重新达到填挖平衡。新达到填挖平衡。Teacher Che

24、n HongF F调整后仍按位势法进行检验，如此调整后仍按位势法进行检验，如此循环直至循环直至 ij均大于等于零时，即得出均大于等于零时，即得出最优方案。最优方案。Teacher Chen Hong4 4、绘制土方调配图：、绘制土方调配图： 内容：调配方向，土方量，运距。内容：调配方向，土方量，运距。 作业：第作业：第1,2,3,41,2,3,4题题Teacher Chen Hong第三节第三节 土方工程的准备与辅助工作土方工程的准备与辅助工作Teacher Chen Hong1.1.土方工程施工前的准备工作：土方工程施工前的准备工作： a.a.施工场地清理；施工场地清理；b.b.排除地下水排

25、除地下水 c.c.修筑临时道路；修筑临时道路；d.d.油燃料及其它材料准备；油燃料及其它材料准备； e.e.临设的搭设；临设的搭设； f.f.给水电力照明管线铺设；给水电力照明管线铺设； g.g.土土方方工工程程放放线线；h.h.技技术术资资料料的的准准备备（当当地地实实测测地地形形图图，原原有有地地下下管管线线或或构构筑筑物物竣竣工工图图，土土石石方方施施工工图图，工工程程地地质质，气气象象，平平面面控控制制桩桩，水准点等）。水准点等）。Teacher Chen Hong 2.2.施工过程中的辅助工作：施工过程中的辅助工作： a.a.基坑，路堤的边坡保护；基坑，路堤的边坡保护； b.b.土壁

26、的临时支撑；土壁的临时支撑； c.c.降低地下水位等。降低地下水位等。Teacher Chen Hong 3.3.特特殊殊情情况况的的施施工工方方法法：（其其准准备备与与辅辅助工作更应周密与详细）助工作更应周密与详细） a.a.水下挖土；地下不开槽施工；水下挖土；地下不开槽施工； b.b.地下连续墙工艺；冻结法；地下连续墙工艺；冻结法； c.c.化学灌浆法。化学灌浆法。Teacher Chen Hong一一. .场地平整的施工准备工作：场地平整的施工准备工作： 1 1场地清理：甲方提供一切清理过的场场地清理：甲方提供一切清理过的场地，文墓交文物主管部门；地，文墓交文物主管部门； 2 2排除地下

27、水：实用方法是：排水沟，排除地下水：实用方法是：排水沟，截水沟，挡水土坝，泄水坡；截水沟，挡水土坝，泄水坡； 注注：截水沟距挖方边坡上缘距离：截水沟距挖方边坡上缘距离3 3m m 修修筑好临时道路及供水筑好临时道路及供水, ,供电等临时设施。供电等临时设施。Teacher Chen Hong 二二. .土方工程施工的辅助工作：土方工程施工的辅助工作： 一一土壁稳定性分析：土壁稳定性分析： 1.1.土壁稳定性概念：土壁稳定性概念： 在基槽坑开挖到一定深度时，由于在基槽坑开挖到一定深度时，由于土体的磨擦力和内聚力产生的抗滑力土体的磨擦力和内聚力产生的抗滑力（抗剪强度）大于土体及外荷载产生的（抗剪强

28、度）大于土体及外荷载产生的下滑力而保持土体稳定的这种性质。下滑力而保持土体稳定的这种性质。Teacher Chen Hong土坡滑移面的三种形式：土坡滑移面的三种形式：直线，弧线，对数螺线。直线，弧线，对数螺线。计算方法：极限平衡法。计算方法：极限平衡法。Teacher Chen Hong 2.2.失稳原因：失稳原因：（1 1）内因：土壁太陡，使土体稳定性不够，抗）内因：土壁太陡，使土体稳定性不够，抗滑力滑力 滑移力。滑移力。（2 2）外因：）外因： A.A.降低了土体的抗剪强度：降低了土体的抗剪强度： a.a.气候原因使土松软；气候原因使土松软； b.b.粘土杂层因侵水产生润滑作用；粘土杂层

29、因侵水产生润滑作用； c.c.饱和的液砂，粉砂因施工和的液砂，粉砂因施工时外外荷荷作作 用而用而产生液化，降低了抗剪生液化，降低了抗剪强强度。度。 Teacher Chen HongB B土体剪应力大于土体抗剪强度；土体剪应力大于土体抗剪强度； a.a.边坡荷载增加，（土体，施工材料、边坡荷载增加，（土体，施工材料、机械）；机械）； b.b.下雨使土体含水量增加，土体自重增下雨使土体含水量增加，土体自重增大，动水压力增加；大，动水压力增加； c.c.土体裂缝中的水产生静水压力，使剪土体裂缝中的水产生静水压力，使剪应力增加，大于抗剪能力。应力增加，大于抗剪能力。Teacher Chen Hong

30、 防止失稳的措施：防止失稳的措施： 1.1.放足边坡：（边坡坡度）放足边坡：（边坡坡度） (1)(1)边坡系数边坡系数m =B/H,m =B/H,边坡坡度为边坡坡度为H/B = H/B = 1:m,1:m,以前用休止角，即休止角的正切表以前用休止角，即休止角的正切表示边坡。示边坡。 确定边坡的依据：施工安全，土方确定边坡的依据：施工安全，土方量少。量少。Teacher Chen Hong(2)(2)边坡的留置形式：边坡的留置形式： A.A.直槽（不放坡）：适用于基底在湿直槽（不放坡）：适用于基底在湿度正常的士层中开挖基槽坑或管沟且敝度正常的士层中开挖基槽坑或管沟且敝露时间不长，深度不超过如下规

31、定时：露时间不长，深度不超过如下规定时：砂土和碎石土：砂土和碎石土：1m;1m;轻亚粘土：轻亚粘土：1.25m;1.25m;粘粘土：土：1.5m; 1.5m; 坚硬的粘土：坚硬的粘土：2.0m. 2.0m. Teacher Chen Hong B.B.斜坡式斜坡式 ( (全放坡全放坡) :) :适用于土的湿度适用于土的湿度 , ,土质及其地质条件较好的且地下水位低于土质及其地质条件较好的且地下水位低于基底基底, ,深度在深度在5m5m以内且不支撑的坑以内且不支撑的坑, ,槽或沟槽或沟管时管时. .放坡坡度应满足下表放坡坡度应满足下表. .土的土的类别类别人工挖土并将土抛于人工挖土并将土抛于槽、

32、坑或沟的上边槽、坑或沟的上边机械挖土机械挖土在槽坑沟底在槽坑沟底挖土挖土在槽坑沟上边挖土在槽坑沟上边挖土轻亚轻亚粘土粘土1：0.671：0.51：0.75亚粘土亚粘土1：0.51：0.331：0.75粘土粘土1：0.331：0.251：0.67中密碎石土中密碎石土1：0.671：0.51：0.75Teacher Chen Hong C.C.踏步式踏步式( (半放坡半放坡) ) D. D.混合式混合式( (半放坡半放坡) )：适用于土质较好：适用于土质较好, ,槽槽坑较深时坑较深时。Teacher Chen Hong(3)(3)边坡大小应考虑之因素边坡大小应考虑之因素: : A. A.土质情况：

33、土质较好，坡陡；土质情况：土质较好，坡陡； B.B.开挖高度：越深开挖高度：越深( (高高) )，坡越大，坡越大( (缓缓) ) C. C.填挖方法：机械时坡小，人工坡大；填挖方法：机械时坡小，人工坡大； D.D.排水情况：排水良好，坡小；排水情况：排水良好，坡小； E.E.工程的重要性与留置时间的长短。工程的重要性与留置时间的长短。Teacher Chen Hong 2.2.设置支撑设置支撑:(:(埸地允许时尽量采用放坡开挖埸地允许时尽量采用放坡开挖) ) 在建筑稠密地区施工，有时不允许按要求在建筑稠密地区施工，有时不允许按要求宽度放坡开挖时，或有防止地下水渗入基坑要宽度放坡开挖时，或有防止

34、地下水渗入基坑要求时就需设置支撑，以保证施工的顺利和安全，求时就需设置支撑，以保证施工的顺利和安全，并可减小对相邻建筑的不利影响。并可减小对相邻建筑的不利影响。 根据断面的大小可分为：横撑式支撑和板根据断面的大小可分为：横撑式支撑和板桩支撑。桩支撑。Teacher Chen Hong（1 1）横撑式支撑）横撑式支撑（在开挖断面较窄的沟槽时使用）在开挖断面较窄的沟槽时使用） A.A.水平档土板式水平档土板式 ： a.a.断续式：湿度小，挖深小于断续式：湿度小，挖深小于3m3m的粘性大；的粘性大； b.b.连续式：湿度大，松散，挖深在家连续式：湿度大，松散，挖深在家5m5m以以 内的土壤内的土壤

35、B.B.垂直档土板式：适用于松散和和湿度较垂直档土板式：适用于松散和和湿度较 高的土挖深不限。高的土挖深不限。Teacher Chen Hong (2)(2)板桩支撑：板桩支撑： 适用于开挖较深，地下水位较高且适用于开挖较深，地下水位较高且有可能出现流砂现象时的基坑及靠近原有可能出现流砂现象时的基坑及靠近原有建筑物开挖时。有建筑物开挖时。Teacher Chen Hong A.A.板桩由材料分板桩由材料分: :木板桩木板桩, ,钢筋混泥土板钢筋混泥土板桩桩, ,钢筋混泥土护坡桩钢筋混泥土护坡桩, ,钢板桩钢板桩, ,钢木混合钢木混合板桩。板桩。 其中其中: :钢板桩可多次重复使用钢板桩可多次重

36、复使用, ,铝板桩是铝板桩是一次性使用。一次性使用。 钢板桩的种类钢板桩的种类有：有： a.a.平板桩平板桩：防水及承受轴向应力性能：防水及承受轴向应力性能好，易施工，长轴向受弯差。好，易施工，长轴向受弯差。 b.b.波浪形桩波浪形桩：防水抗弯性能均较好。：防水抗弯性能均较好。 Teacher Chen Hong B.B.根据有无锚碇分：有锚板桩和无锚板桩。根据有无锚碇分：有锚板桩和无锚板桩。a.有锚板桩有锚板桩: :在板桩的中上部增加拉锚或支撑在板桩的中上部增加拉锚或支撑形成。该类板桩受力较好形成。该类板桩受力较好, ,稳定稳定 性较好。性较好。b.无锚板桩无锚板桩: :在较浅的基坑中依靠板

37、桩入土部在较浅的基坑中依靠板桩入土部分的土压中来维持板桩的稳定分的土压中来维持板桩的稳定, ,该类板桩稳定该类板桩稳定性不好。性不好。 注：在板桩中：拉锚是柔性斜杆，支撑是刚注：在板桩中：拉锚是柔性斜杆，支撑是刚性系杆性系杆. .Teacher Chen Hong3.3.单锚板桩的计算单锚板桩的计算 (1)(1)单锚板桩失败的原因：单锚板桩失败的原因： A.A.板桩的入土深度不够；入土部分走动而出现壁板桩的入土深度不够；入土部分走动而出现壁滑坡；滑坡； B.B.拉锚的强度不够或长度不足：锚碇失去作用而拉锚的强度不够或长度不足：锚碇失去作用而使土体滑动。使土体滑动。 C.C.板桩本身刚度不够：在

38、土压力下失稳而弯曲。板桩本身刚度不够：在土压力下失稳而弯曲。 故引出板桩设计的故引出板桩设计的三要素三要素：“入土深度，锚入土深度，锚杆拉力，截面弯矩杆拉力，截面弯矩”。Teacher Chen Hong（2 2）单锚板桩按入土深度和所承受压力）单锚板桩按入土深度和所承受压力状况分为三种状态：状况分为三种状态： A.A.入土深度为最小且安全时：板桩有入土深度为最小且安全时：板桩有微小位移，被动土压力得以全部发挥，微小位移，被动土压力得以全部发挥，此时；此时；t=t=t tmimmim ( (下端相当于简支下端相当于简支) ) Teacher Chen Hong B.B.入土深度增加，入土深度增

39、加，t t t tmimmim，板桩下端承板桩下端承受左右两端的被动土压力而使左端的被受左右两端的被动土压力而使左端的被动土压力得不到充分发挥。其下端仍为动土压力得不到充分发挥。其下端仍为简支，且下端有向左运动的趋势。若下简支，且下端有向左运动的趋势。若下端左右两边的土压力之各为零时，板桩端左右两边的土压力之各为零时，板桩底端无位移，但转动了一个角度。底端无位移，但转动了一个角度。Teacher Chen Hong C.C.入土深度再增加，板桩的入土部分前入土深度再增加，板桩的入土部分前后均出现被动土压力，板桩在土中处于后均出现被动土压力，板桩在土中处于嵌固状态，而形成上端简支，下端嵌固嵌固状

40、态，而形成上端简支，下端嵌固的超静定结构，将出现正负两个方向的的超静定结构，将出现正负两个方向的弯矩，正弯矩大大减小。（计算用）弯矩，正弯矩大大减小。（计算用）Teacher Chen Hong 若当板桩入土深度过深，若当板桩入土深度过深，ttt tmaxmax时，时，桩前桩后的被动土压力均不能充分发挥，桩前桩后的被动土压力均不能充分发挥，对减小跨间弯矩并不起太大的作用，超对减小跨间弯矩并不起太大的作用，超深而造成不经济。深而造成不经济。Teacher Chen Hong（3 3）按支承情况将桩分为自由支承单锚桩）按支承情况将桩分为自由支承单锚桩和嵌固支承单锚桩，而支承桩的计算按上和嵌固支承单

41、锚桩，而支承桩的计算按上面的第三种状态进行。面的第三种状态进行。 A.A.自由支承单锚桩设计；由下图可得；自由支承单锚桩设计；由下图可得；Teacher Chen HongTeacher Chen Hong嵌固支承单锚板桩的设计：嵌固支承单锚板桩的设计：“相当梁法相当梁法”Teacher Chen HongTeacher Chen Hong 由由C C点将板桩分成两段简支梁，即点将板桩分成两段简支梁，即ACAC和和CECE梁。梁。然后对然后对A A点取矩：（点取矩：（ACAC梁）梁）Teacher Chen HongTeacher Chen Hong（4 4）板桩的施工：）板桩的施工： 板桩的

42、施工要正确选择打桩方法，打板桩的施工要正确选择打桩方法，打桩机械和流水段，以便使打桩后的板桩墙桩机械和流水段，以便使打桩后的板桩墙有足够的刚度、防水作用和稳定性。有足够的刚度、防水作用和稳定性。 A.A.施工程序施工程序 放线放线-安装打桩机械安装打桩机械-插桩插桩打桩及打桩及 辅助工作。辅助工作。Teacher Chen HongB.B.打桩方法打桩方法 a.a.单独打入法；单独打入法；( (逐块打入逐块打入) ) b. b.分段打法；分段打法；Teacher Chen Hong三三施工降、排水施工降、排水 降降水水方方法法：重重力力降降水水，集集水水井井降降水水，强制降水，井点降水。强制降

43、水，井点降水。 1.1.选选择择原原则则：基基槽槽坑坑开开挖挖的的降降水水深深度度较较小小且且地地层层中中无无流流砂砂时时，采采用用集集水水井井降降水水，否则用井点降水。否则用井点降水。Teacher Chen Hong 2.2.集集水水井井降降水水（又又名名水水沟沟排排水水法法，小小面面积积地地下水位较高时）工艺：截下水位较高时）工艺：截疏疏抽。抽。 设设置置要要求求：设设置置在在基基坑坑周周围围, ,不不得得影影响响基基坑坑施施工工, ,设设置置于于水水流流上上游游, ,井井底底应应有有一一定定坡坡度度, ,其其数数量量由由地地下下水水水水量量及及抽抽水水能能力力确确定定, ,集集水水井井

44、20-40M/20-40M/个个, ,宽宽度度：0.6-0.8m0.6-0.8m。当当基基坑坑挖挖至至设设计计标标高高后后, ,井井底底应应低低于于坑坑底底1-2m,1-2m,并并铺铺设设滤滤水水碎碎石石层层, ,以以免免在在抽抽水水时时将将泥泥砂砂抽抽出出, ,并并防防止止井井底底的的土土被搅动，达到被搅动，达到“挖干土，排清水挖干土，排清水”。Teacher Chen Hong 3.3.井点降水井点降水： 是一种防止流砂现象的主要方法，是一种防止流砂现象的主要方法，适用于土中细砂或粉砂时。适用于土中细砂或粉砂时。 意义：防止坑底上冒，清除流砂现意义：防止坑底上冒，清除流砂现象，从而使土更密

45、实，增大其承载力。象，从而使土更密实，增大其承载力。Teacher Chen Hong 土方工程的施工包括：土方的开土方工程的施工包括：土方的开挖挖. .运输运输. .填筑与压实。这些过程应尽填筑与压实。这些过程应尽量采用机械化施工，降低劳动强度，量采用机械化施工，降低劳动强度，提高生产效率。提高生产效率。第四节第四节 土方工程机械化施工土方工程机械化施工Teacher Chen Hong一一.主要挖土机的性能与施工特点主要挖土机的性能与施工特点一一.推土机施工：（轮胎式推土机施工：（轮胎式.履带式）履带式）1.特特点点：是是在在动动力力机机前前设设推推土土板板而而成成，附附着着牵牵引引力力大

46、大，接接地地压压力力小小，推推土土板板可可升升降降，可可调调整整角角度度。操操作作灵灵活活，运运转方便。转方便。2.工作能力：可独立地完成铲工作能力：可独立地完成铲.运运.卸三卸三种作业。种作业。Teacher Chen Hong3.适适用用范范围围：适适用用于于.类类土土，运运距距100米以内，米以内，5060米最佳。米最佳。4.施工方法：根据土的类型具体确定。施工方法：根据土的类型具体确定。生产率取决于：推移土壤的体积生产率取决于：推移土壤的体积.切土切土.推土推土.回程的工作循环时间。回程的工作循环时间。Teacher Chen Hong(1)下下坡坡推推土土法法：坡坡度度150.最最大

47、大 300.可可提高效率提高效率30-40；(2)分分散散集集中中、一一次次推推送送：可可提提高高效效率率12-18；(3)并并列列推推土土：可可减减少少土土体体散散失失，相相邻邻铲铲刀相距刀相距1530cm,最少三台；最少三台；(4)槽槽型型推推土土法法：铲铲刀刀附附加加侧侧板板法法：运运距距较远，土较松时；较远，土较松时；Teacher Chen Hong铲运机施工铲运机施工(自行式、拖式）自行式、拖式）1.特特点点:能能综综合合完完成成全全部部土土方方施施工工工工序序，管管理理简简单单，生生产产率率高高，运运转转费费用用低低，对对道道路路要要求求较较低低，操操作作灵灵活活，使使用用范范围

48、围广广2.工作能力工作能力:可独立完成挖、运、卸、平可独立完成挖、运、卸、平四种作业四种作业Teacher Chen Hong3.适用范围：适用于大面积的场地平整适用范围：适用于大面积的场地平整,筑路。筑路。开挖开挖.类及含水量类及含水量%的松土和的松土和普通土。普通土。自行式自行式运距运距8003500m,最佳最佳8001500m,拖式拖式运距为运距为80800，最佳，最佳200350mTeacher Chen Hong4.施工方法：施工方法：生生产产率率取取决决于于：装装土土容容量量.铲铲.运运.卸卸.回程的工作循环时间回程的工作循环时间下下坡坡铲铲土土.推推土土机机助助铲铲（缩缩短短时时

49、间间，装装得更满）得更满）跨铲法跨铲法.双联铲法及挂大斗铲土法双联铲法及挂大斗铲土法.开行路线：环形字形大环形开行路线：环形字形大环形Teacher Chen Hong三单斗挖掘机施工（单斗夜压挖土机）三单斗挖掘机施工（单斗夜压挖土机）1.工工作作特特点点：挖挖掘掘力力大大，结结构构简简化化，工工作作平平稳稳，操作方便，灵活适用范围较广，其中：操作方便，灵活适用范围较广，其中：（1）正铲：生产率高，前进向上，强制切土；）正铲：生产率高，前进向上，强制切土；（2）反铲：后退向下，自重切土；）反铲：后退向下，自重切土；（3）拉铲：后退向下，强制切土；）拉铲：后退向下，强制切土；（4）抓铲：直上直下

50、，自重切土。）抓铲：直上直下，自重切土。Teacher Chen Hong2.适用范围及其施工方法：适用范围及其施工方法：（1）正正铲铲：适适用用于于停停机机面面以以上上类类土土及含水量及含水量%的土；的土；施工方法：采用正向工作面挖土和侧施工方法：采用正向工作面挖土和侧向工作面挖土。向工作面挖土。工作面：是指停机点所能开挖到的面。工作面：是指停机点所能开挖到的面。Teacher Chen Honga.正正向向工工作作面面挖挖土土：向向前前进进方方向向挖挖土土，后后方方卸卸土土，（正正队队工工作作面面）挖挖土土高高度度大大，但但要转大弯卸土，载土车也要倒退装土。要转大弯卸土，载土车也要倒退装土

51、。b.侧侧向向工工作作面面挖挖土土：向向前前进进方方向向挖挖土土，侧侧向向卸卸土土，工工作作效效率率高高，当当开开挖挖面面积积大大时时，需对开挖路线可行驶路线进行规划需对开挖路线可行驶路线进行规划。Teacher Chen Hong（2）反反铲铲：适适用用于于停停机机面面以以下下-类类土土，深深度度可可达达46M，合合理理深深度度1.53M，分分沟端开行和沟侧开行。沟端开行和沟侧开行。A.沟沟端端开开行行：停停在在沟沟端端，后后退退挖挖土土，沿沿沟槽方向开行，开挖深度大，效率较高。沟槽方向开行，开挖深度大，效率较高。B.沟沟侧侧开开行行：停停在在沟沟槽槽一一侧侧，沿沿沟沟边边开开行行，稳稳定定

52、性性较较差差，当当土土方方需需要要就就近近堆堆放放时时较好，挖土方向与行驶方向垂直较好，挖土方向与行驶方向垂直Teacher Chen Hong（3）拉拉铲铲：适适用用于于停停机机面面以以下下的的-类类土土，铲铲斗斗悬悬挂挂，自自重重切切土土，开开挖挖大大型型沟沟槽，亦较适宜开挖含水量较大的土。槽，亦较适宜开挖含水量较大的土。（4）抓抓铲铲：开开挖挖-类类土土，开开挖挖较较深深和和工工作作面面狭狭窄窄的的沟沟槽槽，特特别别适适于于水水下下挖挖土土，对散粒材料均可采用。对散粒材料均可采用。Teacher Chen Hong二二.土方机械的选择；土方机械的选择；一一土方机械的选择的依据：土方机械的

53、选择的依据：1.土土方方工工程程规规模模，类类型型开开挖挖，填填土土断断面面，工程量大小；工程量大小；.地地质质水水文文，气气候候条条件件。如如：土土的的类类别别、地下水等。地下水等。3.机械设备条件。如现有设备的性能。机械设备条件。如现有设备的性能。4.工期工期要求。要求。Teacher Chen Hong二二土方机械的综合机械化施工：土方机械的综合机械化施工：在在实实际际工工程程中中一一般般经经过过经经验验比比较较，大大概概分分配配均均匀匀则则可可，采采用用理理论论计计算算较较复复杂且不一定经济。杂且不一定经济。Teacher Chen Hong三三.挖土机械与运土车辆的配合：挖土机械与运

54、土车辆的配合：.生产率生产率P=(8 3600KcKb)Q/(tKs)式中：式中：t-挖土机每次作业循环延续时间挖土机每次作业循环延续时间;Ks-最初可松性系数，最初可松性系数，Kc土斗的充盈系数，一般取土斗的充盈系数，一般取0.8-1.1;Kb工作时间利用系数工作时间利用系数,一般取一般取0.6-0.8;Q挖土机斗容量挖土机斗容量M3。注：注：83600-每个台班有多少秒钟。每个台班有多少秒钟。Teacher Chen Hong2.2.运土车辆的数量运土车辆的数量N=T/(tN=T/(t1 1+t+t2 2) ) 式中：式中： TT运输车辆每一工作循环延续时间运输车辆每一工作循环延续时间(m

55、in)(min) t t1 1= =ntnt运输车辆装满一车土的时间运输车辆装满一车土的时间(min)(min) t t2 2运输车辆调头使挖土机等待的时间运输车辆调头使挖土机等待的时间(min)(min) n n运输车辆每车装土次数运输车辆每车装土次数n=n=QKQKs s/rqK/rqKc c r r实土容量实土容量(t/m(t/m3 3) )Teacher Chen Hong四四. .土方填筑，压实：土方填筑，压实：一一填土要求：填土要求： Teacher Chen Hong1.1.填土标准填土标准：(1)(1)碎碎石石土土，砂砂土土，爆爆破破石石块块，其其厚厚度度 每每层层铺铺土土厚厚

56、度的三分之二；度的三分之二；(2)(2)含含水水量量要要符符合合压压实实要要求求，含含水水量量大大的的不不能能作作为为填土；填土；(3)(3)草草坪坪及及有有机机物物含含量量大大于于8%8%的的不不能能作作填填土土，只只能能用于无压实填土工程；用于无压实填土工程；(4)(4)石膏石膏, ,水溶性硫酸盐含量大于水溶性硫酸盐含量大于5%5%的不能作填土的不能作填土; ;(5)(5)冻结冻结, ,液化状态的淤泥液化状态的淤泥, ,粉砂粉砂, ,黏土等不能作填土黏土等不能作填土. .Teacher Chen Hong2.2.填土规定：填土规定： 填土要求分层夯实，尽量采用同填土要求分层夯实，尽量采用同

57、类土，透水性大的铺在下面，不同类类土，透水性大的铺在下面，不同类土不能混填，斜坡需改为梯状，尽量土不能混填，斜坡需改为梯状，尽量从四周，二方，对称进行填土。从四周，二方，对称进行填土。Teacher Chen Hong二二. .填土方法：填土方法：人工填土和机械填土。人工填土和机械填土。Teacher Chen Hong 压实方法：压实方法：1.1.碾压碾压: :光面碾：适用于砂土；光面碾：适用于砂土； 羊角碾：适用粘性土；羊角碾：适用粘性土； 汽胎碾：均适用。汽胎碾：均适用。 2.2.夯实夯实: :适用于小面积非粘性土。适用于小面积非粘性土。3.3.振动夯实振动夯实: :用于非粘性土用于非粘

58、性土, ,使用较少。使用较少。Teacher Chen Hong .填土压实的影响因素：填土压实的影响因素： 1.1.压实功的影响：压实功的影响： 填填土土压压实实后后的的容容重重与与压压实实机机械械在在其其上上所所施施加加的的功功有有一一定定的的关关系系，耗耗功功越越多多，填填土土越越密密实实。各各类类土土的的整整打打遍遍数数：砂砂土土：2-32-3遍遍，亚亚砂砂土土：3-43-4遍遍，亚亚粘粘土土5-65-6遍。遍。Teacher Chen Hong2.2.含水量的影响：含水量的影响： 任任何何一一类类土土均均有有最最佳佳含含水水量量，此时填土最易被整实。此时填土最易被整实。3.3.铺土厚度的影响：铺土厚度的影响： 羊角碾羊角碾:0.5m:0.5m，平碾平碾:0.3m:0.3m，动动力打夯力打夯:0.4m:0.4m，人工打夯：人工打夯：0.2m0.2m。Teacher Chen Hong五五. .填土压实质量的检查方法填土压实质量的检查方法: : 控控制制干干容容重重 d d并并以以其其为为检检查查依依据据，以以密密实实度度的的压压实实系系数数D Dr r= = d d/ / maxmax为为控控制制指指标标; ;要要求求持持力力层层范范围围内内D Dr r 0.960.96，持力层范围外持力层范围外D Dr r 0.930.93。Teacher Chen Hong