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1、第一章第一章 土方工程土方工程o第一第一节 概述概述o第二第二节 土方土方计算与算与调配配o第三第三节 排水与降水排水与降水o第四第四节 土方土方边坡与土壁支坡与土壁支护o第五第五节 土方工程的机械化施工土方工程的机械化施工o第六第六节 土方填筑与土方填筑与压实1施工技术第一章土石方第一部分第一第一节 概述概述一、土石方工程的施工特点一、土石方工程的施工特点p土石方工程：土石方工程：p主要过程：挖掘、填筑、运输等p辅助工作：排水、降水、土壁支撑p场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑、基坑回填2施工技术第一章土石方第一部分o土方工程施工的特点土方工程施工的特点 p面广量大、劳动繁重。 p
2、施工条件复杂。o组织土方工程施工的要求土方工程施工的要求 p采用机械化施工；p对土方进行合理调配、统筹安排；p发挥机械最大使用效率；p安排好准备及辅助工作；p尽量避开冬、雨期施工； p保证工程质量和安全。3施工技术第一章土石方第一部分二、土的工程分二、土的工程分类及性及性质p土的分土的分类p分分类方法方法p沉积年代p颗粒级配p密实度p液性指数p开挖难易程度4施工技术第一章土石方第一部分类别土的名称开挖方法可松性系数KsKs第一类（松软土）砂，粉土，冲积沙土层，种植土铁锹、锄头1.08-1.171.01-1.04第二类 （普通土）粉质粘土，潮湿的黄土，填筑土铁锹、锄头，少许用镐翻松1.14-1.
3、281.02-1.05第三类（坚土）软及中等密实粘土，干黄土，粉质粘土，压实的填筑土等主要用镐，部分用撬棍1.24-1.301.04-1.07第四类（砾砂坚土）重粘土，粗卵石，密实黄土等镐、撬棍，锹，锲子、大锤1.26-1.371.06-1.09第五类（软石）硬石炭纪粘土，中等密实页岩，泥灰岩等镐、撬棍，大锤，部分爆破1.30-1.451.10-1.20第六类（次坚石）泥岩，砂岩，砾岩，密实石灰岩，风化花岗岩等爆破，部分用风镐1.30-1.451.10-1.20第七类（坚石）大理岩，粗中粒花岗岩，石灰岩等爆破1.30-1.451.10-1.20第八类（特坚石）安山岩，坚实的细粒花岗岩，闪长岩，
4、石英岩等爆破1.45-1.501.20-1.30表表1-1 1-1 土的工程分土的工程分类5施工技术第一章土石方第一部分土的工程性土的工程性质（一）（一）o土的土的质量密度量密度n天然密度：土在天然状态下单位体积的质量，用表示。影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性n干密度。单位体积土中固体颗粒的质量，用d表示。是检验填土压实质量的控制指标。p土的天然含水量土的天然含水量n影响土方的施工方法、边坡稳定和回填土质量6施工技术第一章土石方第一部分土的工程性土的工程性质（二）（二）p土的渗透性土的渗透性p水在土体中渗流的性能p渗透系数Kp达西地下水流动速度公式v =KI p土的可松性土的可松性p自然状
5、态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实仍不能恢复的特性。7施工技术第一章土石方第一部分V1土的可松性土的可松性V3V2最初可松性系数：最初可松性系数：最最终可松性系数：可松性系数：天然状天然状态下体下体积开挖后松开挖后松散体散体积回填回填压实后体后体积计算土方施工机械及运土算土方施工机械及运土车辆：计算算场地平整地平整标高及填方所需挖高及填方所需挖土量：土量：KsKs8施工技术第一章土石方第一部分例例1 1 已知某工程挖土方已知某工程挖土方为1500m1500m3 3，其中需填一体，其中需填一体积为500m500m3 3的洼地，的洼地，余土全部运走，已知余土全部运走，已知该
6、土的可松性系数土的可松性系数 K Ks s =1.25 =1.25，K Ks s=1.05=1.05。设每每辆汽汽车一次可运一次可运3m3m3 3，问需要运需要运输的的车次次为多少？多少？解：解： V V1 1=1500=1500；V V3 3=500=500 需要运需要运输的土方量：的土方量： V=V V=V1 1 K Ks s-V-V2 2 =1500 1.25-1.25/1.05 500 =1500 1.25-1.25/1.05 500 =1875-595.24=1279.76m =1875-595.24=1279.76m3 3 n=1279.76/3=426.59427 n=1279.
7、76/3=426.59427次次9施工技术第一章土石方第一部分三、土方三、土方边坡坡度坡坡度土方边坡坡度 图11 边坡坡度示意10施工技术第一章土石方第一部分四、土方施工的准四、土方施工的准备工作工作o制定施工方案o场地清理o排除地面水o修筑好临时道路及供水、供电等临时设施。o做好材料、机具、物资及人员的准备工作。o设置测量控制网，打设方格网控制桩，进行建筑物、构筑物的定位放线等。 o根据土方施工设计做好边坡稳定、基坑(槽)支护、降低地下水等土方工程的辅助工作。11施工技术第一章土石方第一部分作作业：1.1.某建筑物外某建筑物外墙采用毛石基采用毛石基础，其截面尺寸如，其截面尺寸如图所示。地基所
8、示。地基为粘土，粘土，土方土方边坡坡度坡坡度为1 1：0.330.33。已知土的可松性系数。已知土的可松性系数K Ks s=1.30=1.30， K Ks s=1.05=1.05。试计算每算每100m100m长度基度基础施工施工时的土方挖方量。若的土方挖方量。若留下回填土后，余土要求全部运走，留下回填土后，余土要求全部运走，试计算算预留回填土量及弃留回填土量及弃土量。土量。基基础基坑剖面基坑剖面图12施工技术第一章土石方第一部分第二第二节 土方土方计算与算与调配配一、基坑、基槽和路堤的土方量一、基坑、基槽和路堤的土方量计算算 基坑土方量即可按基坑土方量即可按拟柱体的体柱体的体积公式公式式中：式
9、中： H H基坑深度基坑深度(m)(m)； F F1 1，F F2 2基坑上下两底面基坑上下两底面积(m(m2 2) )； F F0 0F F1 1与与F F2 2之之间的中截面面的中截面面积(m(m2 2) )； 13施工技术第一章土石方第一部分 当基槽和路堤沿当基槽和路堤沿长度方向断面呈度方向断面呈连续性性变化化时其土方量可以用同其土方量可以用同样方法方法分段分段计算。算。式中式中 V V1 1第一段的土方量第一段的土方量(m(m3 3) )； L L1 1第一段的第一段的长度度(m)(m)； 将各段土方量相加即得将各段土方量相加即得总土方量，即：土方量，即： V= V V= V1 1 +
10、V +V2 2 + + + V + Vn n 式中式中 V V1 1，V V2 2V Vn n为各分段土的土方量各分段土的土方量(m(m3 3) )。14施工技术第一章土石方第一部分 二、二、场地平整地平整标高与土方量高与土方量 （一）确定（一）确定场地地设计标高高 1 1初步初步设计标高高 根据挖填方相等原根据挖填方相等原则可得：可得：场地地设计标高即高即为各个方格平均各个方格平均标高的平均高的平均值。可按下式。可按下式计算：算：式中：式中：H H。所所计算的算的场地地设计标高高(m)(m)； a a 方格方格边长(m)(m)； N N 方格数；方格数； H H1l1l，H H2222任一方
11、格的四个角点的任一方格的四个角点的标高高(m)(m)。15施工技术第一章土石方第一部分 图1 14 4 场地地设计标高高H H0 0计算示意算示意图 (a) (a)方格网划分；方格网划分；(b)(b)场地地设计标高示意高示意图 1 1一等高一等高线；2-2-自然地面，自然地面，3 3一一场地地设计标高平面高平面 (a) (a) (b) (b)16施工技术第一章土石方第一部分如令如令 H H1 11 1个方格个方格仅有的角点有的角点标高；高； H H2 22 2个方格共有的角点个方格共有的角点标高；高； H H3 33 3个方格共有的角点个方格共有的角点标高；高； H H4 44 4个方格共有的
12、角点个方格共有的角点标高。高。则场地地设计标高高H H0 0可改写成下列形式可改写成下列形式17施工技术第一章土石方第一部分 2 2场地地设计标高的高的调整整 (1)(1)土的可松性影响土的可松性影响 H H0 0H H0 0+h+h式中：式中：V Vw w按理按理论标高高计算出的算出的总挖方体挖方体积； F FW W，F FT T按理按理论设计标高高计算出的挖方区、填方区算出的挖方区、填方区总面面积； K Ks s土的最后可松性系数。土的最后可松性系数。图15 考虑土的可松性调整设计标高计算示意图(a)(b)18施工技术第一章土石方第一部分(2)(2)场内挖方和填土的影响内挖方和填土的影响考
13、考虑场地地边坡土方：坡土方：设计标高高设计标高以上的填方工程（填筑路基）：高以上的填方工程（填筑路基）：设计标高高设计标高以下的挖方工程（开挖水池等）：高以下的挖方工程（开挖水池等）：设计标高高场外取土：外取土：设计标高高场外弃土：外弃土：设计标高高降低降低降低降低提高提高提高提高降低降低19施工技术第一章土石方第一部分（3 3）场地泄水坡度的影响地泄水坡度的影响 1 1）单向泄水向泄水时各方格角点的各方格角点的设计标高高 H Hn nH H0 0li li (a)(b) 图16 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水；(b)双向泄水 20施工技术第一章土石方第一部分 2 2）双向泄水）双向泄水时
14、各方格角点的各方格角点的设计标高高 H Hn nH H0 0llx xi ix xlly yi iy y 由由场地中心点沿地中心点沿x x，y y方向指向方向指向计算点算点时，若其方向与，若其方向与i ix x，i iy y反向，反向，则取取“+ +”号，同向取号，同向取“- -”号号(a)(b) 图16 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水；(b)双向泄水 21施工技术第一章土石方第一部分 例例2 2 某建筑某建筑场地地形地地形图和方格网和方格网（边长a=20.0ma=20.0m）布置如）布置如图所所示。土壤示。土壤为二二类土，土，场地地地地面泄水坡度面泄水坡度ix=0.3%ix=0.3%，i
15、y=0.2%iy=0.2%。试确定确定场地地设计标高（不考高（不考虑土的可松性影响，土的可松性影响，余土加余土加宽边坡）。坡）。某某场地地形地地形图和方格网布置和方格网布置22施工技术第一章土石方第一部分解：解：1 1）计算算场地地设计标高高H H0 0 H H1 1 =9.45+10.71+8.65+9.52=38.33m=9.45+10.71+8.65+9.52=38.33m 2H 2H2 2= 2= 2（9.75+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.149.75+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.14） = 151.96m
16、 = 151.96m23施工技术第一章土石方第一部分4H4H4 4= 4= 4（9.43+9.68+9.16+9.419.43+9.68+9.16+9.41）= 150.72m= 150.72m由公式由公式场地地设计标高：高：H H0 0 = =（38.33+151.96+150.7238.33+151.96+150.72）/4 9/4 9 =9.47m =9.47m24施工技术第一章土石方第一部分2 2）根据泄水坡度）根据泄水坡度计算各方格角点的算各方格角点的设计标高高以以场地中心点地中心点为H H0 0，由公式由公式各角点各角点设计标高高为H H1 1= H= H0 0-300.3%+30
17、0.2%=9.47-0.09+0.06=9.44m-300.3%+300.2%=9.47-0.09+0.06=9.44m同理：同理： H H2 2= 9.50m= 9.50m，H H3 3= 9.56m= 9.56m，H H4 4=9.62m=9.62m， H H5 5= 9.40m= 9.40m，H H6 6=9.46m=9.46m，H H7 7=9.52m=9.52m，H H8 8= 9.58m= 9.58m，H H9 9=9.36m=9.36m，H H1010=9.42m=9.42m， H H1111=9.48m=9.48m，H H1212=9.54m=9.54m，H H1313=9.3
18、2m=9.32m， H H1414=9.38m=9.38m，H H1515=9.44m=9.44m，H H1616=9.50m =9.50m 25施工技术第一章土石方第一部分（二）（二）场地土方量地土方量计算算 1. 1.计算算场地各方格角点的施工高度地各方格角点的施工高度( (即挖、填方高度即挖、填方高度)h)hn n h hn nH Hn n-H-Hn n (1 (113)13)式中：式中： h hn n该角点的挖、填高度，以角点的挖、填高度，以“”为填方高度，以填方高度，以 “”为挖方高度挖方高度(m)(m)； H Hn n该角点的角点的设计标高高(m)(m)； H Hn n该角点的自然
19、地面角点的自然地面标高高(m)(m)。26施工技术第一章土石方第一部分2.2.绘出出“零零线” 方格方格线上的零点位置上的零点位置见图1 19 9，可按下式，可按下式计算：算： 式中：式中： h h1 1，h h2 2相相邻两角点挖、填方施工高度两角点挖、填方施工高度( (以以绝对值代入代入) )； a a方格方格边长； x x零点距角点零点距角点A A的距离。的距离。 图19 零点位置计算27施工技术第一章土石方第一部分 3. 3.场地土方量地土方量计算算（1 1）四方棱柱体法）四方棱柱体法 1 1）全挖全填格）全挖全填格式中：式中： V V挖方或填方的土方量（挖方或填方的土方量（m m）；
20、）；h h1 1,h,h2 2,h,h3 3,h,h4 4方格四个角点的挖填高度，以方格四个角点的挖填高度，以绝对值代人（代人（m m）。）。 28施工技术第一章土石方第一部分2 2）部分挖部分填格）部分挖部分填格29施工技术第一章土石方第一部分（2 2）三角棱柱体法）三角棱柱体法 1 1）全挖全填）全挖全填式中式中 a a方格方格边长(m)(m)； h hl l，h h2 2，h h3 3三角形各角点的施工高度三角形各角点的施工高度(m)(m)， 用用绝对值代入。代入。 图113 按地形将方格划分成三角形30施工技术第一章土石方第一部分2)2)有挖有填有挖有填其中其中锥体部分的体体部分的体积
21、为: :楔体部分的体楔体部分的体积为: :31施工技术第一章土石方第一部分作作业：2.2.某建筑物某建筑物场地方格网如下地方格网如下图所示，方格所示，方格边长为20m20m，双向，双向排水，排水，i ix x=i=iy y=0.2%,=0.2%,不考不考虑土的可松性及挖填方土的可松性及挖填方边坡系数。坡系数。试按填挖平衡原按填挖平衡原则确定确定场地地设计标高。高。某建筑物某建筑物场地方格网地方格网XY32施工技术第一章土石方第一部分三、三、 土方土方调配与配与优化化调配区的划分原配区的划分原则、平均运距和土、平均运距和土方施工方施工单价的确定价的确定最最优调配方案的确定配方案的确定表上作表上作
22、业法法33施工技术第一章土石方第一部分调配区的划分原配区的划分原则与建筑物平面位置相与建筑物平面位置相协调，并考，并考虑开工开工顺序及分期施工序及分期施工顺序序大小大小应满足施工机械的技足施工机械的技术要求要求范范围应与方格网相与方格网相协调可考可考虑就近取土和弃土就近取土和弃土平均运距的确定：平均运距的确定： 铲运机、推土机：土方重心运机、推土机：土方重心 汽汽车、自行式、自行式铲运机：按运机：按实际运距运距计算算土方施工土方施工单价的确定：价的确定：预算定算定额34施工技术第一章土石方第一部分“表上作表上作业法法”步步骤编制初始制初始调配方案配方案最小元素法最小元素法最最优方案判方案判别法
23、法假象价格系数法假象价格系数法方案的方案的调整整闭回路、奇数回路、奇数转角取代角取代35施工技术第一章土石方第一部分50040050050060080050050W4T2W2T3W3T1W17040607040各各调配区土方量和平均运距配区土方量和平均运距100907011010080v用用“表上作表上作业法法”进行土方行土方调配配v下下图为一矩形广一矩形广场，试求土方求土方调配最配最优方案方案36施工技术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量（m3）W1x1150x1270x13100500c11c12c13W2x2170x2240x2390500c21c22c23W3x3160x32110
24、x3370500c31c32c33W4x4180x32100x3340400c41c42c43填方量（m3）8006005001900挖方区填方区各各调配区土方量及平均运距配区土方量及平均运距37施工技术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量（m3）W15070100500c11c12c13W2704090500c21c22c23W36011070500c31c32c33W48010040400c41c42c43填方量（m3）8006005001900挖方区填方区初始方案确定初始方案确定过程及程及计算算结果果50040010010030050038施工技术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量
25、（m3）W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量（m3）8006005001900挖方区填方区计算假象价格系数算假象价格系数50040010010030050050100-1070060406011040308039施工技术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量（m3）W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量（m3）8006005001900挖方区填方区计算算检验数数+50100-10700604060110403080+-40施工技术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量（
26、m3）W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量（m3）8006005001900挖方区填方区求解求解闭合回路及合回路及调整整结果果500400100100300500x1250100-1070060406011040308010040040070208041施工技术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量（m3）W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量（m3）8006005001900挖方区填方区再次再次计算算检验数数+50702070060406080403080+42施工技
27、术第一章土石方第一部分T1T2T3挖方量（m3）W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量（m3）8006005001900挖方区填方区方案方案优化化调整整结果果50040010010040040043施工技术第一章土石方第一部分500400500500600800500400W4T2W2T3W3T1W1100500400100400土方土方调配配图44施工技术第一章土石方第一部分初始方案的土方初始方案的土方总运运输量：量： 50050+500 40+300 60+100 110 +100 70+400 40=97000（m3m）最最优
28、土方土方调配方案的土方配方案的土方总运运输量：量： 40050+10070+50040+40060 +10070+40040=94000（ m3m ）45施工技术第一章土石方第一部分T1T2T2挖方量（m3）土方运距土方运距土方运距W1508040350W21007060550W3904080700填方量（m3）2508005501600作作业：3. 3. 用表上作用表上作业法求解下表土方量的最法求解下表土方量的最优调配方案，并配方案，并计算算总运运输量（量（m m3 3mm）为多少？多少？46施工技术第一章土石方第一部分o第三节 排水与降水o一、地面排水n常采用在基坑周围设置排水沟、截水沟或
29、筑土堤等办法o二、集水井排水或降水n沿坑底的周围或中央开挖排水沟，并在基坑边角处设置集水井。将水汇入集水井内，用水泵抽走。47施工技术第一章土石方第一部分集水井降水集水井降水48施工技术第一章土石方第一部分o1排水沟的设置n排水沟底宽应不少于0.20.3m，沟底设有0.20.5的纵坡， 在开挖阶段，排水沟深度应始终保持比挖土面低0.40.5mo2.集水井的设置n集水井应设置在基础范围以外的边角处。地下水流的上游，20-40m设置一个.n优点：简单、经济，对周围影响小n缺点：易产生流砂、边坡塌方及管涌现象o3水泵性能与选用 n(1)离心泵n(2)潜水泵49施工技术第一章土石方第一部分o三、流砂及
30、其防治 o1流砂发生的原因 n动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力。当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。 o2流砂的防治n （1）抢挖法n （2）水下挖土法n （3）打钢板桩或作地下连续墙法n （4）在枯水季节开挖n （5）井点降水法50施工技术第一章土石方第一部分o四、井点降水法 n井点降水法就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备从中抽水，使地下水位降落到坑底标高以下，并保持至回填完成或地下结构有足够的抗浮能力为止。51施工技术第一章土石方第一部分o井点降水o井
31、点降水的作用： 52施工技术第一章土石方第一部分（一）轻型井点53施工技术第一章土石方第一部分管路系统抽水设备井点管弯联管总管管路系统虑管井管轻型井点设备1.轻型井点设备54施工技术第一章土石方第一部分55施工技术第一章土石方第一部分真空真空泵离心离心泵水气分离器水气分离器轻型井点型井点设备工作原理工作原理抽抽水水设备56施工技术第一章土石方第一部分o2.轻型井点的布置n平面布置：井点布置的形式、总管长n高程布置：井点管的埋置深度57施工技术第一章土石方第一部分o平面布置58施工技术第一章土石方第一部分井管的埋置深度HA，可按下式计算：HAH1十h十iL (m) (1-22)式中 H1总管平台面至基坑底面的距离(m)；h基坑中心线底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.51.0m； i水力坡度，根据实测：环形井点为110，单排线状井点为14；59施工技术第一章土石方第一部分 图128 二级轻型井点1第一层井点管；2第二层井点管 60施工技术第一章土石方第一部分
