甘肃建筑职业技术学院

第一章土方工程甘肃建筑职业技术学院施工技术常见土方工程有：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。施工技术第一节概述一、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。施工技术二、土的工程分类土的分类方法较多，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。见表依次为：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用爆破方法开挖施工技术三、土的基本性质(一)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。施工技术（二）土的物理性质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KS´--土的最终可松性系数V1—土在天然状态下的体积V2—土被挖出后松散状态下的体积V3—土经压（夯）实后的体积1VV２13VV施工技术2．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M，第二次称量为烘干后土的质量mS，利用公式可计算出土的含水量。swmm施工技术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％施工技术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（ρd）按下式计算：ρd＝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。土的密实度:通常用密实度表示土的紧密程度。同类土在不同状态下（如不同的含水量、不同的压实程度等），其紧密程度也不同。土的实际干密度可用“环刀法”测定。先用环刀取样，测出土的天然密度（p），并烘干后测出含水量（ω）vmvms施工技术4.土的空隙比和空隙率:土的空隙比和空隙率反映了土的密实程度.空隙比和空隙率越小土越密实。空隙比e是土的空隙体积Vv与固体体积Vs的比值.用下式表示:e=Vv/Vs空隙率n是土的空隙体积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。土的渗透系数见表施工技术第二节土方工程量的计算及土方调配一、基坑、基槽土方量计算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＝（）26H2AA21施工技术如果是基槽、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）6L12AA21施工技术二、场地平整土方工程量计算原则是：挖高填低计算前先要确定场地的设计标高，由设计标高和天然地面的标高之差，得出各点的施工高度。（一）场地设计标高的确定考虑因素是：ａ、满足规划、生产工艺和运输的要求；ｂ、充分利用地形，尽量挖填方平衡，以减少土方量；ｃ、要有一定泄水坡度，满足排水要求；ｄ、考虑最高洪水位的影响。施工技术1.初步计算场地设计标高（H0）假定整平后场地是水平的，不考虑边坡、泄水坡，利用平整前总土方量=平整后总土方量的原则，初步计算场地设计标高。H1----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；42221121122HHHHanaHnHHHHH422211211nHHHHH44324321施工技术2.场地设计标高的调整①由于具有可松性，按H0进行施工，填土将有剩余，必要时可相应的提高设计标高；②由于设计标高以上的填方工程用土量，或设计标高以下的挖方工程挖土量的影响，使设计标高降低或提高；③由于边坡挖填量不等，或经过经济比较后将部分挖方就近弃于场外、部分填方就近从场外取土而引起挖填方量的变化，需相应的增减设计标高。施工技术3.考虑泄水坡度对设计标高的影响按上述调整后的设计标高进行场地平整,整个场地表面将处于同一个水平面,但实际上由于排水要求,场地表面均有一定的泄水坡度,因此还要根据场地泄水坡度要求,计算出场地内实际施工的设计标高。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和双向泄水。liHHn0yyxxnililHH0施工技术（二）场地土方量计算：用方格网法1．划分方格网并计算各方格角点的施工高度。按公式：hn=Hn-H计算hn：角点施工高度。“+”表示填方，“-”表示挖方。Hn：角点的设计标高（若无泄水坡度时，即为场地的设计标高）。H：角点的自然地面标高。Aiy=2‰ix=3‰施工技术2.计算零点位置：可用图解法或计算法。当同一方格的四个角点的施工高度全为“+”或全为“—”时，说明该方格内的土方则全部为填方或全部为挖方，如果一个方格中一部分角点的施工高度为“+”，而另一部分为“—”时，说明此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。图解法：用尺在角点上标出相应比例，连线与方格相交点即为零线。施工技术ahhhx2111图例施工高度hn设计标高Hdn角点编号地面标高HnⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧix=3‰iy=2‰零线ahhhx2122施工技术3．计算方格土方工程量见下页表4．边坡土方工程量计算图1—9是场地边坡的平面示意图，从图中可以看出，边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角形棱锥体（如图中①②③……）另一种为三角棱柱体（如图中的④）施工技术A、三角形棱锥体边坡体积图中①其体积为式中：L1——边坡①的长度（m）；F1——边坡①的端面积（m2）；h2——角点的挖土高度；m——边坡的坡度系数。施工技术B、三角棱柱体边坡体积如图中④其体积为当两端横断面面积相差很大的情况下：L——边坡④的长度（m）；F3、F5、F0——边坡④的两端及中部横短面面积h1h5h11h15挖方区填方区零线①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩场地边坡平面图施工技术三、土方调配（一）土方调配原则1．应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。2．应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。3．尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。4．调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小（如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。（二）土方调配区的划分iiiVVxXiiiVVyY施工技术第三节施工准备与辅助工作一、施工准备：主要工作有：1．场地清理拆除房屋，古墓、拆迁或改建通讯，电力线路，上下水道以及其他建筑物，迁移树木，支除耕植土及河糖淤泥等。2．排除地面水地面水的排除一般采用排水沟，截水沟、挡水坝等。注：排水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁；山区的场地平整施工，应在较高一面的山坡开挖截水沟；（3）在低洼地区施工时，必要时修筑挡水土坝，以阻挡雨水流入3．修筑临时设施道路、供水、供电另外修筑临时住宿及办公房屋，加工棚等。施工技术二、土方边坡与土壁支撑为了防止塌方，保证施工安全，基坑开挖时应做成一定的边坡或加设临时支撑保持土壁稳定。（一）土方边坡土方边坡的坡度是以土方挖方深度H与底宽B之比表示.即H:B=1:m,m为边坡系数。边坡可做成直线型、折线型、阶梯型施工技术土方边坡的坡度的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、坡度留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑地面标高时，挖方边坡可做成直立壁而不加支撑，但深度不超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土－－1.0ｍ硬塑、可塑的粉土及粉质粘土－－1.25ｍ硬塑、可塑的粘土及碎石类土（填充物为粘性土）－－1.5ｍ坚硬的粘土－－2.0ｍ施工技术施工技术施工技术施工技术（二）土壁支撑在开挖基坑、沟槽时，为了缩小施工面，减少土方量或因场地限制不能放坡时，可以设置土壁支撑的施工方法。沟槽采用横撑式支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板和垂直挡土板。施工技术垂直挡土板施工技术三、土方工程施工排水与降低地下水位降水方法分明排水法和人工降低地下水位法两类。（一）明排水法在开挖基坑周围做排水沟、积水井将地下水用抽水设备抽走的方法。施工技术降水在施工时可能产生流砂现象。1.产生流砂现象的原因是土颗粒在动水压力的作用下，它受到推力和浮力，其剪应力为零，颗粒处于悬浮状态并随水一起流动而造成的。动水压力表示公式为：G=-T=I·rw021TlFFhFhwwwlhhT21wIT.wDITG.wDG施工技术2.易产生流沙的土主要有：土颗粒组成中粘粒含量小于10%，粉粒含量大于75%；土的不均匀系数小于5；土的天然空隙比大于0.75;土的天然含水量大于30%。3．管涌现象当基坑坑底位于不透水土层内，而不透水土层下面为承压蓄水层，坑底不透水土层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力