第一章土方工程第一節(jié)概述第二節(jié)土方計(jì)算與調(diào)配第三節(jié)排水與降水第四節(jié)土方邊坡與土壁支護(hù)第五節(jié)土方工程的機(jī)械化施工第六節(jié)土方填筑與壓實(shí)1第一節(jié)概述一、土石方工程的施工特點(diǎn)土石方工程：主要過程：挖掘、填筑、運(yùn)輸?shù)容o助工作：排水、降水、土壁支撐場地平整、基坑（槽）開挖、地坪填土、路基填筑、基坑回填2土方工程施工的特點(diǎn)

面廣量大、勞動(dòng)繁重。施工條件復(fù)雜。組織土方工程施工的要求

采用機(jī)械化施工；對(duì)土方進(jìn)行合理調(diào)配、統(tǒng)籌安排；發(fā)揮機(jī)械最大使用效率；安排好準(zhǔn)備及輔助工作；盡量避開冬、雨期施工；保證工程質(zhì)量和安全。3二、土的工程分類及性質(zhì)土的分類分類方法沉積年代顆粒級(jí)配密實(shí)度液性指數(shù)開挖難易程度4表1-1土的工程分類5土的工程性質(zhì)（一）土的質(zhì)量密度天然密度：土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用ρ表示。影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性干密度。單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量，用ρd表示。是檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo)。土的天然含水量影響土方的施工方法、邊坡穩(wěn)定和回填土質(zhì)量6土的工程性質(zhì)（二）

土的滲透性水在土體中滲流的性能滲透系數(shù)K達(dá)西地下水流動(dòng)速度公式v=KI

土的可松性自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)仍不能恢復(fù)的特性。7V1土的可松性V3V2最初可松性系數(shù)：最終可松性系數(shù)：天然狀態(tài)下體積開挖后松散體積回填壓實(shí)后體積計(jì)算土方施工機(jī)械及運(yùn)土車輛：計(jì)算場地平整標(biāo)高及填方所需挖土量：KsKs′8例1已知某工程挖土方為1500m3，其中需填一體積為500m3的洼地，余土全部運(yùn)走，已知該土的可松性系數(shù)Ks=1.25，Ks′=1.05。設(shè)每輛汽車一次可運(yùn)3m3，問需要運(yùn)輸?shù)能嚧螢槎嗌?？解：V1=1500；V3′=500需要運(yùn)輸?shù)耐练搅浚篤=V1×Ks-V2′=1500×1.25-1.25/1.05×500=1875-595.24=1279.76m3n=1279.76/3=426.59≈427次9三、土方邊坡坡度土方邊坡坡度

圖1－1邊坡坡度示意10四、土方施工的準(zhǔn)備工作制定施工方案場地清理排除地面水修筑好臨時(shí)道路及供水、供電等臨時(shí)設(shè)施。做好材料、機(jī)具、物資及人員的準(zhǔn)備工作。設(shè)置測量控制網(wǎng)，打設(shè)方格網(wǎng)控制樁，進(jìn)行建筑物、構(gòu)筑物的定位放線等。根據(jù)土方施工設(shè)計(jì)做好邊坡穩(wěn)定、基坑(槽)支護(hù)、降低地下水等土方工程的輔助工作。11作業(yè)：1.某建筑物外墻采用毛石基礎(chǔ)，其截面尺寸如圖所示。地基為粘土，土方邊坡坡度為1：0.33。已知土的可松性系數(shù)Ks=1.30，Ks′=1.05。試計(jì)算每100m長度基礎(chǔ)施工時(shí)的土方挖方量。若留下回填土后，余土要求全部運(yùn)走，試計(jì)算預(yù)留回填土量及棄土量?；A(chǔ)基坑剖面圖12第二節(jié)土方計(jì)算與調(diào)配一、基坑、基槽和路堤的土方量計(jì)算基坑土方量即可按擬柱體的體積公式式中：H——基坑深度(m)；F1，F(xiàn)2——基坑上下兩底面積(m2)；F0——F1與F2之間的中截面面積(m2)；

13當(dāng)基槽和路堤沿長度方向斷面呈連續(xù)性變化時(shí)其土方量可以用同樣方法分段計(jì)算。式中V1——第一段的土方量(m3)；L1——第一段的長度(m)；將各段土方量相加即得總土方量，即：V=V1+V2+

…+Vn

式中V1，V2…Vn——為各分段土的土方量(m3)。14二、場地平整標(biāo)高與土方量

（一）確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高1．初步設(shè)計(jì)標(biāo)高

根據(jù)挖填方相等原則可得：場地設(shè)計(jì)標(biāo)高即為各個(gè)方格平均標(biāo)高的平均值?？砂聪率接?jì)算：

式中：H?！?jì)算的場地設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)；a——方格邊長(m)；N——方格數(shù)；H1l，…，H22——任一方格的四個(gè)角點(diǎn)的標(biāo)高(m)。15

圖1—4場地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0計(jì)算示意圖(a)方格網(wǎng)劃分；(b)場地設(shè)計(jì)標(biāo)高示意圖1一等高線；2--自然地面，3一場地設(shè)計(jì)標(biāo)高平面(a)(b)16如令H1——1個(gè)方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高；H2——2個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；H3——3個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；H4——4個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高。 則場地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0可改寫成下列形式172．場地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整

(1)土的可松性影響H0′＝H0+Δh式中：Vw——按理論標(biāo)高計(jì)算出的總挖方體積；FW，F(xiàn)T——按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算出的挖方區(qū)、填方區(qū)總面積；Ks′——土的最后可松性系數(shù)。圖1－5考慮土的可松性調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算示意圖(a)(b)18(2)場內(nèi)挖方和填土的影響考慮場地邊坡土方：設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的填方工程（填筑路基）：設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)計(jì)標(biāo)高以下的挖方工程（開挖水池等）：設(shè)計(jì)標(biāo)高場外取土：設(shè)計(jì)標(biāo)高場外棄土：設(shè)計(jì)標(biāo)高降低降低提高提高降低19（3）場地泄水坡度的影響1）單向泄水時(shí)各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn＝H0±li(a)(b)

圖1—6場地泄水坡度示意圖(a)單向泄水；(b)雙向泄水202）雙向泄水時(shí)各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn＝H0±lxix±lyiy

±——由場地中心點(diǎn)沿x，y方向指向計(jì)算點(diǎn)時(shí)，若其方向與ix，iy反向，則取“+”號(hào)，同向取“-”號(hào)(a)(b)

圖1—6場地泄水坡度示意圖(a)單向泄水；(b)雙向泄水21例2

某建筑場地地形圖和方格網(wǎng)（邊長a=20.0m）布置如圖所示。土壤為二類土，場地地面泄水坡度ix=0.3%，iy=0.2%。試確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高（不考慮土的可松性影響，余土加寬邊坡）。某場地地形圖和方格網(wǎng)布置22解：1）計(jì)算場地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0∑H1=9.45+10.71+8.65+9.52=38.33m2∑H2=2×（9.75+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.14）=151.96m234∑H4=4×（9.43+9.68+9.16+9.41）=150.72m由公式場地設(shè)計(jì)標(biāo)高：H0=（38.33+151.96+150.72）/4×9=9.47m242）根據(jù)泄水坡度計(jì)算各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高以場地中心點(diǎn)為H0，由公式各角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為H1=H0-30×0.3%+30×0.2%=9.47-0.09+0.06=9.44m同理：H2=9.50m， H3=9.56m， H4=9.62m， H5=9.40m， H6=9.46m， H7=9.52m， H8=9.58m， H9=9.36m， H10=9.42m， H11=9.48m， H12=9.54m， H13=9.32m， H14=9.38m， H15=9.44m， H16=9.50m25（二）場地土方量計(jì)算

1.計(jì)算場地各方格角點(diǎn)的施工高度(即挖、填方高度)hn

hn＝Hn-Hn′(1—13)式中：hn——該角點(diǎn)的挖、填高度，以“＋”為填方高度，以 “－”為挖方高度(m)；Hn——該角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)；Hn′——該角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高(m)。262.繪出“零線”方格線上的零點(diǎn)位置見圖1—9，可按下式計(jì)算：

式中：h1，h2——相鄰兩角點(diǎn)挖、填方施工高度(以絕對(duì)值代入)；a——方格邊長；x——零點(diǎn)距角點(diǎn)A的距離。

圖1－9零點(diǎn)位置計(jì)算273.場地土方量計(jì)算（1）四方棱柱體法1）全挖全填格式中：V——挖方或填方的土方量（m）；h1,h2,h3,h4——方格四個(gè)角點(diǎn)的挖填高度，以絕對(duì)值代人（m）。282）部分挖部分填格29（2）三角棱柱體法

1）全挖全填式中a——方格邊長(m)；hl，h2，h3——三角形各角點(diǎn)的施工高度(m)， 用絕對(duì)值代入。圖1－13按地形將方格劃分成三角形302)有挖有填其中錐體部分的體積為:楔體部分的體積為:31作業(yè)：2.某建筑物場地方格網(wǎng)如下圖所示，方格邊長為20m，雙向排水，ix=iy=0.2%,不考慮土的可松性及挖填方邊坡系數(shù)。試按填挖平衡原則確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高。某建筑物場地方格網(wǎng)XY32三、土方調(diào)配與優(yōu)化調(diào)配區(qū)的劃分原則、平均運(yùn)距和土方施工單價(jià)的確定最優(yōu)調(diào)配方案的確定——表上作業(yè)法33調(diào)配區(qū)的劃分原則與建筑物平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮開工順序及分期施工順序大小應(yīng)滿足施工機(jī)械的技術(shù)要求范圍應(yīng)與方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)可考慮就近取土和棄土平均運(yùn)距的確定：鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)：土方重心汽車、自行式鏟運(yùn)機(jī)：按實(shí)際運(yùn)距計(jì)算土方施工單價(jià)的確定：預(yù)算定額34“表上作業(yè)法”步驟編制初始調(diào)配方案——最小元素法最優(yōu)方案判別法——假象價(jià)格系數(shù)法方案的調(diào)整——閉回路、奇數(shù)轉(zhuǎn)角取代3550040050050060080050050W4T2W2T3W3T1調(diào)配區(qū)土方量和平均運(yùn)距100907011010080用“表上作業(yè)法”進(jìn)行土方調(diào)配下圖為一矩形廣場，試求土方調(diào)配最優(yōu)方案36挖方區(qū)填方區(qū)各調(diào)配區(qū)土方量及平均運(yùn)距37挖方區(qū)填方區(qū)初始方案確定過程及計(jì)算結(jié)果500400100100300500××××××38挖方區(qū)填方區(qū)計(jì)算假象價(jià)格系數(shù)500400100100300500××××××50100-1070060406011040308039挖方區(qū)填方區(qū)計(jì)算檢驗(yàn)數(shù)+50100-10700604060110403080++++-40挖方區(qū)填方區(qū)求解閉合回路及調(diào)整結(jié)果500400100100300500××x12×××50100-10700604060110403080100×40040070208041挖方區(qū)填方區(qū)再次計(jì)算檢驗(yàn)數(shù)+50702070060406080403080++++++42挖方區(qū)填方區(qū)方案優(yōu)化調(diào)整結(jié)果500400100×××××100×40040043500400500500600800500400W4T2W2T3W3T1W1100500400100400土方調(diào)配圖44初始方案的土方總運(yùn)輸量：500×50+500×40+300×60+100×110+100×70+400×40=97000（m3﹒m）最優(yōu)土方調(diào)配方案的土方總運(yùn)輸量：400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000（m3﹒m）45作業(yè)：3.用表上作業(yè)法求解下表土方量的最優(yōu)調(diào)配方案，并計(jì)算總運(yùn)輸量（m3﹒m）為多少？46第三節(jié)排水與降水一、地面排水常采用在基坑周圍設(shè)置排水溝、截水溝或筑土堤等辦法二、集水井排水或降水沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，并在基坑邊角處設(shè)置集水井。將水匯入集水井內(nèi)，用水泵抽走。47集水井降水481．排水溝的設(shè)置排水溝底寬應(yīng)不少于0.2～0.3m，溝底設(shè)有0.2％～0.5％的縱坡，在開挖階段，排水溝深度應(yīng)始終保持比挖土面低0.4～0.5m2.集水井的設(shè)置集水井應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外的邊角處。地下水流的上游，20-40m設(shè)置一個(gè).優(yōu)點(diǎn)：簡單、經(jīng)濟(jì)，對(duì)周圍影響小缺點(diǎn)：易產(chǎn)生流砂、邊坡塌方及管涌現(xiàn)象3．水泵性能與選用(1)離心泵(2)潛水泵49三、流砂及其防治

1．流砂發(fā)生的原因動(dòng)水壓力是流砂發(fā)生的重要條件。流動(dòng)中的地下水對(duì)土顆粒產(chǎn)生的壓力稱為動(dòng)水壓力。當(dāng)動(dòng)水壓力等于或大于土的浸水密度時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，并隨地下水一起流入基坑，即發(fā)生流砂現(xiàn)象。2．流砂的防治（1）搶挖法（2）水下挖土法（3）打鋼板樁或作地下連續(xù)墻法（4）在枯水季節(jié)開挖（5）井點(diǎn)降水法50四