1、1 土石方工程土石方工程教学内容v土的工程分类及其工程物理性质v基坑（槽）的土方开挖v土方填筑与压实v土方工程机械化施工v土石方爆破施工1 土石方工程土石方工程第一节：土的工程性质及分类第一节：土的工程性质及分类v地基：承受外来荷载地基：承受外来荷载 的土层或岩层的土层或岩层承载能力（荷载）：在保证地基稳定的条件下，地基变形不超过容许范围时，地基单位面积上所能承受的最大荷载。单位：KN/m2;kPa1 土石方工程土石方工程环境工程施工，必然离不开挖土方。环境工程施工，必然离不开挖土方。一、土方工程的分类、特点一、土方工程的分类、特点v 1 1、施工分类、施工分类 v 主要：场地平整；主要：场地
2、平整；坑、槽开挖；坑、槽开挖；土方填筑。土方填筑。v 辅助：施工排、降水；辅助：施工排、降水；土壁支撑（边坡稳定）。土壁支撑（边坡稳定）。v 2 2、施工特点、施工特点v （1 1）施工面广、工程量大；）施工面广、工程量大；v （2 2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；）劳动强度大，人力施工效率低、工期长；v （3 3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。确定因素多。1 土石方工程土石方工程v 3、施工设计应注意的事项（1）应对现场进行勘察，详细收集、核对和分析各项技术资料（如实测地形）应对现场进行勘察，详细收集、核对和分析各项
3、技术资料（如实测地形图、工程地质、水文地质、原有地下管线分布情况、地下构筑物资料图、工程地质、水文地质、原有地下管线分布情况、地下构筑物资料等）；等）；（2）做好施工前准备工作，如地面、地下障碍物清除，以及必要时修筑运土）做好施工前准备工作，如地面、地下障碍物清除，以及必要时修筑运土道路；道路；（3）制定出以技术经济分析为依据的施工组织设计，选择好施工方案，合理）制定出以技术经济分析为依据的施工组织设计，选择好施工方案，合理安排施工计划，尽可能避开雨季施工；安排施工计划，尽可能避开雨季施工；（4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作；
4、（5）作出合理的土方调配方案，以降低土方工程施工费用；）作出合理的土方调配方案，以降低土方工程施工费用；（6）制定合理可行的技术措施，保证工程质量和安全，对施工中可能遇到的）制定合理可行的技术措施，保证工程质量和安全，对施工中可能遇到的问题，如流砂、边坡稳定等进行技术分析，提出解决方法。问题，如流砂、边坡稳定等进行技术分析，提出解决方法。1 土石方工程土石方工程一、土的分类一、土的分类1 1、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般 200200P P4000KN/4000KN/m m2 22 2、碎石土：粒径、碎石土：粒径2mm,超过全重超过全重50
5、%的土，承的土，承载载200200P P1000KN/1000KN/m m2 2 按粗细分：块石、漂石；卵石；圆角砾按粗细分：块石、漂石；卵石；圆角砾3 3、砂土：、砂土：粒径粒径2mm,不超过全重不超过全重50%的土，承载的土，承载140140P P500KN/500KN/m m2 2 按粗细分：砾砂；粗砂；中砂；细砂；粉砂按粗细分：砾砂；粗砂；中砂；细砂；粉砂1 土石方工程土石方工程4、粉土：、粉土：粒径粒径0.075mm,不超过全重不超过全重50%的土，的土，承载承载105105P P410KN/410KN/m m2 25、粘土：具有粘性，、粘土：具有粘性，承载承载105105P P47
6、5KN/475KN/m m2 26、人工填土：不具有承载力、人工填土：不具有承载力 所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候条件等，对环境施工是非常重要的。条件等，对环境施工是非常重要的。1 土石方工程土石方工程二、土的组成与结构二、土的组成与结构一、组成与结构一、组成与结构1、组成：具有三相性（、组成：具有三相性（固相、液相、气相固相、液相、气相）在土力学中：一般用干燥、稍干燥、稍湿、很湿、密实、稍密、松散湿、很湿、密实、稍密、松散等词汇来衡量土的物理指标。土越密实，强度越大。土由不同土粒组成的，土力学中，把大小相近的土粒合并为一组，称粒组粒组
7、。1 土石方工程土石方工程第六节 土方填筑（填、压）特点：P33075mm,不超过全重50%的土，承载105P410KN/m2支撑：逐层开挖，逐层支设4、确定零线（挖填分界线）的土层或岩层支撑种类和适应条件P44五类土（软石）、六类土（次坚石）含水量 W=mw/ms 反映土的湿度的指标固浆：重点介绍3、单斗挖土机 （类型）例：称得湿土500g，经烘干后称得450g，则该土的含水量是（）（2）不宜用的土：含水量过大的粘性土1、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般一、土方工程的分类、特点实验室测定土粒常用：筛分法：实验室测定土粒常用：筛分法：适用粒径适用粒径0.075mm 比重法比重法:适用粒
8、径适用粒径0.075mm一般评价土的好坏，一般评价土的好坏，用用颗粒级配曲线颗粒级配曲线判定判定 用处：用处：反映土粒均匀反映土粒均匀 程度的。程度的。1 土石方工程土石方工程v2、结构、结构拿一土粒放大：拿一土粒放大：思考题：思考题：野外遇到2种情况，一种是砂土覆盖着粘土，另一种是亚粘土覆盖着砂土，下面都有含水层，问：那种情况下毛细上升高度大？1 土石方工程土石方工程三、土的性质三、土的性质v 1、土的可松性土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。v 最初可松性系数最初可松性
9、系数 KS=V2/V1 1.081.5v 最后可松性系数最后可松性系数 KS=V3/V1 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积（自然方）。土在自然状态下的体积（自然方）。V2 土经开挖后松散状态下的体积（松方）。土经开挖后松散状态下的体积（松方）。V3 土经回填压实后的体积（土经回填压实后的体积（实方实方）。）。v用途用途：开挖、运输、存放，挖土回填，开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土留回填松土1 土石方工程土石方工程例题例题v 例例-1、某场地平整、某场地平整4000m3的填方量需要从附近取土填筑，其的填方量需要从附近取土填筑，其土质为密实的砂粘土，土质为密实的砂粘土，KS=1.1
10、0，KS=1.05,试计算：试计算：v（1）填土的）填土的土方量土方量；v（2）如运输工具的斗容量为）如运输工具的斗容量为2m3，需运，需运多少车次多少车次？解：解：已知已知 V3=4000m3,KS=V2/V1 KS=V3/V1 V1=V3/KS=4000/1.05=3809.52 (m3,自然方）自然方）V2=V1KS=3809.521.10=4190.47 (m3,松方）松方）n=Vn=V2 2/V/V运运=4190.47/2=2095.242096 (=4190.47/2=2095.242096 (车次）车次）1 土石方工程土石方工程2、土的渗透性、土的渗透性v土体被水透过的性质，用渗
11、透系数土体被水透过的性质，用渗透系数K K表示表示。v K K的意义的意义：水力坡度（：水力坡度（I=h/L）为）为1时，单位时间内水穿透时，单位时间内水穿透土体的速度（土体的速度（V=KI）Lh K的单位：m/d 。粘土8的土、的土、含可溶性硫酸盐含可溶性硫酸盐5的土的土 （2）不宜用的土：含水量过大的粘性土）不宜用的土：含水量过大的粘性土 2、填筑方法填筑方法 （1）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。（2）无限制的斜坡填土）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高先切出台阶，台阶高宽宽0.20.3m1m （3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将
12、透水性好的填在下部）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）（防止水囊）1 土石方工程土石方工程二、压实方法与要求二、压实方法与要求v 1压实方法：碾压法大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾碾 夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯夯 振动法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器板振捣器v2影响压实质量的因素 机械的压实功吨位或冲击力，压实遍数吨位或冲击力，压实遍数 铺土厚度 不同机械有效影响深度不同不
13、同机械有效影响深度不同 含水量 小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量1 土石方工程土石方工程（a）两轮两轴式）两轮两轴式（b）三轮两轴式）三轮两轴式（c）三轮三轴式）三轮三轴式钢轮压路机碾轮与轴数简图钢轮压路机碾轮与轴数简图1机身；机身；2碾轮碾轮1 土石方工程土石方工程YL9/16型自行式轮胎碾型自行式轮胎碾1 土石方工程土石方工程YT-3.5型双筒羊脚碾外形图型双筒羊脚碾外形图YT-2.5型羊脚碾外形图型羊脚碾外形图1 土石方工程土石方工程H8-25A型蛙式夯实机型蛙式夯实机1 土石方工程土石方工程52 (m3,自然方）三个角点挖（填
14、）或一个角点填（挖）1、岩石：未分化的胶结物，承载能力最大，一般H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n主要炸药（数量、威力）压路机、平碾、羊足碾土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。例-1、某场地平整4000m3的填方量需要从附近取土填筑，其土质为密实的砂粘土，KS=1.H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH1一个方格所仅有角点的标高；适用范围：P3335留回填松土作业1：某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。K的意义：水力坡度（I=h/L）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（V=KI）075mm,不超过全重50%的土，承载105P410KN/m2特点：施工速度快，减
15、少劳动强度第七节第七节 地基处理地基处理 常遇软土层或人工土层，要处理才能使用。常遇软土层或人工土层，要处理才能使用。方法：方法：换土换土 振捣振捣 夯实夯实 固浆：重点介绍固浆：重点介绍 排水：排水：打桩：重点介绍，看动画演示。打桩：重点介绍，看动画演示。P35页表1-181 土石方工程土石方工程P611 土石方工程土石方工程作业作业1：某建筑场地方格网、某建筑场地方格网、地面标高如图地面标高如图,格边长格边长a a=20m=20m。泄水坡度泄水坡度i ix x=2=2，i iy y=3=3，不考虑土的可松性的影响，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。确定方格各角点的设计标高。
16、70.09解：（1）初步设计标高（场地平均标高）（场地平均标高）H H0 0=（H H1 1+2+2 H H2 2+3+3 H H3 3+4+4 H H4 4）/4/4n n =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38）/（49）=70.29（m）H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH1H1一个方格所仅有角点的标高；一个方格所仅有角点的标高；H2H2、H3H3、H4H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高分别为两个、三个、四个方格共用角点
17、的标高.n n 方格个数方格个数 1 土石方工程土石方工程70.09v（2）按泄水坡度调整设计标高：vH Hn n=H H0 0 L Lx x i ix x L L y yi i y y ；vH H1 1=70.29=70.2930302+302+303=3=70.3270.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29H2=70.29102+303=70.36H3=70.29+102+303=70.40 其它见图1 土石方工程土石方工程70.3270.3670
18、.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09v3、计算各方格角点的施工高度 hn：hn=HnHn v即：即：hn=该角点的设计标高该角点的设计标高自然地面标高（自然地面标高（m）v h1=70.3270.09=0.23（m）；）；正值为填方高度。正值为填方高度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2=70.3670.40=0.04（m）；负值为挖方高度1 土石方工程土石
19、方工程70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09v 4、确定零线（挖填分界线）v 插入法、比例法找零点插入法、比例法找零点v零点连线零点连线h10 01 土石方工程土石方工程v作业作业2：如图所示，计算土方量及规划调配方案？：如图所示，计算土方量及规划调配方案？环境工程施工环境工程施工主讲：肖作义主讲：肖作义
20、教教 授授能源与环境学院能源与环境学院环境工程施工1 土石方工程土石方工程4、粉土：、粉土：粒径粒径0.075mm,不超过全重不超过全重50%的土，的土，承载承载105105P P410KN/410KN/m m2 25、粘土：具有粘性，、粘土：具有粘性，承载承载105105P P475KN/475KN/m m2 26、人工填土：不具有承载力、人工填土：不具有承载力 所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候所以：研究土的种类，性质、水文地质条件、气候条件等，对环境施工是非常重要的。条件等，对环境施工是非常重要的。1 土石方工程土石方工程二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法二、常见土方机
21、械的特点，适用范围及作业方法v1推土机：液压式、索式；推土机：液压式、索式；固定式、回转式固定式、回转式 工作特点：用途多，费用低；用途多，费用低；适用于：（1 1）平整场地运距在）平整场地运距在100m100m内，一三类土的挖运，压实；内，一三类土的挖运，压实；（2 2）坑槽开挖深度在）坑槽开挖深度在1.5m1.5m内、一三类土。内、一三类土。v2.铲运机：拖式铲运机、自行式铲运机铲运机：拖式铲运机、自行式铲运机特点：简单灵活、行速快、运费低。特点：简单灵活、行速快、运费低。适用范围：挖适用范围：挖13类土，运距类土，运距60015001 土石方工程土石方工程开挖深度、宽度大，甩土方便H0=
22、(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH1一个方格所仅有角点的标高；3挖土机：沟槽、基坑土方施工，有单斗和多斗。一、土料选择和填筑方法第一节：土的工程性质及分类（1）施工面广、工程量大；一、土方工程的分类、特点重点内容，也是难点内容 V1=V3/KS=4000/1.YL9/16型自行式轮胎碾一、土料选择和填筑方法按粗细分：块石、漂石；（2）不宜用的土：含水量过大的粘性土一类土（松软土）、二类土（普通土)52 (m3,自然方）液压履带式推土机液压履带式推土机1 土石方工程土石方工程（3）拉铲挖土机1 土石方工程土石方工程v支撑种类和适应条件支撑种类和适应条件P441、种类、种类2、支撑和拆除、支
23、撑和拆除 支撑：逐层开挖，逐层支设支撑：逐层开挖，逐层支设 拆除：边拆边填土拆除：边拆边填土水平支撑：有断续式、连续式、井字支撑垂直支撑:适应土质差、深度深、易塌方的地方板桩支撑：有木桩板、混凝土板、钢筋桩1 土石方工程土石方工程第六节第六节 土方填筑（填、压）土方填筑（填、压）v一、土料选择和填筑方法一、土料选择和填筑方法 1土料选择土料选择 (1)不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物不能用的土：冻土、淤泥、膨胀性土、含有机物8的土、的土、含可溶性硫酸盐含可溶性硫酸盐5的土的土 （2）不宜用的土：含水量过大的粘性土）不宜用的土：含水量过大的粘性土 2、填筑方法填筑方法 （1）水平分层填
24、土。填一层，压实一层，检查一层。）水平分层填土。填一层，压实一层，检查一层。（2）无限制的斜坡填土）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高先切出台阶，台阶高宽宽0.20.3m1m （3）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部）透水性不同的土不得混杂乱填，应将透水性好的填在下部（防止水囊）（防止水囊）1 土石方工程土石方工程作业作业1：某建筑场地方格网、某建筑场地方格网、地面标高如图地面标高如图,格边长格边长a a=20m=20m。泄水坡度泄水坡度i ix x=2=2，i iy y=3=3，不考虑土的可松性的影响，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。确定方格各角点的设计标
25、高。70.09解：（1）初步设计标高（场地平均标高）（场地平均标高）H H0 0=（H H1 1+2+2 H H2 2+3+3 H H3 3+4+4 H H4 4）/4/4n n =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38）/（49）=70.29（m）H0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH0=(H1+2H2+3H3+4H4)/4MH1H1一个方格所仅有角点的标高；一个方格所仅有角点的标高；H2H2、H3H3、H4H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高.n n 方格个数方格个数 1 土石方工程土石方工程v作业作业2：如图所示，计算土方量及规划调配方案？：如图所示，计算土方量及规划调配方案？
