1、第一章第一章 土方工程土方工程概概 述述土方量计算与调配土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工土方工程机械化施工土方填筑土方填筑第一节 概述一、土方工程的分类、特点一、土方工程的分类、特点 1、施工分类、施工分类 主要：场地平整；主要：场地平整；坑、槽开挖；坑、槽开挖；土方填筑。土方填筑。辅助：施工排、降水；辅助：施工排、降水；土壁支撑。土壁支撑。2、施工特点、施工特点（1）量大面广；）量大面广；（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；（3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确
2、定因素多。大，不确定因素多。二、土的工程分类按开挖的难易程度分为八类按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）、二类土（普通土一类土（松软土）、二类土（普通土)三类土（坚土）、三类土（坚土）、四类土（砂砾坚土）四类土（砂砾坚土）机械或人工直接开挖机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石）五类土（软石）、六类土（次坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石）爆破开挖爆破开挖三、土的工程性质 1、土的可松性：、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体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，仍不能恢积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。复。最
3、初可松性系数最初可松性系数 KS=V2/V1 1.081.5 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。土在自然状态下的体积。V2 土经开挖后松散状态下的体积。土经开挖后松散状态下的体积。V3 土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。用途用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土2、土的渗透性、土的渗透性土体被水透过的性质，用渗透系数土体被水透过的性质，用渗透系数K表示表示。K的意义：的意义：水力坡度（水力坡度（I=h/L）为）为1时，单位时时，单位时间内水穿透土体的速度（间内水穿透土体的速度（V=
4、KI）LhK的单位：的单位：m/d 。粘土粘土 6m，或土质不良。，或土质不良。环状：环状：在坑槽四周布置在坑槽四周布置:用于面积较大的基坑。用于面积较大的基坑。（2）高程布置（）高程布置（图图）井管埋深井管埋深：H埋埋H1hiL。H1埋设面至坑底距离；埋设面至坑底距离；h降水后基坑中心或另侧水位线至坑底降水后基坑中心或另侧水位线至坑底最小距离（一般可取最小距离（一般可取0.50.51m1m）；）；i地下水降落坡度，地下水降落坡度，环状环状1/101/10，线状线状1/41/4；L井管至基坑中心（环状）或另侧井管至基坑中心（环状）或另侧（线状）水平距离。（线状）水平距离。当当H埋埋6m6m时时
5、：降低埋设面；降低埋设面；采用二级井点；采用二级井点；改用其它井点。改用其它井点。工程案例工程案例1某厂房设备基础施工，基础底宽某厂房设备基础施工，基础底宽8m，长，长，深，深4.2m；挖土边坡：；挖土边坡：0.5地下水位在地地下水位在地面以下面以下1.5m.工程所在地区地势北高南低，地下工程所在地区地势北高南低，地下水流从北向南，施工单位的降水方案计划在基坑水流从北向南，施工单位的降水方案计划在基坑南边布置单排轻型井点。南边布置单排轻型井点。（1）该工程基坑开挖降水方案是否可行？说明）该工程基坑开挖降水方案是否可行？说明 理由。理由。（2）若采用环状一级井点降水，井管埋在地下）若采用环状一级
6、井点降水，井管埋在地下0.5米处，如下图所示，试进行井点高程设计。米处，如下图所示，试进行井点高程设计。6850-4.200.000.50270018700117005001.505、井点管安装工艺：、井点管安装工艺：工艺工艺（1）井点管井点管埋设方法：埋设方法：水冲法（高压水）水冲法（高压水）：(2)使用要求：使用要求：开挖前开挖前25天开泵降水；天开泵降水；连续抽水不间断（水量连续抽水不间断（水量先大后小，先混后清先大后小，先混后清），），防止堵塞。防止堵塞。埋管埋管冲孔冲孔关键工作关键工作（1）地下含水层构造）地下含水层构造滞滞水水层层不透水层不透水层潜水层潜水层不透水层不透水层承压水层
7、承压水层不透水层不透水层6、计算涌水量、计算涌水量Q：（环状井点系统）（环状井点系统）（2）判断井型）判断井型按照滤管与不透水层的关系：完整井完整井到不透水层非完整井非完整井未到不透水层.按照是否承压水层：承压井承压井无压井无压井水井的分类水井的分类（3）无压完整井群井井点计算）无压完整井群井井点计算Q1.366K(2HS)S/(lgRlgX0)（m3/d）K土层渗透系数（土层渗透系数（m/d）；）；H含水层厚度（含水层厚度（m）；）；S水位降低值（水位降低值（m）；）；R抽水影响半径（抽水影响半径（m），），R=1.95S(HK)1/2；X0环状井点系统的假想半径（环状井点系统的假想半径（m
8、）；）；当当长宽比长宽比A/B55时，时，X0=(F/)1/21/2，否则分块计算涌水量再，否则分块计算涌水量再累加累加。F井点系统所包围的面积。井点系统所包围的面积。7、确定井管的数量与间距、确定井管的数量与间距（1）单井出水量）单井出水量：q65d l K1/3 （m3/d）d、l滤管直径、长度（m）；（2）最少井点数）最少井点数：n1.1Q/q （根）1.1备用系数。（3）最大井距）最大井距：DL总管/n （m）；（4）确定井距：）确定井距：取井距D （5）确定井点数：）确定井点数：nL总管/DD15d符合总管的接头间距。一级轻型井点降水全貌图一级轻型井点降水全貌图二级轻型井点降水二级轻
9、型井点降水滤管构造滤管构造4真空泵真空泵答：不可行。单排轻型井点应布置在地下答：不可行。单排轻型井点应布置在地下水位的上游一侧，即应该在基坑北边布置水位的上游一侧，即应该在基坑北边布置单排轻型井点。单排轻型井点。解：基坑中心的降水深度解：基坑中心的降水深度：s=4.2-1.5+0.5=3.2m井点管要求埋设深度：井点管要求埋设深度：HH1+h+IL=3.7+0.5+1/106.85=4.9m（a）普通明沟排水法）普通明沟排水法（b）分层明沟排水法）分层明沟排水法2、分类、分类二、边坡稳定（一）条件与因素一）条件与因素 T C T土体下滑力。下滑土体的分力，受坡上荷载、雨水、静水压力影响。QTC
10、滑坡面 1、边坡稳定的条件C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量及动水压力影响。2、确定边坡大小的因素（主要6个方面）土质、开挖深度、开挖方法、留置时间、排水情况、坡上荷载（动、静、无）或者说：土体的稳定条件是：或者说：土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度剪应力小于土体的抗剪强度。（二）放坡与护面二）放坡与护面1、直壁（不加支撑）的允许深度：密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m；硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m；坚硬的粘土：2m。2、放边坡 （1）边坡坡度）边坡坡度 m坡度系数。mB/H （2）边
11、坡形式：）边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式斜坡、折线坡、踏步（台阶）式 （3）最陡坡度规定）最陡坡度规定：土质均、水位低、时间短、5m深以内。下表HB1:mi=tg=H/B=1:(B/H)=1:m深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度3、边坡护面措施：、边坡护面措施：覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法，喷混凝土法、土钉墙土的类别边坡坡度（高:宽）坡顶无无荷载坡顶有静静载坡顶有动动载中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类砂土1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类粘土1:0.501:0.671:0.7
12、5基坑边坡护面方法示意图基坑边坡护面方法示意图（d）土袋或砌石压坡护面）土袋或砌石压坡护面（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面（a）薄膜或砂浆覆）薄膜或砂浆覆盖盖（b）挂网或挂网抹砂浆护面）挂网或挂网抹砂浆护面三、三、支护结构支护结构当地质条件和周围环境不允许放坡时使用（一）选型（一）选型1横撑式支撑 （1）水平衬板式：）水平衬板式：断续式深度3m内；连续式深度5m内；（2）垂直衬板式：）垂直衬板式：（构造）深度不限 适用于：较窄且施工操作简单的管沟、基槽2护坡桩挡墙护坡桩挡墙（1）挡墙类型）挡墙类型1)钢板桩2)H型钢桩3)钻孔灌注桩4)人工挖孔桩5)深层搅拌水泥
13、土桩6)旋喷桩（2）锚固形式）锚固形式1)悬臂式基坑深度5m；2)斜撑式基坑内有支设位置；3)锚拉式在滑坡面外设置锚桩；4)锚杆式地面上有障碍或基坑深度大；5)水平支撑式土质较差或坑周围地上、地下有障碍，角部，（对撑、角撑、桁架支撑、圆形支撑、拱形支撑）。H5m(0.330.5)HH12mH30mH20m45o+/245o/2泛利大厦挡土支护结构构造泛利大厦挡土支护结构构造远洋大厦挡土支护结构构造远洋大厦挡土支护结构构造支架支架台座台座垫板垫板锚具锚具拉杆拉杆横梁横梁套管套管拉杆拉杆锚固体锚固体挡墙挡墙土层锚杆的构造及土层锚杆的构造及长度划分长度划分锚固段钢绞线及灌浆管的固定锚固段钢绞线及灌浆
14、管的固定锚杆的压水钻进成孔锚杆的压水钻进成孔锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式锚杆挖孔灌注桩挡墙护壁的形式 3土钉墙支护土钉墙支护作用：作用：土钉与土体形成复合体，提高边坡稳定性和超载能力，增强土体破坏延性；特点：特点：土体稳定性好，位移小，施工简便，费用低，对邻近建筑物影响小。分层分段施工，阶段不稳定性。适用于：适用于：地下水位以上的杂填土、粘性土、非松散砂土。边坡坡度7090。工艺过程：工艺过程：挖土喷射混凝土打孔插筋、注浆铺放、压固钢筋网喷射混凝土挖下层土 4地下连续墙地下连续墙作用：作用：防渗、挡土，地下室外墙的一部分；适用于：适用于：坑深大，土质差，地下水位高；邻近有建（构）筑物，采用逆作
15、法施工。工艺过程：工艺过程：作导槽钻槽孔放钢筋笼水下灌注混凝土基坑开挖与支撑。（二）支护结构计算（二）支护结构计算 详见高层建筑施工第四节第四节 土方工程机械化施工土方工程机械化施工一、土方机械的类型一、土方机械的类型1.挖掘机械：挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲2.挖运机械：挖运机械：推土机、装载机、铲运机3.运输机械：运输机械：自卸汽车、翻斗车4.密实机械：密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯二、常见土方机械的特点，适用范围及作业二、常见土方机械的特点，适用范围及作业方法方法1推土机推土机：液压式、索式；固定式、回转式 工作特点：工作特点：用途多，费用低；适用于：适用于：（1）平整场地运距在1
16、00m内，一三类土的挖运，压实；（2）坑槽开挖深度在1.5m内、一三类土。提高效率的作业方法：提高效率的作业方法：下坡推士，多次切土、一次推运，跨铲法，并列法，加挡板。液压履带式推土机液压履带式推土机液压轮胎式推土机液压轮胎式推土机索式履带式推土机索式履带式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机铲刀可回转的液压履带式推土机并列推土法并列推土法下坡推土法下坡推土法槽形推土法槽形推土法分堆集中，一次推送法分堆集中，一次推送法斜角推送法作业斜角推送法作业沟槽沟槽土埂土埂A铲刀宽；铲刀宽；B不大于拖拉机履带净宽不大于拖拉机履带净宽跨铲法作业示意图跨铲法作业示意图 2、铲运机：、铲运机：自行式、拖式自行式、
17、拖式 工作特点：工作特点：运土效率高；适用于：适用于：运距60800m、一二类土的大型场地平整或大型基坑开挖；堤坝、填筑等 作业方法：作业方法：环形线路，“8”字线路；助推法。铲运机下坡铲土法铲运机下坡铲土法铲运机开行路线示意图铲运机开行路线示意图（a）环形路线）环形路线（b）“8”字形路线字形路线铲运机锯齿形开行路线铲运机锯齿形开行路线1路堤；路堤；2取土槽取土槽铲运机铲土铲运机铲土推土机助铲推土机助铲助铲法示意图助铲法示意图双铲联运法示意图双铲联运法示意图3、单斗挖土机、单斗挖土机 （类型）（类型）正铲挖掘机正铲挖掘机反铲挖掘机反铲挖掘机拉铲挖掘机拉铲挖掘机抓铲挖掘机抓铲挖掘机（1）正铲挖
18、土机）正铲挖土机工作特点工作特点：“前进向上，强制切土”；挖土、装车效率高，易与汽车配合；适用于：适用于：停机面以上。含水量30以下、一四类土的大型基坑开挖 作业方法：作业方法：正向挖土后方卸土，正向挖土侧向卸土。正铲开挖基坑正铲开挖基坑（2）反铲挖土机）反铲挖土机 工作特点：工作特点：后退向下，强制切土”，可 与汽车配合；适用于：适用于：停机面以下、一三类土的基坑、基槽、管沟开挖。作业方法：作业方法：沟端开挖一一挖宽0.71.7R，效率高、稳定性好；沟侧开挖一一挖宽0.50.8R。反铲挖土机开挖方式反铲挖土机开挖方式（3）拉铲挖土机）拉铲挖土机 工作特点：工作特点：后退向下，自重切土”；开挖
19、深度、宽度大，甩土方便：适用于：适用于：停机面以下、一二类土的较大基坑开挖，填筑堤坝，河道清淤。（4）抓铲挖土机）抓铲挖土机工作特点：工作特点：“直上直下，自重切土”，效率较低；适用于：适用于：停机面以下、一二类土的、面积小而深度较大的坑、井开挖。抓土斗工作示意图抓土斗工作示意图三、自卸汽车与挖土机的配套三、自卸汽车与挖土机的配套 原则：保证挖土机连续工作原则：保证挖土机连续工作：汽车载重量：汽车载重量：以装35斗土为宜；汽车数量：汽车数量：N汽车每一工作循环的延续时间T每次装车时间t；或：N（挖土机台班产量汽车台班产量）+1四、开挖方式与注意问题四、开挖方式与注意问题 1基坑开挖方式基坑开挖
20、方式 （1）下坡分层开挖1：78的坡道 （2）墩式开挖用于无修坡道的场地，搭设栈桥时 （3）盆式开挖用于逆作法施工下坡挖土和运土示意图下坡挖土和运土示意图分层开挖方案分层开挖方案墩式开挖示意图墩式开挖示意图盆式开挖示意图盆式开挖示意图 2开挖注意问题开挖注意问题（1）挖前先验线（2）连续开挖尽快完，防止水流入（3）坑边堆土防坍塌：及时清运；堆土0.8m以外，高 1.5m（4）严禁扰动基底土，加强测量防超挖：预留层，保护层，抄平清底打木桩（5）发现文物，古墓停挖、上报、待处理（6）注意安全，雨后复工先检查打钎打钎第五节第五节 土方填筑土方填筑（填、压）（填、压）一、土料选择和填筑方法一、土料选择
21、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8的土、含可溶性硫酸盐5的土 （2）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。（2）无限制的斜坡填土 先切出台阶，台阶高宽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（防止水囊）二、压实方法与要求二、压实方法与要求 1压实方法：压实方法：碾压法碾压法大面积填筑工程。滚轮压力。压路机、平碾、羊足碾 夯实法夯实法小面积填筑工程。冲击力。蛙式夯、柴油夯、人工夯 振动法振动法 非粘性土填筑。颗粒失重、排列填充。振动夯、平板振捣器2
22、影响压实质量的因素影响压实质量的因素 机械的压实功机械的压实功吨位或冲击力，压实遍数 铺土厚度铺土厚度 不同机械有效影响深度不同 含水量含水量 小则不粘结、摩阻大，大则橡皮土；应为最佳含水量（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YL9/16型自行式轮胎碾型自行式轮胎碾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H8-25A型蛙式夯实机型蛙式夯实机土的密度与压实功的关系示意图土的密度与压实功的关系示意图压实作用沿深度的变化压实作用沿深度
23、的变化压实机具 每层虚铺厚度(mm)压实遍数压路机、平碾 200300 68羊足碾 200350 816振动压实机 250350 34蛙式夯 200250 34人工夯 200 343要求要求(1)每层铺士厚度与压实遍数每层铺士厚度与压实遍数（2）含水量调整与橡皮土处理）含水量调整与橡皮土处理 过大 翻松、晾晒、掺入干土或石灰；过小 洒水湿润、增加压实功；橡皮土彻底清除，轻压薄铺。三、压实质量检查三、压实质量检查1内容内容密实度；指标干密度d；方法环刀取样，测干密度；2要求要求：dDy dmax 式中：Dy压实系数。（一般场地平整0.9，填土作地基0.95）dmax该种土质的最大干密度（击实试验确定）3取样取样 方法与数量方法与数量：分层进行，每层不少于1点（平场100400m2，回填30100m2，灰土垫层2050m2）位置：位置：该层下半部。
