1、江西工业工程职业技术学院第一章 土方工程江西工业工程职业技术学院 土方工程包括土的开挖、运输和填筑等施工过程，有时还要进行排水、降水、土壁支撑等准备工作。在建造工程中，最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工又受气候、水文、地质、地下障碍等因素的影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。概述江西工业工程职业技术学院第一章 土方工程第一节 土的工程分类与特性第二节 土方量计算与土方调配第三节 基坑降水与排水第四节 土方边坡与土壁支护第五节 土方工程机械化施工第六节 基坑（槽
2、）施工第七节 质量验收与安全技术江西工业工程职业技术学院第一节 土的工程分类与特征一、土的工程分类与现场鉴别二、土的工程性质江西工业工程职业技术学院 土的分类繁多，其分类法也很多，如按土的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。在土木工程施工中按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。一、土的工程分类与现场鉴别 江西工业工程职业技术学院一、土的工程分类与现场鉴别 土的类别土的名称坚实系数f密度/kgm3开挖特征一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)0.50.66001500能用锹、锄头挖掘 二类土(普通土)亚粘土，
3、潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 0.60.811001800用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 0.81.018001900要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍 四类土(砂砾坚土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石 1.01.519002000整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 江西工业工程职业技术学院一、土的工程分类与现场鉴别 土的类别土的名称坚实系数f密度/kgm3开挖特征五类土(软石)硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、
4、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩 1.54.012002700用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土(次坚石)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 4.01022002900用爆破方法开挖,部分用风镐 七类土(坚石)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，风化痕迹的安山岩、玄武岩 101825002900用爆破方法开挖 八类土(特坚硬石)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、辉绿岩、玢岩 182527003300用爆破方法开挖 江西工业工程职业技术学院1.土的含水量：土中
5、水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。二、土的工程性质（一）土的组成:土一般是由固体颗粒(固相)、水（液相）、空气（气相）三部分组成。-100%100%wsmmmWmm干湿干式中：m湿含水状态土的质量，kg；m干烘干后土的质量，kg；mW 土中水的质量，kg；mS固体颗粒的质量，kg。土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。（二）土的工程性质 江西工业工程职业技术学院土的自然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：2.土的自然密度和干密度 mV式中土的天然密度，kg/m3；m 土的总质量，k
6、g；V 土的体积，m3。二、土的工程性质 江西工业工程职业技术学院干密度:指单位体积土中固体颗粒的质量，用下式表示：sdmV式中：d土的干密度，kg/m3；mS 固体颗粒质量，kg；V 土的体积，m3。干密度常用于填土夯实质量的控制指标。二、土的工程性质 江西工业工程职业技术学院二、土的工程性质 3、土的孔隙比和孔隙率土的孔隙比是指土中孔隙体积与土颗粒体积之比。土的孔隙率是指土的孔隙体积与全部土的体积之比，用百分率表示%100VVnVVeVsV式中：e土的孔隙比 ；n土的孔隙比；VV土中孔隙体积，m3；VS土中的固体颗粒体积，m3；V土的总体积，m3。江西工业工程职业技术学院4.土的可松性系数
7、 土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即：21sVKV31sVKV式中 KS、KS土的最初、最终可松性系数；V1土在天然状态下的体积，m3；V2土挖出后在松散状态下的体积，m3；V3土经压(夯)实后的体积，m3。二、土的工程性质 江西工业工程职业技术学院 土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数。二、土的工程性质 江西工业工程职业技术学院5.土的渗透性 土的渗透性也称透水性：指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数表
8、示。二、土的工程性质 tLK 式中：K土的渗透系数，m/d(或m/h，m/s)；L渗透路程长度，m；t 渗透路程长度L 所需的时间，d。江西工业工程职业技术学院土的渗透系数参考表 土的名称 渗透系数(m/d)土的名称渗透系数(m/d)粘土 0.005 中砂 5.0020.00 亚 粘 土 0.0050.10 均质中砂 3550 轻亚粘土 0.100.50 粗砂 2050 黄土 0.250.50 圆 砾 石 50100 粉砂 0.501.00 卵石 100500 细砂 1.005.00 二、土的工程性质 江西工业工程职业技术学院第二节 土方量计算与土方调配一、基坑（槽）土方量计算二、场地平整计算
9、三、土方调配江西工业工程职业技术学院一、基坑、基槽土方量计算 不放坡时：放坡时：（一）基坑土方量计算)2)(2(cbcahV3231)2)(2(hmmhcbmhcahV式中：V基坑土方量，m3;h基坑开挖深度，m；a基坑长边边长，m；b基坑短边边长，m；c工作面宽度，m；m坡度系数江西工业工程职业技术学院若基槽沿长度方向断面变化较大时，则可分段计算，然后将各段土方量相加即得总土方量：12nVVVV一、基坑、基槽土方量计算（二）基槽土方量计算基槽不放坡时：基槽放坡时：LcahV)2(LmhcahV)2(式中：V基槽土方量，m3；h基槽开挖深度，m；a基槽底宽，m；c工作面宽，m；L基槽长度，m；
10、m坡度系数。江西工业工程职业技术学院二、场地平整土方计算 场地平整，就是将自然地面经人工或机械施工改造成我们所要求的设计平面。场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。江西工业工程职业技术学院（一）方格网法1、划分方格网 方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=1040m的若干方格，一般为20m20m 或40m40m。与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标
11、高(H)和设计标高(Hn)。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院计算场地各个角点的施工高度 施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算：nnhHH式中 hn角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为 挖)，m；n 方格的角点编号(自然数列1，2，3，n)二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院2、确定零点、零线、划分挖填区 方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院零点位置按
12、下式计算：1112ahXhh2212ahXhh式中：x1、x2角点至零点的距离，m；h1、h2相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，m；a方格网的边长，m。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院3、计算各方格内挖填方量 按方格底面积图形和下表中所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。4、计算边坡土方量边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体，另一种为三角棱柱体。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院项 目图 式计算公式一点填方或挖方(三角形)两点填方或挖方(梯形)三点填方或挖方(五角形)四点填方或挖方(正方形)32312366hbchVbca
13、hV当b=a=c时，=1324()()248()()248hbcaVabc hhhdeaVade hh22123()25()25hbcVahhhbca221234()44aaVhhhhh二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院三角棱锥体边坡体积11 113VAl式中 l1边坡的长度；A1边坡的端面积；h2角点的挖土高度；m边坡的坡度系数，m=宽/高。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院三角棱柱体边坡体积:两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积:式中：l4边坡的长度；A1、A2、A0边坡两端及中部横断面面积。12442AAVl44102(4)6lVAAA
14、5、计算土方总量 将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院例：某建筑场地方如下图所示，方格边长为20m20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院解：1、根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列记于图中。得：h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h
15、5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70=-0.20 h12=251.46-251.40=0.06二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院2、计算零点位置。从图中可知，15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在。由公式求得：15线 x1=4.55(m)2
16、6线 x1=13.10(m)67线 x1=7.69(m)711线 x1=8.89(m)1112线 x1=15.38(m)二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院 将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置。3、计算方格土方量。方格、底面为正方形，土方量为：V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格底面为两个梯形，土方量为：V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0
17、.10)=24.59(m3)二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院方格、底面为三边形和五边形，土方量为：V(+)=65.73(m3)V(-)=0.88(m3)V(+)=2.92(m3)V(-)=51.10(m3)V(+)=40.89(m3)V(-)=5.70(m3)4、方格网总填方量：V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)5、方格网总挖方量：V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院6、边坡土方量计算。、按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，可得：V
18、(+)=0.003(m3)V(+)=V(+)=0.0001(m3)V(+)=5.22(m3)V(+)=V(+)=0.06(m3)V(+)=7.93(m3)二、场地平整土方计算 江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院V(+)=V(+)=0.01(m3)V=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)7、边坡总填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01=13.29(m3)8、边坡总挖方量：V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25(m3)二、场地平整土方计算 江西工业工程职业
19、技术学院三、土方调配 土方调配是使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本。调配是在平整场地土方工程量计算完成后进行。编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案。江西工业工程职业技术学院土方调配的原则：1）力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；2）近期施工与后期利用的原则；3）进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配
20、方案。三、土方调配 江西工业工程职业技术学院具体步骤：（一）调配区的划分 在场地的平面图上先画出挖填方区的分界线（零线），在根据地形及地理条件，在挖方区和填方区适当划分若干调配区，并计算出各调配区的土方量，在图上注明。三、土方调配（二）求出调配区之间平均运距平均运距就是挖方区土方重心至填方区土方重心之间的距离。为了简化计算，假设每个方格上的土方是各自均匀分布的，从而用图解法求出几何中心代替方格的重心。江西工业工程职业技术学院重心求出后标在相应的套配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的距离。iiiVxVX0iiiVyVY0式中：X，Y调配区的重心坐标；Vi 每个方格的土方量；xi，yi 每个
21、方格的重心坐标。每对调配区的平均运距：220)()(TWTWYYXXl取场地的纵横两边作为坐标轴，各调配区的重心坐标为：三、土方调配 江西工业工程职业技术学院图土方调配图箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）三、土方调配 江西工业工程职业技术学院例题：例题：W3500W4400500500500600800T2T1W1T3W2506010011040407010070907080三、土方调配 江西工业工程职业技术学院1.编制初始调配方案三、土方调配 江西工业工程职业技术学院三、土方调配 按最近原则或运距最短或造价最低原则确定最初调配方案：江西工业工程职业技术学院2.方案检验：一般用“位
22、势法”求检验数。三、土方调配（1）求位势Ui和Vj 位势数就是在运距表的行或列中用运距（或单价）Cij同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数ij为零，而对调配方案的选取没有影响。计算方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。CijUiVj 式中：Cij平均运距(或单位土方运价或施工费用)；Ui，Vj位势数。江西工业工程职业技术学院例如，本例两组位势数计算：设 U10，则 V1 C11U150050；U3 C31V1605010；V211010100；，见表所示。三、土方调配 江西工业工程职业技术学院（2）求检验数ij i
23、jCijUiVj 127001003013100060402170(60)50802390(60)60904190(20)505042100(20)10020三、土方调配 江西工业工程职业技术学院三、土方调配 江西工业工程职业技术学院 3.方案的调整 （1）在所有负检验数中选取最小的一个（本例中为C12)，把它所对应的变量X12作为调整的对象。（2）找出X12的闭回路：从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到调调配土方数字的格作可以做90转弯，然后依次继续前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路。（3）从空格X12出发，沿着闭回路方向，在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的土方量(本表即为50
24、0、100中选100)，将它调到空格中(即由X32调到X12中)。（4）同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去该调动值（100m3），偶次转角上数字都增加该调动值，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便得到了新的调配方案。三、土方调配 江西工业工程职业技术学院三、土方调配 江西工业工程职业技术学院三、土方调配 第一次调整后的土方调配表江西工业工程职业技术学院再求位势及空格的检验数 若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。（4）绘出调配图：（包括调运的流向、数量、运距）。（5）求出最优方案的总运输量：4005010070500404006010070400
25、4094000m3-m。+40+50+60+50+50U1=0V1=50V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20挖 填 T1T2T3Ui VjW1W2 W3W4 506011040407080100707010090+30 0 0 0 0 0 0三、土方调配 江西工业工程职业技术学院W3500W4400500500500600T2T1W1T3W2800400100500400400100江西工业工程职业技术学院第三节 基坑降水与排水 基坑工程中的降低地下水亦称地下水控制，即在基坑工程施工过程中，地下水要满足支护结构和挖土的施工要求，并且不因地下水位的变化，对基坑周围的的环境和设施带来
26、危害。降水目的：1、防止涌水、流沙，保证在较干燥的状态下施工；2、防止滑坡、塌方、坑底隆起；3、减少坑壁支护结构的水平荷载。一、集水明排法二、井点降水法江西工业工程职业技术学院（一）集水明排法施工 集水井法是在基坑开挖过程中，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。这种方法可用于基坑排水，也可用于降水。一、集水明排法江西工业工程职业技术学院 集水井设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑面积较大时，可在基坑范围内设置盲沟排水。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔3040m设置一个。集水坑的直径或宽度一般为
27、0.60.8m，其深度随着挖土的加深而加深，并保持低于挖土面0.71.0m。坑壁可用竹、木材料等简易加固。当基坑挖至设计标高后，集水坑底应低于基坑底面1.02.0m，并铺设碎石滤水层（0.3m厚）或下部砾石（0.1m厚）上部粗砂（0.1m）的双层滤水层，以免由于抽水时间过长而将泥砂抽出，并防止坑底土被扰动。一、集水明排法江西工业工程职业技术学院集水井降水法 1排水沟；2集水井；3离心式水泵；4基础边线；5原地下水位线；6降低后地下水位线一、集水明排法江西工业工程职业技术学院(2)潜水泵潜水泵是由立式水泵 与电动机组合而成，工作时完全浸在水中。水泵装在电动机上端式或螺旋桨式；电动机设有密封装置。
28、潜水泵工作简图1叶轮；2轴；3电动机；4进水口；5出水胶管；6电缆一、集水明排法（二）抽水设备及选用1、离心泵离心泵是由泵壳、泵轴及叶轮等主要部件组成。是施工中常用的抽水设备。江西工业工程职业技术学院 原理：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。二、井点降水法 井点降水法有：轻型井点法、喷射井点法、电渗井点法、深井井点等。江西工业工程职业技术学院1.轻型井点降水设计二、井点降水法江西工业工程职业技术学院1、轻型井点设备 轻型井点设备是由管路系统和抽水设备组成。管路
29、系统包括：井点管(由井管和滤管连接而成)、弯联管及总管等。井管：38 50，长57m(常用6m)，无缝钢管，丝扣连滤管；滤管：38、51，长11.7m，开孔 12,开孔率2025，包滤网；总管：110127mm无缝钢管，每节4m，每隔0.8、1或1.2m有一短接口；连接管：使用透明塑料管、胶管或钢管，宜有阀门；抽水设备：真空泵、射流泵(常用、隔膜泵(少用)二、井点降水法江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院二、井点降水法江西工业工程职业技术学院抽水设备是由真空泵、离心泵和水气分离器（集水箱）组成，抽水原理为真空原理江西工业工程职业技术学院射流泵抽水设备工作简图(a)工作简图；(b)射
30、流器构造 1一水泵；2一射流器；3一进水管；4一总管；5一井点管；6一循环水箱；7隔板；8一泄水口；9一真空表；10一压力表；11一喷嘴：12一喷管；13一接水管（a）（b）江西工业工程职业技术学院2、井点布置井点布置 1）平面布置：当坑槽宽度小于6米，水位降低不大于5米时，可单排线状布置。单排井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2点管；3一抽水设备二、井点降水法江西工业工程职业技术学院二、井点降水法当基坑面积较大，宜采用环形井点。江西工业工程职业技术学院江西工业工程职业技术学院环形井点布置简图 (a)平面布置；(b)高程布置1一总管；2一井点管；3一抽水设备江西工业工程职业
31、技术学院2、高程布置井管的埋置深度H1，可按下式计算：H1H2十h十iL (m)式中：H2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；二、井点降水法江西工业工程职业技术学院二、井点降水法江西工业工程职业技术学院3、井点涌水量计算 水井类型 水井的分类（a）无压完整井；（b）无压非完整井（c）承压完整井（d）承压非完整井二、井点降水法江西工业工程职业技术学院二、井点降水法江西工业工程职业技术学院（1）无压完整井涌水量计算 Q井点系统的总涌水量（m3/d)；H潜水含水层厚度，m；R
32、降水影响半径，m；可按下式计算：r0基坑等效半径，m；可按下式计算：基坑为圆形时，取圆的半径；基坑为矩形时，取（a、b为基坑长短边）基坑不规则时，取 KHSR2)rRlg(1S)S(2HK366.1Q0)(29.00barAr 0二、井点降水法江西工业工程职业技术学院（2）无压非完整井点涌水量计算)2.01lg()1lg(366.10022rhllhrRhHKQmmml滤管进水部分长度，m。SHhhHhm2二、井点降水法江西工业工程职业技术学院（3）承压完整井涌水量计算二、井点降水法)1lg(73.20rRMSQM承压含水层厚度，m；江西工业工程职业技术学院二、井点降水法（4）承压非完整井涌水
33、量计算)2.01lg()1lg(73.200rMllMrRMSQ江西工业工程职业技术学院4、确定井点管数量与井距 单井的最大出水量q，主要取决于土的渗透系数、滤管的构造与尺寸，按下式确定：式中 d滤管直径(m)；l滤管长度(m)；K渗透系数(md)。qQn1.13Kld65qnLD 二、井点降水法江西工业工程职业技术学院确定井点管间距时，还应注意以下几点：(a)井距过小时，彼此干扰大，影响出水量，因此井距必须大于15倍管径。(b)在渗透系数小的土中井距宜小些，否则水位降落时间过长。(c)靠近河流处，井点宜适当加密。(d)井距应能与总管上的接头间距相配合。二、井点降水法5、抽水设备的选择江西工业
34、工程职业技术学院（二）轻型井点的施工 埋设井点的程序是：放线定位打井孔埋设井点管安装总管用弯联管将井点管与总管接通安装抽水设备。图131 井点管的埋设(a)冲孔；（b）埋管1一冲管，2一冲嘴；3一胶皮管；4一高压水泵，5一压力表；6一起重吊钩；7一井点管；8一滤管；9一填砂；10一粘土封口（a）（b）二、井点降水法江西工业工程职业技术学院二、井点降水法江西工业工程职业技术学院二、井点降水法江西工业工程职业技术学院 冲孔冲孔 埋管埋管 填砂填砂 封口封口 二、井点降水法江西工业工程职业技术学院第四节 土方边坡与土壁支护一、土方边坡二、土壁支护江西工业工程职业技术学院 土方边坡的坡度以挖方深度(或
35、填方深度)h与底宽b之比表示，即：土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1m 式中m=b/h称为边坡系数。一、土方边坡江西工业工程职业技术学院 当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉质粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)：1.5m；坚硬的粘土：2m。挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。一、土方边坡江西工业工程职业技术学院当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法
36、有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉网法或挂网。当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合下表规定。基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。一、土方边坡江西工业工程职业技术学院深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度 土的类别 边坡坡度(高宽)坡顶无荷载 坡顶有静载 坡顶有动载 中密的砂土 1 1.00 1：1.251：1.50中密的碎石类土(充填物为砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土 1：0.671：0.751：1.00中密的碎石类土(充填物
37、为粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉质粘土、粘土 1：0.331：0.501：0.67老黄土1：0.101：0.251：0.33软土(经井点降水后)1：1.00-一、土方边坡江西工业工程职业技术学院 永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合下表的规定。土的类别 边坡值(高宽)砂土(不包括细砂、粉砂)1 1.251 1.50 一般性粘土 硬 1 0.751 1.00硬、塑 1 1.001 1.25 软 1 1.50或更缓 碎石类土 充填坚硬、硬塑粘性土 1 0.501 1.00 充填砂土 1 1.001 1.50 一、土方边坡江西工业工程职业技术学院二、土壁
38、支撑 土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。根据挡土板放置方式不同，分为水平挡土板和垂直挡土板两类。(一)横撑式支撑江西工业工程职业技术学院a、水平支撑 b、垂直支撑二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院(二)板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。1、钢板桩施工钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小；波浪式板桩的防水和抗弯性能都较
39、好，施工中多采用。二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院 板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以保证打设后的板桩墙有足够的刚度和防水作用。钢板桩打入法一般分为单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。钢板桩单独打入法适用于桩长小于10m，且工程要求不高的钢板桩支撑施工。二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院双层围檩插桩法是在桩的轴线两侧先安装双层围檩(一定高度的钢制栅栏)支架后，将钢板桩依次锁口咬合全部插入双层围檩间。详见下图：二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院分段复打法是在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架，将1020块钢板桩拼装组成施工段插入土中一定深度，形成一段钢板桩墙，即屏
40、风墙。详见下图。二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院3、钢板桩的拔除 2、钢板桩、围檩支架的矫正修理 按施工图放板桩的轴线进行测标高，作为控制板桩入土深度的依据。二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院（三）土层锚杆土层锚杆是一种埋入土层深部的受拉杆件，它一端与构筑物相连，另一端锚固在土层中。施工工艺过程：钻孔安放拉杆灌浆养护安装锚头张拉锚固和挖土二、土壁支撑 江西工业工程职业技术学院第五节 土方工程的机械化施工一、施工机械选择二、土方的开挖与运输三、土方的填筑与压实江西工业工程职业技术学院常用的土方工程施工机械有：推土机、铲运机、挖土机、装载机、运输机械和碾压夯实机械等。土方工程施工机械可根
41、据下述原则选用：（1）在场地平整中，当地形起伏不大，面积较大，平均运距较短，土的含水量适中时，采用铲运机较为合适；（2）当地形起伏较大，挖土高度在3m以上，运距超过200m，土方工程量较大时，一般选用正铲挖土机挖土，自卸汽车配合运土；也可用推土机、装载机、自卸汽车配合；（3）基坑开挖深度在1-2m，长度又不太大时，可采用推土机；对深度在2m以内的线状基坑，宜用铲运机开挖；当基坑面积较大工程量又集中时，可选用正铲挖土机，自卸汽车配合；一、施工机械选择江西工业工程职业技术学院（4）基坑开挖地下水位较高又不采用降水措施，或土质松软，则应要用反铲、拉铲或抓铲挖土机施工。（5）移挖作填以及基坑和管沟的回
42、填土，当运距在100m以内时，可考虑采用推土机施工。一、施工机械选择具体选用时应根据具体情况考虑，上述各施工机械的适用范围又都是相对的。应当进行技术经济比较，选择效率高、费用低的土方机械进行施工江西工业工程职业技术学院（一）推土机施工 推土机由拖拉机和推土铲刀组成，按行走的方式分履带式和轮胎式，按铲刀的操作方式分为索式和液压式，按铲刀的安装方式又分为固定式和回转式。推土机是一种自行式的挖土、运土工具。适于运距在100m以内的平土或移挖作填，以3060m为最佳。一般可挖运一三类土。二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强；轮胎式推土机行驶速度快，灵活
43、性好。行走装置机 型经济运距（m）备 注履带式大 型中 型小 型50l00（最远l50）60100（最远120）50上坡用小值下坡用大值轮胎式 5080（最远150）二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院 常采用以下几种施工方法。（1）槽形推土法。当土槽推到一定程度再推土埂。一般推土量可提高1030。这种方法适宜于挖土层较厚、运距较远的工程。（2）分批集中，一次推送法。当推运距离较远且土质又较坚硬时，由于铲刀切土深度较小，可将铲起的少量土先集中在几个中间地点，再一次推送，有效地利用推土机的功率，缩短推运时间。（3）下坡推土法。在不大于15的斜坡上，推土机顺坡向下切土、推运，借助机械本身的
44、重力作用，增大切土深度，缩短铲土时间，可提高生产率。（4）并列推土法。平整大面积的场地时，可采用3台推土机并列推土，可以减少土的散失，提高生产率。两台推土机刀片间距保持3050cm，平均运距不宜超过5075，不宜小于20。（5）附加侧板。在铲刀两侧设置挡土板，增加铲刀前土的体积，以减少土的散失，提高生产率。二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院下坡推土法槽形推土法二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院并列推土法二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院(二)铲运机施工 铲运机是一种能综合完成挖土、装土、运土、卸土和平土的机械。按行走方式分为自行式铲运机（图a）和拖式铲运机（图b）
45、两种。按铲斗的操纵系统又可分为机械操纵和液压操纵两种。（a）自形式铲运机（b）拖式铲运机二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院 1、铲运机的开行路线 （1)环形路线（2)“8”字形路线 铲运机开行路线（a）、（b）环形路线；（c）大环形路线；（d）8字路线（c）（d）二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院2铲运机的施工方法（1）下坡铲土法。借助机械本身自重的作用，来加大切土深度和缩短铲土时间。但纵坡不得超过25，横坡不得超过6；铲运机不能在陡坡上急转弯，以免翻车。（2）助铲法。在较硬的土层中用推土机在铲斗后助推，可加大铲刀切削力、切土深度
46、和铲土速度。推土机在助铲的空隙时间可兼做松土或平整工作，为铲运机创造工作条件。（3）双联铲运法。当拖拉式铲运机的牵引力有富裕时，可在拖拉机后面串联两个铲斗进行双联铲运。如果土质较硬，可用双联单铲操作，即先将一个土斗铲满，再铲第二个土斗；对于松软的土，则用双联双铲，即两个土斗同时推土。二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院(三)挖土机施工（a）正铲挖土机 （b）反铲挖土机 （c）拉铲挖土机 （d）抓铲挖土机。二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院二、土方的开挖与运输正铲挖土机江西工业工程职业技术学院二、土方的开挖与运输反铲挖土机江西工业工程职业技术学院二、土方的开挖与运输抓铲挖土机江
47、西工业工程职业技术学院二、土方的开挖与运输拉铲挖土机江西工业工程职业技术学院 1.正铲挖土机施工正铲挖土机的工作特点是前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大，效率高；适用于开挖含水量不大于27%的一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种：a.正向挖土，侧向卸土b.正向挖土，反向卸土二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院开挖方式 正铲挖土机开挖方式(a)正向挖土侧向卸土；(b)正向挖土后方卸土 l一正铲挖土机；2一自卸汽车二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术
48、学院2反铲挖土机施工反铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其挖掘力比正铲小，适于开挖停机面以下的一三类土的基坑、基槽或管沟，每层经济合理的开挖深度为1.53.0m，对地下水位较高处也适用。（1）沟端开挖：挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土（2）沟侧开挖：挖土机沿沟一侧直线移动挖土.二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院反铲挖土机开挖方式（a）沟端开挖；（b）沟侧开挖1反铲挖土机；2自卸汽车；3弃土堆 3二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院3拉铲挖土机拉铲挖土机的挖土特点是：“后退向下，自重切土”。其挖土半径和挖土深度较大，能开挖停机面以下的一二类土。拉铲挖土
49、机的开挖方式，与反铲挖土机相似，也分为沟端开挖和沟侧开挖。拉铲挖土机外形二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院 4抓铲挖土机施工抓铲挖土机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。能开挖一二类土，适于施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。抓铲挖土机工作示意(a)抓铲开挖柱基基坑；(b)抓铲斗工作示意（a）（b）二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院(四)挖土机与运土车辆配套计算 1挖土机数量确定 (台)式中:Q土方量(m3)；P挖土机生产率(m3台班)，可查定额手册或按公式计算；T工期(工作日)；C每天工作班数；K时间利用系
50、数(0.80.9)。KCT1PQN二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院 (m3台班)t挖土机每次作业循环延续时间(s)，W1100正铲挖土机为2540s，W1100拉铲挖土机为4560s；q挖土机斗容量(m3)；Kc土的充盈系数，可取0.81.1；Ks土的最初可松性系数；KB工作时间利用系数，一般为0.70.9。BSCKKKqt36008P二、土方的开挖与运输江西工业工程职业技术学院2自卸汽车配套计算式中：N自卸汽车的数量，台；TS自卸汽车每一工作循环的延续时间(min)；t1自卸汽车每次装车时间(min)，t1nt；n自卸汽车每车装土次数：1stTN32C11ttvl2tTSC1KK
