1、1.1 土的工程分類及其工程性質(zhì)土的工程分類及其工程性質(zhì)1.2 基坑（槽）的土方開挖基坑（槽）的土方開挖1.3 土方填筑與壓實土方填筑與壓實1.5 人工降低地下水位人工降低地下水位 1.4 土方工程機械化施工土方工程機械化施工本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容 按土開挖的難易程度將土分為：松軟土、普通土、堅土、砂礫堅土、軟石、次堅石、堅石、特堅硬石等八類。松土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運機、推土機、挖土機施工；堅土、砂礫堅土和軟石要用鎬、撬棍開挖，或預(yù)先松土，部分用爆破的方法施工；次堅石、堅石和特堅硬石一般要用爆破方法施工。1 1.1.1 .1.1 土的分類與鑒別土的分類與鑒別 土石方工程是建筑工程

2、施工中主要的分部工程之一，它包括土、石方的開挖、運輸、填筑、平整與壓實等主要施工過程，以及場地清理、測量放線、施工排水、降水和土壁支護等準(zhǔn)備與輔助工作。 土石方施工的特點： 1：土石方施工工程量大、面廣。 2：施工條件極為復(fù)雜。 3：勞動強度較大 。土石方工程的施工特點土石方工程的施工特點土的含水量土的含水量：土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。1.1.2 1.1.2 土的工程性質(zhì)土的工程性質(zhì) 一、一、 土的含水量土的含水量 -100%100%wsmmmWmm干濕干式中：m濕含水狀態(tài)土的質(zhì)量，kg； m干烘干后土的質(zhì)量，kg； mW 土中水的質(zhì)量，kg； mS固體顆粒的質(zhì)量，kg。 土的含

3、水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實程度有直接的影響。(1.1)土的天然密度土的天然密度: : 在天然狀態(tài)下，單位體積土的質(zhì)量。它與土的密實程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計算： 二、二、 土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度 mV式中土的天然密度，kg/m3； m 土的總質(zhì)量，kg； V 土的體積，m3。 (1.2)干密度干密度: : 土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值，用下式表示： sdmV式中d土的干密度，kg/m3； mS 固體顆粒質(zhì)量，kg； V 土的體積，m3。 在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。

4、土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。 (1.3)三、三、 土的可松性系數(shù)土的可松性系數(shù) 土的可松性：土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動夯實，仍然不能完全復(fù)原，土的這種性質(zhì)稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)可松性系數(shù)表示，即 21sVKV31sVKV可松性系數(shù)可松性系數(shù)最終可松性系數(shù)最終可松性系數(shù)土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)。 四、四、 土的滲透性土的滲透性土的滲透性土的滲透性：指土體被水透過的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)：滲透系數(shù)：表示單位時間內(nèi)水穿

5、透土層的能力；它同土的顆粒級配、密實程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數(shù)。1 1.2.2 .2.2 場地平整土方計算場地平整土方計算 場地挖填土方量計算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后，用橫截面計算公式逐段計算，最后將逐段計算結(jié)果匯總。橫截面法計算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。 方格網(wǎng)法計算場地平整土方量步驟為：(1) 讀識方格網(wǎng)圖 方格網(wǎng)圖由設(shè)計單位(一般在1/500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=1040m的若干方格，與測量的縱橫坐標(biāo)相對應(yīng)，在各方格角點規(guī)定的位置上標(biāo)注角點的自然地面標(biāo)高(H

6、)和設(shè)計標(biāo)高(Hn)，如圖如圖1.31.3所示所示。1 1.2.4 .2.4 土方邊坡與土壁支撐土方邊坡與土壁支撐 土壁穩(wěn)定，主要是由土體內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就會塌方。造成土壁塌方的主要原因造成土壁塌方的主要原因有：有： 邊坡過陡，使土體本身穩(wěn)定性不夠，尤其是在土質(zhì)差、開挖深度大的坑槽中，常引起塌方。 雨水、地下水滲入基坑，使土體重力增大及抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。基坑(槽)邊緣附近大量堆土，或停放機具、材料，或由于動荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過土體的抗剪強度 一、一、 土方邊坡土方邊坡 土方邊坡的坡度以挖方深度(或填方深度) h與底寬b之比表示(圖圖1

7、. .11)，即 土方邊坡坡度= h/b=1/(b/h)=1m 式中 m=b/h 稱為邊坡系數(shù)。 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好、土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑(槽)或管溝底面標(biāo)高時，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過下列規(guī)定：v 密實、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)：1.0m；v 硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土： 1.25m；v 硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土)： 1.5m；v 堅硬的粘土： 2m。 挖土深度超過上述規(guī)定時，應(yīng)考慮放坡或做成直立壁加支撐。 二、二、 土壁支撐土壁支撐 土壁支撐形式應(yīng)根據(jù)開挖深度和寬度、土質(zhì)和地下水條件以及開挖方法、相鄰建筑物等情況進行選擇和設(shè)計。v 橫撐式

8、支撐由擋土板、楞木和工具式橫撐組成，用于寬度不大、深度較小溝槽開挖的土壁支撐。v 根據(jù)擋土板放置方式不同，分為水平擋土板和垂直擋土板兩類(見圖見圖1. .12)。 (1) (1) 橫撐式支撐橫撐式支撐(2) (2) 板樁式支撐板樁式支撐 板樁式支撐特別適用于地下水位較高且土質(zhì)為細顆粒、松散飽和土的支護，可防治流砂現(xiàn)象產(chǎn)生。 板樁支撐作用：v使地下水在土中的滲流路線延長，減小了動水壓力，從而可預(yù)防流砂的產(chǎn)生；v板樁支撐既擋土又防水，特別適于開挖較深、地下水位較高的大型基坑；v可以防止基坑附近建筑物基礎(chǔ)下沉。 v鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。v平板樁(圖圖1.13(1.13(a)a)防水和承

9、受軸向壓力性能良好，易打入地下，但長軸方向抗彎強度較小；v波浪式板樁（圖圖1.13(1.13(b)b)）的防水和抗彎性能都較好，施工中多采用。 鋼板樁施工( (3) 3) 重力式支護重力式支護 通過加固基坑周邊的土而形成一定厚度的重力式墻，已達到擋土的目的。 常見結(jié)構(gòu)：v深層攪拌法水泥土樁擋墻；v旋噴樁擋墻；1 1.3.1 .3.1 填土的要求填土的要求 填土的土料應(yīng)符合設(shè)計要求。 v含有大量有機物、石膏和水溶性硫酸鹽(含量大于5%)的土以及淤泥、凍土、膨脹土等，均不應(yīng)作為填方土料；v以粘土為土料時，應(yīng)檢查其含水量是否在控制范圍內(nèi)，含水量大的粘土不宜作填土用；v一般碎石類土、砂土和爆破石渣可作

10、表層以下填料，其最大粒徑不得超過每層鋪墊厚度的2/3。 填土應(yīng)按整個寬度水平分層進行，當(dāng)填方位于傾斜的山坡時，應(yīng)將斜坡修筑成12階梯形邊坡后施工，以免填土橫向移動，并盡量用同類土填筑。回填施工前，填方區(qū)的積水采用明溝排水法排除，并清除雜物。 1 1.3.2 .3.2 土的壓實方法土的壓實方法填土的壓實方法一般有碾壓、夯實、振動壓實等幾種。 碾壓法是靠沿填筑面滾動的鼓筒或輪子的壓力壓實填土的，適用于大面積填土工程。碾壓機械有平碾(壓路機)、羊足碾、振動碾和汽胎碾。碾壓機械進行大面積填方碾壓，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。 夯實方法是利用夯錘自由下落的沖擊力來夯實填土，適用于小面積填土的壓實。

11、夯實機械有夯錘、內(nèi)燃夯土機和蛙式打夯機等。 振動法是將重錘放在土層的表面或內(nèi)部，借助于振動設(shè)備使重錘振動，土壤顆粒即發(fā)生相對位移達到緊密狀態(tài)。此法用于振實非粘性土壤效果較好。 近年來，又將碾壓和振動法結(jié)合起來而設(shè)計和制造了振動平碾、振動凸塊碾等新型壓實機械。振動平碾適用于填料為爆破碎石渣、碎石類土、雜填土或輕亞粘土的大型填方；振動凸塊碾則適用于亞粘土或粘土的大型填方。當(dāng)壓實爆破石渣或碎石類土?xí)r，可選用重815t的振動平碾， 鋪土厚度為0.61.5m，先靜壓、后震碾壓，碾壓遍數(shù)由現(xiàn)場試驗確定， 一般為68遍。壓路機羊足碾拖拉機夯汽油機夯夯1 1.3.3 .3.3 填土壓實的影響因素填土壓實的影響

12、因素 填土壓實的主要影響因素為壓實功、土的含水量以及每層鋪土厚度。 一、 壓實功的影響 填土壓實后的密度與壓實機械在其上所施加功的關(guān)系見圖圖1. .33。 二、 含水量的影響 v填土含水量的大小直接影響碾壓(或夯實)遍數(shù)和質(zhì)量。 v較為干燥的土，由于摩阻力較大，而不易壓實；當(dāng)土具有適當(dāng)含水量時，土的顆粒之間因水的潤滑作用使摩阻力減小，在同樣壓實功作用下，得到最大的密實度，這時土的含水量稱做最佳含水量最佳含水量(圖圖1. .34)。三、 鋪土厚度的影響 在壓實功作用下，土中的應(yīng)力隨深度增加而逐漸減小(圖圖1.351.35)，其壓實作用也隨土層深度的增加而逐漸減小。 各種壓實機械的壓實影響深度與土

13、的性質(zhì)和含水量等因素有關(guān)。 對于重要填方工程，其達到規(guī)定密實度所需的壓實遍數(shù)、鋪土厚度等應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和壓實機械在施工現(xiàn)場的壓實試驗決定。若無試驗依據(jù)應(yīng)符合表表1.81.8的規(guī)定。 表1.8 填土施工時的分層厚度及壓實遍數(shù) 壓實機具 分層厚度(mm) 每層壓實遍數(shù) 平碾 250300 68 振動壓實機 250350 34 柴油打夯機 200250 34 人工打夯 200 341 1.3.4 .3.4 填土質(zhì)量檢查填土質(zhì)量檢查填土壓實后必須要達到密實度要求，填土密實度以設(shè)計規(guī)定的控制干密度d(或規(guī)定的壓實系數(shù))作為檢查標(biāo)準(zhǔn)。 土的控制干密度與最大干密度之比稱為壓實系數(shù)。土的最大干密度乘以規(guī)范規(guī)定或設(shè)

14、計要求的壓實系數(shù)，即可計算出填土控制干密度d的值。 填方施工結(jié)束后，應(yīng)檢查標(biāo)高、邊坡坡度、壓實程度等。一、一、 推土機推土機 按行走的方式，可分為履帶式推土機和輪胎式推土機。 履帶式推土機附著力強，爬坡性能好，適應(yīng)性強；輪胎式推土機行駛速度快，靈活性好。推土機經(jīng)濟運距在100m以內(nèi)，效率最高的運距為60m。 1 1.4.1 .4.1 常用土方施工機械常用土方施工機械 二、二、 鏟運機鏟運機 按行走方式分為牽引式鏟運機和自行式鏟運機；按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機械操縱兩種。 為了提高鏟運機的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、推土機推土助鏟等方法，縮短裝土?xí)r間，使鏟斗的土裝得較滿。 助鏟法：根據(jù)填、

15、挖方區(qū)分布情況，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，合理選擇運行路線，提高生產(chǎn)率。一般有環(huán)形路線和“8”字形路線兩種形式。 v環(huán)形路線 見圖見圖1.23v“8”字形路線 見圖見圖1.24 鏟運機是一種能綜合完成全部土方施工工序(挖土、裝土、運土、卸土和平土)的機械。按行走方式分為自行式鏟運機和拖式鏟運機兩種。常用的鏟運機斗容量為2m3、5m3、6m3、7m3等數(shù)種，按鏟斗的操縱系統(tǒng)又可分為鋼絲繩操縱和液壓操縱兩種。 自行式鏟運機外形圖 鏟運機操縱簡單，不受地形限制，能獨立工作，行駛速度快，生產(chǎn)效率高。三、三、 單斗挖土機單斗挖土機 單斗挖土機按工作裝置不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種(圖圖1.251.25

16、)。 單斗挖土機按其操縱機構(gòu)的不同，可分為機械式和液壓式兩類。(1) (1) 正鏟挖土機正鏟挖土機 v正鏟挖土機的工作特點是前進行駛，鏟斗由下向上強制切土，挖掘力大，生產(chǎn)效率高；適用于開挖含水量不大于27%的一至三類土，且與自卸汽車配合完成整個挖掘運輸作業(yè)；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。 v正鏟挖土機的開挖方式，根據(jù)開挖路線與運輸車輛的相對位置的不同，挖土和卸土的方式有以下兩種： 正向挖土，側(cè)向卸土(圖圖1.26(1.26(b)b) 正向挖土，反向卸土(圖圖1.26(1.26(a)a) 正鏟挖掘機外形(a)正向挖土、反向卸土 (b)正向挖土、側(cè)向卸土 正鏟挖土機卸土方式反鏟挖掘機外形(a)溝端

17、開挖 (b)溝側(cè)開挖 (2)(2) 反鏟挖土機反鏟挖土機 v反鏟挖土機的工作特點是機械后退行駛，鏟斗由上而下強制切土，用于開挖停機面以下的一至三類土，適用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管溝，也適用濕土、含水量較大的及地下水位以下的土壤開挖。 v反鏟挖土機的開行方式有溝端開挖和溝側(cè)開挖兩種。 溝端開挖(圖圖1.28(1.28(a)a)反鏟挖土機停在溝端，向后退著挖土。 溝側(cè)開挖(圖圖1.28(1.28(b)b)挖土機在溝槽一側(cè)挖土，挖土機移動方向與挖土方向垂直。(3) (3) 拉鏟挖土機拉鏟挖土機 拉鏟挖土機工作時利用慣性，把鏟斗甩出后靠收緊和放松鋼絲繩進行挖土或卸土，鏟斗由上而下，靠自重切

18、土，可以開挖一、二類土壤的基坑、基槽和管溝等地面以下的挖土工程，特別適用于含水量大的水下松軟土和普通土的挖掘。拉鏟開挖方式與反鏟相似，可溝端開挖，也可溝側(cè)開挖。(4) 抓鏟挖土機 抓鏟挖土機主要用于開挖土質(zhì)比較松軟，施工面比較狹窄的基坑、溝槽、沉井等工程，特別適于水下挖土。土質(zhì)堅硬時不能用抓鏟施工。 抓鏟挖掘機拉鏟挖掘機一、 土方機械選擇的原則 施工機械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；土方施工機械的選擇與工程實際情況相結(jié)合；主導(dǎo)施工機械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過程的機械；選擇土方施工機械要考慮其他施工方法，輔助土方機械化施工。 1 1.4.2 .4.2 土方機械的選擇土方機械的選擇 二、

19、土方開挖方式與機械選擇 (1) 平整場地常由土方的開挖、運輸、填筑和壓實等工序完成。 地勢較平坦、含水量適中的大面積平整場地，選用鏟運機較適宜。 地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場地，運距在1000m以上時，可選擇正鏟挖土機配合自卸車進行挖土、運土，在填方區(qū)配備推土機平整及壓路機碾壓施工。挖填方高度均不大，運距在100m以內(nèi)時，采用推土機施工，靈活、經(jīng)濟。 (2) 地面上的坑式開挖 單個基坑和中小型基礎(chǔ)基坑開挖，在地面上作業(yè)時，多采用抓鏟挖土機和反鏟挖土機。抓鏟挖土機適用于一、二類土質(zhì)和較深的基坑；反鏟挖土機適于四類以下土質(zhì)，深度在4m以內(nèi)的基坑。(3) 長槽式開挖 指在地面上開挖具有

20、一定截面、長度的基槽或溝槽，適于挖大型廠房的柱列基礎(chǔ)和管溝，宜采用反鏟挖土機；若為水中取土或土質(zhì)為淤泥，且坑底較深，則可選擇抓鏟挖土機挖土。若土質(zhì)干燥，槽底開挖不深，基槽長30m以上，可采用推土機或鏟運機施工。地面上的坑式開挖 (4) 整片開挖 對于大型淺基坑且基坑土干燥，可采用正鏟挖土機開挖。若基坑內(nèi)土潮濕，則采用拉鏟或反鏟挖土機，可在坑上作業(yè)。(5)對于獨立柱基礎(chǔ)的基坑及小截面條形基礎(chǔ)基槽的開挖，則采用小型液壓輪胎式反鏟挖土機配以翻斗車來完成淺基坑(槽)的挖掘和運土。 為了保持基坑干燥，防止由于水浸泡發(fā)生邊坡塌方和地基承載力下降，必須做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明溝排水法和井點

21、降水法。 1.5 1.5 人工降低地下水位人工降低地下水位 1.5.1 1.5.1 明溝排水法明溝排水法 明溝排水法是一種設(shè)備簡單、應(yīng)用普遍的人工降低水位的方法。施工方法是，開挖基坑或溝槽過程中，遇到地下水或地表水時，在基礎(chǔ)范圍以外地下水流的上游，沿坑底的周圍開挖排水溝，設(shè)置集水井，使水經(jīng)排水溝流入井內(nèi)，然后用水泵抽出坑外(見圖見圖1.161.16)。明溝排水法適用于水流較大的粗粒土層的排水、降水，也可用于滲水量較小的粘性土層降水，但不適宜于細砂土和粉砂土層，因為地下水滲出會帶走細粒而發(fā)生流砂現(xiàn)象。 v流砂：當(dāng)開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細砂或粉砂時，如果采用集水井法降水開挖，當(dāng)挖至地下水

22、位以下時，坑底下面的土?xí)纬闪鲃訝顟B(tài)，隨地下水涌入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂。 流砂現(xiàn)象流砂現(xiàn)象v如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象，應(yīng)采取減小動水壓力的處理措施，使坑底土顆粒穩(wěn)定，不受水壓干擾。其方法有：如條件許可，盡量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m； 水中挖土?xí)r，不抽水或減少抽水，保持坑內(nèi)水壓與地下水壓基本平衡； 采用井點降水法、打板樁法、地下連續(xù)墻法防止流砂產(chǎn)生。 井點降水：基坑開挖前，在基坑四周預(yù)先埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)，在基坑開挖前和開挖過程中，利用抽水設(shè)備不斷抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基礎(chǔ)工程施工結(jié)束為止。 井點降水有兩類：一類為輕型井點(包括電滲井點與噴射井點)；另一類為管井點(深井泵)。 1.5.2 1.5.2 井點降水法井點降水法 (1) 輕型井點輕型井點 輕型井點(圖圖1.171.17)就是沿基坑周圍或一側(cè)以一定間距將井點管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi)，井點管上部與總管