第一章土方工程第一節概述第二節土方計算與調配第三節排水與降水第四節土方邊坡與土壁支護第五節土方工程的機械化施工第六節土方填筑與壓實1第一節概述一、土石方工程的施工特點土石方工程：主要過程：挖掘、填筑、運輸等輔助工作：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

面廣量大、勞動繁重。施工條件復雜。組織土方工程施工的要求

采用機械化施工；對土方進行合理調配、統籌安排；發揮機械最大使用效率；安排好準備及輔助工作；盡量避開冬、雨期施工；保證工程質量和安全。3二、土的工程分類及性質土的分類分類方法沉積年代顆粒級配密實度液性指數開挖難易程度4表1-1土的工程分類5土的工程性質（一）土的質量密度天然密度：土在天然狀態下單位體積的質量，用ρ表示。影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩定性干密度。單位體積土中固體顆粒的質量，用ρd表示。是檢驗填土壓實質量的控制指標。土的天然含水量影響土方的施工方法、邊坡穩定和回填土質量6土的工程性質（二）

土的滲透性水在土體中滲流的性能滲透系數K達西地下水流動速度公式v=KI

土的可松性自然狀態下的土，經過開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經回填壓實仍不能恢復的特性。7V1土的可松性V3V2最初可松性系數：最終可松性系數：天然狀態下體積開挖后松散體積回填壓實后體積計算土方施工機械及運土車輛：計算場地平整標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，余土全部運走，已知該土的可松性系數Ks=1.25，Ks′=1.05。設每輛汽車一次可運3m3，問需要運輸的車次為多少？解：V1=1500；V3′=500需要運輸的土方量：V=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、土方施工的準備工作制定施工方案場地清理排除地面水修筑好臨時道路及供水、供電等臨時設施。做好材料、機具、物資及人員的準備工作。設置測量控制網，打設方格網控制樁，進行建筑物、構筑物的定位放線等。根據土方施工設計做好邊坡穩定、基坑(槽)支護、降低地下水等土方工程的輔助工作。11作業：1.某建筑物外墻采用毛石基礎，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Ks=1.30，Ks′=1.05。試計算每100m長度基礎施工時的土方挖方量。若留下回填土后，余土要求全部運走，試計算預留回填土量及棄土量?；A基坑剖面圖12第二節土方計算與調配一、基坑、基槽和路堤的土方量計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，F2——基坑上下兩底面積(m2)；F0——F1與F2之間的中截面面積(m2)；

13當基槽和路堤沿長度方向斷面呈連續性變化時其土方量可以用同樣方法分段計算。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、場地平整標高與土方量

（一）確定場地設計標高1．初步設計標高

根據挖填方相等原則可得：場地設計標高即為各個方格平均標高的平均值?？砂聪率接嬎悖?/p>

式中：H?！嬎愕膱龅卦O計標高(m)；a——方格邊長(m)；N——方格數；H1l，…，H22——任一方格的四個角點的標高(m)。15

圖1—4場地設計標高H0計算示意圖(a)方格網劃分；(b)場地設計標高示意圖1一等高線；2--自然地面，3一場地設計標高平面(a)(b)16如令H1——1個方格僅有的角點標高；H2——2個方格共有的角點標高；H3——3個方格共有的角點標高；H4——4個方格共有的角點標高。 則場地設計標高H0可改寫成下列形式172．場地設計標高的調整

(1)土的可松性影響H0′＝H0+Δh式中：Vw——按理論標高計算出的總挖方體積；FW，FT——按理論設計標高計算出的挖方區、填方區總面積；Ks′——土的最后可松性系數。圖1－5考慮土的可松性調整設計標高計算示意圖(a)(b)18(2)場內挖方和填土的影響考慮場地邊坡土方：設計標高設計標高以上的填方工程（填筑路基）：設計標高設計標高以下的挖方工程（開挖水池等）：設計標高場外取土：設計標高場外棄土：設計標高降低降低提高提高降低19（3）場地泄水坡度的影響1）單向泄水時各方格角點的設計標高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）雙向泄水時各方格角點的設計標高Hn＝H0±lxix±lyiy

±——由場地中心點沿x，y方向指向計算點時，若其方向與ix，iy反向，則取“+”號，同向取“-”號(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（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%。試確定場地設計標高（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布置22解：1）計算場地設計標高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由公式場地設計標高：H0=（38.33+151.96+150.72）/4×9=9.47m242）根據泄水坡度計算各方格角點的設計標高以場地中心點為H0，由公式各角點設計標高為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）場地土方量計算

1.計算場地各方格角點的施工高度(即挖、填方高度)hn

hn＝Hn-Hn′(1—13)式中：hn——該角點的挖、填高度，以“＋”為填方高度，以 “－”為挖方高度(m)；Hn——該角點的設計標高(m)；Hn′——該角點的自然地面標高(m)。262.繪出“零線”方格線上的零點位置見圖1—9，可按下式計算：

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

圖1－9零點位置計算273.場地土方量計算（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——方格四個角點的挖填高度，以絕對值代人（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——三角形各角點的施工高度(m)， 用絕對值代入。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：2.某建筑物場地方格網如下圖所示，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。試按填挖平衡原則確定場地設計標高。某建筑物場地方格網XY32三、土方調配與優化調配區的劃分原則、平均運距和土方施工單價的確定最優調配方案的確定——表上作業法33調配區的劃分原則與建筑物平面位置相協調，并考慮開工順序及分期施工順序大小應滿足施工機械的技術要求范圍應與方格網相協調可考慮就近取土和棄土平均運距的確定：鏟運機、推土機：土方重心汽車、自行式鏟運機：按實際運距計算土方施工單價的確定：預算定額34“表上作業法”步驟編制初始調配方案——最小元素法最優方案判別法——假象價格系數法方案的調整——閉回路、奇數轉角取代3550040050050060080050050W4T2W2T3W3T1調配區土方量和平均運距100907011010080用“表上作業法”進行土方調配下圖為一矩形廣場，試求土方調配最優方案36挖方區填方區各調配區土方量及平均運距37挖方區填方區初始方案確定過程及計算結果500400100100300500××××××38挖方區填方區計算假象價格系數500400100100300500××××××50100-1070060406011040308039挖方區填方區計算檢驗數+50100-10700604060110403080++++-40挖方區填方區求解閉合回路及調整結果500400100100300500××x12×××50100-10700604060110403080100×40040070208041挖方區填方區再次計算檢驗數+50702070060406080403080++++++42挖方區填方區方案優化調整結果500400100×××××100×40040043500400500500600800500400W4T2W2T3W3T1W1100500400100400土方調配圖44初始方案的土方總運輸量：500×50+500×40+300×60+100×110+100×70+400×40=97000（m3﹒m）最優土方調配方案的土方總運輸量：400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000（m3﹒m）45作業：3.用表上作業法求解下表土方量的最優調配方案，并計算總運輸量（m3﹒m）為多少？46第三節排水與降水一、地面排水常采用在基坑周圍設置排水溝、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，并在基坑邊角處設置集水井。將水匯入集水井內，用水泵抽走。47集水井降水481．排水溝的設置排水溝底寬應不少于0.2～0.3m，溝底設有0.2％～0.5％的縱坡，在開挖階段，排水溝深度應始終保持比挖土面低0.4～0.5m2.集水井的設置集水井應設置在基礎范圍以外的邊角處。地下水流的上游，20-40m設置一個.優點：簡單、經濟，對周圍影響小缺點：易產生流砂、邊坡塌方及管涌現象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．流砂發生的原因動水壓力是流砂發生的重要條件。流動中的地下水對土顆粒產生的壓力稱為動水壓力。當動水壓力等于或大于土的浸水密度時，土顆粒處于懸浮狀態，并隨地下水一起流入基坑，即發生流砂現象。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墻法（4）在枯水季節開挖（5）井點降水法50四