第一章土方工程

第一章土方工程

第一章土方工程 第一节概述第二节场地设计标高的确定第三节土方工程量的计算与调配第四节土方工程的准备与辅助工作第五节土方工程的机械化施工第六节土方的填筑与压实

1.1 概述 主要内容： • 土方工程施工 • 土的工程分类 • 土的工程性质 • 土方边坡 back

土方工程施工 一、土方工程主要工种工程

二、土方工程施工的特点 1. 工程量大、劳动繁重、机械设备用量大、工期较长； 2. 施工条件复杂，如流砂，乱石等； 3. 多为露天作业，易受到周边施工环境、地质水文、气候等条件影响； 4. 技术要求高（制定方案和土方开挖过程中的质量，安全，以及随时可能碰到的问题）

所以在制定方案时应作到： （1）制定合理的施工方案；（2）合理的组织机械的施工，合理选择施工机械；（3）安排好交通运输，排水降水、支护及其他辅助工作；（4）合理安排进度，尽量避开雨季施工；（5）采取保证工程质量的措施；边坡稳定，基底稳定，防止基坑流砂等；（6）确定安全措施，防止塌方等造成人员安全事故，对周围建筑无的影响。

三、土方工程施工的基本要求 1）做好调查研究,了解土壤的种类和工程性质，土方工程的施工工期、质量要求及施工条件，施工地区的地形、地质、水文、气象等资料，编制切实可行的施工组织设计，拟定合理的施工方案和技术措施，预防产生流砂、管涌和塌方现象，以保证工程质量和安全，加快施工进度； 2）采用先进机具，尽可能采用机械化施工； 3) 要合理安排施工计划，尽量避开冬、雨期施工；

4）为了降低土石方工程施工费用，减少运输量和占用农田，要对土方进行合理调配、统筹安排； 5）在土方工程施工前，应完成场地清理，地面水的排除和测量放线工作等土方工程的准备工作；

土方的准备工作： 场地清理土方量计算地表水排除、临时设施机械进场、测量放线等基坑支护、降水处理等

四、土方工程施工前应准备资料 1）当地实测地形图（包括测量成果），比例一般为1：500～1：1000； 2）原有地下管线、地下障碍物、构筑物等竣工图； 3）施工图或基础结构图； 4）工程地质、水文、气象等资料； 5）平面控制桩和水准点的有关资料；

6）施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且经上级技术主管部门批准，并已得到建设单位和监理单位审核；地下室工程的土方工程，必须经市级建设主管部门组织的技术专家组审核通过。6）施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且经上级技术主管部门批准，并已得到建设单位和监理单位审核；地下室工程的土方工程，必须经市级建设主管部门组织的技术专家组审核通过。 back

土的工程分类 在土木工程施工中，按土的开挖难易程度将土分为八类（十六级别）见表1-1 • 土的工程性质一、土的可松性 1.定义：土具有可松性，即自然状态下的土经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。 go

back

土方工程量以自然状态下土的体积计算，土方调配、机械生产率、运输工具数量等的计算，必须考虑土的可松性。其可松性程度由可松性系数表示土方工程量以自然状态下土的体积计算，土方调配、机械生产率、运输工具数量等的计算，必须考虑土的可松性。其可松性程度由可松性系数表示 Ks =V2 /V1（1.1） Ks’=V3 /V1 （1.2） Ks：最初可松性系数； Ks’：最终可松性系数；（两者的大小取决于土的类别）

V1：土在天然状态下的体积； V2：土经开挖后的松散体积； V3：土经回填压实后的体积； 2. 用途：土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土体积，以及计算基坑填土所需的填方量。 1）计算挖土的体积：实际的基坑大小，即指在自然状态下土的体积V1 。

2）机具运土的体积： 开挖后松散体积 V2，即 V2 = KsV1 ； 3）现场预留土方量作为回填土：基坑回填体积=基坑体积—基础在基坑内的体积 4）借土、弃土工程量的计算：弃土量 = （ Vw – Vt / Ks’） Ks 借土量 = （ Vt – Vw / Ks’） Ks / Ks’

二、土的压缩性 三、原状土经机械压实后的沉降量四、土的渗透性五、土的密实度另外，土的工程性质还有含水量、渗透性、抗剪强度、土压力等。 back

图1.1 边坡坡度示意图 • 土方边坡一、定义土方的边坡为深挖或高筑成倾斜的自由面。边坡坡度以其高度 H 与其底宽 B之比表示。土方边坡坡度 = H / B = 1 ：m m = B / H m 为坡度系数

二、影响坡度的因素 土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载的大小、及气候条件。三、坡度的确定原则：保证土体稳定、施工安全，又要节省土方

（a） （b）（c）（d）图1.2 （a）直线边坡（b）不同土层折线边坡（c）不同深度折线边坡（d）阶梯边坡四、边坡形式 back

1.2 场地设计标高的确定 主要内容： • 场地设计标高确定的一般方法 • 场地设计标高的调整 back

场地设计标高确定的一般方法 一、确定场地设计标高应满足的条件 1）满足建筑规划、生产工艺及运输、场地排水和最高洪水位等要求； 2）力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。 3）充分利用地形、分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高。

二、场地设计标高确定的一般方法 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： (1)小型场地----挖填平衡法 (2)大型场地----最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）

三、场地设计标高确定的具体步骤： 1. 在地形图上将施工区域划分若干个方格网，方格网的边长为10～50m； 2. 确定各小方格角点的原地形标高；（1）实地测量（水准仪）；（2）等高线插入法；根据地形图上相邻两等高线的标高，用线性插入法求得。

（1.3） 3. 按填挖方平衡确定设计标高挖填土方量相等的原则，场地设计标高可按下式求得。见图1.3所示式中：N ——方格数； H0——所计算的场地设计标高(m)； Hi1、Hi2、Hi3、Hi4——第 i 个方格四个角点的原地形标高。

图1.3 场地设计标高H0计算示意图 (a)方格网划分 (b)场地设计标高示意图 1一等高线；2--自然地面，3一场地设计标高平面 (a) (b)

考虑个角点标高的“权”，则场地设计标高H0可改写成下列形式：考虑个角点标高的“权”，则场地设计标高H0可改写成下列形式：（1.4） H1——1个方格仅有的角点标高； H2——2个方格共有的角点标高； H3——3个方格共有的角点标高； H4——4个方格共有的角点标高。

4.根据泄水要求计算场地设计标高 泄水坡度有单面泄水、双面泄水单面泄水：场地内只有一个方向排水；双面泄水：场地内有两个方向排水，且互相垂直。（1）单向泄水时各方格角点的设计标高 Hn’＝H0±li （1.5）（2）双向泄水时各方格角点的设计标高 Hn’＝H0±lxix±lyiy（1.6）计算简图见图1.4

(a) (b) 图1.4 场地泄水坡度示意图 (a)单向泄水 (b)双向泄水 back

场地设计标高的调整 1. 土的最终可松性影响，需相应的提高设计标高； 2. 考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计标高； 3. 若采用场外取土或弃土的施工方案，根据经济比较的结果，应考虑因此引起的土方量的变化，需将设计标高进行调整； 4. 场内泄水坡度的影响。如修改设计标高，需重新计算土方工程量。 back

1.3 土方工程量的计算与调配 主要内容： • 基坑（槽）和路堤的土方量计算 • 场地平整土方量计算 • 土方调配 back

图1.5 基坑 （1.7） • 基坑（槽）和路堤的土方量计算其土方量可按拟柱体积的公式计算。

图1.6 基槽、路堤 （1.8）当基槽和路堤沿长度方向断面呈连续性变化时，可用断面法沿长分段（10m或20m),其土方量可分段计算。将各段土方量相加即得总土方量。 back

场地平整土方量计算 一、特点：面积大；兼有挖方、填方。二、方法----方格网法在场地设计标高确定后，需平整的场地各角点的施工高度即可求得，然后按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量，这样可以求得整个场地的填、挖土方总量。

11 12 13 23 21 22 图1.7 具体步骤： 1.划分方格网，根据地形变化和精度的要求定边长，边长一般为10m～20m，各方格左上角逐一标出其角点编号； B A

22 B A x l 图1.8 2.计算各角点地面标高: • 按地质部门给出（实地测量）； (2) 依据地形图上的等高线，用线性插入法求出。 H22 = HA+( HB－HA ）/ l × x

3.计算各角点的设计标高： 即 H0，若考虑泄水坡度则， Hn’＝H0±lxix±lyiy。 4.计算各角点的施工高度: 挖或填的高度，为:设计标高-地面标高 Hn’-Hn + 为填方，- 为挖方。

5.计算不开挖点即零点，绘出零线： 填挖土方的计算首先要知道“零线”的位置，在该线上，施工高度为0。 “零线”：挖方区与填方区的交线。即不填不挖的交线。在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点位置（图1-9），将各相邻的零点连接起来就为零线。

图1.9 零点位置计算 确定零点的位置 x， X= a h1/(h1+h2) h1、h2为相邻角点的填、挖的施工高度（绝对值）

（1.9） 6.计算各方格内的挖或填方体积：土方几何形状，一般为四种类型:四角点全填或全挖、两点填两点挖、三点填一点挖或相反。 A.四方棱柱体法（1）全挖、全填方格

（1.10） 式中： V— 挖方或填方的土方量（m）； h1,h2,h3,h4— 方格四角点的挖填高度（绝对值）（2）部分挖、部分填方格

图1.13 按地形将方格划分成三角形 B.三角棱柱体法三角棱柱体法，是将每一个方格顺地形的等高线沿对角划分成两个三角形，然后计算每一个三角棱柱体的土方量。

（1.11） （1）全挖全填式中: a —方格边长(m)； hl，h2，h3——三角形各角点的施工高度（绝对值）

（1.12） （1.13）（2）有挖有填其中锥体部分的体积为: 楔体部分的体积为:

7.统计挖、填土方量 Vw =∑ Vwi Vt = ∑Vti (1.14) 8.调整设计标高 back

土方调配 工作内容：划分调配区；计算土方调配区之间的平均运距（或单位土方运价、单位土方施工费用）；确定土方最优调配方案；绘制土方调配图。一、划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价 1.调配区的划分

第一章 土方工程