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1、第一章 土方工程,广东建设职业技术学院,施工技术,常见土方工程有：场地平整、基坑（槽）与管沟的开挖，人防工程及地下建筑物的土方开挖，路基填土及碾压等 土方工程的施工过程有：开挖、运输、填筑、平整和压实等主要施工过程，以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。,施工技术,第一节 概述 一、土方工程的施工特点： 工业与民用建筑工程中土方工程一般分为四类： 1.场地平整 2.基坑(槽)及管沟开挖 3.地下工程大型土方开挖 4.土方填筑 土方工程的特点： （1）工程量大，施工工期长，施工条件复杂，劳动强度大； （2）多为露天作业，施工受当地气候条件影响大，且土的种类繁多，成分复杂，工程地质及水文地
2、质变化多，也对施工影响较大。,土方工程施工的基本要求： （1）开挖或填筑后的土体，其标高、断面尺寸、表面坡度等应准确，土体有足够的强度和和稳定性，符合设计规定的技术指标和质量要求； （2）施工中采用的排水、降水措施和边坡坡度设置、土壁支撑等技术措施得当； （3）填土的质量符合设计要求； （4）挖、运、填、筑等施工过程应尽量采用各种土方工程机械，组织机械化施工，降低劳动强度，提高生产率。,施工技术,施工技术,二、土的工程分类 土的分类方法较多，依土的颗粒级配或塑性指数分类；依土的沉积年代分类和土的工程特点分类等。根据土的坚硬程度和开挖的方法将土分为八类土。见表 依次为：松软土、普通土、坚土、砂砾
3、坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。前四类属一般土，后四类属岩石，土的这种八类分类法及其现场鉴别方法见下表,施工技术,（二）土的物理性质 1土的可松性与可松性系数 天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍不能完全恢复原来，这种现象称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即： KS KS 式中 KS土的最初可松性系数 KS-土的最终可松性系数 V1土在天然状态下的体积 V2土被挖出后松散状态下的体积 V3土经压（夯）实后的体积,施工技术,第二节 土方工程量的计算及土方调配 一、基坑、基槽土方量计算 土方的开挖，一般可分为基坑和基槽。 （一）基坑土方量计算 按立体几何中的拟柱体
4、体积公式计算，得出： V （A1+4A0+A2） 其中 H基坑深度（） A1、A2基坑上、下两底面积（） A0基坑中截面面积（）。A0（ ）2,施工技术,（一）基槽土方量计算 如果是基槽、路堤的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法计算: V1 （A1+4A0+A2） L1第一段的长度（） V1第一段的土方量（3） 其中中截面面积公式A0（ ）2 将各段土方量相加，即得总土方量： V=V1+V2+V 式中V1、V2、V各分段的土方量（3）,二、场地设计标高的确定 （一）确定场地设计标高的方法 （1）确定场地设计标高的一般要求：挖方量和填方量基本平衡；满足建设项目的生产工艺和运输要求；合理利
5、用地形，降低工程成本，提高土方施工的技术经济效果。 （2）初步确定场地设计标高时，可以根据在平整前和平整后，方格网范围内的挖方量和填方量相等的原则确定（可称为理论设计标高）。 （3）最终采用的场地设计标高，考虑因素：对初步确定的场地设计标高进行相应的调整；土的可松性；场地内各建（构）筑物基础、地下管沟等开挖土的影响；设计标高以上各种填方工程（如路堤、防爆堤等）的影响；场地边坡挖方量和填方量；场地各类借土或弃土对设计标高的影响。 （4）土的可松性对场地设计标高有相应提高（按理论计算出的H0进行施工，填土会有剩余），使提高后的设计标高，仍能保持场地挖填的平衡。,施工技术,施工技术,（二）初步计算场
6、地设计标高（H0） 假定整平后场地是水平的，不考虑边坡、泄水坡，利用平整前总土方量=平整后总土方量的原则，初步计算场地设计标高。 H1-为一个方格仅有的角点标高； H2-为二个方格共有的角点标高； H3-为三个方格共有的角点标高； H4- 为四个方格共有的角点标高；,施工技术,二、场地平整土方工程量计算 原则是：挖高填低 计算前先要确定场地的设计标高，由设计标高和天然地面的标高之差，得出各点的施工高度。 （一）场地设计标高的确定 考虑因素是：、满足规划、生产工艺和运输的要求； 、充分利用地形，尽量挖填方平衡，以减少 土方量； 、要有一定泄水坡度，满足排水要求； 、考虑最高洪水位的影响。,（二）
7、场地土方量计算：用方格网法 1划分方格网 边长通常可取为20m、30m、50m等 2、填写角点数据 角点编号左上位置 自然标高右下位置 设计标高右上位置 施工高度左下位置各方格角点的施工高度。 按公式 ： hn=Hn-H 计算 hn：角点施工高度。“+”表示填方，“-”表示挖方。 Hn：角点的设计标高（若无泄水坡度时，即为场地的设计标高）。 H：角点的自然地面标高。,施工技术,施工技术,3.计算零点位置：可用图解法或计算法。 当同一方格的四个角点的施工高度全为“+”或全为“”时，说明该方格内的土方则全部为填方或全部为挖方，如果一个方格中一部分角点的施工高度为“+”，而另一部分为“”时，说明此方
8、格中的土方一部分为填方，而另一部分为挖方，这时必定存在不挖不填的点，这样的点叫零点，把一个方格中的所有零点都连接起来，形成直线或曲线，这道线叫零线，即挖方与填方的分界线。 图解法：用尺在角点上标出相应比例，连线与方格相交点即为零线。,施工技术,施工技术,3计算方格土方工程量,4边坡土方工程量计算 图19是场地边坡的平面示意图，从图中可以看出，边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体进行计算，一种为三角形棱锥体（如图中 ）另一种为三角棱柱体（如图中的）,施工技术,A、三角形棱锥体边坡体积 图中其体积为 式中：L1边坡的长度（m）； F1边坡的端面积（m2）； h2角点的挖土高度； m边坡的坡度系
9、数。,施工技术,B、三角棱柱体边坡体积 如图中其体积为 当两端横断面面积相差很大的情况下： L边坡的长度（m）； F3、F5、F0边坡的两端及中部横短面面积,场地边坡平面图,施工技术,三、土方调配 （一）土方调配原则 1应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。 2应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。 3尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。 4调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小（如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。 （二）土方调配区的划分,施工技术,第三节 施工准备与辅助工作 一、施工准备：主要工作有： 1场地清理 拆除房屋，古墓、拆迁或改建通讯，
10、电力线路，上下水道以及其他建筑物，迁移树木，支除耕植土及河糖淤泥等。 2排除地面水 地面水的排除一般采用排水沟，截水沟、挡水坝等。 注：排水沟最好设置在施工区域边缘或道路两旁； 山区的场地平整施工，应在较高一面的山坡开挖截水沟； （3）在低洼地区施工时，必要时修筑挡水土坝，以阻挡雨水流入,3修筑临时设施 道路、供水、供电另外修筑临时住宿及办公房屋，加工棚等。,施工技术,二、土方边坡与土壁支撑 为了防止塌方，保证施工安全，基坑开挖时应做成一定的边坡或加设临时支撑保持土壁稳定。 （一）土方边坡 土方边坡的坡度是以土方挖方深度H与底宽B之比表示.即H:B=1:m,m为边坡系数。 边坡可做成直线型、折
11、线型、阶梯型,施工技术,土方边坡的坡度的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、坡度留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑地面标高时，挖方边坡可做成直立壁而不加支撑，但深度不超过下列规定： 密实、中密的砂土和碎石类土1.0 硬塑、可塑的粉土及粉质粘土1.25 硬塑、可塑的粘土及碎石类土（填充物为粘性土）1.5 坚硬的粘土2.0,施工技术,施工技术,施工技术,施工技术,（二）土壁支撑 在开挖基坑、沟槽时，为了缩小施工面，减少土方量或因场地限制不能放坡时，可以设置土壁支撑的施工方法。 沟槽采用横撑式支撑根据挡土板的不同，分为水平挡土板和垂直挡土
12、板。,施工技术,垂直挡土板,施工技术,三、土方工程施工排水与降低地下水位 降水方法分明排水法和人工降低地下水位法两类。 （一）明排水法 在开挖基坑周围做排水沟、积水井将地下水用抽水设备抽走的方法。,施工技术,降水在施工时可能产生流砂现象。 1.产生流砂现象的原因是土颗粒在动水压力的作用下，它受到推力和浮力，其剪应力为零，颗粒处于悬浮状态并随水一起流动而造成的。 动水压力表示公式为：G=-T=Irw,施工技术,2.易产生流沙的土 主要有：土颗粒组成中粘粒含量小于10%，粉粒含量大于75%；土的不均 匀系数小于5；土的天然空隙比大于0.75;土的天然含水量大于30%。 3管涌现象 当基坑坑底位于不
13、透水土层内，而不透水土层下面为承压蓄水层，坑底不透水土层的覆盖厚度的重量小于承压水的顶托力时，基坑底部即可能产生涌冒现象。 4流砂的防治办法：原则：“治流砂必治水” 主要有：抢挖法；打板桩法；水下挖土法；人工降低地下水位法；地下连续墙法。,施工技术,管涌现象,施工技术,（二）人工降低地下水位 方法主要有：轻型井点；喷射井点；电渗井点；管井井点及深井泵等。 1轻型井点降低地下水位 （1）轻型井点设备：由管路系统和抽水设备组成。 1）管路系统分为：滤管、井点管、弯点管、集中总管； 2）抽水设备分为：真空泵、离心泵、水气分离器。,施工技术,施工技术,施工技术,施工技术,施工技术,施工技术,（2）轻型
14、井点布置：应根据基坑大小与深度、土质、水位高低、降水深度等确定平面和高程的布置。 1.平面布置 当基坑或沟槽宽小于6m，降水深度不大于5m时，可用单排线状井点，且其两端延伸长沟槽宽B大于6m，宜用双排井点。 当基坑面积较大时，宜用环形式U形井点。 2.高程布置 轻型井点理论可降水深度10.3m，但因考虑设备水头损失，实际降水深度不超守6m。 井点管埋深HH1+h+iL，还应考虑井点管一般露出地面0.2m左右,且必须保证,滤管必须埋在透水层内。,施工技术,H1井点管埋设面至基坑底 面的距离； h降低后的地下水位至基坑 中心底面的距离，一般取 0.5 1.0m。 i 水力坡度，实测 单排井点1/4
15、1/5，双排井点 1/7，环状井点1/101/12； L 基坑短边方向井点管至基坑中心的水平距离。,施工技术,施工技术,（3）轻型井点的计算： 主要计算涌水量、井点管数量与井距确定、抽水设备的选用。井的分类有：完整井和不完整井，承压井和非承压井之分。 1承压完整井；2承压非完整井；3无压完整井；4无压非完整井,环状井点系统涌水量计算简图 (a)无压完整井； (b)无压非完整井,对于无压完整井(图1.34a)的环状井点系统，涌水量计算公式为：,施工技术,b.承压完整环状井点 c.抽水管数量与井距的确定 所选水泵的抽水能力应大于井点系统涌水量10%-20%. d.井点管的安装使用 轻型井点的安装程
16、序:先排放总管,再埋设井点管,用弯管将井点管与总管接通,最后安装抽水设备其中关键耐烦埋设井点管,应注意: 冲孔深度宜比滤管底深0.5m左右; 井点管与孔壁之间应用粗砂填灌; 在距地面下0.5-1m深度内,应用粘土封口,以防漏气.,井点管的埋设 (a)冲孔 (b)埋管,施工技术,轻型井点系统设计实例,施工技术,施工技术,施工技术,第四节 土方机械化施工 土方工程的施工过程主要包括：土方开挖、运输、填筑与压实。常用机械有：推土机、铲运机、单斗挖土机、装载机等。 一、常用土方施工机械的施工特点 （一）推土机施工 1作业方法及提高生产率的措施 特点：操作灵活，运转方便，所需工作面较小，行驶速度快，易于
17、转移，能爬300左右的缓坡适用范围。 它可挖一三类土，所需工作面较小，行驶速度快，操纵灵活。,施工技术,1.提高生产率的措施 (1)下坡推土 坡度不超过150 (2)并列推土 2-3台并列作业, 铲刀相距15-30cm,施工技术,(3)多刀送土 运距较远,土质较硬时,可多次将土集中,然后推送 2推土机生产率计算 小时生产率：Ph=3600q/TvKs （m3/h） 台班生产率：Pd=8PhKB（m3/台班）,施工技术,施工技术,（二）铲运机施工 特点:能综合完成挖土,运土、平土、填土、压实等工作，对行驶道路要求较低，操作灵活，运转方便，生产率高。 适用范围：大面积场地平整，开挖大基坑，沟槽，填
18、筑路基，堤坝等。 适用于铲运含水量不大于27%的松土和普通土 分类：按行走方式分为自行式和拖式；按操纵系统分为索式和油压式。可完成所有土方工作，其运距较短，土不能太硬、土含水量不能太大，否则应采取一定的措施处理。 1铲运机的开行线路：有环行和“8”字形开行两种。,2.铲运机的施工方法 (1)下坡铲土 坡度以50-70为宜 (2)跨铲法 预留土埂,间隔铲土以减少土外散损失. (3)助铲法 在较坚硬的土层中用推土机助铲,并可兼作松土,平整工作. 3铲运机生产率计算： 小时生产率Ph=3600qKc/TcKs （m3/h） 台班生产率Pd=8PhKB（m3/台班） TC=t1+2l/uc+t2+t3
19、,施工技术,施工技术,施工技术,（三）单斗挖土机施工 分类：按工作装置的不同，分为：正铲、反铲、拉铲、抓铲挖土机； 按操作机构的不同，分为机械式和液压式挖土机。,施工技术,1正铲挖土机 施工特点是：向前向上、强制切土，适宜开挖停机面以上的一三类土。 开挖方式：1.正向挖土 、侧向挖土 动臂回转角度小，运输方便 2.正向挖土 后方卸土 工作面大，但回转角大，运输方便,施工技术,2反铲挖土机 施工特点是：后退向下，强制切土，适宜开挖停机面以下的一三类土。 开挖方式：沟端开挖和沟侧开挖,施工技术,施工技术,3拉铲挖土机 施工特点是：后退向下，自重切土，适宜开挖停机面以下的一二类土。开挖方式：沟端开挖
20、和沟侧开挖 4抓铲挖土机 施工特点是：直上直下、自重切土，适宜开挖停机面以下的一二类土。,履带式拉铲挖土机 履带式抓铲挖土机,施工技术,（四）装载机,施工技术,（五）压实机械 1、冲击式压实机械 蛙式打夯机、内燃打夯机,施工技术,2、碾压式压实机械 自行式：光轮压路机、轮胎压路机 主要用于土方、砾石、碎石的回填压实及沥青混凝土路面的施工 牵引式：光面碾、羊足碾,施工技术,施工技术,3、振动压实机械： 手扶平板式 主要用于小面积的地基夯实；振动压路机主要用于工程量大的大型土方工程,施工技术,二、土方挖运机械的选择及配套计算 （一）土方机械的选择 场地平整机械选择：运距1KM以内且为一般土，含水量
21、不大时用铲运机，当个别地方土较硬、土太湿配合其他设备施工。；当在丘陵地带时，开挖高度3米以上，运距大于1KM且较集中时：方法1：正铲挖土机+自卸汽车+推土机；推土机+自卸汽车；推土机+装载机+自卸汽车,基坑、沟槽机械选择：开挖沟槽深1-2米且不长时用推土机；当不深、较长现状时用铲运机；当基坑较大且集中时用正铲挖土机+自卸汽车；当土较湿且不降水，土松软可选择反铲、拉铲或抓铲挖土机配自卸汽车为宜。,施工技术,第五节 土方填筑与压实 一、对土料的选择及填筑要求 一般设计要求素土夯实，当无设计要求时，应满足规范和施工工艺的要求：碎石类土、砂土和爆破石渣，可用作表层以下的填料，当填方土料为粘土时，填筑前
22、应检查其含水量是否在控制范围内。,含水量大的粘土不宜作为填土用。含有大量有机杂质的土，吸水后容易变形，承载能力降低；含水溶性硫酸盐大于的土，在地下水的作用下，硫酸盐会逐渐溶解消失，形成孔洞，影响土的密实度；这两种土以及淤泥，冻土、膨胀土等均不应作为填土。填土应分层进行，并尽量采用同类土填筑。如采用不用土填筑时，应将透水性较大的土层置于透水层较小的土层之下，不能将各种土混杂在一起使用，以免填方内形成水囊。,施工技术,碎石类土或爆破石渣作填料时，其最大粒径不得超过每层铺土厚度的2/3，使用振动碾时，不得超过每层铺土厚度的3/4，铺填时，大块料不应集中，且不得填在分段接头或填方与山坡连接处。 对基底
23、的处理：填方基底处理，应符合设计要求。当设计无要求时，应符合下列应满足规范和施工工艺要求的规定。,填方前，应根据工程特点、填料种类、设计压实系数，施工条件等合理选择压实机具，并确定填料含水量控制范围、铺土厚度和压实遍数等参数。对于重要的填方工程或采用新型压实机具时，上述参数应通过填土压实试验确定。 填土施工应接近水平状态，并分层填土、压实和测定压实后土的干密度，检验其压实系数和压实范围符合设计要求后，才能填筑上层。 在施工现场，土方回填，一般采用分层回填，机械为蛙式打夯机，铺土厚度控制在250以内。分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形，碾迹重叠0.51.0。上下层错缝距离不应小于。,施工技术,二
24、、填土的压实方法 有三种：碾压、振动压实和夯实 （一）碾压法 碾压法是由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤。一切拖动和自动的碾压机具，如平滚碾、羊足碾和气胎碾等工作都属于同一原理。 平滚碾分为轻型（5以下），中型（8以下）和重型（10）三种。使用时如采用“先轻后重”效果更佳。,施工技术,施工技术,（二）夯实法 现场大都采用蛙式打夯机，如必要采用人工打夯，一般采用加工的简单设备夯实，厚度分别为250和小于200。,施工技术,（三）振动压实法 主要应用于振实非粘性土效果较好。,施工技术,三、影响填土压实质量的因素 主要因素：压实功、土的含水量和每层铺土厚度。 1压实功的影响 土的密实度与压实机
25、械上所施加的功有一定的关系。（未达到压实度之前，成正比，接近时，密度变化不大） 在实际施工中，对于砂土只需碾压23遍，对亚砂土只需34遍，对亚粘土或粘土只需56遍。,土的密度与压实功的关系,施工技术,2土的含水量的影响 当土具有适当含水量时，水起润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减少，从而易压实。 为了保证在压实过程中土处于最佳含水量状态，当土过湿时，应预翻松晾干，也可掺入同类干土或吸水性材料，当土过干时，则应预先洒水润湿。,土的干密度与含水量关系,施工技术,3铺土厚度的影响 土在压实功的作用下，其应力随深度增加而逐渐减小，其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。,压实作用沿深度的变化,施工技
26、术,第六节 基坑（槽）施工 一、放线 分基槽放线和柱基放线。主要控制开挖边界线，定轴线、设龙门板，用石灰撒开挖边界线。,施工技术,二、基坑（槽）开挖 深基坑的土方开挖注意事项：对采用支护结构的基坑开挖的原则：“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”并做好监测，对出现异常情况，要采取针对性措施。,施工技术,第七节 土方工程质量标准与安全技术要求,一 、质量标准 （1）所有基坑、槽、沟的底面土质必须符号设计要求，不得扰动。 （2）填方的基底处理，必须符合设计及施工规范的要求。 （3）回填土料必须符合设计及施工规范的要求,施工技术,（4）填土必须分层回填，具有一定的密实度，以避免建筑物的不均匀沉降，检查压实后的实际干密度，采用环刀法取样，取样数量（组数）： 柱基取样按不少于柱基总数的10%，且不少于5个。 基槽或管沟回填每层按长度2050取样一组 基坑、室内填土每层按100500取样一组 场地平整填方按400900取样一组。 取样部位应在每层压实后的下半部。,施工技术,（5）土方工程的允许偏差和质量检验标准，应符合下表的规定。 二、安全技术 主要是对人的操作行为及物、机的不安全状态的检查，做到文明施工。,施工技术,施工技术,