第一章項(xiàng)目三-土方工程

建筑施工技術(shù)2012.9第一章土方工程施工第一節(jié)概述

1第二節(jié)土方量計(jì)算2第三節(jié)土方工程施工3第四節(jié)土方填筑與壓實(shí)4第六節(jié)爆破工程6第五節(jié)土方機(jī)械化施工

5工程實(shí)踐案例(自學(xué))按土開挖的難易程度將土分為：松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石、特堅(jiān)硬石等八類。松土和普通土可直接用鐵鍬開挖，或用鏟運(yùn)機(jī)、推土機(jī)、挖土機(jī)施工；堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)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(jiān)石、堅(jiān)石和特堅(jiān)硬石一般要用爆破方法施工。土的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見(jiàn)表1.1所示。

第一節(jié)土的工程分類及其工程物理性質(zhì)1.1.1土的分類與鑒別

表1.1土的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法土的分類

土的名稱

可松性系數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法

KSK’s一類土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.08～1.171.01～1.03能用鍬、鋤頭挖掘

二類土(普通土)亞粘土，潮濕的黃土，夾有碎石、卵石的砂，種植土，填筑土及亞砂土

1.14～1.281.02～1.05用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松

三類土(堅(jiān)土)軟及中等密實(shí)粘土，重亞粘土，粗礫石，干黃土及含碎石、卵石的黃土、亞粘土，壓實(shí)的填筑土

1.24～1.301.04～1.07要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍

四類土(砂礫堅(jiān)土)重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密實(shí)的黃土，天然級(jí)配砂石，軟泥灰?guī)r及蛋白石

1.26～1.321.06～1.09整個(gè)用鎬、撬棍，然后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘

土的分類

土的名稱

可松性系數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法

KSK’s五類土(軟石)硬石炭紀(jì)粘土，中等密實(shí)的頁(yè)巖、泥灰?guī)r、白堊土，膠結(jié)不緊的礫巖，軟的石炭巖

1.30～1.451.10～1.20用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土(次堅(jiān)石)泥巖，砂巖，礫巖，堅(jiān)實(shí)的頁(yè)巖，泥灰?guī)r，密實(shí)的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬七類土(堅(jiān)石)大理巖，輝綠巖，玢巖，粗、中?；◢弾r，堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r，風(fēng)化痕跡的安山巖、玄武巖

1.30～1.451.10～1.20用爆破方法開挖

八類土(特堅(jiān)硬石))安山巖，玄武巖，花崗片麻巖，堅(jiān)實(shí)的細(xì)?；◢弾r、閃長(zhǎng)巖、石英巖、輝長(zhǎng)巖、輝綠巖、玢巖1.45～1.501.20～1.30用爆破方法開挖土的含水量：土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。1.1.2土的工程性質(zhì)

土的含水量式中：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。

土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對(duì)土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實(shí)程度有直接的影響。(1.1)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(shí)程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計(jì)算：

土的天然密度和干密

式中ρ——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:土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值，用下式表示：

式中ρd——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(shí)。土的密實(shí)程度主要通過(guò)檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制。

(1.3)土的可松性系數(shù)

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(dòng)夯實(shí)，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)表示，即式中KS、KS′——土的最初、最終可松性系數(shù)；

V1——土在天然狀態(tài)下的體積，m3；V2——土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，m3；V3——土經(jīng)壓(夯)實(shí)后的體積，m3。(1.4)(1.5)土的最初可松性系數(shù)KS是計(jì)算車輛裝運(yùn)土方體積及挖土機(jī)械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計(jì)算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)，各類土的可松性系數(shù)見(jiàn)表1.1所示。

土的滲透性土的滲透性：指土體被水透過(guò)的性質(zhì)。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)：表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級(jí)配、密實(shí)程度等有關(guān)，是人工降低地下水位及選擇各類井點(diǎn)的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見(jiàn)表1.2所示。

表1.2土的滲透系數(shù)參考表

土的名稱

滲透系數(shù)(m/d)土的名稱滲透系數(shù)(m/d)粘土

＜0.005中砂

5.00～20.00亞

粘

土

0.005～0.10均質(zhì)中砂

35～50輕亞粘土

0.10～0.50粗砂

20～50黃土

0.25～0.50圓

礫

石

50～100粉砂

0.50～1.00卵石

100～500細(xì)砂

1.00～5.00房屋定位：在基礎(chǔ)施工之前根據(jù)建筑總平面圖設(shè)計(jì)要求，將擬建房屋的平面位置和零點(diǎn)標(biāo)高在地面上固定下來(lái)。定位一般用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和鋼尺等測(cè)量?jī)x器，根據(jù)主軸線控制點(diǎn)，將外墻軸線的交點(diǎn)用木樁測(cè)設(shè)在地面上(圖1.29)。

房屋外墻軸線測(cè)定后，根據(jù)建筑平面圖將內(nèi)部縱橫的所有軸線都一一測(cè)出，并用木樁及樁頂面小釘標(biāo)識(shí)出來(lái)。項(xiàng)目三基坑(槽)開挖一、建筑物的定位放線龍門板：便于恢復(fù)軸線及抄平

放線：基槽放線，柱基放線房屋定位和標(biāo)高引測(cè)后，根據(jù)基礎(chǔ)的寬度、土質(zhì)情況、基礎(chǔ)埋置深度及施工方法，計(jì)算確定基槽(坑)上口開挖寬度，拉通線后用石灰在地面上畫出基槽(坑)開挖的上口邊線即放線(圖1.30)。

1.2.2放線基槽開挖寬度的計(jì)算：

(1)不放坡，不加擋土板支撐(2)不放坡，但要留工作面

一般，當(dāng)基槽(坑)底在地下水位以上時(shí)，每邊留出工作面寬度為300mm(圖1.31)，基槽放灰線尺寸為：

式中d——基礎(chǔ)放灰線寬，mm；a——基礎(chǔ)底寬，mm；

c—工作面寬(一般取300mm)(1.15)(3)留工作面并加支撐

當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深，場(chǎng)地又狹窄不能放坡時(shí)，為防止土壁坍塌，必須設(shè)置支撐。此時(shí)，放灰線尺寸除考慮基礎(chǔ)底寬、工作面寬外，還需加上支撐所需尺寸(一般為100mm)。(4)放坡

如果基槽深度超過(guò)《土方和爆破工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定時(shí)，即使土質(zhì)良好且無(wú)地下水，亦需根據(jù)挖土深度和土質(zhì)情況，參照表1.5放坡。放灰線尺寸為(圖1.32)：式中b——放坡寬度，b=mh；m——坡度系數(shù)；h—基槽開挖深度。

(1.16)

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(shí)，挖方邊坡可做成直立壁不加支撐，但深度不宜超過(guò)下列規(guī)定：密實(shí)、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)：1.0m；硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土：1.25m；硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土)：

1.5m；堅(jiān)硬的粘土：2m。挖土深度超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮放坡或做成直立壁加支撐。

1.2.4.1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1.11)，即

土方邊坡坡度=

h/b=1/(b/h)=1∶m式中m=b/h稱為邊坡系數(shù)。

當(dāng)挖地基坑較深或晾槽時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)行情況采取護(hù)面措施。常用的坡面保護(hù)方法有帆布、塑料薄膜覆蓋法，坡面拉網(wǎng)法或掛網(wǎng)。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(shí)，挖方深度在5m以內(nèi)且不加支撐的邊坡的最陡坡度應(yīng)符合表1.4規(guī)定。

基坑(槽)或管溝挖好后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)工程或地下結(jié)構(gòu)工程施工。在施工過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查坑壁的穩(wěn)定情況。表1.4深度在5m內(nèi)的基坑(槽)、管溝邊坡的最陡坡度

土的類別

邊坡坡度(高∶寬)坡頂無(wú)荷載

坡頂有靜載

坡頂有動(dòng)載

中密的砂土

1∶1.001：1.251：1.50中密的碎石類土(充填物為砂土)1：0.751：1.001：1.25硬塑的粉土

1：0.671：0.751：1.00中密的碎石類土(充填物為粘性土)1：0.501：0.671：0.75硬塑的粉質(zhì)粘土、粘土

1：0.331：0.501：0.67老黃土1：0.101：0.251：0.33軟土(經(jīng)井點(diǎn)降水后)1：1.00----

永久性挖方邊坡坡度應(yīng)按設(shè)計(jì)要求放坡。臨時(shí)性挖方的邊坡值應(yīng)符合表1.5的規(guī)定。

表1.5臨時(shí)性挖方邊坡值

土的類別

邊坡值(高∶寬)砂土(不包括細(xì)砂、粉砂)1∶1.25～1∶1.50一般性粘土

硬

1∶0.75～1∶1.00硬、塑

1∶1.00～1∶1.25軟

1∶1.50或更緩碎石類土

充填堅(jiān)硬、硬塑粘性土

1∶0.50～1∶1.00充填砂土

1∶1.00～1∶1.50

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(huì)塌方。造成土壁塌方的主要原因有：

邊坡過(guò)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?；?槽)邊緣附近大量堆土，或停放機(jī)具、材料，或由于動(dòng)荷載的作用，使土體產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度。

1.2.4.2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(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。橫撐式支撐由擋土板、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。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(jiàn)圖1.12)。

(1)橫撐式支撐(2)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(xì)顆粒、松散飽和土的支護(hù)，可防治流砂現(xiàn)象產(chǎn)生。

板樁支撐作用：使地下水在土中的滲流路線延長(zhǎng)，減小了動(dòng)水壓力，從而可預(yù)防流砂的產(chǎn)生；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；可以防止基坑附近建筑物基礎(chǔ)下沉。

打入板樁的質(zhì)量要求：板樁位置在板樁的軸線上，板壁面垂直，保證平面尺寸準(zhǔn)確和垂直度；封閉式板樁墻要求封閉合攏；埋置達(dá)到規(guī)定深度要求，有足夠的抗彎強(qiáng)度和防水性能。

鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。平板樁(圖1.13(.a.))防水和承受軸向壓力性能良好，易打入地下，但長(zhǎng)軸方向抗彎強(qiáng)度較??；波浪式板樁（圖1.13(.b.)）的防水和抗彎性能都較好，施工中多采用。鋼板樁施工

板樁施工要正確選擇打樁方法、打樁機(jī)械和流水段劃分，以保證打設(shè)后的板樁墻有足夠的剛度和防水作用。鋼板樁打入法一般分為單獨(dú)打入法、雙層圍檁插樁法和分段復(fù)打法。鋼板樁單獨(dú)打入法適用于樁長(zhǎng)小于10m，且工程要求不高的鋼板樁支撐施工。A打樁方法的選擇雙層圍檁插樁法是在樁的軸線兩側(cè)先安裝雙層圍檁(一定高度的鋼制柵欄)支架后，將鋼板樁依次鎖口咬合全部插入雙層圍檁間。詳見(jiàn)圖1.14。分段復(fù)打法是在板樁軸線一側(cè)安裝好單層圍檁支架，將10～20塊鋼板樁拼裝組成施工段插入土中一定深度，形成一段鋼板樁墻，即屏風(fēng)墻。詳見(jiàn)圖1.15。B合理劃分流水段

施工流水段的劃分應(yīng)使板樁墻面垂直，滿足墻面支撐安裝要求，有利于封閉合攏，使行車路線短。

C鋼板樁打設(shè)準(zhǔn)備工作E鋼板樁的拔除D鋼板樁的打設(shè)鋼板樁、圍檁支架的矯正修理按施工圖放板樁的軸線進(jìn)行測(cè)標(biāo)高，作為控制板樁入土深度的依據(jù)。樁錘不宜過(guò)重，以防樁頭因過(guò)大錘擊而產(chǎn)生縱向彎曲。準(zhǔn)確安裝好圍檁支架。

地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻已是目前深基坑的主要支護(hù)結(jié)構(gòu)之一。對(duì)地下結(jié)構(gòu)層數(shù)多的深基坑的施工非常有利。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，可作防滲墻，形狀靈活缺點(diǎn)：需用專用機(jī)械，成本較高NOTE：分段施工接頭嚴(yán)密土釘墻及土錨桿土釘墻由被加固土體、放置在土中的土釘體和噴射砼面板組成，形成一個(gè)以土擋土的重力式擋土墻。土釘墻自上而下施工，靠土釘?shù)南嗷プ饔眯纬蓮?fù)合整體作用。土層錨桿適用于地下水低于土坡開挖段或降水措施后使地下水位低于開挖層的情況，但其失效影響較大，不適用于沒(méi)有臨時(shí)自穩(wěn)能力的淤泥、飽和軟弱土層。施工工藝：開挖工作面噴射砼設(shè)置土釘鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)設(shè)置排水系統(tǒng)土釘墻1.2.5基坑與基槽土方量計(jì)算

基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個(gè)平行的平面作底的一種多面體)體積公式計(jì)算(圖1.1)。即式中H——基坑深度，m；A1、A2——基坑上、下底的面積，m2；A0—基坑中截面的面積，m2。(1.6)基槽土方量計(jì)算可沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算(圖1.2)：

式中V1——第一段的土方量，m3；

L1—第一段的長(zhǎng)度，m。

將各段土方量相加即得總土方量：

(1.7)(1.8)1.2.6場(chǎng)地平整土方計(jì)算對(duì)于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場(chǎng)、車站等占地廣闊工程的平整場(chǎng)地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，將自然地面改造平整為場(chǎng)地設(shè)計(jì)要求的平面。

場(chǎng)地挖填土方量計(jì)算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計(jì)算的場(chǎng)地劃分成若干橫截面后，用橫截面計(jì)算公式逐段計(jì)算，最后將逐段計(jì)算結(jié)果匯總。橫截面法計(jì)算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區(qū)。對(duì)于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。

方格網(wǎng)法計(jì)算場(chǎng)地平整土方量步驟為：(1)讀識(shí)方格網(wǎng)圖方格網(wǎng)圖由設(shè)計(jì)單位(一般在1/500的地形圖上)將場(chǎng)地劃分為邊長(zhǎng)a=10～40m的若干方格，與測(cè)量的縱橫坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，在各方格角點(diǎn)規(guī)定的位置上標(biāo)注角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高(H)和設(shè)計(jì)標(biāo)高(Hn)，如圖1.3所示。(2)計(jì)算場(chǎng)地各個(gè)角點(diǎn)的施工高度施工高度為角點(diǎn)設(shè)計(jì)地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差，是以角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度。各方格角點(diǎn)的施工高度按下式計(jì)算：式中hn——角點(diǎn)施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為挖)，m；

n—方格的角點(diǎn)編號(hào)(自然數(shù)列1，2，3，…，n)。

(1.9)(3)計(jì)算“零點(diǎn)”位置，確定零線方格邊線一端施工高程為“+”，若另一端為“-”，則沿其邊線必然有一不挖不填的點(diǎn)，即為“零點(diǎn)”(圖1.4)。零點(diǎn)位置按下式計(jì)算：

式中x1、x2——角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離，m；h1、h2——相鄰兩角點(diǎn)的施工高度(均用絕對(duì)值)，m；

a—方格網(wǎng)的邊長(zhǎng)，m。(1.10)

確定零點(diǎn)的辦法也可以用圖解法，如圖1.5所示。方法是用尺在各角點(diǎn)上標(biāo)出挖填施工高度相應(yīng)比例，用尺相連，與方格相交點(diǎn)即為零點(diǎn)位置。將相鄰的零點(diǎn)連接起來(lái)，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。(4)計(jì)算方格土方工程量按方格底面積圖形和表1.3所列計(jì)算公式，逐格計(jì)算每個(gè)方格內(nèi)的挖方量或填方量。(5)邊坡土方量計(jì)算場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進(jìn)行計(jì)算，一種為三角棱錐體(圖1.6中①～③、⑤～?)，另一種為三角棱柱體(圖1.6中④)。

表1.3常用方格網(wǎng)點(diǎn)計(jì)算公式

項(xiàng)目圖式計(jì)算公式一點(diǎn)填方或挖方(三角形)兩點(diǎn)填方或挖方(梯形)三點(diǎn)填方或挖方(五角形)四點(diǎn)填方或挖方(正方形)A三角棱錐體邊坡體積式中l(wèi)1——邊坡①的長(zhǎng)度；

A1——邊坡①的端面積；h2——角點(diǎn)的挖土高度；

m—邊坡的坡度系數(shù)，m=寬/高。(1.11)B三角棱柱體邊坡體積

兩端橫斷面面積相差很大的情況下，邊坡體積

式中l(wèi)4——邊坡④的長(zhǎng)度；

A1、A2、A0—邊坡④兩端及中部橫斷面面積。

C計(jì)算土方總量將挖方區(qū)(或填方區(qū))所有方格計(jì)算的土方量和邊坡土方量匯總，即得該場(chǎng)地挖方和填方的總土方量。

(1.12)(1.13)【例1.1】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)如圖1.7所示，方格邊長(zhǎng)為20m×20m，填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0，挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5，試用公式法計(jì)算挖方和填方的總土方量。

【解】

(1)

根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點(diǎn)的地面設(shè)計(jì)標(biāo)高和自然標(biāo)高，計(jì)算結(jié)果列于圖1.8中。由公式1.9得：

h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83h10=251.56-252.00=-0.44h11=251.50-251.70=-0.20h12=251.46-251.40=0.06(2)計(jì)算零點(diǎn)位置。從圖1.8中可知，1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五條方格邊兩端的施工高度符號(hào)不同，說(shuō)明此方格邊上有零點(diǎn)存在。由公式1.10求得：1—5線x1=4.55(m)2—6線x1=13.10(m)6—7線x1=7.69(m)7—11線x1=8.89(m)11—12線x1=15.38(m)

將各零點(diǎn)標(biāo)于圖上，并將相鄰的零點(diǎn)連接起來(lái)，即得零線位置，如圖1.8。

(3)計(jì)算方格土方量。方格Ⅲ、Ⅳ底面為正方形，土方量為：VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格Ⅰ底面為兩個(gè)梯形，土方量為：VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)VⅠ(-)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)

方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面為三邊形和五邊形，土方量為：

VⅡ(+)=65.73(m3)VⅡ(-)=0.88(m3)VⅤ(+)=2.92(m3)VⅤ(-)=51.10(m3)VⅥ(+)=40.89(m3))VⅥ(-)=5.70(m3)方格網(wǎng)總填方量：∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格網(wǎng)總挖方量：

∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)(4)邊坡土方量計(jì)算。如圖1.9，④、⑦按三角棱柱體計(jì)算外，其余均按三角棱錐體計(jì)算，

依式1.11、1.12可得：V①(+)=0.003(m3)V②(+)=V③(+)=0.0001(m3)V④(+)=5.22(m3)V⑤(+)=V⑥(+)=0.06(m3)V⑦(+)=7.93(m3)V⑧(+)=V⑨(+)=0.01(m3)V⑩=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)邊坡總填方量：∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29(m3)邊坡總挖方量：∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25(m3)1.2.7土方調(diào)配

土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計(jì)(土方規(guī)劃)中的一個(gè)重要內(nèi)容，在平整場(chǎng)地土方工程量計(jì)算完成后進(jìn)行。編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理?xiàng)l件，把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個(gè)調(diào)配區(qū)，計(jì)算各調(diào)配區(qū)的土方量，并計(jì)算每對(duì)挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離)，確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案，應(yīng)使土方總運(yùn)輸量最小或土方運(yùn)輸費(fèi)用最少，而且便于施工，從而可以縮短工期、降低成本。

土方調(diào)配的原則：力求達(dá)到挖方與填方平衡和運(yùn)距最短的原則；近期施工與后期利用的原則。進(jìn)行土方調(diào)配，必須依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況、有關(guān)技術(shù)資料、工期要求、土方施工方法與運(yùn)輸方法，綜合上述原則，并經(jīng)計(jì)算比較，選擇經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案。調(diào)配方案確定后，繪制土方調(diào)配圖(如圖1.10)。在土方調(diào)配圖上要注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量和每對(duì)挖填之間的平均運(yùn)距。圖中的土方調(diào)配，僅考慮場(chǎng)內(nèi)挖方、填方平衡。W為挖方，T為填方。第三節(jié)土方填筑與壓實(shí)1.3.1填土的要求填土的土料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。含有大量有機(jī)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；以粘土為土料時(shí)，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；一般碎石類土、砂土和爆破石渣可作表層以下填料，其最大粒徑不得超過(guò)每層鋪墊厚度的2/3。填土應(yīng)按整個(gè)寬度水平分層進(jìn)行，當(dāng)填方位于傾斜的山坡時(shí)，應(yīng)將斜坡修筑成1∶2階梯形邊坡后施工，以免填土橫向移動(dòng)，并盡量用同類土填筑?；靥钍┕で?，填方區(qū)的積水采用明溝排水法排除，并清除雜物。1.3.2土的壓實(shí)方法填土的壓實(shí)方法一般有碾壓、夯實(shí)、振動(dòng)壓實(shí)等幾種。

碾壓法是靠沿填筑面滾動(dòng)的鼓筒或輪子的壓力壓實(shí)填土的，適用于大面積填土工程。碾壓機(jī)械有平碾(壓路機(jī))、羊足碾、振動(dòng)碾和汽胎碾。碾壓機(jī)械進(jìn)行大面積填方碾壓，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。夯實(shí)方法是利用夯錘自由下落的沖擊力來(lái)夯實(shí)填土，適用于小面積填土的壓實(shí)。夯實(shí)機(jī)械有夯錘、內(nèi)燃夯土機(jī)和蛙式打夯機(jī)等。1.3.3填土壓實(shí)的影響因素填土壓實(shí)的主要影響因素為壓實(shí)功、土的含水量以及每層鋪土厚度。壓實(shí)功的影響

填土壓實(shí)后的密度與壓實(shí)機(jī)械在其上所施加功的關(guān)系見(jiàn)圖1.33。

1.3.3.2含水量的影響

填土含水量的大小直接影響碾壓(或夯實(shí))遍數(shù)和質(zhì)量。較為干燥的土，由于摩阻力較大，而不易壓實(shí)；當(dāng)土具有適當(dāng)含水量時(shí)，土的顆粒之間因水的潤(rùn)滑作用使摩阻力減小，在同樣壓實(shí)功作用下，得到最大的密實(shí)度，這時(shí)土的含水量稱做最佳含水量(圖1.34)。各種土的最佳含水量和最大干密度見(jiàn)表1.7所示。表1.7土的最佳含水量和最大干密度參考表

項(xiàng)次土的種類變動(dòng)范圍最佳含水量(%)(質(zhì)量比)最大干密度(g/cm3)1砂土8～121.80～1.882粘土19～231.58～1.703粉質(zhì)粘土12～151.85～1.954粉土16～221.61～1.801.3.3.3鋪土厚度的影響在壓實(shí)功作用下，土中的應(yīng)力隨深度增加而逐漸減小(圖1.35)，其壓實(shí)作用也隨土層深度的增加而逐漸減小。各種壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)影響深度與土的性質(zhì)和含水量等因素有關(guān)。對(duì)于重要填方工程，其達(dá)到規(guī)定密實(shí)度所需的壓實(shí)遍數(shù)、鋪土厚度等應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和壓實(shí)機(jī)械在施工現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)試驗(yàn)決定。若無(wú)試驗(yàn)依據(jù)應(yīng)符合表1.8的規(guī)定。表1.8填土施工時(shí)的分層厚度及壓實(shí)遍數(shù)

壓實(shí)機(jī)具分層厚度(mm)每層壓實(shí)遍數(shù)平碾250～3006～8振動(dòng)壓實(shí)機(jī)250～3503～4柴油打夯機(jī)200～2503～4人工打夯＜2003～41.3.4填土質(zhì)量檢查填土壓實(shí)后必須要達(dá)到密實(shí)度要求，填土密實(shí)度以設(shè)計(jì)規(guī)定的控制干密度ρd(或規(guī)定的壓實(shí)系數(shù)λ)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(shí)系數(shù)。土的最大干密度乘以規(guī)范規(guī)定或設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)系數(shù)，即可計(jì)算出填土控制干密度ρd的值。土的實(shí)際干密度可用“環(huán)刀法”測(cè)定。填方施工結(jié)束后，應(yīng)檢查標(biāo)高、邊坡坡度、壓實(shí)程度等，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表1.9的規(guī)定。表1.9填土工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)序檢查項(xiàng)目允許偏差或允許值(mm)檢查方法樁基基坑基槽場(chǎng)地平整管溝地(路)面基礎(chǔ)層人工機(jī)械主控項(xiàng)目1標(biāo)高-50±30±50-50-50水準(zhǔn)儀

2分層壓實(shí)系數(shù)

設(shè)計(jì)要求

按規(guī)定方法

一般項(xiàng)目

1回填土料

設(shè)計(jì)要求

取樣檢查或直觀鑒別

2分層厚度及含水量

設(shè)計(jì)要求

水準(zhǔn)儀及抽樣檢查

3表面平整度

2020302020用靠尺或水準(zhǔn)儀

推土機(jī)

按行走的方式，可分為履帶式推土機(jī)和輪胎式推土機(jī)。

履帶式推土機(jī)附著力強(qiáng)，爬坡性能好，適應(yīng)性強(qiáng)；輪胎式推土機(jī)行駛速度快，靈活性好。

目前，我國(guó)生產(chǎn)的履帶式推土機(jī)有東方32100、T-120、黃河220等；輪胎式推土機(jī)有TL160等。

第四節(jié)土方工程機(jī)械化施工1.4.1常用土方施工機(jī)械

鏟運(yùn)機(jī)

按行走方式分為牽引式鏟運(yùn)機(jī)和自行式鏟運(yùn)機(jī)；按鏟斗操縱系統(tǒng)分，有液壓操縱和機(jī)械操縱兩種。為了提高鏟運(yùn)機(jī)的生產(chǎn)效率，可以采取下坡鏟土、推土機(jī)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、挖方區(qū)分布情況，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件，合理選擇運(yùn)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。環(huán)形路線

見(jiàn)圖1.23“8”字形路線

見(jiàn)圖1.24單斗挖土機(jī)

單斗挖土機(jī)按工作裝置不同，可分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種(圖1.25)。

單斗挖土機(jī)按其操縱機(jī)構(gòu)的不同，可分為機(jī)械式和液壓式兩類。液壓式單斗挖土機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能無(wú)級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大；快速作業(yè)時(shí)，慣性小，并能高速反轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，可減少?gòu)?qiáng)烈的沖擊和振動(dòng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)身輕，尺寸??；附有不同的裝置，能一機(jī)多用；操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。(1)正鏟挖土機(jī)正鏟挖土機(jī)的工作特點(diǎn)是前進(jìn)行駛，鏟斗由下向上強(qiáng)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(gè)挖掘運(yùn)輸作業(yè)；可以挖掘大型干燥基坑和土丘等。正鏟挖土機(jī)的開挖方式，根據(jù)開挖路線與運(yùn)輸車輛的相對(duì)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1.26(b))正向挖土，反向卸土(圖1.26(a))

(2)

反鏟挖土機(jī)反鏟挖土機(jī)的工作特點(diǎn)是機(jī)械后退行駛，鏟斗由上而下強(qiáng)制切土，用于開挖停機(jī)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。

反鏟挖土機(jī)的開行方式有溝端開挖和溝側(cè)開挖兩種。溝端開挖(圖1.28(a))反鏟挖土機(jī)停在溝端，向后退著挖土。溝側(cè)開挖(圖1.28(b))挖土機(jī)在溝槽一側(cè)挖土，挖土機(jī)移動(dòng)方向與挖土方向垂直。(3)拉鏟挖土機(jī)拉鏟挖土機(jī)工作時(shí)利用慣性，把鏟斗甩出后靠收緊和放松鋼絲繩進(jìn)行挖土或卸土，鏟斗由上而下，靠自重切土，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(jī)抓鏟挖土機(jī)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(jiān)硬時(shí)不能用抓鏟施工。土方機(jī)械選擇的原則施工機(jī)械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；土方施工機(jī)械的選擇與工程實(shí)際情況相結(jié)合；主導(dǎo)施工機(jī)械確定后，要合理配備完成其他輔助施工過(guò)程的機(jī)械；選擇土方施工機(jī)械要考慮其他施工方法，輔助土方機(jī)械化施工。

1.4.2土方機(jī)械的選擇

土方開挖方式與機(jī)械選擇

(1)

平整場(chǎng)地常由土方的開挖、運(yùn)輸、填筑和壓實(shí)等工序完成。地勢(shì)較平坦、含水量適中的大面積平整場(chǎng)地，選用鏟運(yùn)機(jī)較適宜。地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場(chǎng)地，運(yùn)距在1000m以上時(shí)，可選擇正鏟挖土機(jī)配合自卸車進(jìn)行挖土、運(yùn)土，在填方區(qū)配備推土機(jī)平整及壓路機(jī)碾壓施工。挖填方高度均不大，運(yùn)距在100m以內(nèi)時(shí)，采用推土機(jī)施工，靈活、經(jīng)濟(jì)。(2)地面上的坑式開挖單個(gè)基坑和中小型基礎(chǔ)基坑開挖，在地面上作業(yè)時(shí)，多采用抓鏟挖土機(jī)和反鏟挖土機(jī)。抓鏟挖土機(jī)適用于一、二類土質(zhì)和較深的基坑；反鏟挖土機(jī)適于四類以下土質(zhì)，深度在4m以內(nèi)的基坑。(3)長(zhǎng)槽式開挖

指在地面上開挖具有一定截面、長(zhǎng)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(jī)；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(jī)挖土。若土質(zhì)干燥，槽底開挖不深，基槽長(zhǎng)30m以上，可采用推土機(jī)或鏟運(yùn)機(jī)施工。地面上的坑式開挖(4)整片開挖

對(duì)于大型淺基坑且基坑土干燥，可采用正鏟挖土機(jī)開挖。若基坑內(nèi)土潮濕，則采用拉鏟或反鏟挖土機(jī)，可在坑上作業(yè)。(5)對(duì)于獨(dú)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(jī)配以翻斗車來(lái)完成淺基坑(槽)的挖掘和運(yùn)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(diǎn)降水法。

1.5.1明溝排水法

明溝排水法是一種設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用普遍的人工降低水位的方法。第五節(jié)人工降低地下水水位施工方法是，開挖基坑或溝槽過(guò)程中，遇到地下水或地表水時(shí)，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(jiàn)圖1.16)。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(xì)砂土和粉砂土層，因?yàn)榈叵滤疂B出會(huì)帶走細(xì)粒而發(fā)生流砂現(xiàn)象。流砂：當(dāng)開挖深度大、地下水位較高而土質(zhì)為細(xì)砂或粉砂時(shí)，如果采用集水井法降水開挖，當(dāng)挖至地下水位以下時(shí)，坑底下面的土?xí)纬闪鲃?dòng)狀態(tài)，隨地下水涌入基坑，這種現(xiàn)象稱為流砂。

流砂現(xiàn)象如果土層中產(chǎn)生局部流砂現(xiàn)象，應(yīng)采取減小動(dòng)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(diǎn)降水法、打板樁法、地下連續(xù)墻法防止流砂產(chǎn)生。

井點(diǎn)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(guò)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(diǎn)降水有兩類：一類為輕型井點(diǎn)(包括電滲井點(diǎn)與噴射井點(diǎn))；另一類為管井點(diǎn)(深井泵)。對(duì)不同的土質(zhì)應(yīng)采用不同的降水形式，表1.6為常用的降水形式。1.5.2井點(diǎn)降水法

表1.6降水類型及適用條件

適合條件降水類型滲透系數(shù)(cm/s)可能降低的水位深度(m)輕型井點(diǎn)多級(jí)輕型井點(diǎn)10-2～10-5

3～66～12噴射井點(diǎn)10-3～10-6

8～20電滲井點(diǎn)＜10-6

宜配合其他形式降水使用深井井管≥10-5

＞10(1)輕型井點(diǎn)

輕型井點(diǎn)(圖1.17)就是沿基坑周圍或一側(cè)以一定間距將井點(diǎn)管(下端為濾管)埋入蓄水層內(nèi)，井點(diǎn)管上部與總管連接，利用抽水設(shè)備將地下水經(jīng)濾管進(jìn)入井管，經(jīng)總管不斷抽出，從而將地下水位降至坑底以下。輕型井點(diǎn)法適用于土壤的滲透系數(shù)為0.1～50m/d的土層中；降低水位深度：一級(jí)輕型井點(diǎn)3～6m，二級(jí)井點(diǎn)可達(dá)6～9m。

輕型井點(diǎn)設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管等。

濾管(圖1.18)為進(jìn)水設(shè)備，其構(gòu)造是否合理對(duì)抽水設(shè)備影響很大。

基坑施工排水與降低地下水位管路系統(tǒng)包括：濾管、井點(diǎn)管、彎聯(lián)管及總管等1）濾管抽水設(shè)備的工作原理：2）井點(diǎn)管3）集水總管抽水設(shè)備是由真空泵、離心泵和水氣分離器（又叫集水箱）等組成。抽水設(shè)備輕型井點(diǎn)的布置

當(dāng)基坑或溝槽寬度小于6m，水位降低深度不超過(guò)5m時(shí)，可用單排線狀井點(diǎn)布置在地下水流的上游一側(cè)，兩端延伸長(zhǎng)度一般不小于溝槽寬度(圖1.19)。

在考慮到抽水設(shè)備的水頭損失以后，井點(diǎn)降水深度一般不超過(guò)6m。井點(diǎn)管的埋設(shè)深度H(不包括濾管)按下式計(jì)算(圖1.19(b))：式中H1——井點(diǎn)管埋設(shè)面至基坑底的距離，m；h——基坑中心處坑底面(單排井點(diǎn)時(shí)，為遠(yuǎn)離井點(diǎn)一側(cè)坑底邊緣)至降低后地下水位的距離，一般為0.5～1.0m；i——地下水降落坡度；環(huán)狀井點(diǎn)為1/10，單排線狀井點(diǎn)為1/4；

L——井點(diǎn)管至基坑中心的水平距離(單排井點(diǎn)中為井點(diǎn)管至基坑另一側(cè)的水平距離)，m。

(1.14)如寬度大于6m或土質(zhì)不定，滲透系數(shù)較大時(shí)，宜用雙排井點(diǎn)，面積較大的基坑宜用環(huán)狀井點(diǎn)(圖1.20)；為便于挖土機(jī)械和運(yùn)輸車輛出入基坑，可不封閉，布置為U形環(huán)狀井點(diǎn)。

當(dāng)一級(jí)井點(diǎn)系統(tǒng)達(dá)不到降水深度時(shí)，可采用二級(jí)井點(diǎn)，即先挖去第一級(jí)井點(diǎn)所疏干的土，然后在基坑底部裝設(shè)第二級(jí)井點(diǎn)，使降水深度增加（圖1.21）。

輕型井點(diǎn)的安裝輕型井點(diǎn)的施工分為準(zhǔn)備工作及井點(diǎn)系統(tǒng)安裝。

準(zhǔn)備工作包括井點(diǎn)設(shè)備、動(dòng)力、水泵及必要材料準(zhǔn)備，排水溝的開挖，附近建筑物的標(biāo)高監(jiān)測(cè)以及防止附近建筑沉降的措施等。埋設(shè)井點(diǎn)系統(tǒng)的順序：根據(jù)降水方案放線、挖管溝、布設(shè)總管、沖孔、下井點(diǎn)管、埋砂濾層、粘土封口、彎聯(lián)管連接井點(diǎn)管與總管、安裝抽水設(shè)備、試抽。

井點(diǎn)管的埋設(shè)一般用水沖法施工，分為沖孔(圖1.22(a))和埋管(圖1.22(b))兩個(gè)過(guò)程。輕型井點(diǎn)使用

輕型井點(diǎn)運(yùn)行后，應(yīng)保證連續(xù)不斷地抽水。

井點(diǎn)淤塞，一般可以通過(guò)聽(tīng)管內(nèi)水流聲響、手摸管壁感到有振動(dòng)、手觸摸管壁有冬暖夏涼的感覺(jué)等簡(jiǎn)便方法檢查。

地下基礎(chǔ)工程(或構(gòu)筑物)竣工并進(jìn)行回填土后，停機(jī)拆除井點(diǎn)排水設(shè)備。

管井和深井井點(diǎn)管井井點(diǎn)就是沿基坑每隔一定距離設(shè)置一個(gè)管井，每個(gè)管井單獨(dú)用一臺(tái)水泵不斷抽水來(lái)降低地下水位。管井井點(diǎn)的主要設(shè)備有管井，吸水管和水泵。管井由井壁管和過(guò)濾網(wǎng)兩部分組成。管井的沉入，可用泥漿護(hù)壁鉆孔法成孔。補(bǔ)充材料1地基局部處理地基局部處理：指在淺基礎(chǔ)開挖基槽(坑)的施工中或驗(yàn)槽(坑)時(shí)，發(fā)現(xiàn)基槽(坑)范圍內(nèi)有洞穴、軟弱土層或巖基、墻基等局部異常地基的處理。處理的方法和原則：將局部軟弱層或硬物盡可能挖除，回填與天然土壓縮性相近的材料，分層夯實(shí)；處理后的地基應(yīng)保證建筑物各部位沉降量趨于一致，以減少地基的不均勻下沉。1、軟松土坑(填土、墓穴、淤泥)的處理將坑中的軟松土、虛土全部挖除，使坑底及四周均見(jiàn)天然土，然后用與坑邊天然土層相近的材料分層夯實(shí)回填至坑底標(biāo)高處。常用回填材料有砂、砂礫石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分層夯實(shí)回填時(shí)，每層厚度200mm，如圖1.36(a)所示。軟松土坑范圍較大，超過(guò)地槽的寬度時(shí)，應(yīng)將該范圍內(nèi)的基槽適當(dāng)加寬，挖至天然層，將部分基礎(chǔ)加深，做成1∶2踏步與兩端相接，如圖1.36(c)所示。對(duì)于范圍和深度較大的軟土坑，由于回填材料與天然地基密實(shí)度相差較大，會(huì)造成基礎(chǔ)不均勻下沉，所以還要考慮加強(qiáng)上部