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1、第1章 土方工程 第一节 概述 第二节 土方工程量的计算机土方调配 第三节 施工准备与辅助工作 第四节 土方机械化施工 第五节 土方填筑与压实 第六节 基坑（基槽）施工第一节 概述教学目标：掌握土石方的种类及现场如何鉴别、土石方的施工方法以及机械化施工、土方工程量的计算、基坑边坡稳定性分析和施工降排水的措施等内容。重点难点及关键：要求重点掌握土石方的种类；土石方机械化施工；回填土方的方法、要求及影响土方压实度的主要因素；深基坑施工时的降排水和支护的措施。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
2、一、土方工程的施工特点土方工程的特点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，工程地质及水文地质变化多，也对施工影响较大。二、土的工程分类根据土的坚硬程度和开挖的方法将土分为八类土。依次为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类1、动力触探试验的定义 利用一定的锤击能量，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的难易程度来判别土层工程性质的一种现场测试方法。判别指标采用的是贯入一定深度的锤击数。二、土的工程分类2、动力触探试验的优点及适用性 优点：试验设备相对简单，操作方便，适应土类较广
3、，并且可以连续贯入。缺点：试验误差较大，再现性较差。适用土类：对难以取样的各种填土、砂土、粉土、碎石 土、砂砾土、卵石、砾石等含粗颗粒的土类。二、土的工程分类3、动力触探试验的分类 1国际分类 1974年和1982年在欧洲召开的二次国际触探学术会议，对动力触探测试方法的统一起了推动作用。会议建议按使用穿心锤的重量（或锤击能量）的不同，将动力触探分为：轻型（10kg）、中型（1040kg）、重型（4060kg）及超重型（60kg）。2我国分类 我国土工试验规程（SD12886）将动力触探分为轻型、重型、超重型三种。其规格及适用土类见表41。二、土的工程分类圆锥动力触探的类型及规格 类 型 轻 型
4、 重 型 超重型 直径（mm）40 74 74 截面积（cm2）12.6 43 43 探头规格 锥角（）60 60 60 锤质量（kg）10 63.5 120 落锤 落距（cm）50 76 100 探杆直径（mm）25 42 5060 试验指标N 贯入30cm击数 N10 贯入10cm击数 N63.5 贯入10cm击数 N120 主要适用土类 浅部填土、砂土、粉土和粘性土 砂土、中密以下的碎石土和极软岩 密实和很密的碎石土、极软岩、软岩 二、土的工程分类4、仪器设备 1轻型动力触探 包括（1穿心锤、2锤垫、3探杆、4圆锥探头）见图。重锤的提升有人力和机械两种。二、土的工程分类 5重型动力触探
5、重型、超重型设备与轻型设备相似，只是在尺寸和重量上有差别。另外，重型动探试验一般都采用自动落锤方式，在锤上增加了提引器。二、土的工程分类6、技术要求 1为确保恒定的锤击能量，应采用固定落距的自动落锤装置。2锤击时应保持探杆的垂直，锤击过程应防止锤击偏心、探杆歪斜和探杆侧向晃动。因此，要求探杆连接后的最初5m最大偏斜度不应超过1，大于5m后的最大偏斜度不应超过2。每贯入1m，应将探杆转一圈半，使触探能保持垂直贯入，并减少探杆的侧阻力。贯入深度超过10m后，每贯入0.2m即旋转一次。二、土的工程分类3每一触探孔应连续贯入，只是在接探杆时才允许停顿。4对轻、重型圆锥动力触探N10、N63.5正常范围
6、是350击，对超重型N120的正常范围是340击。当击数超过正常范围，如遇软粘土层，可记录每击的贯入度；如遇硬土层，可记录一定击数下的贯入度。5当N1050即可停止试验；当N63.550，可停止试验改用超重型试验。6我国一般采用贯入锤击速率为1530击/min。二、土的工程分类（一）、土的形成土是松散颗粒的堆积物，是岩石风化的产物。土是指覆盖在地表的没有胶结或弱胶结的颗粒堆积物。根据来源分：有机土和无机土岩石风化分为物理风化和化学风化。物理风化：量变过程，形成的土颗粒较粗；化学风化：质变过程，形成的土颗粒很细。对一般的土而言，通常既经历过物理风化，又有化学风化，只不过哪种占优而已。三、土的基本
7、性质（一）、土的形成物理风化：岩石经受风、霜、雨、雪的侵蚀，或受波浪的冲击、地震等引起各种力的作用，温度的变化、冻胀等因素使整体岩石产生裂隙、崩解碎裂成岩块、岩屑的过程。化学风化：岩体（或岩块、岩屑）与氧气、二氧化碳等各种气体、水和各种水溶液等物质相接触，经氧化、碳化和水化作用，使这些岩石或岩屑逐渐产生化学变化，分解为极细颗粒的过程。三、土的基本性质（一）、土的形成土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积土地球岩石地球风化三、土的基本性质（二）、土的组成土由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，可用三相图表示。三、土的基本性质（三）、土的物理性质指标1土的可松
8、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，仍不能完全恢复原状，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 V2/V1 KS V3/V1 三、土的基本性质（三）、土的物理性质指标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，仍不能完全恢复原状，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 V2/V1 KS V3/V1 三、土的基本性质2、土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在10010
9、5常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。%100swmm（三）、土的物理性质指标2、土的含水率w土的含水率，曾称为含水量，定义为土中水的质量与土粒的质量之比，以百分数表示，其表达式为：测定含水率常用的方法是烘干法，先称出天然土的质量，然后放在烘箱中，在100105常温下烘干，称得干土质量，按上式可算得。%100swmm（三）、土的物理性质指标2、土的含水率w 一般土的干湿程度用含水量表示：含水量5，为干土；在530之间，为潮湿土；30为湿土在一定含水量的条件下，用同样的机具，可使回填土达到最大的干密度，此含水量称为最佳含水量。砂土为 812粉土为915粉质粘土 1215 粘土为1923（三）
10、、土的物理性质指标3土的天然密度（）和干密度(d)土在天然状态下单位体积的质量，叫土的天然密度。用 m/v表示土的干密度是土的固体颗粒质量与总体积的比值。土的干密度（d）按下式计算：d ms/v土的干密度愈大，表示土愈密实。工程上常把干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的质量。（三）、土的物理性质指标3土的天然密度（）和干密度(d)土的密实度：通常用密实度表示土的紧密程度。同类土在不同状态下（如不同的含水量、不同的压实程度等），其紧密程度也不同。工程上用土的干密度来反映相对紧密程度：Pd/Pdmax式中 土的密实度（压实系数）pd 土的实际干密度pd 土的最大干密度（三）、土的物理
11、性质指标土的实际干密度可用“环刀法”测定。先用环刀取样，测出土的天然密度（p），并烘干后测出含水量（），用下式计算土的实际干密度。pd P/(1+0.01w)土的最大干密度用击实试验测定。（三）、土的物理性质指标（一）土的孔隙比e定义：土中孔隙的体积与土粒的体积之比，以小数表示，其表达式为：（二）土的孔隙率n定义：土中孔隙的体积与土的总体积之比，或单位体积内孔隙的体积，以百分数表示，其表达式为：svVVe%100VVnv（三）、土的物理性质指标5土的渗透系数土的透水系数是表示单位时间内水穿透土层的能力。（三）、土的物理性质指标第二节 土方工程量的计算及土方调配教学目标：掌握基坑（基槽土方量计算
12、公式，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。重点：基坑（基槽）土方量计算，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。难点：场地平整的基本原则和计算步骤及方法。一、基坑、基槽土方量计算按立体几何中的拟柱体体积公式计算，得出：图12基坑土方量计算 图13基槽土方量计算一、基坑、基槽土方量计算V H（A1+4A0+A2）/6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 H（A1+4A0+A2）/6二、场地平整土方工程量计算原则是：挖高填低、填挖平衡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。二、场地平整土方工程量计算（一）场地设计标高的确定如果无
13、其他特殊要求，一般根据挖填方平衡的原则确定。1初步计算场地设计标高方法：1）首先将场地地形图，根据要求的精度划分为长1040米的方格网（图111）二、场地平整土方工程量计算1初步计算场地设计标高方法：1）首先将场地地形图，根据要求的精度划分为长1040米的方格网（图111）二、场地平整土方工程量计算图111场地设计标高计算示意图（a）地形地图方格网 (b）计标高示意图1等高线；2自然地面；3设计地面二、场地平整土方工程量计算二、场地平整土方工程量计算平整后土方量 V后=H 0a2n 二、场地平整土方工程量计算2场地设计标高的调整 土的可松性影响 借土或弃土的影响 考虑泄水坡度对设计标高的影响
14、按上述调整后的设计标高进行场地平整,整个场地表面将处于同一个水平面,但实际上由于排水要求,场地表面均有一定的泄水坡度,因此还要根据场地泄水坡度要求,计算出场地内实际施工的设计标高。平整场地坡度，一般标明在图纸上，如设计无要求，一般取不小于2的坡度，根据设计图纸或现场情况，泄水坡度分单向泄水和双向泄水和单向泄水。二、场地平整土方工程量计算单向泄水时场地设计标高计算，是将已调整的设计标高（H/0）作为场地中心线的标高参（考图113），场地内任一点设计标高为：Hij =H/0 L i双向泄水时设计标高计算，是将已调整的设计标高H/0作为场地纵横方向的中心点（参考图114），场地内任一点的设计标高为：
15、Hij=H/0 Lx iX Ly iy二、场地平整土方工程量计算图113 单向泄水 图114 双向泄水二、场地平整土方工程量计算二）场地土方量计算：用方格网法1划分方格网并计算各方格角点的施工高度。按公式hn=Hn-H计算。2计算零点位置：可用图解法或计算法。3计算方格土方工程量：可按教材中表1-3公式计算。其实质是图形底面积乘平均施工高度。二、场地平整土方工程量计算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）二、场地平整土方工程量计算5计算土方总量将挖方区（或填方
16、区）的所有方格土方量和边坡土方量汇总后即得到场地平整挖（填）方的工程量。第三节 施工准备与辅助工作教学目标：了解：影响土方边坡的稳定的因素及土方边坡的形式。掌握：降低地下水位的方法；重点：轻型井点降水方法。一、施工准备：1场地清理 2排除地面水 3修筑临时设施二、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。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。二、土方边坡与土壁支撑（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：一般基坑：斜柱支撑、锚拉支撑等。深基坑：钢板桩支撑、挡土灌注桩支撑、挡土灌注与土层锚杆结合、地下连续墙支撑等。二、土方边坡与土壁支撑斜柱支撑内部钢管支撑外部锚拉支撑二、土方边坡与土壁支撑钢板桩支撑挡土灌注桩三、土方工程施工排水与降低底下水 位 降水方法分明排水法和人工降
