《土木工程施工》
第一章 土方工程
【学习要求】熟悉“土的可松性”概念，掌握场地设计标高的确定，掌握土方工程量计算、调配，运用表上作业法求最优调配方案；了解影响土方边坡稳定的因素，熟悉土壁支护的形式及适用范围，了解施工降水的基本方法及适用范围，熟悉轻型井点设计与施工；了解常用土方机械的性能及适用范围，能正确合理地选用；了解土方填筑与压实的基本要求及对工程质量的影响。
【重点难点】教学重点：场地设计标高的确定与调整、土方调配和施工、施工排水与降水。 教学难点：表上作业法进行土方调配、轻型井点降水的计算。
【时间分配】3次课、6课时。
1 土方规划
1.1 内容及施工要求
1.1.1 常见的土方工程施工内容有：
①场地平整 包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土量、合理进行土方平衡调配等。
②开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝 包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。
③土方回填与压实 包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。 1.1.2 土方工程的施工要求：
●要求标高、断面控制准确； ●土体有足够的强度和稳定性； ●土方量少、工期短、费用省；
●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；
●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。 1.2 土的工程分类
分类：在土方工程施工中，按开挖的难易程度分为八类，见教材表1-1 注：在湖南省（99）单位估价表中，一二类土统一划为普通土，三四类土统一划为坚土。不同类土的开挖费用和工效是不一样的，如基坑挖土石方的基价和台班产量：
单价（元/m3） 台班产量（m3/工日）
一二类 7.62 三四类 15.55 五类 19.96 六类 25.5 七类 53.49 八类 109.97 2.58 1.27 0.98 0.77 0.37 0.18 1.3 土的工程性质
土有各种工程性质（物理指标），其中影响土方施工的有土的质量密度、含水量、渗透性和可松性等。
① 土的质量密度——分天然密度和干密度。土的天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干密度是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。
② 土的含水量W——是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示：
W?G1?G2 （1.1） G2G1——含水状态时土的质量； G2——土烘干后的质量。
● 土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量； ● 土的含水量超过25～30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车； ● 回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。见教材表1.2
③ 土的渗透性——是指水在土中渗流的性能，一般以渗透系数K表示。渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性。一般土的渗透系数参考值见教材表1.3
④ 土的可松性——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。土的可松性用可松性系数KS表示。
土的可松性对土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土坑的容积，以及计算填方所需的挖方体积等均有很大的影响。
不同分类的土的可松性系数可参考教材表1.4
1.4 场地设计标高H0的确定
场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地的设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要的经济意义。确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。 1.4.1 H0的确定原则：
● 满足生产工艺和运输的要求；
● 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； ● 考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少； ● 要有合理的泄水坡度（≧2‰），满足排水要求； ●考虑最高洪水位的影响。 1.4.2 H0的确定步骤
⑴ 按填挖平衡原则确定场地设计标高，先计算出H0；
⑵ 场地设计标高的调整（考虑土的可松性、工程余土或用土、场地泄水坡度的影响），计算出Hn；
⑶ 求各方格角点的施工高度hn； ⑷ 绘出零线；
⑸ 计场算地挖、填土方量。 1.4.3 H0的确定方法
方格网的划分一般10～50m，常用20m、40m；
方格网角点高程可采用水准仪实地测量或利用地形图的等高线用插入法求得；
按挖填平衡确定设计标高H0的实用公式为：
1H0?(?H1?2?H2?3?H3?4?H4) （1-13）
4n以P9页图1.14为例讲解 1.4.4 场地设计标高H0的调整：
按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整,求出H0,： ● 土的可松性影响——填方因土的可松性引起的填方体积增加； ● 考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计标高；
● 场内挖方和填方的影响——从经济观点出发，安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的挖填土方量的变化；
1.4.4.1 土的可松性影响 1.4.4.2 场内挖方和填方的影响 1.4.4.3 场内泄水坡度的影响 任意点的设计标高H，i为：
Hi,?H0?lxix?lyiy （1-21）
各角点的施工高度hi为：
hi?Hi,?Hi （1-22）
1.5 土方工程量的计算与调配
1.5.1 土方工程量的基本方法：有平均高度法和平均断面法
1.5.1.1 平均高度法
⑴ 四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a的方格网，每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值，即：
a2V?(h1?h2?h3?h4) （1-14）
4⑵ 三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。
略……
1.5.1.2 平均断面法
基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：
V?L(F1?4F0?F2) （1-13） 6角点编号 施工高度h n 1 -0.72 43.24 42.52 ，自然地面标高Hi 设计标高Hi 1.5.2 场地平整土方量的计算
⑴ 求各方格角点的施工高度hn
hi?Hi,?Hi
若hi为正值则该点为填方， hi为负值则为挖方。
⑵ 绘出“零线”
“零线”位置的确定：在方格网中找出边线两端施工高度有“+”“－”的“零
点”，将两“零点”连接起来即为“零线”。
零点的位置按下式计算：
x1?x2?h1?ah1?h2h2?ah1?h2式中 ｘ１、ｘ２——角点至零点的距离（ｍ）；
ｈ１、ｈ２——相邻两角点的施工高度（ｍ），均用绝对值； a——方格网的边长（ｍ）； ⑶ 计算场地挖、填土方量
“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。
⑷ 计算各挖、填方调配区之间的平均运距
先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标X0、Y0：
X0(xiVi)(xV) ； ?? （1.27） Y0???Vi?Viii式中 xi、yi——i块方格的重心坐标； Vi——i块方格的土方量。 则填、挖方区之间的平均运距L0为：
L0?(x0T?x0W)2?(y0T?y0W)2 （1.28）
式中 x0T、y0T——填方区的重心坐标； x0W、y0W——挖方区的重心坐标。
在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。 1.6 土方调配
1.6.1 土方调配区的划分原则：
力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。
1.6.2 土方调配的步骤：
划分调配区（绘出零线）→计算调配区之间的平均运距（即挖方区至填方区
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