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1、第第1 1章章 土方工程施工土方工程施工1.11.1 土的工程分類及其工程性質(zhì)土的工程分類及其工程性質(zhì)1.2 1.2 基坑（槽）的土方開挖基坑（槽）的土方開挖1.3 1.3 土方填筑與壓實(shí)土方填筑與壓實(shí)1.51.5 人工降低地下水位人工降低地下水位 1.4 1.4 土方工程機(jī)械化施工土方工程機(jī)械化施工本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容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

2、的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法見表見表1.11.1所示所示。1.1 1.1 土的分類及工程物理性質(zhì)土的分類及工程物理性質(zhì)1 1.1.1.1.1 土的分類與鑒別土的分類與鑒別 表表1.1 1.1 土的工程分類與現(xiàn)場(chǎng)鑒別方法土的工程分類與現(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 KSKs一類土(松軟土)砂，亞砂土，沖積砂土層，種植土，泥炭(淤泥)1.081.17 1.011.03 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 1.141.28 1.021.05 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

3、，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 1.241.30 1.041.07 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 1.261.32 1.061.09 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 KSKs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 1.301.45 1.101.20 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)

4、的石灰?guī)r，風(fēng)化花崗巖，片麻巖 1.301.45 1.101.20 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 1.301.45 1.101.20 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 1.451.50 1.201.30 用爆破方法開挖 土的含水量土的含水量：土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率。1.1.2 1.1.2 土的工程性質(zhì)土的工程性質(zhì) 一、一、土的含水量土的含水量 式中：m濕含水狀態(tài)土的質(zhì)量，kg；m干

5、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(1.1)土土的的天天然然密密度度: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：二、二、土的天然密度和干密度土的天然密度和干密度 式中土的天然密度，kg/m3；m 土的總質(zhì)量，kg；V 土的體積，m3。(1.2(1.2)干密度干密度:土的固體顆粒質(zhì)量與總體積的比值，用下式表示：式中d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

6、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)程度主要通過檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制。(1.3(1.3)三、三、土的可松性系數(shù)土的可松性系數(shù) 土土的的可可松松性性：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)可松性系數(shù)表示，即(1.4(1.4)(1.5(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)見見表表1.11.1所示所示。四、四、土的滲透性土的滲透性土土的的滲滲透透性性：指土體被水透過的性質(zhì)。土

7、的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲滲透透系系數(shù)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)見見表表1.21.2所示所示。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 5.0020.00 亞 粘 土 0.0050.10 均質(zhì)中砂 3550 輕亞粘土 0.100.50 粗砂 2050 黃土 0.250.50 圓 礫 石 50100 粉砂 0.501.00 卵石 100500 細(xì)砂 1.005.00 粗砂夾卵石50 1001.2 1.2 土土 方方 計(jì)

8、計(jì) 算算1 1.2.1 .2.1 基坑與基槽土方量計(jì)算基坑與基槽土方量計(jì)算 基基坑坑土土方方量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(圖圖1.1)1.1)。即(1.6(1.6)基槽土方量計(jì)算可沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算(圖圖1.21.2)：將各段土方量相加即得總土方量：(1.7(1.7)(1.8(1.8)1 1.2.2.2.2 場(chǎng)地平整土方計(jì)算場(chǎng)地平整土方計(jì)算 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

9、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=1040m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)，如如圖圖1.31.3所示所示。(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：(1.9(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)”(圖圖1.4)

10、1.4)。零點(diǎn)位置按下式計(jì)算：(1.1(1.10)0)(4)計(jì)算方格土方工程量 按方格底面積圖形和表表1.31.3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(圖圖1.61.6中、)，另一種為三角棱柱體(圖圖1.61.6中)。A三角棱錐體邊坡體積(1.1(1.11)1)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 C 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

11、總土方量。(1.1(1.12)2)(1.1(1.13)3)1 1.2.4.2.4 土方邊坡與土壁支撐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。造造成成土土壁壁塌塌方方的的主主要要原原因因有：有：(1)邊坡過陡，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。(2)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。(3)基坑(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)力超過土體的抗剪強(qiáng)度 一、一、土方邊坡土方邊坡 土方邊坡的坡度以挖方深度(或填方深度)h與底寬b之

12、比表示(圖圖1.11)1.11)，即 土方邊坡坡度=h/b=1/(b/h)=1m 式中 m=b/h 稱為邊坡系數(shù)。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，但深度不宜超過下列規(guī)定：v 密實(shí)、中密的砂土和碎石類土(充填物為砂土)：1.0m；v 硬塑、可塑的粉土及粉質(zhì)粘土：1.25m；v 硬塑、可塑的粘土和碎石類土(充填物為粘性土)：1.5m；v 堅(jiān)硬的粘土：2m。挖土深度超過上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮放坡或做成直立壁加支撐。二、二、土壁支撐土壁支撐 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)。v橫撐

13、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。v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(見圖見圖1.12)1.12)。(1)(1)橫撐式支撐橫撐式支撐(2)(2)板樁式支撐板樁式支撐 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：v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；v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；v可以防止基坑附近建筑物基礎(chǔ)下沉。v鋼板樁又可分平板樁和波浪式板樁兩類。v平板樁(圖圖1.13(1.13(a)a)防水和承受軸向壓

14、力性能良好，易打入地下，但長(zhǎng)軸方向抗彎強(qiáng)度較小；v波浪式板樁（圖圖1.13(1.13(b)b)）的防水和抗彎性能都較好，施工中多采用。鋼板樁施工1.1.3 3 填土與壓實(shí)填土與壓實(shí)1 1.3.1.3.1 填土的要求填土的要求 填土的土料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。v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；v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；v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12階梯形邊

15、坡后施工，以免填土橫向移動(dòng)，并盡量用同類土填筑。回填施工前，填方區(qū)的積水采用明溝排水法排除，并清除雜物。1 1.3.2.3.2 土的壓實(shí)方法土的壓實(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 1.3.3.3.3 填土壓實(shí)的影響因素填土壓實(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

16、量以及每層鋪土厚度。一、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)系見圖圖1 1.3333。二、含水量的影響 v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。v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最佳含水量(圖圖1 1.3434)。THANK YOUSUCCESS2022/10/838可編輯三、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(圖圖1.351.35)，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)符合表表1.81.8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 250300 68 振動(dòng)壓實(shí)機(jī) 250350 34 柴油打夯機(jī) 200250 34 人工打夯 200 341 1.3.4.3.4