土方工程施工

1、第一章第一章 土方工程土方工程第一節(jié) 概述第二節(jié) 場地設(shè)計標高的確定第三節(jié) 土方工程量的計算與調(diào)配第四節(jié) 土方工程的機械化施工第五節(jié) 土方的填筑與壓實 土方工程施工 土的工程分類 土的工程性質(zhì) 土方邊坡back 土方工程施工土方工程施工一、 土方工程主要工種工程 土方工程 場地平整（圖）（圖）基坑開挖、回填工程人防、地下工程開挖修筑道路、地基處理二、 土方工程施工的特點1. 工程量大、勞動繁重、機械設(shè)備用量大、工期較長；2. 施工條件復(fù)雜，如流砂，亂石等；3. 多為露天作業(yè)，易受到周邊施工環(huán)境、地質(zhì)水 文、氣候等條件影響；4. 技術(shù)要求高（制定方案和土方開挖過程中的質(zhì)量，安全，以及隨時可能碰到

2、的問題）所以在制定方案時應(yīng)作到： （1）制定合理的施工方案； （2）合理的組織機械的施工，合理選擇施工機械； （3）安排好交通運輸，排水降水、支護及其他輔助工作； （4）合理安排進度，盡量避開雨季施工； （5）采取保證工程質(zhì)量的措施； 邊坡穩(wěn)定，基底穩(wěn)定，防止基坑流砂等； （6）確定安全措施，防止塌方等造成人員安全事故，對周圍建筑無的影響。三、 土方工程施工的基本要求 1） 做好調(diào)查研究,了解土壤的種類和工程性質(zhì)，土方工程的施工工期、質(zhì)量要求及施工條件，施工地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等資料，編制切實可行的施工組織設(shè)計，擬定合理的施工方案和技術(shù)措施，預(yù)防產(chǎn)生流砂、管涌和塌方現(xiàn)象，以保證工程質(zhì)量

3、和安全，加快施工進度； 2）采用先進機具，盡可能采用機械化施工； 3) 要合理安排施工計劃，盡量避開冬、雨期施工；4） 為了降低土石方工程施工費用，減少運輸量和占用農(nóng)田，要對土方進行合理調(diào)配、統(tǒng)籌安排； 5）在土方工程施工前，應(yīng)完成場地清理，地面水的排除和測量放線工作等土方工程的準備工作；場地清理基坑支護、降水處理等地表水排除、臨時設(shè)施土方量計算機械進場、測量放線等土方工程施工前應(yīng)準備資料 1）當(dāng)?shù)貙崪y地形圖（包括測量成果），比例一般為1：5001：1000； 2）原有地下管線、地下障礙物、構(gòu)筑物等竣工圖； 3）施工圖或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖； 4）工程地質(zhì)、水文、氣象等資料； 5）平面控制樁和水準點的有

4、關(guān)資料； 6）施工組織設(shè)計或施工方案：由施工單位編制且經(jīng)上級技術(shù)主管部門批準，并已得到建設(shè)單位和監(jiān)理單位審核；地下室工程的土方工程，必須經(jīng)市級建設(shè)主管部門組織的技術(shù)專家組審核通過。back 在土木工程施工中，按土的開挖難易程度將土分為八類（十六級別）見表1-1一、土的可松性 土具有可松性，即自然狀態(tài)下的土經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復(fù)其原來的體積。 goback土方工程量以自然狀態(tài)下土的體積計算，土方調(diào)配、機械生產(chǎn)率、運輸工具數(shù)量等的計算，必須考慮土的可松性。其可松性程度由可松性系數(shù)表示 Ks = V2 / V1 （1.1） Ks= V3 / V1 （1.2）Ks

5、 ：最初可松性系數(shù)； Ks：最終可松性系數(shù)；（兩者的大小取決于土的類 別） V1：土在天然狀態(tài)下的體積； V2：土經(jīng)開挖后的松散體積； V3：土經(jīng)回填壓實后的體積；2. 2. 用途：用途： 土方量的平衡調(diào)配，確定運土機具的數(shù)量及棄土體積，以及計算基坑填土所需的填方量。 1） 計算挖土的體積： 實際的基坑大小，即指在自然狀態(tài)下土的體積2）機具運土的體積： 開挖后松散體積 ， 即 = Ks ；3）現(xiàn)場預(yù)留土方量作為回填土：基坑回填體積=基坑體積基礎(chǔ)在基坑內(nèi)的體積4）借土、棄土工程量的計算：棄土量 = （ Vw Vt / Ks ） Ks借土量 = （ Vt Vw / Ks ） Ks / Ks二、 土

6、的壓縮性三、 原狀土經(jīng)機械壓實后的沉降量四、 土的滲透性五、 土的密實度 另外，土的工程性質(zhì)還有含水量、滲透性、抗剪強度、土壓力等。 back一、定義 土方的邊坡為深挖或高筑成傾斜的自由面。 邊坡坡度以其高度 H 與其底寬 B之比表示。 土方邊坡坡度 = H / B = 1 ：m m = B / H m 為坡度系數(shù) 圖圖1.1 1.1 邊坡坡度示意圖邊坡坡度示意圖二、影響坡度的因素 土質(zhì)、開挖深度、開挖方法、施工工期、地下水位、坡頂荷載的大小、及氣候條件。三、坡度的確定原則： 保證土體穩(wěn)定、施工安全，又要節(jié)省土方四、邊坡形式（a）（b）（c）（d）圖圖1.2 1.2 （a a）直線邊坡）直線邊

7、坡 （b b）不同土層折線邊坡）不同土層折線邊坡（c c）不同深度折線邊坡）不同深度折線邊坡 （d d）階梯邊坡）階梯邊坡back1.2 1.2 場地設(shè)計標高的確定場地設(shè)計標高的確定場地設(shè)計標高確定的一般方法 場地設(shè)計標高的調(diào)整back一、確定場地設(shè)計標高應(yīng)滿足的條件 1）滿足建筑規(guī)劃、生產(chǎn)工藝及運輸、場地排水和最高洪水位等要求； 2）力求使場地內(nèi)土方挖填平衡且土方量最小。 3）充分利用地形、分區(qū)或分臺階布置，分別確定不同的設(shè)計標高。 二、場地設(shè)計標高確定的一般方法 一般在設(shè)計文件上規(guī)定，如無如無規(guī)定：規(guī)定： (1)小型場地-挖填平衡法 (2)大型場地-最佳平面設(shè)計法（用最小二乘法，使挖填平衡

8、且總土方量最小） 場地設(shè)計標高確定的具體步驟： 1. 在地形圖上將施工區(qū)域劃分若干個方格網(wǎng)，方格網(wǎng)的邊長為1050m；確定各小方格角點的原地形標高；（1）實地測量（水準儀）；（2）等高線插入法； 根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線的標高，用線性插入法求得。3. 按填挖方平衡確定設(shè)計標高 挖填土方量相等的原則，場地設(shè)計標高可按下式求得。見圖1.3所示式中：N 方格數(shù)；H0 所計算的場地設(shè)計標高(m)； Hi1、 Hi2、Hi3 、Hi4 第 i 個方格四個角點的 原地形標高。4N)HHH(HHi4i3i2i10（1.3） 圖1.3 場地設(shè)計標高H0計算示意圖(a)方格網(wǎng)劃分 (b)場地設(shè)計標高示意圖 1一

9、等高線；2-自然地面，3一場地設(shè)計標高平面 (a) (b)考慮個角點標高的“權(quán)”，則場地設(shè)計標高H0可改寫成下列形式： （1.4） H11個方格僅有的角點標高； H22個方格共有的角點標高； H33個方格共有的角點標高； H44個方格共有的角點標高。4NH4H3H2HH432104.根據(jù)泄水要求計算場地設(shè)計標高 泄水坡度有單面泄水、雙面泄水 單面泄水：場地內(nèi)只有一個方向排水； 雙面泄水：場地內(nèi)有兩個方向排水，且互相垂直。（1）單向泄水時各方格角點的設(shè)計標高 HnH0li （1.5）（2）雙向泄水時各方格角點的設(shè)計標高 HnH0lxixlyiy （1.6） 計算簡圖見圖1.4(a)(b) 圖1.

10、4 場地泄水坡度示意圖 (a)單向泄水 (b)雙向泄水 back1. 土的最終可松性影響，需相應(yīng)的提高設(shè)計標高；2. 考慮工程余土或工程用土，相應(yīng)提高或降低設(shè)計標高 ；3. 若采用場外取土或棄土的施工方案，根據(jù)經(jīng)濟比較的結(jié)果，應(yīng)考慮因此引起的土方量的變化，需將設(shè)計標高進行調(diào)整；4. 場內(nèi)泄水坡度的影響。 如修改設(shè)計標高，需重新計算土方工程量。back1.3 1.3 土方工程量的計算與調(diào)配土方工程量的計算與調(diào)配 基坑（槽）和路堤的土方量計算 場地平整土方量計算 土方調(diào)配back 基坑（槽）和路基坑（槽）和路堤的土方量計算堤的土方量計算 其土方量可按擬柱體積的公式計算。 圖1.5 基坑)F4F(F

11、6HV201（1.7）圖1.6 基槽、路堤將各段土方量相加即得總土方量。)F4F(F6LV20111（1.8）當(dāng)基槽和路堤沿長度方向斷面呈連續(xù)性變化時，可用斷面法沿長分段（10m或20m),其土方量可分段計算。back 場地平整土方量計算場地平整土方量計算一、特點： 面積大；兼有挖方、填方。二、方法-方格網(wǎng)法 在場地設(shè)計標高確定后，需平整的場地各角點的施工高度即可求得，然后按每個方格角點的施工高度計算出填、挖土方量，并計算場地邊坡的土方量，這樣可以求得整個場地的填、挖土方總量。1.劃分方格網(wǎng)，根據(jù)地形變化和精度的要求定邊長，邊長一般為10m20m，各方格左上角逐一標出其角點編號；AB11121

12、3212223圖1.72.計算各角點地面標高:(1)按地質(zhì)部門給出（實地測量）；(2) 依據(jù)地形圖上的等高線，用線性插入法求出。H22 = HA+( HBHA ）/ l xBA22xl圖1.83.計算各角點的設(shè)計標高：即 H0，若考慮泄水坡度則， HnH0lxixlyiy 。4.計算各角點的施工高度: 挖或填的高度，為:設(shè)計標高-地面標高 Hn- Hn + 為填方，- 為挖方。5.計算不開挖點即零點，繪出零線： 填挖土方的計算首先要知道“零線”的位置，在該線上，施工高度為0。 “零線”：挖方區(qū)與填方區(qū)的交線。即不填不挖的交線。 在相鄰角點施工高度為一挖一填的方格邊線上，用插入法求出零點位置（圖

13、1-9），將各相鄰的零點連接起來就為零線。圖1.9 零點位置計算確定零點的位置 x，X= a h1/(h1+h2)h1、h2為相鄰角點的填、挖的施工高度（絕對值）6.計算各方格內(nèi)的挖或填方體積： 土方幾何形狀，一般為四種類型:四角點全填或全挖、兩點填兩點挖、三點填一點挖或相反。 A.四方棱柱體法 （1）全挖、全填方格)hhh(h4aV43212（1.9）式中： V 挖方或填方的土方量（m）； h1,h2,h3,h4 方格四角點的挖填高度（絕 對值）（2）部分挖、部分填方格h)h(4aV22挖挖h)h(4aV22填填 （1.10） 土方調(diào)配土方調(diào)配 工作內(nèi)容：劃分調(diào)配區(qū)；計算土方調(diào)配區(qū)之間的平均

14、運距（或單位土方運價、單位土方施工費用）；確定土方最優(yōu)調(diào)配方案；繪制土方調(diào)配圖。一、劃分土方調(diào)配區(qū)，計算平均運距或土方施工單價1.調(diào)配區(qū)的劃分（1）劃分原則應(yīng)力求挖填平衡、運距最短、費用最??；便于改土造田、支援農(nóng)業(yè)；c. 考慮土方的利用，以減少土方的重復(fù)挖填和運輸。（2）劃分調(diào)配區(qū)應(yīng)注意：a. 調(diào)配區(qū)的劃分應(yīng)與房屋或構(gòu)筑物的位置相協(xié)調(diào)，滿足工程施工順序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相結(jié)合；b. 調(diào)配區(qū)的大小，應(yīng)考慮土方及運輸機械的技術(shù)性能，使其功能得到充分發(fā)揮。例如，調(diào)配區(qū)的長度應(yīng)大于或等于機械的鏟土長度；調(diào)配區(qū)的面積最好與施工段的大小相適應(yīng)；調(diào)配區(qū)的范圍應(yīng)與計算土方量用的方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)

15、，通?？捎扇舾蓚€方格網(wǎng)組成一個調(diào)配區(qū)。d.從經(jīng)濟效益出發(fā)，考慮就近借土或就近棄土區(qū)均可作為一個獨立的調(diào)配區(qū)。e. 調(diào)配區(qū)劃分還應(yīng)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合，避免土方重復(fù)開挖。2平均運距的確定（1） 平均運距就是指挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)重心的距離。（2）方法： 取場地或方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標軸，分別求出各區(qū)土方的重心位置，即： VxVX0VyVY0 （1.15）式中：X0、Y0 : 挖或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標； V: 每個方格的土方量； x、y : 每個方格的重心坐標 重心求出后，則標于相應(yīng)調(diào)的調(diào)配區(qū)圖上，用比例尺量出每對配區(qū)之間的平均運距，或按下式計算： 22)()(OWOTOWOTY

16、YXXL （1.16）式中：L ： 挖、填方區(qū)之間的平均運距； X 0T、Y0T ： 填方區(qū)的重心坐標； X 0W、Y0W ： 挖方區(qū)的重心坐標；3土方施工單價的確定 采用汽車或?qū)Ｓ眠\土工具運土?xí)r，調(diào)配區(qū)之間的運土單價，可根據(jù)預(yù)算定額確定； 采用多種機械施工時，確定土方的施工單價比較復(fù)雜，不僅是單機核算問題，還要考慮運填配套機械的施工單價，確定一個綜合單價。二、最優(yōu)調(diào)配方案的確定 表上作業(yè)法1.初始方案 挖 填B1B2B3挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70 500A4 80 100 40400填方量800600500 1900表1.2土方

17、的總運輸量為： Z0 = 50050+50040+30060100110 +10070+4004097000(m3m)。2.最優(yōu)方案判別 利用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案，其總運輸量是較小的。但不一定是總運輸量最小，因此還需判別它是否為最優(yōu)方案。判別的方法有“閉回路法”和“位勢法”，其實質(zhì)相同，都是用檢驗數(shù) ij 來判別。若ij0，則該方案即為最優(yōu)方案；否則，尚需進行調(diào)整。用“位勢法”求檢驗數(shù)：（1）求位勢Ui和Vj 位勢和就是在運距表的行或列中用運距（或單價）Cij同時減去的數(shù)，目的是使有調(diào)配數(shù)字的格檢驗數(shù)ij為零，而對調(diào)配方案的選取沒有影響。 計算方法：將初始方案中有調(diào)配數(shù)方格的Cij列

18、出，然后按下式求出兩組位勢數(shù)Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。CijUiVj (1.17)式中： Cij平均運距(或單位土方運價或施 工 費用)； Ui Vj位勢數(shù)。設(shè) U10，則 V1 C11U150050； U3 C31V1605010； V211010100； ，見表1.3所示。表1.3挖挖 填填位勢數(shù)位勢數(shù)B1B2B3位勢數(shù)位勢數(shù)Ui VjA1500 50 70 100A2 70 500 40 90 A3300 60 100 110100 70 A4 80 100 400 40（2）求檢驗數(shù)ij ijCijUiVj 127001003013100060402170(60)50

19、802390(60)6090挖挖 填填 B1B2B3 Ui VjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070 090 A3U3=10000A4U4=-2080100 0位勢數(shù)位勢數(shù)5060110404070求檢驗數(shù)表表1.43.方案的調(diào)整 （1）在所有負檢驗數(shù)中選取最小的一個（本例中為C12)，把它所對應(yīng)的變量X12作為調(diào)整的對象。（2）找出X12的閉回路：從X12出發(fā)，沿水平或豎直方向前進，遇到調(diào)調(diào)配土方數(shù)字的格作可以做90轉(zhuǎn)彎，然后依次繼續(xù)前進，直到再回到出發(fā)點，形成一條閉回路(表1.4)。 （3）從空格X12出發(fā)，沿著閉回路方向，在各奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點的數(shù)字中，

20、挑出一個最小的土方量(本表即為500、100中選100)，將它調(diào)到空格中 (即由X32調(diào)到X12中)。（4）同時將閉回路上其他奇數(shù)次轉(zhuǎn)角上的數(shù)字都減去該調(diào)動值（100m3），偶次轉(zhuǎn)角上數(shù)字都增加該調(diào)動值，使得填、挖方區(qū)的土方量仍然保持平衡，這樣調(diào)整后，便得到了新的調(diào)配方案，見表1.5中括號內(nèi)數(shù)字。X12填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500500300100100表1.5(400)(100)(400) (0) 對新調(diào)配方案，仍用“位勢法”進行檢驗?？雌涫欠褡顑?yōu)方案。若檢驗數(shù)中仍有負數(shù)出現(xiàn)那就仍按上

21、述步驟調(diào)整，直到求得最優(yōu)方案為止。最優(yōu)方案其土方的總運輸量為：Z=40050+10070+50040+40060+10070+40040=94 000（ m3-m ）。位勢數(shù)位勢數(shù)挖挖 填填 B1B2B3Ui VjA1A2 A3A4 506011040407080100707010090新位勢及空格的檢驗數(shù)新位勢及空格的檢驗數(shù) 表表1.6V1=50V2=70V3=60U1= 0U2=30U3=10U4=20+50+50+50+40+60 0 0 0 0+30 0 0土方調(diào)配圖 最后將調(diào)配方案繪成土方調(diào)配圖，如圖1.19在土方調(diào)配圖上應(yīng)注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量以及每對挖填調(diào)配區(qū)之間平均

22、運距。圖1.19 土方調(diào)配圖箭線上方為土方量（m3），箭線下方為運距（m）back 土方機械的類型主要挖土機械的性能backback一.推土機推土機是一種自行式的挖土、運土工具，由拖拉機和推土板（鏟刀）組成。1.分類：分類：履帶式、輪胎式 （行走的方式）索式、液壓式 （鏟刀的操作方式）固定式、回轉(zhuǎn)式 （鏟刀的安裝方式）液壓履帶式2.2.特點：特點： 構(gòu)造簡單，操作靈活，運轉(zhuǎn)方便，所需工作面較小，功率較大，行駛速度較快，易于轉(zhuǎn)移，能爬300的緩坡。3.適用范圍：適用范圍：挖土深度不大的場地平整，鏟土并能運送至棄土區(qū)； 開挖深度不大于1.5m的基坑； 回填基坑或溝槽； 堆筑高度在1.5m以內(nèi)的路基

23、、堤壩； 平整其他機械卸置的土堆； 推送松散的硬土、巖石和凍土； 配合鏟運機施工，為挖土機清理余土和創(chuàng)造工作面。推土機的運距宜在100m以內(nèi)，經(jīng)濟運距為3060m。一般可挖運一三類土。4.4.提高效率的作業(yè)方法：提高效率的作業(yè)方法： 下坡推土 并列推土 分批集中，一次推送 槽形推土圖1.49 下坡推土法圖1.50 并列推土法圖1.51 分批集中，一次推送圖1.52 槽形推土法二.鏟運機 （a）自行式鏟運機圖1.53 鏟運機（b）拖式鏟運機拖式鏟運機1.1.性能：性能： 鏟土、運土、卸土、填筑、壓實。2. 適用范圍：適用范圍： 大面積的場地平整 開挖大型基坑、溝槽 填筑路基、堤壩鏟運機的鏟斗容量

24、為2.58m3,自行式鏟運機的經(jīng)濟運距為8001500m。 3.3.4. 開行路線：開行路線：環(huán)形路線 -施工地段較短，地形起伏 不大的挖填工程 “8”字形路線圖1.54 鏟運機開行路線（a）、（b）環(huán)形路線；（c）大環(huán)形路線；（d）8字路線（c）（d）5.5.鏟運機的施工方法鏟運機的施工方法 下坡鏟土 推土機助鏟 雙聯(lián)鏟運法 跨鏟法下坡鏟土法下坡鏟土法鏟運機鏟運機推土機助鏟推土機助鏟推土機助鏟法推土機助鏟法雙聯(lián)鏟運法雙聯(lián)鏟運法A鏟刀寬；B不大于拖拉機履帶凈寬跨鏟法土埂土埂溝槽溝槽三. 挖掘機（單斗挖土機）1.1.種類：種類： 正鏟 反鏟 拉鏟 抓鏟 （圖1.55）圖1.55 單斗挖土機（a）

25、正鏟 （b）反鏟 （c）拉鏟 （d）抓鏟2.2.正鏟挖土機正鏟挖土機 工作特點工作特點：“前進向上，強制切土”； 挖土、裝車效率高，易與汽車配合；停機面以上、含水量30以下、一四類 土的大型基坑開挖 開挖方式開挖方式: （圖圖1.56） 正向挖土后方卸土，正向挖土側(cè)向卸土 圖1.56 正鏟挖土機開挖方式(a)正向挖土側(cè)向卸土；(b)正向挖土后方卸土 l一正鏟挖土機；2一自卸汽車3.3.反鏟挖土機反鏟挖土機開挖方式：開挖方式：（圖圖1.57）圖1.57 反鏟挖土機開挖方式（a）溝端開挖 （b）溝側(cè)開挖1反鏟挖土機；2自卸汽車；3棄土堆 3加長臂反鏟挖土機4. 4. 拉鏟挖土機拉鏟挖土機 適用范圍

26、：適用范圍： 停機面以下、一二類土的較大基坑開 挖；填筑堤壩，河道清淤。 開挖方式：開挖方式： 與反鏟挖土機相似，也分為溝端開挖和溝側(cè)開挖 （圖圖1.58）圖1.58 拉鏟挖土機開挖方式（a）溝側(cè)開挖 （b）溝端開挖拉鏟5. 抓鏟挖土機抓鏟挖土機l 適用范圍：適用范圍： 挖掘力較小，適于開挖較松軟的土，施工面狹窄而深的基礎(chǔ)、沉井等，尤適于水下挖土。l 開挖方式開挖方式 基坑一側(cè)四. 開挖施工要點及注意問題1應(yīng)根據(jù)地下水位、機械條件、進度要求等合理選用施工機械 ；2土方開挖應(yīng)繪制土方開挖圖 ；3基底標高不一時，可采取先整片挖至一平均標高，然后再挖個別較深部位 ；4基坑邊角部位，機械開挖不到之處，應(yīng)用少量人工配合清坡； 5挖掘機、運土汽車進出基坑的運輸?shù)缆?，?yīng)盡量利用基礎(chǔ)一側(cè)或地下車庫坡