土方工程教程

1、第一章土方工程1 土的工程分類及性質(zhì)土的工程分類對(duì)土進(jìn)行工程分類的主要目的是便于選擇施工方法和計(jì)算土方工程費(fèi)用。土方工程施工和工程預(yù)算定額中，土按開挖的難易程度分類。一般分為八類，見教材P4, 表 1-1。土的工程性質(zhì)1.土的可松性自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖以后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不 能恢復(fù)成原來(lái)的體積，這種性質(zhì)稱為土的可松性。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示，可松性系數(shù)分最初可松性系數(shù)和最后可松性系數(shù)。最初可松性系數(shù)K =S土經(jīng)開挖后的松散體積匕土在天然狀態(tài)下的體積V最后可松性系數(shù)K，= 土經(jīng)回填壓實(shí)后的體積V3S 土在天然狀態(tài)下的體積V1可松性系數(shù)可用于計(jì)算土方堆放場(chǎng)地大

2、小、裝載土方車數(shù)、回填土方量。土的含水量土的含水量是土中所含的水與土的固體顆粒間的重量（質(zhì)量）比，用百分?jǐn)?shù)表示。W= G G2 *100%G 2式中G1含水狀態(tài)時(shí)土的重量；G2烘干后土的重量。土的含水量影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量?；靥钔翍?yīng)選擇最優(yōu)含水量，以使回填土獲得最大夯實(shí)效果。土的滲透性土的滲透性是指水在土體中滲流的性能（或土體被水透過的性質(zhì)）。用滲透系數(shù)表示。達(dá)西定律：水在土中的滲流速度V與水力坡度I成正比。即：V=KI比例系數(shù)K稱為滲透系數(shù)水力坡度I是A、B兩點(diǎn)水位差h與滲流路程長(zhǎng)度L之比，即I=h/L。滲透系數(shù)用于排水、降水方案選擇和計(jì)算。2 土方工程施工土方工

3、程施工的內(nèi)容包括：場(chǎng)地平整，土方開挖，土方回填，土方施工過程中的排 水與降水，邊坡處理，土壁支撐等。土方開挖包括基坑、基槽、管溝、路塹等開挖。土方回填包括坑槽溝的回填、室內(nèi)地坪回填及路基填筑等。土方工程施工主要要解決好的問題是：土壁穩(wěn)定、施工排水與流砂防治和填土壓實(shí)。一一. 土壁穩(wěn)定土壁不穩(wěn)定將導(dǎo)致塌方，塌方的原因可能是：邊坡過陡，使土體的穩(wěn)定性不夠。雨水或地下水滲入基坑，使土體軟化，重量增大及抗剪承載力降低?；又苓叾演d過大（堆放土方、建筑材料，車輛和機(jī)械的作用）。土方開挖的程序和方法不當(dāng)。土方邊坡的坡度用坡高與坡寬之比表示，如1： m （下圖），也可直接用坡度值表示， 如 45。規(guī)范規(guī)定，

4、土方開挖應(yīng)遵循的原則是：“開槽支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴(yán)禁超 挖”。開挖的順序和方法應(yīng)與設(shè)計(jì)工況相一致。土方開挖的方法土質(zhì)較好，基坑深度不大而且處于地下水位以上時(shí)，可以垂直開挖，不設(shè)支撐。 當(dāng)基坑深度較大，或者土質(zhì)較松軟，或者估計(jì)基坑敞露時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，基坑應(yīng)該 放坡開挖。坡度大小應(yīng)根據(jù)土壤的性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、施工方法、開挖深度、工期長(zhǎng) 短等因素確定。當(dāng)基坑深度大，放坡土方量太大，或者周邊環(huán)境不容許放坡時(shí)，應(yīng)采取土壁支 撐方法開挖基坑。注意：淺基坑一般是指開挖深度小于5m，而且采用普通方法開挖的基坑；深基坑是指開 挖深度超過5m，或者雖未超過5m，但是采用特殊方法開挖的基坑。土壁支撐的種類很多

5、，可參閱教材P21、P26圖。深基坑的支護(hù)應(yīng)有專門設(shè)計(jì)，開挖后應(yīng)特別注意對(duì)其進(jìn)行變形觀測(cè)，以防變形過 大造成對(duì)周圍環(huán)境和建筑物的不利影響和基坑垮塌。此類工程事故在全國(guó)各大城市出現(xiàn) 過很多，教訓(xùn)慘痛。二施工排水基坑開挖過程中和開挖后，雨水和地下水可能流入基坑內(nèi)，如不及時(shí)排出，會(huì)導(dǎo)致 地基土軟化承載力下降，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致基坑塌方，也不便于基礎(chǔ)施工，因此，應(yīng)將基 坑內(nèi)的水及時(shí)排除。施工排水有兩種方法：明排水法、人工降低地下水位法（簡(jiǎn)稱人工降水）。明排水法是在開挖基坑的同時(shí)開挖排水溝、設(shè)置集水井，基坑內(nèi)的水流入排水溝， 再匯入集水井，用水泵抽走。明排水法的注意事項(xiàng)：排水溝應(yīng)設(shè)置于水流上游一側(cè)的坑底，集

6、水井應(yīng)設(shè)于基坑之外。抽水時(shí)應(yīng)注意觀察水質(zhì)，如果抽出的水中含有較多的泥沙，則應(yīng)采取措施防止流 砂現(xiàn)象發(fā)生。流砂現(xiàn)象及其防治：流砂產(chǎn)生的原因粒徑很小、無(wú)粘性的土壤（主要為粉細(xì)砂），在動(dòng)水壓力作用下，極易失去穩(wěn)定， 隨地下水一起涌入基坑內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為流砂現(xiàn)象。流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，使得施工無(wú)法正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，特別 是深基坑施工過程中。流砂現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，可通過上圖所示試驗(yàn)說(shuō)明。圖中：Y whiA（y wh2A）作用于土體左（右）端a-a （ b-b）截面處總水壓力，方向 與水流方向一致（相反）；TlA土骨架對(duì)水流的阻力（T為單位土體阻力）。由靜力平衡條件得：y wh A-y wh

7、 A-TlA=0 h - h T=12式中“2yw為水力坡度，以I表示，則上式為: LT=IXy w由于單位土體阻力與水在土中滲流時(shí)對(duì)單位土體的壓力GD大小相等，方向相反，所 以：GD=-T=-IXyGd稱動(dòng)水壓力，單位KN/m3 , GD的作用方向與水流方向相同，不但使土顆粒受到浮 力，而且還受到向上的壓力，當(dāng)GD等于或大于土的浮重度Y 時(shí)，土顆粒失去自重，處 于懸浮狀態(tài)，土的抗剪強(qiáng)度等于零，土顆粒能隨滲流的水一起流動(dòng)，這種現(xiàn)象就是流砂。流砂的防治防治流砂的原則是“治流砂，必先治水”，主要途徑是消除、減少或平衡動(dòng)水壓力。 具體措施有：搶挖法；打板樁法；水下挖土法；人工降低地下水位法；地下連

8、續(xù)墻法。此外，還有凍結(jié)法、枯水期施工法等。如果這些方法不能有效防治流砂的話，則宜將淺基礎(chǔ)改為樁基礎(chǔ)。人工降低地下水位法人工降低地下水位，就是在基坑開挖前，先在基坑周圍埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井)， 利用抽水設(shè)備從中抽水，使地下水位降落到坑底以下，以便基礎(chǔ)施工有干燥良好的環(huán)境， 直至基礎(chǔ)工程施工完畢為止。降水類型及適用條件井點(diǎn)類別滲透系數(shù)(cm/s)可以降低的水位深度(m)一級(jí)輕型 井點(diǎn)10-2 10-536多級(jí)輕型井點(diǎn)10-2 10-5612電滲井點(diǎn)10-5 10人工降低地下水位法簡(jiǎn)稱為人工降水。人工降水按使用的井管及設(shè)備來(lái)分類，有輕 型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)和深井井點(diǎn)等，常用的是輕

9、型井點(diǎn)降水。降水 類型及其適用條件見上表。填土壓實(shí)填料的選擇對(duì)填方土料應(yīng)按設(shè)計(jì)要求驗(yàn)收后方可填入。 嚴(yán)禁用淤泥、腐植土、凍土、耕植土、膨脹土和含有有害物質(zhì)大于8%的土作為 地面填土。路基填料，不得使用淤泥、沼澤土、凍土、有機(jī)土、含草皮土、生活垃圾、樹 根和含腐朽物質(zhì)的土。填土的要求基坑土方回填前應(yīng)清除基地的垃圾、樹根等雜物，抽除坑穴積水、淤泥，驗(yàn)收 基底標(biāo)高； 填土?xí)r應(yīng)為最優(yōu)含水量。重要工程或大面積的地面填土前，應(yīng)取土樣，按擊實(shí) 試驗(yàn)確定最優(yōu)含水量與相應(yīng)的最大干密度； 填方施工應(yīng)分層進(jìn)行并分層壓實(shí)，每層填筑厚度及壓實(shí)遍數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、壓實(shí) 系數(shù)及所用機(jī)具確定。如無(wú)試驗(yàn)依據(jù)，應(yīng)符合下表規(guī)定。填土施

10、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 30068振動(dòng)壓實(shí)機(jī)25030034柴油打 夯機(jī)20025034人工打 2003 4夯填土壓實(shí)方法填土壓實(shí)方法有：碾壓法、夯實(shí)法和振動(dòng)法等。 碾壓法適用于大面積的填土壓實(shí)。碾壓機(jī)具有：羊足碾、平滾碾、氣胎碾、靜 力壓路機(jī)等。履帶式拖拉機(jī)和推土機(jī)也可以碾壓。夯實(shí)法用于小面積的回填土以及室內(nèi)地坪壓實(shí)。夯實(shí)機(jī)具有：木夯、石硪、蛙 式打夯機(jī)、沖擊打夯機(jī)等。 振動(dòng)法是將重錘置于填土表面，借助振動(dòng)設(shè)備使重錘振動(dòng)，從而使填土密實(shí)。 振動(dòng)法用于非粘性土效果較好。道路路基的壓實(shí)常用振動(dòng)壓路機(jī)。壓實(shí)效果的檢驗(yàn)：建筑工程一般用干密度來(lái)檢驗(yàn)；道路

11、工程常用壓實(shí)度檢驗(yàn)。壓實(shí) 度是指壓實(shí)后土的干密度與該種土室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)下所得的最大干密度之比。不同土 類壓實(shí)后的最大干密度不同，用壓實(shí)度表示更能反映壓實(shí)的效果。3 土方工程機(jī)械土方工程施工機(jī)械有：推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、挖土機(jī)、平地機(jī)、壓實(shí)及夯實(shí)機(jī)械等。 土木工程施工中常用推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和單斗挖土機(jī)。推土機(jī)推土機(jī)適用于開挖一至三類土，多用于平整場(chǎng)地，開挖深度不大的基坑，移挖作填， 回填土方，填筑路基、堤壩以及配合挖土機(jī)施工等。推土機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100m內(nèi)，效率最高的運(yùn)距為4060m （各種推土機(jī)有所不同）。 為提高效率，可采用槽形推土、下坡推土以及并列推土等。鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)機(jī)是一種能綜合完成全部土方施工工

12、序（挖土、運(yùn)土、卸土和平土）的機(jī)械。 按行走方式可分為自行式鏟運(yùn)機(jī)和拖式鏟運(yùn)機(jī)兩種，按鏟斗的操縱系統(tǒng)可分為機(jī)械操縱 式和液壓操縱式兩種。鏟運(yùn)機(jī)適用于開挖一至三類土，常用于坡度為20以內(nèi)的大面積土方挖、填、平整、 壓實(shí)，大型基坑開挖和路基、堤壩填筑等。鏟運(yùn)機(jī)適用運(yùn)距為6001500m，當(dāng)運(yùn)距為200350m時(shí)效率最高。采用下坡鏟土、 跨鏟法、推土機(jī)助鏟法等，可縮短裝土?xí)r間，提高土斗裝土量，以充分發(fā)揮其效率。挖土機(jī)挖土機(jī)按行走方式分為履帶式和輪胎式兩種；按傳動(dòng)方式分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng) 兩種。按挖斗數(shù)量分為單斗挖土機(jī)和多斗挖土機(jī)，土木工程施工常用單斗挖土機(jī)。單斗挖土機(jī)按工作裝置分為正鏟、反鏟、拉鏟

13、和抓鏟四種。正鏟挖土機(jī)正鏟挖土機(jī)由于采用向上挖掘的方式，所以挖掘力大，施工效率高。一般只用于開挖停機(jī)面以上的土方。工作方式有：正向挖土、后方卸土，正向挖土、 側(cè)向卸土。反鏟挖土機(jī)反鏟挖土機(jī)適宜于開挖停機(jī)面以下的土方，特別適合于開挖尺寸不大的基坑，因此 在建筑工程施工中廣泛應(yīng)用。液壓式挖土機(jī)也可以用于開挖停機(jī)面以上的土方。工作方式有：溝端開挖法、溝側(cè)開挖法。抓鏟挖土機(jī)適用于開挖較松軟的土。對(duì)施工面狹窄而深的基坑、深槽、深井，抓鏟挖土機(jī)的效 果比較理想。抓鏟還可用于挖取水中的淤泥、裝卸碎石、礦渣等。拉鏟挖土機(jī)拉鏟適用于開挖一至三類土，可開挖停機(jī)面以下的土方，如較大基坑和溝渠，挖取 水下泥土，也可用于填筑路基、堤壩等。作業(yè)與工程施工有關(guān)的土的性質(zhì)有哪些？在施工中，這些性質(zhì)分別對(duì)工程施工的哪 些方面有影響？深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)有哪