第一章 土石方工程與地基處理

水工程施工太原學(xué)院環(huán)境工程系王啟163.com課程簡(jiǎn)介——課程內(nèi)容

水工程構(gòu)筑物施工技術(shù)：

土石方工程、鋼筋混凝土工程、水工程構(gòu)筑物施工、砌體工程

水工程管道施工技術(shù)與常用設(shè)備安裝：

給水排水開(kāi)槽和不開(kāi)槽施工、給水排水管道水下施工、常用設(shè)備的安裝，室內(nèi)給水排水管道及衛(wèi)生器具安裝；

水工程施工組織與管理：

施工組織計(jì)劃技術(shù)、施工組織設(shè)計(jì)的編制；實(shí)用性，實(shí)際的工程技術(shù)知識(shí)課程簡(jiǎn)介——學(xué)習(xí)目的和任務(wù)掌握給水排水構(gòu)筑物和管道工程的施工技術(shù)、熟悉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收方法；增加常用工具和設(shè)備的實(shí)際知識(shí)；熟悉常用材料及管材的性能、規(guī)格及檢驗(yàn)；掌握施工組織設(shè)計(jì)的編制方法等為今后從事設(shè)計(jì)、施工和工程管理等工作打下良好基礎(chǔ)。。課程簡(jiǎn)介——課程的特點(diǎn)及學(xué)習(xí)要求（1）理論聯(lián)系實(shí)際：強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，多觀察、多實(shí)踐實(shí)踐環(huán)節(jié)：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)；在生活中觀察施工設(shè)備和施工過(guò)程等；認(rèn)真完成課程設(shè)計(jì)。（2）內(nèi)容多且時(shí)間少：加大知識(shí)強(qiáng)度、加強(qiáng)自學(xué)。除了課本，要廣泛查閱資料，只有這樣才能最終完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。課程考核——平時(shí)考核和最終考核結(jié)合平時(shí)考核：20%（到課率、作業(yè)完成情況、回答問(wèn)題情況）到課率——三次及以上不到課取消考核資格課程設(shè)計(jì)：30%期末考試：50%第一章土石方工程土石方工程：場(chǎng)地平整、溝槽及基坑的開(kāi)挖、運(yùn)輸、施工排水、地基處理、土方回填；土石方工程是水工程施工中的先導(dǎo)工程和主要項(xiàng)目之一，是影響施工進(jìn)度、成本及工程質(zhì)量的重要因素。第一節(jié)土的性質(zhì)和分類(lèi)一、

土的組成土是由巖石風(fēng)化形成的松散混合物，由固相、液相和氣相三相組成。M=ms+mw+ma(ma≈0)V=Vs+Vw+Va=Vs+Vv1.固相：顆粒級(jí)配、礦物成分（1）隨著粒徑的變化，土的性質(zhì)將發(fā)生變化。隨著粒徑的變細(xì)，土的性質(zhì)由無(wú)黏性變?yōu)轲ば?、透水性減小，毛細(xì)水有無(wú)到有，由少到多。（2）礦物成分也影響土的性質(zhì)，包括原生礦物、次生礦物和有機(jī)化合物。比如有機(jī)化合物含量高，就會(huì)吸附大量水分子，導(dǎo)致含水量較高。各部分水的排除方法不同2.液相

結(jié)合水

自由水強(qiáng)結(jié)合水：緊靠土粒表面，一般不移動(dòng)弱結(jié)合水：強(qiáng)結(jié)合水外圍，可慢慢移動(dòng)重力水：存在地下水位以下透水層中毛細(xì)水：由于表面張力作用，存在于地下水位以上二、土的三相比例指標(biāo)土的三相物質(zhì)在體積和質(zhì)量上的比例關(guān)系稱(chēng)為三相比例指標(biāo)三相比例指標(biāo)反映了土的干燥與潮濕、疏松與緊密，是評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)的最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，也是工程地質(zhì)勘察報(bào)告中不可缺少的基本內(nèi)容。三相比例指標(biāo)可分為兩種，一種是試驗(yàn)指標(biāo)（基本指標(biāo)）；另一種是換算指標(biāo)。土的三相比例關(guān)系是其物理性質(zhì)的反映，與其力學(xué)性質(zhì)也有內(nèi)在聯(lián)系1.三相基本（試驗(yàn)）指標(biāo)土的密度、土粒密度、土的含水量1）土的密度:自然狀態(tài)下土的總質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量，其單位是g/cm3，常見(jiàn)值為1.6~2.2g/cm3。ρ=m/V工程實(shí)際中，常將土的密度換算成土的重度γ=ρg

，其單位是kN/m32）土粒密度（土粒比重）土粒密度是指固體顆粒的質(zhì)量與其體積之比，即單位體積土粒的質(zhì)量，其單位為g/cm3。土粒密度也可用土的相對(duì)密度表示，是指土粒單位體積的質(zhì)量與同體積的4℃時(shí)純水的質(zhì)量之比

其值與土粒密度相同，但沒(méi)有單位

土粒密度大小決定于土粒的礦物成分，與土的孔隙大小和含水多少無(wú)關(guān)，它的數(shù)值一般在2.6~2.8g/cm3之間

3）土的含水量土中所含水分的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示，又稱(chēng)土的含水率。土壤含水量在5％內(nèi)稱(chēng)干土，在30％以內(nèi)稱(chēng)潮土,大于30%稱(chēng)濕土土壤含水量對(duì)施工有直接的影響。描述土的干濕程度的重要指標(biāo)

2.換算指標(biāo)除了上述三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)之外，還有六個(gè)可以計(jì)算求得的指標(biāo)，稱(chēng)為換算指標(biāo)，包括：反映土的孔隙含量或松密程度的指標(biāo)有：孔隙比e、孔隙率n；反映了土的含水程度的指標(biāo)有：飽和度Sr；表示土的密度和重度的指標(biāo)（不同條件下土的密度）：飽和密度γsat、干密度、浮密度γ’。反映土的孔隙含量或松密程度的指標(biāo)1）孔隙度又稱(chēng)孔隙率，指土中孔隙總體積與土的總體積之比，用百分?jǐn)?shù)表示。土的孔隙度取決于土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，砂類(lèi)土的孔隙度常小于粘性土的孔隙度。土的孔隙度一般為27~52%。

2）孔隙比指土中孔隙總體積與土中固體顆?？傮w積的比值，用小數(shù)表示。土的孔隙比說(shuō)明土的密實(shí)程度，按其大小可對(duì)砂土或粉土進(jìn)行密實(shí)度分類(lèi)。孔隙比是表示土的密實(shí)程度的一個(gè)重要指標(biāo)，一般e<0.6為密實(shí)，壓縮性??；1.0≤e為疏松，壓縮性高；3）孔隙比與孔隙度的關(guān)系

反映土的含水程度的指標(biāo)飽和度:土孔隙中所含水的體積與土中孔隙體積的比值稱(chēng)為土的飽和度，以百分?jǐn)?shù)表示。

飽和度可以說(shuō)明土孔隙中充水的程度，其數(shù)值為0~100%，干土Sr=0；稍濕土飽和度在50%以下；濕土50%~80%；飽和土Sr=80%~100%表示土的密度和重度的指標(biāo)

1）飽和密度土的孔隙完全被水充滿時(shí)的密度稱(chēng)為飽和密度，即:2）干密度干密度指土在干燥狀態(tài)下的密度，在數(shù)值上等于單位體積中土粒的質(zhì)量，即:土的干密度越大，土越密實(shí)，強(qiáng)度就越高，穩(wěn)定性也好。干密度常用作填土密實(shí)度的施工控制指標(biāo)。

在工程中飽和密度或干密度乘以重力加速度g，分別變換為飽和重度或干重度:

處于地下水位以下的土層，如果土層是透水的，此時(shí)土受水的浮力作用，土的實(shí)際重量將減小，那么這種處于地水位以下的有效重度

各種重度之間的關(guān)系3.指標(biāo)之間的換算關(guān)系已知ρs、ω、ρ換算其它指標(biāo)的一般方法是：第一種換算方法：由三相圖，根據(jù)各指標(biāo)的定義式求解第二種換算方法：三相比例指標(biāo)之間可以建立相互換算關(guān)系，具體的換算公式可查閱換算表【例題1】某土樣，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得ρ=1.85g/cm3,w=25%,ρs=2.70g/cm3,求ρd，e，n，Sr。解：繪三相圖如上，設(shè)Vs=1.0cm31)確定三相組成的體積與質(zhì)量2）按定義求其它指標(biāo)

三、土的工程性質(zhì)1.無(wú)粘性土的密實(shí)度砂土，碎石土統(tǒng)稱(chēng)為無(wú)粘性土采用天然孔隙比的大小判別不能反映顆粒級(jí)配對(duì)密實(shí)度的影響，有時(shí)不符合實(shí)際。相對(duì)密實(shí)度Dr=可將砂土密實(shí)度分為密實(shí)、中密和松散，Dr越大越密實(shí)2.粘性土的物理性質(zhì)粘性土隨著含水量的增加可以分別處于固態(tài)、半固態(tài)、可塑及流動(dòng)狀態(tài)①界限含水量：黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量。固態(tài)——半固態(tài)——可塑態(tài)————流動(dòng)態(tài)縮限Ws塑限Wp液限WL②塑性指數(shù)和液性指數(shù)塑性指數(shù)：Ip＝WL－Wp；

Ip越大，土的可塑范圍越大，表明土吸附的水量越多，粒徑越細(xì)，吸收水分能力越強(qiáng)。主要利用其對(duì)黏性土進(jìn)行分類(lèi)液性指數(shù)：IL＝（W－Wp）/Ip

液性指數(shù)越大，說(shuō)明土的自然含水量越大，表明土的軟硬程度。對(duì)粘土劃分：堅(jiān)硬：IL≤0；硬塑：0<IL≤0.25；可塑：0.25<IL≤0.75；軟塑：0.75<IL≤1.0；流塑：IL>1.0。3.土的壓實(shí)性與壓縮性（1）土的壓實(shí)性：土體在外部壓實(shí)能量作用下，土顆?？朔ｉg阻力，產(chǎn)生相對(duì)位移，使土中的孔隙減少，密度增加，強(qiáng)度提高的特性細(xì)粒土和粗粒土的壓實(shí)性不同。壓實(shí)細(xì)粒土宜用夯擊或碾壓機(jī)具；壓實(shí)粗粒土宜用振動(dòng)機(jī)具。土的壓實(shí)性和土的含水率有關(guān)。只有當(dāng)含水量適當(dāng)時(shí)，壓實(shí)效果才會(huì)好。這個(gè)適當(dāng)?shù)暮拷凶鲎顑?yōu)含水量。擊實(shí)能量不同，最優(yōu)含水量不同。能量越大，最大干密度增大，但最優(yōu)含水量減小。最優(yōu)含水量工地簡(jiǎn)單檢驗(yàn)辦法：手握成團(tuán)、落地開(kāi)花土的壓實(shí)效果用壓實(shí)系數(shù)表示要求一般在0.94—0.96以上土的最大干密度可以通過(guò)試驗(yàn)確定，也可以通過(guò)公式1-15計(jì)算。這樣通過(guò)壓實(shí)系數(shù)就可以得到土的控制干密度，即工程要求的土的密度（2）土的壓縮性定義：地基土在壓力作用下體積減少的性質(zhì)，稱(chēng)為土的壓縮性。①壓縮系數(shù)a：計(jì)算公式1—16a越大壓縮性越大，發(fā)生地基沉降的可能越大②壓縮模量Es:計(jì)算公式1——17Es越小壓縮性越大4.土壤的可松性1.土壤的可松性：土壤經(jīng)挖掘后,其原有緊密結(jié)構(gòu)遭到破壞,土體松散而使體積增加的性質(zhì)。①最初可松性系數(shù)K1=（開(kāi)挖后土壤的松散體積V2）／（開(kāi)挖前土壤的自然體積V1）②最后可松性系數(shù)K2=（運(yùn)至填方區(qū)夯實(shí)后土壤的體積V3）／（開(kāi)挖前土壤的自然體V1）用于計(jì)算挖方工程量裝運(yùn)車(chē)輛及挖土機(jī)械的主要參數(shù)計(jì)算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)【例題1-2】例：某基坑208m3，現(xiàn)需回填，用2m3的裝載車(chē)從附近運(yùn)土，問(wèn)需要多少車(chē)次的土？（K1=1.20，K2=1.04）答：V1=V3/K2=208/1.04=200m3（原狀土）V2=K2V1=1.20*200=240m3（松散土）2m3的裝載車(chē)運(yùn)土需要車(chē)次：n=240/2=120車(chē)次5.土的抗剪強(qiáng)度1）土的抗剪強(qiáng)度：是指土體抵抗剪切破壞的能力，其數(shù)值等于土體產(chǎn)生剪切破壞時(shí)滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力。土的抗剪強(qiáng)度主要由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ）來(lái)表示。土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要依靠土的室內(nèi)剪切試驗(yàn)和土體原位測(cè)試來(lái)確定。2）土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)試驗(yàn)的目的：測(cè)土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c、φ。試驗(yàn)的方法：直接剪切試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)備—直接剪切儀該儀器的主要部件由固定的上盒和活動(dòng)的下盒組成，試樣放在盒內(nèi)上下兩塊透水石之間。

試驗(yàn)要點(diǎn)：對(duì)試件施加某一垂直壓力σ——對(duì)下盒施加水平推力T——計(jì)算確定水平接觸面上產(chǎn)生剪切變形時(shí)剪應(yīng)力的大小——將試驗(yàn)結(jié)果繪制成如圖所示的抗剪強(qiáng)度τf和垂直壓力σ之間關(guān)系曲線。試驗(yàn)結(jié)果：對(duì)于無(wú)粘性土，τf與σ之間關(guān)系是通過(guò)原點(diǎn)的一條直線。說(shuō)明顆粒間沒(méi)有相互的黏結(jié)作用，抗剪強(qiáng)度即為顆粒間的摩擦力；對(duì)于粘性土τf-σ基本上成直線關(guān)系，該直線與橫軸的夾角為內(nèi)摩擦角φ，在縱軸上的截距為內(nèi)聚力c。由于顆粒間的膠結(jié)作用和結(jié)合水的連鎖作用，產(chǎn)生黏結(jié)力，即，6.側(cè)土壓力1）側(cè)土壓力及其種類(lèi)土壓力通常是指擋土墻（或擋土結(jié)構(gòu)物）后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。根據(jù)擋土墻受側(cè)向壓力后位移的方向、大小及背后土體所處狀態(tài)，土壓力可分為靜止土壓力、主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力三種：土壓力類(lèi)型被動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力靜止土壓力土壓力靜止土壓力

擋土墻在壓力作用下不發(fā)生任何變形和位移，墻后填土處于彈性平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻背的土壓力Eo主動(dòng)土壓力

在土壓力作用下，擋土墻離開(kāi)土體向前位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻背的土壓力滑裂面Ea被動(dòng)土壓力

Ep滑裂面在外力作用下，擋土墻推擠土體向后位移至一定數(shù)值，墻后土體達(dá)到被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在墻上的土壓力三種土壓力之間的關(guān)系

對(duì)同一擋土墻，在填土的物理力學(xué)性質(zhì)相同的條件下有以下規(guī)律：Ea＜Eo

＜＜Ep2)靜止土壓力計(jì)算K0h

hzK0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力強(qiáng)度

靜止土壓力分布

土壓力作用點(diǎn)三角形分布

作用點(diǎn)距墻底h/3

3）主動(dòng)和被動(dòng)土壓力計(jì)算見(jiàn)公式1-24、1-25、1-26、1-27主要在于改變系數(shù)和考慮粘聚力五、

土的工程分類(lèi)

自學(xué)第二節(jié)土石方平衡與調(diào)配一、土石方工程量計(jì)算（一）基坑土方量計(jì)算

可按立體幾何中擬柱體體積公式計(jì)算，公式

（二）溝槽土方量計(jì)算采用平均法，分段計(jì)算根據(jù)地面起伏變化和管徑變化，沿長(zhǎng)度方向分段計(jì)算場(chǎng)地平整就是將天然地面改為工程上所要求的設(shè)計(jì)平面場(chǎng)地平整土方量可采用網(wǎng)格法計(jì)算網(wǎng)格法計(jì)算步驟及要點(diǎn)1.劃分方格網(wǎng)。在施工現(xiàn)場(chǎng)地形圖上作方格網(wǎng)控制施工場(chǎng)地,方格邊長(zhǎng)數(shù)值取決于所要求的計(jì)算精度和地形變化的復(fù)雜程度，一般為10×10m，20×20m，40×40m，精度要求越高，地形變化越復(fù)雜，方格邊長(zhǎng)越?。ㄈ﹫?chǎng)地平整土方量計(jì)算2.確定各小方格角點(diǎn)的原地形標(biāo)高；實(shí)地測(cè)量（地質(zhì)測(cè)繪部門(mén)采用水準(zhǔn)儀）；等高線插入法:根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線的標(biāo)高，用線性插入法求得。H22=HA+(HB－HA）/l×x3.確定各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高A在設(shè)計(jì)文件上有規(guī)定時(shí)按規(guī)定執(zhí)行B小型場(chǎng)地----挖填平衡法C大型場(chǎng)地----最佳平面設(shè)計(jì)法（用最小二乘法，使挖填平衡且總土方量最?。┩谔钔练搅肯嗟鹊脑瓌t，場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高可按下式求得式中：N——方格數(shù)；H0——所計(jì)算的場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高(m)；Hi1、Hi2、Hi3、Hi4——第i個(gè)方格四個(gè)角點(diǎn)的原地形標(biāo)高?？紤]個(gè)角點(diǎn)標(biāo)高的“權(quán)”，則場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0可改寫(xiě)成下列形式：H1——1個(gè)方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高；H2——2個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；H3——3個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高；H4——4個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高。根據(jù)泄水要求計(jì)算場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高單面泄水：場(chǎng)地內(nèi)只有一個(gè)方向排水；雙面泄水：有兩個(gè)方向排水，且互相垂直。1）單向泄水時(shí)各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn’＝H0±li2）雙向泄水時(shí)各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn’＝H0±lxix±lyiy4.計(jì)算各角點(diǎn)的施工高度挖或填的高度：施工高=設(shè)計(jì)標(biāo)高-地面標(biāo)高+為填方，-為挖方。5.計(jì)算零點(diǎn)和零點(diǎn)線位置所謂零點(diǎn)是指不挖不填的點(diǎn),零點(diǎn)的聯(lián)線就是零點(diǎn)線,它是挖方和填方區(qū)的分界線,在相鄰二角點(diǎn)之間,如若施工標(biāo)高值一為”+”數(shù)，一為“-”數(shù)，則它們之間必有零點(diǎn)存在，其位置為：

X1=h1*a/(h1+h2)

式中x1---零點(diǎn)距h1一端的水平距離(m);h1,h2-----方格相鄰二角點(diǎn)的施工標(biāo)高絕對(duì)值(m);a----方格邊長(zhǎng)(m).X2=h2*a/(h1+h2)

挖方量填方量6.計(jì)算方格土方工作量土方幾何形狀，一般為三種類(lèi)型:四角點(diǎn)全填或全挖、兩點(diǎn)填兩點(diǎn)挖、三點(diǎn)填一點(diǎn)挖或相反。①全挖、全填方格：方格四個(gè)角點(diǎn)全部為填或全部為挖時(shí)：式中：V――挖方或填方體積（m3）；H1、H2、H3、H4――方格四個(gè)角點(diǎn)的填挖高度，均取絕對(duì)值（m）；②方格四個(gè)角點(diǎn)，部分為填方、部分為挖方時(shí)③三點(diǎn)挖一點(diǎn)填或相反（四）邊坡土方量計(jì)算為了保持土體的穩(wěn)定，土方的邊坡為傾斜的自由面。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：mm=B/H，m為坡度系數(shù)場(chǎng)地平整時(shí)邊坡土方量計(jì)算步驟如下：①標(biāo)出場(chǎng)地四個(gè)角點(diǎn)A、B、C、D填、挖高度和零線位置；②根據(jù)土質(zhì)確定填、挖邊坡的坡度系數(shù)m；③計(jì)算出四個(gè)角點(diǎn)的放坡寬度④計(jì)算邊坡的土方量。邊坡土方量計(jì)算見(jiàn)課本23頁(yè)，自學(xué)【案例】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)、地面標(biāo)高如圖,格邊長(zhǎng)a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，計(jì)算土方量。

一、確定方格各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高

答：初步計(jì)算場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高H0H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）

=70.29（m）70.09

70.09按泄水坡度調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn’

：Hn’

=H0’

Lxix

Lyiy

70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26

H0＝70.29H2’

=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36

H3’

=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40H1’

=70.29－30×2‰+30×3‰=70.32其它見(jiàn)圖

70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09二、

計(jì)算各方格角點(diǎn)的施工高度hn

hn=Hn’－Hn

即：hn=該角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高—自然地面標(biāo)高h(yuǎn)1=70.32－70.09=＋0.23（m）；正值為填方高度。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2=70.36－70.40=－0.04（m）；負(fù)值為挖方高度

70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09三、確定零線

0

0Xi-j=ahihi+hjX1-2=20*0.230.23+0.04=ah1h1+h2=17.04m五、代入公式求土方量（略）二、土方的平衡調(diào)配土方的平衡調(diào)配：對(duì)挖土、填土、堆棄或移運(yùn)之間的關(guān)系進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，以確定土方的調(diào)配數(shù)量及調(diào)配方向。目的：使土方運(yùn)輸量或土方運(yùn)輸成本最低。（一）土方平衡調(diào)配的原則應(yīng)力求達(dá)到挖、填平衡和運(yùn)距最短；調(diào)配區(qū)劃分應(yīng)該與建筑物和構(gòu)筑物的平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮它們的分期施工順序；好土要用在回填質(zhì)量要求高的地區(qū)；分區(qū)調(diào)配應(yīng)與全場(chǎng)調(diào)配相協(xié)調(diào)；取土或棄土應(yīng)盡量少占或不占農(nóng)田及便利機(jī)械施工等。（二）土方平衡調(diào)配圖表的編制1.土方調(diào)配區(qū)劃分與方格網(wǎng)協(xié)調(diào)，便于確定土方量；通常可由若干個(gè)方格網(wǎng)組成一個(gè)調(diào)配區(qū)。大小滿足主導(dǎo)施工機(jī)械的技術(shù)要求；從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，考慮就近借土或就近棄。借、棄土區(qū)作為獨(dú)立調(diào)配區(qū)。2.計(jì)算調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距1）平均運(yùn)距：挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)重心距離。2）方法：取場(chǎng)地或方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標(biāo)軸，分別求出各區(qū)土方的重心位置，即：

X0、Y0――挖或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標(biāo)；V――每個(gè)方格的土方量；x、y――每個(gè)方格的重心坐標(biāo)。3）簡(jiǎn)便方法：以幾何形心代替土方體積重心，在圖上將重心連起來(lái)，用比例尺量出來(lái)每對(duì)調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距3.調(diào)配方案的確定——表上作業(yè)法調(diào)配方案的確定，是以線性規(guī)定為理論基礎(chǔ)，常用“表上作業(yè)法”求解。結(jié)合示例介紹如下：已知某場(chǎng)地有四個(gè)挖方區(qū)和三個(gè)填方區(qū)，其相應(yīng)的挖填土方量和各對(duì)調(diào)配區(qū)的運(yùn)距如表1.8所示。利用“表上作業(yè)法”進(jìn)行調(diào)配步驟為：4.繪土方調(diào)配圖表一、場(chǎng)地平整施工方法主要工作：挖、運(yùn)、填、壓（平）方法：人工、半機(jī)械化、機(jī)械化和爆破按土石堅(jiān)硬程度和開(kāi)挖的難易程度分為八類(lèi)，前四類(lèi)為土，機(jī)械或人工直接開(kāi)挖；后四類(lèi)為石，先爆破后開(kāi)挖第三節(jié)土石方開(kāi)挖與機(jī)械化施工常用開(kāi)挖機(jī)械（一）推土機(jī)1.組成：拖拉機(jī)、推土鏟刀（在拖拉機(jī)上安裝推土板等工作裝置的機(jī)械）行走方式:履帶式、輪胎式2.性能特點(diǎn)：操縱靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)方便，所需工作面較小，功率大，易于轉(zhuǎn)移，能爬30度左右的緩坡3.適用范圍：淺挖短運(yùn)、場(chǎng)地平整平整場(chǎng)地：經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100m內(nèi)（效率最高60m），一～三類(lèi)土的挖運(yùn)，壓實(shí)；坑槽開(kāi)挖：深度在1.5m內(nèi)、一～三類(lèi)土；回填土方。4.生產(chǎn)率的計(jì)算1）推土機(jī)小時(shí)生產(chǎn)率2）推土機(jī)臺(tái)班生產(chǎn)率

時(shí)間利用系數(shù)KB，一般在0.72-0.75之間5.施工方法：⑴下坡推土法順地面坡勢(shì)沿下坡方向推土，可增大鏟刀切土深度和運(yùn)土數(shù)量，縮短推土?xí)r間,提高生產(chǎn)率約30～40%。⑵分批集中一次推土法當(dāng)運(yùn)距較遠(yuǎn)又土質(zhì)較堅(jiān)硬時(shí)，宜多次鏟土，一次推送。⑶并列推土法大面積施工區(qū)可采用2～3臺(tái)推土機(jī)并列推土，減少土的散失量而增大推土量，提高生產(chǎn)率約15～30%。⑷槽形推土法當(dāng)土層較厚時(shí)，可利用前次推土的槽形推土，可減少土的散失量，增大推土量。(5)鏟刀加側(cè)板：當(dāng)運(yùn)距較遠(yuǎn)又土質(zhì)較松軟時(shí)，在鏟刀兩邊加上側(cè)板，增加鏟刀前的土體，減少土壤的散失。（二）鏟運(yùn)機(jī)1.特點(diǎn):功能全（能綜合完成挖土、運(yùn)土、卸土和平土工作）；行駛速度快；運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低2.適用范圍：坡度在20度以內(nèi)、含水量不超過(guò)27%的一~三類(lèi)土的大面積場(chǎng)地平整、大型基坑、填筑堤壩和路基。不適用礫石層和凍土地帶以及土含水量〉27%和沼澤地帶工作。宇通重工CL9A自行式鏟運(yùn)機(jī)種類(lèi)：拖式和自行式自行式鏟運(yùn)機(jī)適用于運(yùn)距800—3500m的大型土方工程施工，以運(yùn)距在800-1500m的范圍內(nèi)生產(chǎn)效率最高。拖式鏟運(yùn)機(jī)適用于運(yùn)距在80－800m的土方工程施工，而運(yùn)距在200~350m時(shí)效率最高。運(yùn)距愈長(zhǎng)、生產(chǎn)效率愈低，超過(guò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距時(shí)應(yīng)考慮汽車(chē)運(yùn)輸3.開(kāi)行路線⑴環(huán)形路線：用于地段短、起伏不大的挖填工程。⑵8字形路線：用于地段長(zhǎng)、起伏大、挖填交替的工程。4.生產(chǎn)率的計(jì)算1)鏟運(yùn)機(jī)小時(shí)生產(chǎn)率2)鏟運(yùn)機(jī)臺(tái)班產(chǎn)量

時(shí)間利用系數(shù)，一般在0.65-0.75之間5.提高鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)率的措施下坡鏟土挖近填遠(yuǎn)，挖遠(yuǎn)填近推土機(jī)助鏟雙聯(lián)鏟運(yùn)法跨鏟法二、溝槽與基坑開(kāi)挖施工（一）溝槽與基坑的邊坡坡度及斷面選擇1.溝槽斷面形式：直槽、梯形槽、聯(lián)合、混合槽具體采用哪種形式，應(yīng)綜合考慮a土的種類(lèi)；b地下水情況；c現(xiàn)場(chǎng)條件及施工方法；d管道斷面尺寸及埋設(shè)深度等。一般性原則放坡坡度的大小課本P28表1-14直槽：當(dāng)管溝在地下水位以上，挖溝后敞露時(shí)間不長(zhǎng)時(shí)可采用。直槽要求的溝深為：①堆積砂土和礫石土，溝深不超過(guò)1.0米②砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土，溝深不超過(guò)1.25米③黏土，溝深不超過(guò)1.5米梯形槽：溝深在直槽所要求的深度以上，但不超過(guò)5米時(shí)可采用。混合槽和聯(lián)合槽：當(dāng)溝槽較深時(shí)采用，但土質(zhì)應(yīng)好。2.管道溝槽的開(kāi)挖寬度1）管道溝槽底部的開(kāi)挖寬度，宜按下式計(jì)算：W=B+2(b1+b2+b3)式中：W—溝槽底寬(mm);B—管道結(jié)構(gòu)的外緣寬度(mm);b1——管道一側(cè)的工作面寬度(mm)；b2——管道一側(cè)的支撐厚度，可取150~200mm;b3——現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土或鋼筋混凝土管渠一側(cè)模板的厚度(mm)。注：槽底需設(shè)排水溝時(shí)，工作面寬度b1應(yīng)適當(dāng)增加；管道有現(xiàn)場(chǎng)施工的外防水層時(shí)，每側(cè)工作面寬度宜取800mm.2）溝槽上口寬度S=W+2nH,n為邊坡率，H為挖深（二）土方開(kāi)挖的機(jī)械施工1.單斗挖土機(jī)施工1）正鏟挖土機(jī)：前進(jìn)向上，強(qiáng)制切土

特點(diǎn)：開(kāi)挖停機(jī)面以上土方；挖掘力大；生產(chǎn)效率高；需要設(shè)置下坡通道。適用：適用于無(wú)地下水，開(kāi)挖深度在2m以上，開(kāi)挖停機(jī)面以上一~四類(lèi)土的基坑和底部尺寸較大溝槽。挖土方式a：挖土機(jī)回轉(zhuǎn)卸土角度小，避免汽車(chē)的倒車(chē)和轉(zhuǎn)彎多的缺點(diǎn),效率高，采用多b：溝槽、基坑深度大、空間受限時(shí)采用2）反鏟挖土機(jī)：后退向下，強(qiáng)制切土

特點(diǎn)：開(kāi)挖停機(jī)面以下土方、受地下水影響小適用：適用于深度在4米左右的溝槽和基坑，一~三類(lèi)土。尤其適用于開(kāi)挖地下水位較高或泥濘的土壤。開(kāi)挖方式溝端開(kāi)挖：工作面寬度和深度大，采用較多；溝側(cè)開(kāi)挖：棄土距離遠(yuǎn)，但挖掘機(jī)開(kāi)挖寬度和深度??；3）拉鏟挖土機(jī)：后退向下，自重切土特點(diǎn)：開(kāi)挖深度大、挖掘力小、工效較低。適用：能開(kāi)挖停機(jī)面以下的一~二類(lèi)土；與反鏟挖土機(jī)相似，但深度更大大型基坑、溝槽開(kāi)挖；4）抓鏟挖土機(jī)：適用：挖掘面積較小，深度較大的溝槽、沉井或者基坑，最適用于水下挖土。特點(diǎn)：其挖掘力較小，只能開(kāi)挖停機(jī)面以下一~二類(lèi)土，但挖掘深度大2.多斗挖土機(jī)又稱(chēng)挖溝機(jī)、縱向多斗挖土機(jī)。特點(diǎn)：連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率高；溝槽斷面整齊；開(kāi)挖單位土方量所消耗的能量低；挖土的同時(shí)可以自動(dòng)卸土適用：不宜開(kāi)挖堅(jiān)硬的土和含水量較大的土；宜于開(kāi)挖黃土、粉質(zhì)黏土；（三）

土方工程機(jī)械化施工方案的選擇

施工機(jī)械種類(lèi)的選擇，主要施工機(jī)械的臺(tái)數(shù)及配套運(yùn)輸車(chē)輛的型號(hào)數(shù)量1.施工機(jī)械種類(lèi)的選擇施工機(jī)械的選擇應(yīng)與施工內(nèi)容相適應(yīng)；盡量選擇施工單位現(xiàn)有的機(jī)械機(jī)械類(lèi)型應(yīng)符合施工現(xiàn)場(chǎng)的條件在同一工地的施工機(jī)械的種類(lèi)和型號(hào)盡量少施工機(jī)械的合理組合2.平整場(chǎng)地機(jī)械選擇地勢(shì)較平坦的大面積平整場(chǎng)地，選用鏟運(yùn)機(jī)較適宜。地形起伏較大，挖方、填方量大且集中的平整場(chǎng)地，運(yùn)距在1000m以上時(shí)，可選擇正鏟挖土機(jī)配合自卸車(chē)進(jìn)行挖土、運(yùn)土，在填方區(qū)配備推土機(jī)平整及壓路機(jī)碾壓施工。挖填方高度均不大，運(yùn)距在100m以內(nèi)時(shí)，采用推土機(jī)施工，靈活、經(jīng)濟(jì)。3.地面上的坑式開(kāi)挖大型基坑：正鏟、汽車(chē)運(yùn)土；中小型基坑：多采用反鏟挖土機(jī)；若為水中取土或土質(zhì)為淤泥，且坑底較深，則可選擇抓鏟挖土機(jī)挖土也可以多種機(jī)械配合作業(yè)，如當(dāng)基坑有地下水時(shí)，可先用正鏟挖土機(jī)開(kāi)挖地下水位以上的土（功效高），用反鏟或拉鏟開(kāi)挖地下水位以下的土（工效低）4.長(zhǎng)槽式開(kāi)挖優(yōu)先考慮采用挖溝機(jī)，如地下水位較高或土質(zhì)較硬，可以考慮采用反鏟挖土機(jī)；5.主要施工機(jī)械的臺(tái)數(shù)

根據(jù)施工機(jī)械的生產(chǎn)率或產(chǎn)量，結(jié)合土方量和工期的要求確定生產(chǎn)率→每天的產(chǎn)量（立方米）總的挖方量機(jī)械臺(tái)數(shù)每天的挖方量工期挖土機(jī)數(shù)量的確定挖溝機(jī)的生產(chǎn)率的計(jì)算最初可松性系數(shù)單斗挖土機(jī)生產(chǎn)率的計(jì)算工作時(shí)間利用系數(shù)n=60/tt—挖土機(jī)每次循環(huán)延續(xù)時(shí)間（秒），即每挖一斗的時(shí)間，對(duì)W-100正鏟挖土機(jī)為25~40s，對(duì)W-100拉鏟挖土機(jī)為45~60s運(yùn)輸車(chē)輛配套計(jì)算計(jì)算原理：從時(shí)間上保證挖土機(jī)的連續(xù)工作，即：車(chē)輛數(shù)量=（一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)時(shí)間）/（一輛汽車(chē)裝車(chē)時(shí)間）N1=Ta/t1（輛）一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)時(shí)間=一輛汽車(chē)裝車(chē)時(shí)間+道路運(yùn)輸時(shí)間+卸車(chē)時(shí)間+操縱時(shí)間

Ta=t1+2L/Vc+t2+t3一輛汽車(chē)裝車(chē)時(shí)間=一次裝土次數(shù)×裝一次土延續(xù)時(shí)間t1=nt自卸汽車(chē)每車(chē)裝土次數(shù)n=Q1Ks/qKc.r

Q1——自卸汽車(chē)的載重量（10KN）；r——土的重度，一般取17KN/立方米；L——運(yùn)土距離（米）；VC——重車(chē)與空車(chē)的平均速度（米/分鐘）；t2——自卸汽車(chē)卸土?xí)r間（分），一般為1分；t3——自卸汽車(chē)操縱時(shí)間（分），包括停放等待、待裝、等車(chē)、讓車(chē)等，一般取2~3分種。Ks——土的可松行系數(shù)；Kc——土斗充盈系數(shù)，取0.8~1.1；第四節(jié)溝槽及基坑支撐

支撐是防止土壁坍塌的臨時(shí)性擋土結(jié)構(gòu)，支撐的荷載就是原土和地面荷載所產(chǎn)生的側(cè)土壓力。目的：防止施工過(guò)程中溝槽土壁坍塌材料：木材或鋼材適用條件：溝槽土質(zhì)較差、地下水位較高、深度較大而又必須挖成直槽特點(diǎn)：可減少挖土方量，施工占地面積小，又可保證施工安全；但增加了材料的消耗，有時(shí)還影響后續(xù)工序的操作一、

支撐種類(lèi)及適用條件溝槽支護(hù)型式:水平支撐、垂直支撐、板樁支撐和錨碇支撐。1.水平支撐組成：撐板、方木（縱梁）、橫撐;結(jié)構(gòu)：支撐板水平設(shè)置，緊貼槽幫；方木立靠在橫板上（縱梁）；橫撐（撐木或工具式）撐在方木上；

根據(jù)水平撐板之間有無(wú)間距，分為斷續(xù)式和連續(xù)式1）斷續(xù)式水平支撐（疏撐）：是撐板之間有間距，包括稀撐和井字撐等，圖1-31井字撐：局部加固適用于土質(zhì)較好，地下水量較小的黏土及挖土深度小于3