第一章 土方工程 1.1 概述 1.2 场地标高设计与场地平整 1.3 基坑土方工程施工 1.4 降水 1.5 土方的填筑

1. 了解土方工程施工特点 ；掌握土方量的计算、场地平整施工的竖向规划设计 。 本章要求 1. 了解土方工程施工特点 ；掌握土方量的计算、场地平整施工的竖向规划设计 。 2. 掌握基坑开挖施工中的降低地下水位方法，基坑边坡稳定及支护结构设计方法的基本原理 。 3. 熟悉常用土方机械的性能和使用范围 。 4. 掌握填土压实和路堤填筑的要求和方法 。 5. 自学爆破施工的基本概念及常用爆破方法 。

本章重点： 土的可松性，土方量的计算，场地平整施工的竖向规划设计，轻型井点系统的设计，边坡塌方、流砂的原因及防治，填土压实的原理、方法及施工控制。 本章难点： 利用土的可松性系数进行土方量的计算，轻型井点的计算，影响填土压实的因素。

1.1 概述 土方工程包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水土壁支撑等准备工作和辅助工程。在建造工程中，最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。 土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工又受气候、水文、地质、地下障碍等因素的影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。

土的分类 土的分类繁多，其分类法也很多，如按土的沉积年代、颗粒级配、密实度、液性指数分类等。在土木工程施工中，按土的开挖难易程度将土分为八类如下表，这也是确定土木工程劳动定额的依据（详见下表）。

土的工程分类 类别 土的名称 开挖方法 可松性系数 Ks K's 第一类 （松软土） 砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤泥） 用锹、锄头挖掘 1.08~1.17 1.01~1.04 第二类 （普通土） 粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土和粉土 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 1.14~1.28 1.02~1.05 第三类 （坚土） 软及中等密实粘土，重粉质粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土、压实的填筑土 主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍 1.24~1.30 1.04~1.07 第四类 （砾砂坚土） 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石 先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用锲子及大锤 1.26~1.37 1.06~1.09 第五类 （软石） 硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩 用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方法 1.30~1.45 1.10~1.20 第六类 （次坚石） 泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩、片麻岩 用爆破方法，部分用风镐 第七类 （坚石） 大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 用爆破方法 第八类 （特坚石） 安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩，玢岩 1.45~1.50 1.20~1.30

土的工程性质 土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要工程性质有：土的可松性、渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。

⑴土具有可松性即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复。土的可松性程度用可松性系数表示，即 ⑵土的渗透性是指土体被水透过的性质。土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动，当基坑开挖至地下水位以下，地下水在土中渗透时受到土颗粒的阻力，其大小与土的渗透性及地下水渗流路线长短关。 — 最初可松性系数 — 最后可松性系数

1.2 场地标高设计与场地平整 1.2.1 场地设计标高的确定 1.2 场地标高设计与场地平整 1.2.1 场地设计标高的确定 场地设计标高的基本要求是：满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。 场地标高确定的两种方法 （1）按挖填平衡原则确定设计标高 （2）用最小二乘法原理求最佳设计平面

1.按挖填原则确定设计标高 计算步骤： （1）划分场地方格网 （2）计算或实测各角点的原地形标高 （3）计算场地设计标高 （4）泄水坡度调整 2.最佳设计平面 最佳设计平面即场地设计标高满足规划、生产工艺、运输、排水及最高洪水水位等要求，并做到场地内挖填平衡，且挖填总土方量最小。

3.场地设计标高的调整 1）土可松性的影响 2）场内和场外挖、填土的影响 * 填土量大，场地设计标高提高；挖土量大，场地设计标高降低。 3）泄水坡度对场地设计标高的影响 注：设计无要求时，泄水坡度≥0.002

1.2.2 土方工程量计算 在场地平整土方工程施工之前，通常要计算土方的工程量。但土方外形往往复杂，不规则，要得到精确的计算结果很困难。一般情况下，可以按方格网将其划为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。其计算步骤如下： ⑴划分方格网 ⑵计算各角点的地面标高

⑶计算各角点的设计标高 ⑷计算各角点的施工高度 ⑸计算零点、绘出零线 ⑹计算各方格内的挖填方体积 ⑺统计挖、填方量 ⑻调整设计标高

1.2.3 场地平整土方机械及其施工 推土机 推土机适于推挖一至三类土。用于平整场地，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机的作业效率与运距有很大关系，下表为直铲作业时的经济运距。  

行走装置 机 型 经济运距（m） 备 注 履带式 大 型 中 型 小 型 50~l00（最远l50） 60~100（最远120） ＜50 上坡用小值 下坡用大值 轮胎式   50~80（最远150）

  推土机

推土机特点：操作灵活、工作面小、行驶块；提高生产率的作业方法： 下坡推土——利用机械重力势能提高生产率； 并列推土——减小土的散失； 多刀送土——先集中堆积在A处，然后再推到 B处； 槽形推土——减少土的散失； 3）推土机的生产率计算小时生产率： 推土机的台班生产率：

铲运机

2）特点：适合大面积土方工程，适合松土和普通土，适合含水率低的土质； 1）使用范围：挖土、运土、平土和填土； 2）特点：适合大面积土方工程，适合松土和普通土，适合含水率低的土质； 3）提高生产率的作业方法： 合理的行走路线——环形路线、8字形路线； 4）施工方法——下坡铲土、跨铲法、助铲法 5）铲土机的生产率计算

1.3 基坑（槽）的土方开挖

土方量可按拟柱体积的公式算：v=h/6(f1+4f0+f2) 1.3.1基坑、基槽、土方量的计算 土方量可按拟柱体积的公式算：v=h/6(f1+4f0+f2) a）基坑土方量计算； b）基槽、土方量计算 式中 V——土方工程量，H，F1，F2如下图所示。 F1、F2分别为基坑的上下底面积， F0为中截面面积，

1.3.2 边坡稳定与基坑支护 1.边坡稳定 边坡可做成直线型、折线形或踏步形。 土方边坡坡度以其高度H与其底宽度B之表 示：土方边坡坡度=H/B=1/B/H=1/m 式中，m=B/H，称为坡度系数。 2.基坑支护 （1）基槽支护 （2）基坑支护 1）支护结构设计 2）支护结构施工

1.3.3 基坑土方开挖 1.基坑土方机械 基坑土方开挖一般均采用挖掘机施工，对大型的、较浅的基坑有时也可采用堆土机。挖掘机按行走方式分为履带式和轮胎式两种。按传动方式分为机械传动和液压传动两种。斗容量有0.2m3、0.4m3、1.0m3、1.5m3、2.5m3等多种。挖掘机利用土斗直接挖土，因此也称为单斗挖土机，按土斗作业装置分为正铲、反铲、抓铲及拉铲，使用较多的是前三种。

适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停    ⑴正铲 它适用于开挖停机面以上的土方，且需与汽车配合完成整个挖运工作。正铲挖掘机挖掘力大，适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。一般用于大型基坑工程，也可用于场地平整施工。 ⑵反铲 适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停

机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为4~6m的基坑，经济合理的挖土深度为3~5m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。 ⑶抓铲 对施工面狭窄而深的基坑、深槽、深井采用抓铲可取得理想效果，也可用于场地平整中的土

拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于大型场地平整、填筑路基、堤坝等。   堆与土丘的挖掘。抓铲还可用于挖取水中淤泥、装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业。 ⑷拉铲 拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机面以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠，挖取水下泥土，也可用于大型场地平整、填筑路基、堤坝等。

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2. 基坑土方开挖 （1）直接分层开挖 1）放坡开挖 2）无支撑的基坑开挖 （2）有内支撑支护的基坑开挖 （3）盆式开挖 （4）岛式开挖

1.4 降水 在基坑开挖过程中，当基底低于地下水位时，由于土的含水层被切断，地下水会不断地渗入坑内。雨期施工时，地面水也会不断流入坑内。如果不采取降水措施，把流入基坑内的水及时排走或把地下水位降低，不仅会使施工条件恶化，而且地基土被水泡软后，容易造成边坡塌方并使地基的承载力下降。另外，当基坑下遇有承压含水层时，若不降水减压，则基底可能被冲溃破坏。

因此，为了保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措施，控制地下水位，使地基土在开挖及基础施工时保持干燥基坑降水的方法有集水坑降水和井点降水法。

1.4.1集水井坑降水法 集水井降水法一般适用于降水深度较小且土层为粗粒土层或渗水量小的粘性土层。当基坑开挖较深，又采用刚性土壁支护结构挡土并形成止水帷幕时，基坑内降水也多采用集水井降水法。在井点降水仍有局部区域降水深度不足时，也可辅以集水井降水。

1.4.2井点降水 　　 井点降水有两个类型：轻型井点和管井，一般可根据渗透系数，降水深度，设备条件和经济比较来确定。 三、轻型井点降水系统 轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括：滤管、井点管、弯联管及总管（见下图）。

1— 地面；2—水泵；3—总管；4—井点管；5—滤管； 6—降落后的水位；7—原地下水位；8—基坑底 轻型井点设备 1—  地面；2—水泵；3—总管；4—井点管；5—滤管； 6—降落后的水位；7—原地下水位；8—基坑底

滤管构造 1— 钢管；2—管壁上的孔；3—塑料管；4—细滤网 5—粗滤网；6—粗铁丝保护网；7—井点管；8—铸铁头 滤管构造 1—  钢管；2—管壁上的孔；3—塑料管；4—细滤网 5—粗滤网；6—粗铁丝保护网；7—井点管；8—铸铁头

干式真空泵工作原理 1—  滤管；2—井点管；3—弯联管；4—集水总管；5—过滤室； 6—水气分离器；7—进水管；8—副水气分离器；9—放水口； 10—真空泵；11—电动机；12—循环水泵；13—离心水泵

轻型井点设计 轻型井点设计包括： ⑴井点系统的平面布置 ⑵井点系统的高程布置 ⑶涌水量计算 ⑷确定井点管的数量 根据基坑（槽）形状，轻型井点可采用单排布置、双排布置、环形布置，当土方施工机械需进出基坑时，也可采用U形布置，如下图。

a）单排布置；b）双排布置；c）环形布置（d）U形布置 井点的平面布置

1.5 土方的填筑 1.5.1 土料的选用与处理 填方土料应符合设计要求，保证填方的强度与稳定性，选择的填料应为强度高、压缩性小、水稳定性好、便于施工的土、石料。 1.5.2 填土及压实的方法 1.填土方法 填土可采用人工填土和机械填土。

2. 压实方法 填土的压实方法有碾压、夯实、和振动压实等几种方法。 1.5.3 影响填土压实的因素 1）压实功的影响 2）含水率的影响 3）铺土厚度的影响 1.5.4 填土夯实的质量检查 压实填土的质量以压实系数控制。