第三章 土方工程 主讲：胡莉萍 建筑施工技术.

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1 第三章 土方工程 主讲：胡莉萍 建筑施工技术

2 目 录 第一节 概述 第二节 土方工程量计算与土方调配 第三节 边坡稳定问题 第四节 施工排水及人工降低地下水位 第五节 填方施工
目 录 第一节 概述 第二节 土方工程量计算与土方调配 第三节 边坡稳定问题 第四节 施工排水及人工降低地下水位 第五节 填方施工 建筑施工技术

3 第一节 概 述 建筑施工技术

4 本 节 要 点 土方工程施工的特点 土的可松性 土的工程分类 建筑施工技术

5 土方工程是建筑工程的先导工程，是建筑施工主要的工种工程之一。它的施工过程包括土的开挖、爆破、运输、填筑、平整和压实。
工业与民用建筑工程中土方工程一般分为四类：     1.场地平整     2.基坑(槽)及管沟开挖     3.地下工程大型土方开挖     4.土方填筑 建筑施工技术

6 土方工程的特点： 1、面广量大、劳动繁重 2、施工条件复杂
土方工程的特点：     1、面广量大、劳动繁重     2、施工条件复杂     土方工程多为露天作业，施工受当地气候条件影响大，且土的种类繁多，成分复杂，工程地质及水文地质变化多，也对施工影响较大。 建筑施工技术

7 第一节 概述 1、土的可松性     自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积，这种性质，称为土的可松性。 工程意义：对土方平衡调配，基坑开挖时留弃土方量及运输工具的选择有直接影响。 土的可松性的大小用可松性系数表示。分为最初可松性系数和最终可松性系数。 建筑施工技术

8 土的可松性系数 土的类别 KS KS/ 一类土 1.08~1.17 1.01~1.03 四类土 1.26~1.45 1.06~1.20
二类土 1.14~1.24 1.02~1.05 五类土 1.30~1.50 1.10~1.30 三类土 1.24~1.30 1.04~1.07 六类土 1.45~1.50 1.28~1.30 建筑施工技术

9 第一节 概述 （1）最初可松性系数KS 自然状态下的土，经开挖成松散状态后，其体积的增加，用最初可松性系数表示。
第一节 概述 （1）最初可松性系数KS     自然状态下的土，经开挖成松散状态后，其体积的增加，用最初可松性系数表示。 （2）最终可松性系数K/S     自然状态下的土，经开挖成松散状态后，回填夯实后，仍不能恢复到原自然状态下体积，夯实后的体积与原自然状态下体积之比，用最终可松性系数表示。 (见教材P19表3-1)                    建筑施工技术

10 第一节 概 述 土的工程分类 土的种类繁多，其工程性质直接影响土方工程施工方法的选择，劳动量的消耗和工程费用。
第一节 概 述 土的工程分类     土的种类繁多，其工程性质直接影响土方工程施工方法的选择，劳动量的消耗和工程费用。     土的分类方法很多，我们主要学习掌握与我们建筑施工技术课联系较大的，根据土的开挖难易程度，在现行预算定额中，将土分为松软土、普通土、坚土等八大类。 (见教材P19表3-2) 建筑施工技术

11 第二节 土方工程量计算与土方调配 建筑施工技术

12 本 节 要 点 基坑、基槽土方量计算 场地设计标高的确定 场地平整土方量计算 土方调配方案 土方工程机械化施工 模拟题 建筑施工技术

13 第二节 土方工程量计算与土方调配 了解:临时性挖方边坡值。三棱柱法计算土方量，边坡土方量计算方法。     熟悉：影响土方边坡的稳定的因素及土方边坡的形式，场地设计标高的调整方法。     掌握：基坑（基槽）土方量计算公式，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。     [讲授重点] 基坑（基槽）土方量计算，场地平整的基本原则和计算步骤及方法。     [讲授难点] 场地平整的基本原则和计算步骤及方法。 建筑施工技术

14 第二节 土方工程量计算与土方调配 一、基坑、基槽土方量计算     （一）基坑土方量计算     基坑土方量的计算，可近似地按拟柱体体积公式计算（图3-1 图3-2） 基坑土方量计算 图3-1 基坑土方量计算 图3-2基槽土方量计算 建筑施工技术

15 第二节 土方工程量计算与土方调配 （二）基槽土方量计算 基槽土方量计算     Ｖ1－－第一段土方量。     Ｌ1——第一段的长度。     总土方量为各段土方量之和。     Ｖ＝Ｖ1　＋　Ｖ2　＋……＋Ｖn     Ｖ1、Ｖ2、……、Ｖn—各分段的土方量（m3） 建筑施工技术

16 第二节 土方工程量计算与土方调配 二、场地设计标高的确定 （一）确定场地设计标高的方法： ①、一般要求挖方量和填方量基本平衡；
第二节 土方工程量计算与土方调配 二、场地设计标高的确定 （一）确定场地设计标高的方法： ①、一般要求挖方量和填方量基本平衡； ②、初步确定场地设计标高时，可根据平整前和平整后，方格网内的挖方量和填表方量相等的原则确定； ③、最终采用的场地设计标高，还应考虑到一些因素的影响； ④、要考虑土的可松性的影响，标高会提高一个△H。 建筑施工技术

17 第二节 土方工程量计算与土方调配 适当提高设计标高 建筑施工技术

18 第二节 土方工程量计算与土方调配 总之，合理确定场地设计标高，是对工程设计和施工都十分重要的一项工作。除了进行必要的理论计算外，还要对场地设计标高的各种影响因素进行分析，经综合考虑后做出最后的决定，作为最终采用的场地设计标高。 建筑施工技术

19 第二节 土方工程量计算与土方调配 （二）初步确定场地设计标高（理论） 建筑施工技术

20 第二节 土方工程量计算与土方调配 平整场地坡度，一般标明在图纸上，如设计无要求，一般取不小于2‰的坡度，根据设计图纸或现场情况，泄水坡度分单向泄水和双向泄水。 建筑施工技术

21 第二节 土方工程量计算与土方调配 A  单向泄水 什么叫单向泄水 当场地向一个方向排水时，称为单向泄水。 建筑施工技术

22 第二节 土方工程量计算与土方调配 单向泄水时场地设计标高计算
将已调整的设计标高（H//0）作为场地中心线的标高参考图1—13，场地内任一点设计标高为：  Hij  = H//0   ±   L ·  i              Hij —— 场地内任一点的设计标高。     L ——该点至H0—H0中心线的距离。     i ——场地泄水坡度。     + ——该点比H//0—H//0线高取“+”号，反之取“—”号。     H11 = H// a i   建筑施工技术

23 第二节 土方工程量计算与土方调配 返回 图1—13  单向泄水 建筑施工技术

24 第二节 土方工程量计算与土方调配 返回 图1—14    双向泄水 建筑施工技术

25 第二节 土方工程量计算与土方调配 B 双向泄水 什么叫双向泄水  场地向两个方向排水，叫双向泄水 建筑施工技术

26 第二节 土方工程量计算与土方调配 将已调整的设计标高H//0作 为场地纵横方向的中心点（图1—14），场地内任一点的设计标高为 ：
双向泄水时设计标高计算 将已调整的设计标高H//0作  为场地纵横方向的中心点（图1—14），场地内任一点的设计标高为 ： 建筑施工技术

27 第二节 土方工程量计算与土方调配 双向泄水时设计标高计算
Hij = H//0 ±  Lx iX ± Ly iy               Lx —— 该点距轴的距离（m）；     Ly —— 该点距轴的距离（m）；                             iX .  iy —— 场地在方向的泄水坡度。     +   —— 该点比H0点高取“+”号，反之取“—”号。                              如图：H11=H// a ix   + a iy 建筑施工技术

28 第二节 土方工程量计算与土方调配 计算零点标出零线 ①计算各方格角点的施工高度
计算零点标出零线   ①计算各方格角点的施工高度  公式H0是假定场地为水平，不考虑泄水坡、边坡，根据平整前总土方量等于平整后总土方量求得的。     公式 Hij 是考虑泄水坡度后场地内任一方格角点的设计标高。但是在实际施工中，每一个方格是挖方还是填方呢？若为挖方，应挖多少？若为填方，应填多少？这就是施工高度问题。 建筑施工技术

29 第二节 土方工程量计算与土方调配 所谓施工高度:就是每一个方格角点的挖填高度，用 hn表示。
第二节 土方工程量计算与土方调配 所谓施工高度:就是每一个方格角点的挖填高度，用 hn表示。  hn    = Hij —  Hn     h —— 该角点的挖填高度，“+” 值表示填方“，—”值表示挖方。     Hij —— 该角点设计标高。     H n—— 该角点自然地面标高。也就是地形图上，各方格角点实际标高，当地形平坦时，按地形图用插入法求的，当地面坡度变化起伏较大时，用经纬仪测出。 建筑施工技术

30 第二节 土方工程量计算与土方调配 ②计算零点标出零线
第二节 土方工程量计算与土方调配    ②计算零点标出零线    当同一方格的四个角点的施工高度全为“+”或全为“—”时，说明该方格内的土方则全部为填方或全部为挖方，如果一个方格中一部分角点的施工高度为“+”，而另一部分为“—”时，说明此方格中的土方一部分为填方，而另一部分为挖方，这时必定存在不挖不填的点，这样的点叫零点，把一个方格中的所有零点都连接起来，形成直线或曲线，这道线叫零线，即挖方与填方的分界线。 建筑施工技术

31 第二节 土方工程量计算与土方调配 计算零点的位置:是根据方格角点的施工高度用几何法求出，如图（图1—15）所示，D点为挖方，C点为填方，则：     ΔAOC∽ ΔDOB     图1—15计算零点的位置示意图 建筑施工技术

32 第二节 土方工程量计算与土方调配     式中：   h 1 、 h2  ——相邻两角点     填、挖方施工高度（以绝对值带入）（m）；     a  ——方格边长（m）；     x   ——零点距角点A的距离（m）。 建筑施工技术

33 第二节 土方工程量计算与土方调配 计算土方工程量 ①四棱柱法 A、方格四个角点全部为挖或填方时（图1—16），其挖方或填方体积为：
  式中：h1、h2、h3、h4、——方格四个角点挖或填的施工高度，以绝对值带入（m）；a ——   方格边长(m)。 建筑施工技术

34 第二节 土方工程量计算与土方调配 返回 图1—16 角点全填或全挖 建筑施工技术

35 第二节 土方工程量计算与土方调配 B、方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时（图1—17）， 其挖方或填方体积分别为：
建筑施工技术

36 第二节 土方工程量计算与土方调配 图1—17角点二填或二挖 返回 建筑施工技术

37 第二节 土方工程量计算与土方调配     C、方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时（图1—18），  其填方体积为：   其挖方体积为： 建筑施工技术

38 第二节 土方工程量计算与土方调配 图1—18角点一填三挖 返回 建筑施工技术

39 计算土方工程量 ②三棱柱法 计算时先把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形（图1—19）
 计算时先把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形（图1—19） 图1—19  按地形方格划分成三角形     每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用h1、h2、h3表示。 建筑施工技术

40 第二节 土方工程量计算与土方调配 A、当三角形三个角 点全部为挖或填时（图1—20a）， 其挖填方体积为：
 式中：a——方格边长（m）；     h1、h2、h3——三角形各角点的施工     高度，用绝对值（m）代入。 建筑施工技术

41 第二节 土方工程量计算与土方调配 五、土方工程机械化施工
土方工程施工机械的种类繁多，常用的有推土机、铲运机、装载机、平土机、松土机、单斗挖土机、多斗挖土机和各种碾压、夯实机械。 建筑施工技术

42 第二节 土方工程量计算与土方调配 （一）推土机 建筑施工技术

43 第二节 土方工程量计算与土方调配 1、推土机的作业内容 2、推土机的施工方法 （1）下坡推土 （2）并排推土 （3）槽形推土 建筑施工技术

44 第二节 土方工程量计算与土方调配 （二）铲运机 铲运机有拖式铲运机和自行式铲运机两种。 建筑施工技术

45 第二节 土方工程量计算与土方调配 铲运机能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等多项作业。 建筑施工技术

46 第二节 土方工程量计算与土方调配 自行式铲运机经济运距为800~1500m，拖式铲运机经济运距为200~350m。
铲运机的运行路线对生产效率影响较大，应根据工程具体条件合理选择。 建筑施工技术

47 第二节 土方工程量计算与土方调配 （三）单斗挖土机 1、正铲挖土机 建筑施工技术

48 第二节 土方工程量计算与土方调配 2、反铲挖土机 建筑施工技术

49 第二节 土方工程量计算与土方调配 3、拉铲挖土机 建筑施工技术

50 第二节 土方工程量计算与土方调配 4、抓铲挖土机 建筑施工技术

51 第三节 边坡稳定问题 为了施工安全,防止塌方,保持基坑(槽)土壁的稳定,在土方工程施工中,对挖方或填方边缘,均应制成一定坡度的边坡。
第三节 边坡稳定问题 为了施工安全,防止塌方,保持基坑(槽)土壁的稳定,在土方工程施工中,对挖方或填方边缘,均应制成一定坡度的边坡。 土方边坡的大小，应根据土质条件、挖方深度或填方高度、地下水位、排水情况、施工方法、边坡留置时间的长短、边坡上部的荷载情况、相邻建筑物的情况等因素综合考虑确定。 建筑施工技术

52 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 一、集水井降水法 1、集水井的设置 建筑施工技术

53 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 2、水泵性能的选择 常用的有离心泵和潜水泵。 建筑施工技术

54 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 二、井点降水法 1、井点降水法的原理与作用 建筑施工技术

55 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 2、井点降水的方法
第四节 施工排水和人工降低 地下水位 2、井点降水的方法 降低地下水位的方法有轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等。可根据降水深度、土层渗透系数、技术设备条件等合理选用，各类井点的施工范围如表3-9。 建筑施工技术

56 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 （1）轻型井点的设备 轻型井点由管路系统和抽水设备两部分组成。 建筑施工技术

57 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 （2）轻型井点的布置 ①平面布置（单排）。基坑宽度小于6m；降水深度不超过5m。 建筑施工技术

58 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 ①平面布置（环形）。当基坑面积较大时。 建筑施工技术

59 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 ②高程布置 轻型井点降水深度,考虑抽水设备的水头损失以后,一般不超过6m。
第四节 施工排水和人工降低 地下水位 ②高程布置 轻型井点降水深度,考虑抽水设备的水头损失以后,一般不超过6m。 计算公式：H≥H1＋h＋iL H1：井点管埋置面至坑底面的距离，m； h ：基坑底面至降低后的地下水位线的距离，m； i：水力坡度，单排井点取1/4，环形井点取1/10； L：井点管至基坑中心的水平距离，m。 建筑施工技术

60 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 （3）轻型井点的设计与计算 ①基坑涌水量计算
第四节 施工排水和人工降低 地下水位 （3）轻型井点的设计与计算 ①基坑涌水量计算 根据井底是否达到不透水层，可将水井分为无压完整井和无压非完整井。 无压完整井：井底达到不透水层。 无压非完整井：井底未达到不透水层。 ②确定井点管数量与间距 建筑施工技术

61 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 （4）轻型井点的施工 轻型井点的施工程序为敷设总管、冲孔埋设井点管、安装抽水设备、抽水试运转。
第四节 施工排水和人工降低 地下水位 （4）轻型井点的施工 轻型井点的施工程序为敷设总管、冲孔埋设井点管、安装抽水设备、抽水试运转。 井点管埋设一般采用冲孔法。用起重设备将冲管吊起，插在井点位置上，然后开动高压水泵，将土冲松，冲管则边冲边沉。冲孔直径一般为300mm，以保证井管四周有一定厚度的砂滤层，冲孔深度宜比滤管底深0.5m左右,以防冲管拔出时,部分土颗粒沉于底部而触及滤管底部。 建筑施工技术

62 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 例3-4 某建筑物矩形基坑，如下图。开挖深度为4m。基坑底部平面尺寸：坑底宽度为20.5m、长度为30.5m。基坑边坡为1:m=1:0.5。自然地面标高取为±0.00m。地下水位标高为-1.00m。不透水层标高为-10.00m。不透水层上面的含水层为细砂层，透水系数K=15m/d。地下水为无压水。采用轻型井点降低地下水位，试进行井点系统的布置和设计。 建筑施工技术

63 第四节 施工排水和人工降低 地下水位 建筑施工技术

64 第五节 填 方 施 工 一、填方用料选择与填筑、压实方法 1、填方用料选择 2、土的填筑用压实方法 （1）碾压法 （2）夯实法
第五节 填 方 施 工 一、填方用料选择与填筑、压实方法 1、填方用料选择 2、土的填筑用压实方法 （1）碾压法 （2）夯实法 （3）振动压实法 建筑施工技术

65 第五节 填 方 施 工 碾压机具 建筑施工技术

66 第五节 填 方 施 工 碾压机具 建筑施工技术

67 第五节 填 方 施 工 夯实机具 建筑施工技术

68 第五节 填 方 施 工 夯实机具 建筑施工技术

69 第五节 填 方 施 工 一、影响填方压实的因素 1、压实功的影响 2、含水量的影响 3、铺土厚度的影响 建筑施工技术

70 谢谢观看 建筑施工技术