土方基礎知識

1、土方工程土方工程一 土的分類按地基土分類： 根據土的顆粒級配或塑性指數(shù)分六類 巖石, 碎石土, 砂土 , 粉土 ,粘性土 , 人工填土土的工程分類：按施工的難易程度分八類 松軟土 , 普通土 , 堅土 , 砂礫堅土, 軟石 , 次堅石 堅石 , 特堅石二二. .土方工程的分類土方工程的分類 1 場地平整2 基坑（槽）開挖回填3 地坪填土4 路基填筑 包括一切土的挖掘、填筑和運輸?shù)冗^程以及排水、降水、土壁支撐等準備和輔助工程。12VVKS三. 土的性質1 可松性 自然狀態(tài)下的土,經過開挖后,其體 積因松散而增加,以后雖經回填壓實,仍不能恢復到原來的體積,其這種性質稱為土的可松性2)可松性的表示可

2、松性系數(shù) (1)最初可松性系數(shù) KsV2 開挖后土的松散體積V1 土的自然體積 (2)土的最終可松性系數(shù) Ks V3 土壓實后的體積 V1 土的自然體積 13VVKS3)可松性的利用（1）借土，棄土時應考慮土的可松性 Q借土或棄土的量，正表示棄土，負表示借土；Vt；Vw填或挖方的體積；Ks；Ks土的可松性 sstwKKVVQ)(Vw Vt例題 某場地的挖方體積為1000m3,填方體積為1500m3,ks=1.08,ks=1.03,問該場地是借土還是棄土?若用運土量為5m3/車汽車運土,問應運多少車次 解:根據公式 Q=（3 結果為負，故該場地應借土 運土的車次為 n=492.8/5=99(車次

3、) sstwKKVVQ)(由于可松性的存在,運土時應考慮工具的容量。由于可松性的存在，原土結構受到破壞時不能用原土回填。 2 土的含水量 1）定義：土中水的重量與土的固體顆粒重量之比稱為土 的含水量。 2）表達式 = Ww / W 100%式中： 土的含水量； Ww 土中水的重量； W 土中固體顆粒的重量；3）應用（1）填土時應考慮土的最佳含水量（2）含水量的高低對土的承載力和邊坡的穩(wěn)定性有影響。3 土的滲透性1）定義：土體孔隙中的自由水在重力的作用下會透過土體而運動，土體這種被水透過的性質稱為土的滲透性。2）表示 ：滲透系數(shù)由達西定律知，滲透系數(shù)的物理意義是：當水力梯度等于時的滲流速度。）應

4、用（）地下降水時計算涌水量應考慮滲透系數(shù)的大小。（）流砂的防治應考慮。第二節(jié)土方量的計算一基坑，基槽的土方量的計算、基坑對于基坑土方量可按立體幾何中的擬柱體（由兩個平行平面做上、下底的一種多面體）體積計算，先計算上、下兩個面的面積F1、F2，再計算其體積。如圖1-1示，計算公式為 )4(6201FFFLViiniiVV1 開挖深度； 、 上下兩個面的面積； a、b 底面的長度和寬； m 放坡系數(shù)。 2 基槽溝槽土方量可沿其長度方向分段（截面相同的不分段）計算，先計算截面面積，再求長度，累計各段計算土方量，如圖1-2示，可按下式計算Vi 第i段的體積（m3）；F1、F2 第i段的兩端面積（m2）

5、；Li 第i段的長度；F0第i段的中截面積；)4(6201FFFLViiniiVV1 二 場地平整土方量計算總要求：建筑規(guī)劃；生產工藝及運輸、排水； 最高洪水位；力求場地內挖填方平衡。 1 設計標高的確定 場地平整要求場地內的土方在平整前和平整后相等，達到挖填土方量的平衡。即“填挖平衡”的原則確定設計標高H0。如圖1-3示 1）在圖上劃分方格，邊長a=1040m，常用a=20 m 2） 根據等高線按比例求解各頂點的地面高程Hij 3） 求解H0 場地平整標高計算 1 等高線 2自然地坪 3設計標高平面 4自然地面與設計標高平面的交線（零線） 化簡得改寫成 NHHHHaNaH1222112112

6、204NHHHHHN4)(1222112110NHHHHH443243210式中：H0達到挖填平衡的場地標高(m)；a方格網邊長(m)；N方格數(shù)(個)；N11N22任一方格的四個角點的標高(m);H11個方格共有的角點標高(m)；H22個方格共有的角點標高(m)；H33個方格共有的角點標高(m)；H44個方格共有的角點標高(m)。 2 H0的調整1）考慮土的可松性影響 由于土有可松性，為了達到填挖平衡，則應把H0提高h，如圖1-4示 VTVWhAWAT 標高調整簡圖增加高度為： 式中：VT、VW 設計標高調整前的填挖方體積 AT、AW 設計標高調整前的填挖方面積； Ks 土的最終可松性系數(shù)；

7、h 設計標高的增加值。 )(sWWTTkhAVhAV)1(sWTsWkAAkVh2)考慮排水坡度后標高 H0為理論數(shù)值（即場地表面交處于同一個水平面），可作施工粗略確定場地整平標高用，實際場地均有排水坡度，如場地面積較大，有2以上排水坡度，尚應考慮坡度對設計標高的影響，以場地中心為基點，雙向排水，則場地內任一點實際施工時所采用的設計標高Hn，可由下式求得 （如圖1-5示）式中：H0場地內任意一點的設計標高ix iyx方向y方向的排水坡度(不小于2) lx lyx，y方向至場地中心的距離由場地中心點沿x，y方向指向計算點，若其方向與ix iy反向則取“+”號，反之取“”號 yyxxnililHH

8、041H1h1H1235 67891011 121314 15 16 ixiy 圖1-5 方格網示意圖3 求各頂點的施工高度式中： hn各頂點的施工高度，“+”為填方，“-” 為挖方 Hn各角點的設計標高 Hn各角點的自然標高4 確定零線，即填挖的分界線當一個方格內同時有填方與挖方時，要確定填挖的分界線即“零線”。先確定零點，再把零點連起來得零線 （如圖1-6）。nnnHHh零點確定公式：ahhhx2111ahhhx2122x2x1h2 h1h1h2h3h4o1o2零線o1圖1-6 零點及零線的確定5 土方量的計算如圖1-7示按零線通過的位置不同，方格可分為三種類型，即：41H1h1H1235

9、 67891011 121314 15 16 ixiy 圖1-7 方格網示意圖零線填 方 區(qū)挖 方 區(qū)1）全填或全挖2) 兩挖兩填3）三挖一填或三填一挖 )(443212hhhhaV)(821hhcbaV)(2(5143123hhhbcaV2161bchVh1 h2h3h4a全填全挖h1 h2h3h4bca兩填兩挖h1 h2h3h4bca三填一挖或 三挖一填6 求填挖方量將所有的填方挖方累加起來即得總的填挖方量tTVVwWVV 8 8 土方計算實例土方計算實例某場地平整利用方格網法計算其土方量a=20m，如圖1-9示，各角點編號及自然標高如圖示，場地考慮雙向排水，ix=0.2%，iy=0.3%

10、（以5角點為中心），不考慮土的可松性影響，試按填挖平整的原則計算，該場地平整的土方量。解：1.確定設計標高H0。NHHHHH443243210mH25.488 .89 .910.100 .1045.91mH75.372 .930.95 .975.92mH7.93mH6 .94Ix=0。3% Iy=0。2%圖1-9 零線零線填 方 區(qū) 挖 方 區(qū)2.考慮排水坡度影響，計算每個角點的計算標高同理其余各角點的設標高可計算出并標在圖1-9上H4=9.5; H5=9.56; H6=9.62; H7=9.68; H8=9.54; H9=9.6; H10=9.66; H11=9.72 mH56. 9546

11、. 947 . 9375.37225.48019.560.2%200.3%209.46Hm29 .5 60 .2 %2 09 .5 2Hm39.560.2%200.3%209.58Hm3.計算各角點的施工高度 同理其它各角點的施工高度計算并標在圖1-9上。4.計算零點，找零線利用公式 求零點距角點的距離。12線45線 nnnHHhmh01.045.946.91ahhhx2111mx83. 02023. 001. 001. 0mx65.172004. 03 . 03 . 059線 610線1011線把零點連成零線5.計算土方量 方格1245 V+3 V-3 mx65.172004. 03 . 0

12、3 . 0mx67. 62016. 008. 008. 0mx41. 92018. 016. 016. 0方格4589 V+3 V-3 方格2356 V-=20(0.23+0.42+0.04+0.08)/4=77 m3 方格56910 V-=20/8(2.35+6.67)(0.04+0.08)=2.71m3 方格671011 V-=(202-13.339.41)(0.08+0.42+0.18)/5=37.34m3 總土方量 V-=14.53+77+0.04+2.71+37.34=131.62m3 第三節(jié)土方施工要點一 土方施工的準備工作： 1、場地清理； 2、排除地面水； 3、修筑好臨時道路及

13、供水、供電等進場工作； 4、做好材料、機具及土方機械的進場工作； 5、做好土方工程測量、放線工作； 6、做好土方施工設計和輔助工作。二 土壁穩(wěn)定 土壁的穩(wěn)定主要由土體內的摩阻力和粘結力來保持平衡的，一旦土體失去平衡，就會造成塌方，不僅會造成人身安全事故，而且會影響工期，甚至會危及附近的建筑物，因而土方施工中應保持土壁穩(wěn)定防止塌方。 1 土壁塌方的原因1）內因 主要是由于在外界因素的影響下，使土體內的抗剪強度降低或剪應力增加，使土體中的剪應力超過其抗剪強度所造成。2）外因 體現(xiàn)在以下幾個方面：（1） 邊坡太陡土的穩(wěn)定性不夠；（2）雨水施工用水滲入邊坡中，使土體重量增加，剪應力增加，同時抗剪能力下

14、降；（3） 邊坡頂有動載或靜載。2 防止塌方的措施1）放足邊坡（1）邊坡的含義 土方施工中為了保持土壁穩(wěn)定防止塌方，對挖方和填方的邊緣均應作成一定的坡度，這個傾斜的坡度即為邊坡。（2） 表示邊坡系數(shù) m土方邊坡坡度=H/B=1/m hbm h b m（3）確定邊坡系數(shù)的大小應考慮的因素：土的種類； 水文條件；施工方法；開挖深度；工期的長短。2）設支護（1）產生 當施工現(xiàn)場條件的限制不能放坡或放坡造成土方量開挖過大不經濟時可設支護。（2）支護形式 土層錨桿支護 板樁支護 灌注樁支護 地下連續(xù)墻654321(a)(b)a) 間斷式水平擋土板支撐 b) 垂直擋土板支撐圖1.14 橫撐式支撐1水平擋土

15、板；2立柱；3、6工具式橫撐； 4垂直擋土板；5橫楞木tan34521HH21圖1.15 錨碇式支撐 圖短柱橫隔支撐1柱樁；2擋土板；3錨樁；4拉桿； 1短樁；2橫隔板5回填圖；土的內摩擦角 811765214321(a)(b)(c)(d)a)水平支撐式 b)斜撐式 c)拉錨式 d)土錨式圖1.18 板式支護結構 1板樁墻；2圍檁；3鋼支撐；4豎撐；5斜撐；6拉錨；7土錨桿 三 土的填筑與壓實1 填土的基本要求保證一定的密實性和穩(wěn)定性，符合設計和規(guī)范的有關規(guī)定.淤泥、凍土、膨脹性土及有機物含量大于5的土，以及硫酸鹽含量大于5的土均不能做填土。含水量大的粘土不宜做填土用。 2 填筑方法填土應分層

16、進行，并盡量采用同類土填筑若填方中采用不同透水性的土料填筑時,必須將透水性較大的土層置于透水星較小的土層之下。各種土料不得混雜使用，以免填方內形成水囊 3 填土質量控制選好土料控制適宜的含水量確定合適的鋪土厚度與壓實遍數(shù)4 壓實方法碾壓法：平碾，羊足碾，汽胎碾夯實法：蛙式夯，重錘夯，木夯，石夯振動法 影響填土壓實的因素影響填土壓實的因素 1.壓實功的影響 2.含水量的影響 3.鋪土厚度的影響 z干密度含水量o最大干密度所耗的功（N m）密度（kN / m ）3（a）（b）（c）第四節(jié) 常用的土方施工機械推土機，鏟土機，平土機，松土機，單斗挖土機，多斗挖土機，各種碾壓夯實機（1）推土機施工按鏟刀的操縱機構：索式和液壓式倆種推土機特點：構造簡單，操作靈活，運轉方便，所需作業(yè)面小，功率大，行駛速度快，易于轉移，能爬30度的緩坡。（2）鏟運機施工分類：自行式鏟機和拖式鏟機鏟運機特點：能獨立完成鏟土，運土，卸土，填筑，壓實等工作，對行駛道路要求低，行駛速度快，操作靈活，運轉方便，生產率高。（3）單斗挖土機施工分類：正鏟，反鏟，拉鏟，抓鏟等數(shù)種 作業(yè)：1、開挖一段300m長的排水管溝，邊坡坡度1：，排水管上上游敷設深度為2m