下载文档原格式
第一章土方工程1.1 概述1. 流体力学---流线网；2. 土力学---土压力、土的渗透性；3. 抽水设备(井泵)的扬程及扬程与真空度的关系。
1. 土方工程的特点；2. 熟悉施工中土的工程分类及分类依据；2. 掌握土的可松性；3. 熟悉原状土压实后的沉降量。
1.工程中常见的土方工程有哪些？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。
在土木工程中，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。
2.土方工程由那些种类？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。
在土木工程中，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。
3.施工中土方一般是按照什么来分类？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、液性指数等分类。
在土木工程施工中，按土的开挖难易程度将土分为八类，它是施工中选择合适的机械与开挖方法的依据，也是确定土木工程劳动定额的依据。
4.施工中分成哪八类土？如何区分？5.土有哪些主要的工程性质？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6.什么是土的可松性？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（1-1）式中——最初可松性系数；——最终可松性系数；V——土在天然状态下的体积，m3；1V——土经开挖后的松散体积，m3；2V——土经回填压实后的体积，m3。
3由于土方工程量是以自然状态的体积来计算的，所以在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具数量等的时候，必须考虑土的可松性。
如：在土方工程中，是计算土方施工机械及运土车辆等的重要参数，是计算场地平整标高及填方时所需挖土量等的重要参数。
《土木工程施工》第一章土方工程【学习要求】熟悉“土的可松性”概念，掌握场地设计标高的确定，掌握土方工程量计算、调配，运用表上作业法求最优调配方案；了解影响土方边坡稳定的因素，熟悉土壁支护的形式及适用范围，了解施工降水的基本方法及适用范围，熟悉轻型井点设计与施工；了解常用土方机械的性能及适用范围，能正确合理地选用；了解土方填筑与压实的基本要求及对工程质量的影响。
【重点难点】教学重点：场地设计标高的确定与调整、土方调配和施工、施工排水与降水。
教学难点：表上作业法进行土方调配、轻型井点降水的计算。
【时间分配】3次课、6课时。
1 土方规划1.1 内容及施工要求1.1.1 常见的土方工程施工内容有：①场地平整包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土量、合理进行土方平衡调配等。
②开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。
③土方回填与压实包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。
1.1.2 土方工程的施工要求：●要求标高、断面控制准确；●土体有足够的强度和稳定性；●土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。
1.2 土的工程分类分类：在土方工程施工中，按开挖的难易程度分为八类，见教材表1-1注：在湖南省（99）单位估价表中，一二类土统一划为普通土，三四类土统一划为坚土。
不同类土的开挖费用和工效是不一样的，如基坑挖土1.3 土的工程性质土有各种工程性质（物理指标），其中影响土方施工的有土的质量密度、含水量、渗透性和可松性等。
①土的质量密度——分天然密度和干密度。
土的天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。
土的干密度是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。
②土的含水量W——是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示：221 G GG W -=（1.1）G1——含水状态时土的质量；G2——土烘干后的质量。
土木工程施工课后习题答案HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】第一章土方工程1．某工程基础（地下室）外围尺寸40m×25m，埋深，为满足施工要求，基坑底面积尺寸在基础外每侧留宽的工作面；基坑长短边均按1：放坡（已知K S =，K S′＝）。
试计算：(1)基坑开挖土方量；(2)现场留回填土用的土方量；(3)多余土用容量为5m３自卸汽车外运，应运多少车次？解：(1)（2）（3）外运的土为虚方2．某场地方格网及角点自然标高如图，方格网边长a=30m，设计要求场地泄水坡度沿长度方向为2‰，沿宽度方向为3‰，泄水方向视地形情况确定。
试确定场地设计标高（不考虑土的可松性影响，如有余土，用以加宽边坡），并计算填、挖土方工程量（不考虑边坡土方量）。
3.试用“表上作业法”土方调配的最优调配方案。
土方调配运距表注：小格内单位运距为m。
解：表中可以看出：x11+x21+x31+x41=1000x11+x12+x13=1000………………利用“表上作业法”进行调配的步骤为：(1）用“最小元素法”编制初始调配方案步骤1：即先在运距表（小方格）中找一个最小数值，即2170L =，于是先确定21X 的值，使其尽可能地大，即取21min(1000,4000)1000X ==。
则1131410X X X ===，在空格内画上“×”号，将（1000）填入21X 格内；步骤2：在没有填上数字和“×”号的方格内再选一个运距最小的方格，即4380L =，让X 43值尽可能的大，即X 43=min(10000，2000)＝2000。
同时使x 13＝x 23＝x 33＝0。
同样将（2000）填入表1-5中X 43格内，并且在X 13、X 23 、X 33格内画上“×”。
步骤3：按同样的原理，可依次确定x 42=7000，x 12=x 22 =x 32 =0；x 31=300，x 32＝x 33＝100，并填入表1-5，其余方格画上“×”，该表即为初始调配方案。
第1篇专业工种工程施工技术第1章土方工程1.1某矩形基坑，其底部尺寸为4m x 2m，开挖深度2.0m，坡度系数m=0.50，试计算其开挖量，若将土方用容量为2m3的运输车全部运走，需运多少车次？（Ks=1.20，K′s=1.05）解答：由m=0.5，H=2m，得B=m*H=0.5*2=1.0m，基坑的上底面积F1=（4+2B）（2+2B）=6*4=24m2基坑的下底面积F2=2*4=8m2中截面面积Fo=（4+B）(2+B)=5*3=15m2天然状态下土方量V1=H/6(F1+4Fo+F2)=2/6*(24+60+8)=30.67m3V2=KsV1=1.2*30.67=36.8m3则需要运送车次n=V2/q=36.8/2=18.4=19次1.2试推导出土的可松性对场地平整设计标高的影响公式，H’o=Ho+△h△h= Vw(K′s-1)/（Ft+Fw*K′s）△解答：在不考虑可松性时Vw=Vt由于土的可松性有多余的土：Vw-Vt/K′s调整后挖方多了Fw*△h则填方所需的土：Vw-Vt/K’s=Fw*△h+Ft*△h/K’s所以△h=（Vw* K′s-Vt）/（Fw*K′s+Ft）=Vw(K′s-1)/(Ft+Fw*K′s)1.3 如下图所示的管沟中心线AC,其中AB相距30m，BC相距20m，A点管沟底部标高240.0m，沟底纵向坡度自A 至C为4‰，沟底宽2m，试绘制管沟纵坡面图，并计算AC段的挖方量。
（可不考虑放坡）解答：Fa=2*1.5=3.0m2，Fb=1.12*2=2.24m2，Fc=2.2*2=4.4m2则Vac=Vab+Vbc=Hab/6*（Fa+4Fo+Fb）+Hbc/6*（Fb+4F1+Fc）=30/6*（3+4*1.31*2+2.24）+20/6*（2.24+4*1.66*2+4.4）=145m31.4某工程场地平整，方格网（20m*20m）如图所示，不考虑泄水坡度、土的可松性及边坡的影响试求场地设计标高Ho，定性标出零线位置。
《土木工程施工》第一章土方工程【学习要求】熟悉“土的可松性”概念，掌握场地设计标高的确定，掌握土方工程量计算、调配，运用表上作业法求最优调配方案；了解影响土方边坡稳定的因素，熟悉土壁支护的形式及适用范围，了解施工降水的基本方法及适用范围，熟悉轻型井点设计与施工；了解常用土方机械的性能及适用范围，能正确合理地选用；了解土方填筑与压实的基本要求及对工程质量的影响。
【重点难点】教学重点：场地设计标高的确定与调整、土方调配和施工、施工排水与降水。
教学难点：表上作业法进行土方调配、轻型井点降水的计算。
【时间分配】3次课、6课时。
1 土方规划1.1 内容及施工要求1.1.1 常见的土方工程施工内容有：①场地平整包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土量、合理进行土方平衡调配等。
②开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。
③土方回填与压实包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。
1.1.2 土方工程的施工要求：●要求标高、断面控制准确；●土体有足够的强度和稳定性；●土方量少、工期短、费用省；●因地制宜编制合理的施工方案，预防流砂、管涌、塌方等事故发生，确保安全；●应尽可能采用先进的施工工艺、施工组织和机械化施工。
1.2 土的工程分类分类：在土方工程施工中，按开挖的难易程度分为八类，见教材表1-1注：在湖南省（99）单位估价表中，一二类土统一划为普通土，三四类土统一划为坚土。
不同类土的开挖费用和工效是不一样的，如基坑挖土石方的基价和台班产量：1.3 土的工程性质土有各种工程性质（物理指标），其中影响土方施工的有土的质量密度、含水量、渗透性和可松性等。
①土的质量密度——分天然密度和干密度。
土的天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。
土的干密度是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。
②土的含水量W——是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示：221 G GG W -=（1.1）G1——含水状态时土的质量；G2——土烘干后的质量。
●土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量；●土的含水量超过25～30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车；●回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度。
见教材表1.2③土的渗透性——是指水在土中渗流的性能，一般以渗透系数K表示。
渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性。
一般土的渗透系数参考值见教材表1.3④土的可松性——即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。
土的可松性用可松性系数K S表示。
土的可松性对土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土坑的容积，以及计算填方所需的挖方体积等均有很大的影响。
不同分类的土的可松性系数可参考教材表1.41.4 场地设计标高H0的确定场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。
合理地确定场地的设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要的经济意义。
确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。
1.4.1 H 0的确定原则：● 满足生产工艺和运输的要求；● 充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；● 考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少；● 要有合理的泄水坡度（≧2‰），满足排水要求；●考虑最高洪水位的影响。
1.4.2 H 0的确定步骤⑴ 按填挖平衡原则确定场地设计标高，先计算出H 0；⑵ 场地设计标高的调整（考虑土的可松性、工程余土或用土、场地泄水坡度的影响），计算出H n ；⑶ 求各方格角点的施工高度h n ；⑷ 绘出零线；⑸ 计场算地挖、填土方量。
1.4.3 H 0的确定方法方格网的划分一般10～50m ，常用20m 、40m ；方格网角点高程可采用水准仪实地测量或利用地形图的等高线用插入法求得；按挖填平衡确定设计标高H 0的实用公式为：∑∑∑∑+++=)432(4143210H H H H nH （1-13） 以P9页图1.14为例讲解1.4.4 场地设计标高H 0的调整：按以上步骤求得的H 0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整,求出H 0,： ● 土的可松性影响——填方因土的可松性引起的填方体积增加；● 考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计标高；● 场内挖方和填方的影响——从经济观点出发，安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的挖填土方量的变化；1.4.4.1 土的可松性影响1.4.4.2 场内挖方和填方的影响1.4.4.3 场内泄水坡度的影响任意点的设计标高H ，i 为：y y x x i i l i l H H ±±=0, （1-21）各角点的施工高度h i 为：i i i H H h -=,（1-22）1.5 土方工程量的计算与调配1.5.1 土方工程量的基本方法：有平均高度法和平均断面法1.5.1.1 平均高度法⑴ 四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a 的方格网，每个方格网的土方体积V 等于底面积a 2乘四个角点高度的平均值，即：)(443212h h h h a V +++= （1-14） ⑵ 三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。
略……1.5.1.2 平均断面法基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。
即：)4(6201F F F L V ++= （1-13） 1.5.2 场地平整土方量的计算 ⑴ 求各方格角点的施工高度h n 若h i 为正值则该点为填方，h i 为负值则为挖方。
⑵ 绘出“零线”“零线”位置的确定：在方格网中找出边线两端施工高度有“+”“－”的“零点”，将两“零点”连接起来即为“零线”。
零点的位置按下式计算：式中 ｘ１、ｘ２——角点至零点的距离（ｍ）；ｈ１、ｈ２——相邻两角点的施工高度（ｍ），均用绝对值；a ——方格网的边长（ｍ）；⑶ 计算场地挖、填土方量“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。
⑷ 计算各挖、填方调配区之间的平均运距先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标X 0、Y 0：∑∑=iii V V x X )(0 ； ∑∑=i i i V V x Y )(0 （1.27） 式中 x i 、y i ——i 块方格的重心坐标；V i ——i 块方格的土方量。
则填、挖方区之间的平均运距L 0为：2002000)()(W T W T y y x x L -+-= （1.28）式中 x 0T 、y 0T ——填方区的重心坐标；x 0W 、y 0W ——挖方区的重心坐标。
在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O 代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。
1.6 土方调配1.6.1 土方调配区的划分原则：力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。
1.6.2 土方调配的步骤：划分调配区（绘出零线）→计算调配区之间的平均运距（即挖方区至填方区土方重心的距离）→确定初始调配方案→优化方案判别→绘制土方调配图表。
1.6.3 土方调配的方法：下面以教材P11页的例子采用“表上作业法”进行土方调配：⑴ 用“最小元素法”编制初始调配方案步骤1：将土方数及平均运距填入表中；步骤2：选定一个最小运距C 43开始确定其土方调配数，并使调配数x 43尽可能大；无土方调入的区打×；步骤3：按运距由小至大依次按步骤2的方法进行，就得到表1.8的初始方案计算结果。
⑵ 最优方案的判别步骤1：引入假想价格系数C ，ij ，有调配土方的C ，ij =C ij ，将数据填入表格1.8中；步骤2：按任一矩形的四个方格内对角线上的C ，ij 之和相等（公式1-23）计算无调配土方的C ，ij ，也将数据填入表格1.8中；步骤3：引入检验数,ij ij ij c c -=λ即将无土方调配的方格右边两小格上下数字相减，，出现负数就说明初始方案不是最优方案，需要进一步调整。
⑶ 方案的调整步骤1：选定一个负检验数（λ12）对应的变量（x 12）作为调整对象；步骤2：找出x 12的闭回路；步骤3：在奇数次转角点的数字中找出一个最小的（x 32的100）将其调入x 12中；步骤4：将闭回路上其它的奇数次转角点的数字都减去100，偶数次转角点的数字都加上100，使得填挖方区的土方量仍保持平衡。
见表1.12。
2 土方工程施工要点2.1 土方边坡合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设边坡，是减少土方量的有效措施。
mH B B H 1/1===土方边坡坡度 （1-25） 式中m = b / h ，称为坡度系数。
其意义为：当边坡高度已知为h 时，其边坡宽度则等于mh 。
既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方⑴ 临时性挖方边坡应按使用时间（临时或永久性）、土的种类、土的工程性质、水文情况确定，表1.5和1.6仅供参考，工作实践中应查阅专业的施工手册；⑵ 挖方中有不同土层，且深度较大时（8m 以上），其边坡可做成折线形或台阶形，以减少土方；⑶永久性挖方或填方边坡则应按设计要求施工。
2.2 土壁稳定2.2.1影响边坡坡度的因素有：●挖填高度——高度大则坡度系数大，高度小则坡度系数小，甚至不放坡；●土的工程性质——土的类别、含水量，有无地下水等。
土的类别低（密度小）、含水量大，则坡度系数大；土的类别高（密度大）、含水量小，则坡度系数小；●施工的特点——坡顶是否有荷载？施工期长短？施工季节？人工作业还是机械作业？应对坡顶有荷载（尤其是有动荷载）、使用时间长、且跨越冬雨季施工的边坡留有充足的安全系数。
土壁的稳定主要是由土体内磨擦阻力和粘结力来保持平衡的.一但土体失去平衡,土体就会塌方,这不仅会造成人身安全事故、影响工期，有时还会危及附近的建构筑物。
2.2.2 造成土壁塌方的原因：①边坡过陡；②雨水、地下水渗入基坑；③基坑上口边缘堆载过大；④土方开挖顺序、方法未遵守“从上至下、分层开挖；开槽支撑、先撑后挖”的原则。
2.2.3 防治塌方的措施：①放足边坡；②设置支撑；见教材P14-17页表1.13；③做好施工排水，防止产生流砂现象；④对可能产生滑坡的地段，不宜在雨期挖方，并应遵循先整治后开挖和由上至下的开挖顺序，严禁先切除坡脚或在滑坡体上弃土；⑤基坑边坡有危岩、孤石、崩塌体等不稳定的迹象时要先做妥善处理。
⑥边坡稳定：开挖后对软土土坡和极易风化的软质岩石边坡，应对坡脚、坡面采取喷浆、抹面、嵌补、砌石等保护措施，并作好坡顶、坡脚排水；⑦挖方上边缘至土堆坡脚的距离：应根据挖方深度、边坡高度和土的类别确定，当土质干燥密实时不小于3米，当土质松软地不小于5米。
