第一章土方工程 (1)

（一）计算内容：方格土方量、边坡土方量
（二）计算方法： 场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。 横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用 横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。 横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地
区。
对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。
1、初步计算场地设计标高 H0
6
•图1-4
3
5
4
场地方格网及地面标高
ix 3%0
•iy=2%0
7
0
0
6
9
2、场地设计标高的调整 ( H0’ )
1)
土具有可松性，必要时应相应的提高H0
2)
3)
受局部填挖的影响
经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理
3、根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高 Hn
•按要求的泄水坡度调整各角点设计标高
主要用镐，少许 用锹、锄头挖掘， 部分用撬棍 整个先用镐、撬 棍，后用锹挖掘， 部分用楔子及大 锤
IV
五类土 软石
V～VI
wenku.baidu.com
用镐或撬棍、大 硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土； 锤挖掘，部分使 胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石 用爆破方法
六类土 次坚石
VII～ IX
泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩， 用爆破方法开挖， 密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正 部分用风镐 长岩
（2）三棱柱体边坡体积：
三棱柱体边坡体积如④）计算公式：
当两端横端面面积相差很大的情况
三、土方调配
•土方调配的步骤与方法 •1 •2 •3 •4 •5 •6
划分调配区； 计算各调配区的土方量；
计算各挖、填方调配区之间的运距（即每对调配区之间重心 之间的距离），或单位土方运价或单位土方施工费用。 确定土方调配的初始方案； 土方调配初始方案的优化——得到最优方案； 绘出土方调配图表。
在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排 列紧密程度。土的干密度愈大，表示土愈密实。 土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含 水量来控制。
2、 土的含水量
土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。
m湿 -m干 mw W 100% 100% m干 ms
式中：m湿——含水状态土的质量kg；
二、 土的工程分类
按开挖的难易程度分为八类
一类土（松软土）
二类土（普通土) 三类土（坚土） 四类土（砂砾坚土）
机械或人工直接开挖
五类土（软石）
六类土（次坚石） 七类土（坚石）
爆破开挖
八类土（特坚石）
土的分 类 一类土 松软土 二类土 普通土 三类土
土的 级别
土的名称
开挖方法及工具
I
砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植 土、淤泥（泥炭）
各角点的设计标高和施工高度。
答：（1）初步计算场地的设计标高H0 H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4N
=[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）
∽ ΔDOB
•O
x ax h1 h2
ah1 x h1 h2
•x •a
•a-x
•图1-15
求零点方法
零点位置按下式计算：
ah1 X1 h1 h2
式中
ah2 X2 h1 h2
x1、x2——角点至零点的距离；
h1、h2——相邻两角点的施工
高度(均用绝对值)；
总结：
a—方格网的边长。
【案例2】某建筑场地方格网、 地面标高如图,格边长a=20m。泄 水坡度 ix =2‟，iy=3‟，不考
•70.09
虑土的可松性的影响，确定方格
各角点的设计标高和施工高度。
【案例2】某建筑场地方格网、 地面标高如图,格边长a=20m。泄 水坡度 ix =2‟，iy=3‟，不考
•70.09
虑土的可松性的影响，确定方格
用锹、锄头挖掘， 少许用脚蹬
II
粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵 石的砂；种植土、填土
用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松
坚土
四类土 砂砾坚 土
III
软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石 土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉 质粘土；压实的填土 坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石 的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石； 天然级配砂石；软泥灰岩
•
•11 •28.1
例1-2: 计算场地平整达到挖填平衡的设计标高，a＝20m
•12 •13 •29. •14
•角点编号
•施工高度
•28.
5
•6 •7
2
•8
•29.
•地面标高
•设计标高
8
•9 •10
•27.
•28.
•29.
•29.
•29.
•1
•2
•3
•4
•5
•27.
2
•27.
•28.
•29.
•29.
例题：
1、某条形基础底宽1.2米，挖深2.5米，砖基础（C=0.1m），
边坡为1:0.5.求这个基槽开挖土方量？（槽长50m） 2、某基坑底面边长为12*10m,挖深为4米，按1:0.5放坡，最初 可松性系数ks=1.20，挖出的土用装载量为4m³/每车的汽车运走，求 需要运输的车次？
1.2 场地平整
h
n
S ----各个方格的挖或填方区的面积；
h ----划分后方格的各个角点的挖或填的施工高度总和；
n ----角点的数量
7、边坡土方量的计量
① h1 挖方区 填方区
零 线
② h5
③
④
h11 ⑩ ⑨ ⑧
h15 ⑦ ⑤ ⑥
图1.13
场地边坡平面图
（1）三角棱锥体边坡：三角棱锥体边坡体积（如①）计算公式
（一）土方调配原则 1．应力求达到挖、填平衡和运输量最小的原则。 2．应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。 3．尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。 4．编制土方调配方案。 （二）最优方案 应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，工期短、 成本低，且便于施工。
场地平整：将自然地面改造成设计要求的地面; 一、确定场地设计标高考虑的因素： (1) 满足生产工艺和运输的要求； (2) 尽量利用地形，减少挖填方数量； (3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费; (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。 场地平整的基本原则： 总挖方量等于总填方量；（挖填平衡）
二、场地平整的土方量计算
方法：将场地划分为每格边长10～40m的方格网，找出每 个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法、等距 离平行线法P14） 。
•H11
•H12
•a
•H21
•H22
•a
•a
•a
•a
•a
式中：H1——一个方格独有的角点标高； H2——两个方格共有的角点标高；
H3——三个方格共有的角点标高；
H4——四个方格共有的角点标高； N ——方格个数。
1、 土的密度
土的天然密度
在天然状态下，单位体积土的 质量。它与土的密实程度和含 水量有关。
干密度
土的固体颗粒质量与总体积 的比值，用下式表示：
m V
式中ρ ——土的天然密度；
ms d V
式中ρ d——土的干密度； mS ——固体颗粒质量；
m ——土的总质量；
V — 土的体积。
V — 土的体积。
例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200 m3，土的最初 可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应预留多少回填
土（自然状态下）？
例题：已知基坑体积2000m3，基础体积1200 m3，土的最初 可松性系数1.14，最后可松性系1.05。问应预留多少回填
土（自然状态下）？
预留夯实土：2000-1200=800 m3； 预留原土：800 / 1.05=762 m3； 外运原土：2000-762=1238 m3； 外运松土：1238×1.14=1411 m3。
•L •Δh
4、土的可松性
自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加， 以后虽经回填压实，仍不能恢复。
最初可松性系数
Ks
V2 V1
1.08~1.5
最终可松性系数
V3 K V1
' s
1.01~1.3
V1 ——土在自然状态下的体积。m3
V2 ——土经开挖后松散状态下的体积。m3
V3 ——土经回填压实后的体积。m3
Hn：
单向排水时:Hn＝H0±l·i
Hn----某角点（计算的那个交点）的设 计标高
i----某角点到与排水方向垂直的场地 中心线的距离 l----泄水坡度 “±”----某角点比H0高时取“+”
某角点比H0低时取“-”
双向排水时，各方格角点设计标高Hn为：
Hn = H0 Lx ix L yi y
3、土的渗透性
土体被水（自由水）透过的性质，用渗透系数 K 表示。 K的意义：水力坡度（I=Δh/L）为1时，单位时间内水穿透土体 的速度（V=KI） →达西定律 K的单位：m / d 粘土< 0.1， 粗砂50~75， 卵石100~200 用途：土的渗透系数与土的颗粒级 配、密实程度有关，直接影响降水 方案的选择和涌水量的计算
七类土 坚石
X～ XIII
大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩； 坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石 用爆破方法开挖 灰岩；微风化安山岩；玄武岩
八类土
特坚石
XIV～ XVI
安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细 粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪 岩
用爆破方法开挖
三、 土的工程性质
土的组成：土颗粒（固相）、水（液相）、空气（气相）
hn符号相同的两点之间不会有零点； hn符号相异的两点之间定有零点；
•
确定零点的办法也可以用作图法，如下图 所示。
方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例， 用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零
点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方
的分界线。
6、计算各方格内的挖填土方量
V= S
项目1 土方工程施工
常见土方工程分类： 场地平整、挖基坑、挖基槽、挖土方、土 方回填；排水、降水和土壁支护等。
本章内容 1.1 土方工程基础知识 1.2 场地平整
1.3 土方工程施工降水
1.4 基坑（槽）开挖
1.5 土方回填
1.1 土方工程基础知识
一、土方工程的特点 1、内容 主要：场地平整； 坑、槽开挖； 土方填筑。 辅助：施工排、降水； 土壁支撑。
案例 1
•某基坑208m3
，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土， 问需要多少车次的土？ （ KS=1.20 ， KS’=1.04 ） 答：填方用土： V1 = V3/ KS’=208/1.04=200m3（原状土） V2 = KS V1 =1.02*200=240m3（松散土） 2m3 的装载车运土需要车次： n=240/2=120车次
（1）土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖 土机械的主要参数；
（2）土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主
要参数 用途： KS ：可估算装运车辆和挖土机械 K’S ：可估算填方所需挖土的数量
案例 1
•某基坑208m3
，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土， 问需要多少车次的土？ （ KS=1.20 ， KS’=1.04 ）
方格边线一端施工高程为“ + ”，若另一端为“ - ”，则 沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”。
零线 ——在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出 方格网边上的零点的位置，并标注于方格网上，连接零点即得 填方区与挖方区的分界线（即零线）。不填不挖点的连线，是
挖方区和填方区的分界线。
•ΔAOC
2、施工特点
（1）量大面广； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确 定因素多。
3、施工设计应注意 （1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械； （2）合理调配土方，使总施工量最少； （3）合理组织机械施工，以发挥最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作； （5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。
m干——烘干后土的质量，kg；
mW ——土中水的质量，kg； mS—固体颗粒的质量，kg；
土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化， 对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。
对工程施工的影响：土方开挖的难易程度，开挖机械的 选择、地基处理的方法、夯实填土的质量——最佳含水（砂 土8~12%；亚砂土9~15%；亚粘土12~15%；粘土19~23%）；行 车（25~30%陷车）、边坡稳定 最佳含水量——可使填土获得最大密实度的含水量。 （击实试验、手握经验确定）
4、计算场地各角点施工高度 hn（挖填高度） 施工高度——指各角点挖方或填方的高度，它等于 各角点的实际设计标高和原地形标高之差。 hn= Hn— H
hn —— 角点的施工高度，“＋”填，“－”挖
Hn—— 角点的设计标高 H—— 角点的自然地面标高
5、确定零线、画零线（挖填分界线）
零点——设计标高与自然地面标高相等的点（施工高度等 于零的点或不挖不填的点）