1、 主要内容： 土的分类及工程性质、土方工程量计算、基坑支护 、 降水工程、土方机械化施工及土方工程质量验收；学习重点： 土的工程性质及其对施工的影响、土方工程量计算、土壁支护与边坡以及降水工程。第一章第一章 土方工程土方工程学习要求 :掌握土的分类和现场鉴别土的种类；掌握基坑 (槽 )、场地平整土石方工程量的计算方法、井点降水的计算方法；熟悉常见的基坑支护方法；了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法；掌握回填土施工方法及质量检验标准。1-1-1 土的基本物理性质指标 1-1 土的基本性质土的基本性质 指标名称 符号单位 物理意义
2、 表达式密度 t/m3 单位体积土的质量，又称质量密度 重度 kN/m3 单位体积土所受的重力，又称重力密度 相对密度 ds 土粒单位体积的质量与4 时蒸馏水的密度之比 干密度 d t/m3 土的单位体积内颗粒的重量 干重度 d kN/m3 土的单位体积内颗粒的重力 指标名称 符号 单位 物理意义 表达式 含水量 w % 土中水的质量与颗粒质量之比 饱和密度 sat t/m3 土中孔隙完全被水充满时土的密度 饱和重度 sat kN/m3 土中孔隙完全被水充满时土的重度 有效重度 kN/m3 在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度 孔隙比 e 土中孔隙体 积 与土粒体 积 之
3、比 孔隙率 n % 土中孔隙体 积 与土的体 积 之比 饱和度 Sr % 土中水的体 积 与孔隙体 积 之比 1-2 土的工程分类与性质 1-2-1 土的工程分类 土的分类土的级别 土的名称 开挖方法及工具一类土松软土 I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土 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，少许用镐翻松三类土坚土 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；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土IV 坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中
4、等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土软石 V VI 硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石VIIIX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、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石XXIII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、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIVXVI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
5、挖1.土的可松性天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即：1-2-2 土的工程性质 式中 KS、 KS 土的最初、最终可松性系数； V1 土在天然状态下的体积， m3； V2 土挖出后在松散状态下的体积， m3； V3 土经压 (夯 )实后的体积， m3。各种土的可松性参考数值 土的类别 可松性系数Ks K s一类（种植土除外） 1.08 1.17 1.01 1.03一类（植物性土、泥炭） 1.20 1.30 1.03 1.04二类 1.14 1.28 1.02 1.05三类 1.24 1.30 1.04 1
6、.07四类（泥灰岩、蛋白石除外） 1.26 1.32 1.06 1.09四类（泥灰岩、蛋白石） 1.33 1.37 1.11 1.15五七类 1.30 1.45 1.10 1.20八类 1.45 1.50 1.20 1.302土的压缩性取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩性以土的压缩率表示。土的压缩率参考值 土的类别 土的名称 土的压缩率 每 m3松散土 压实 后的体 积 （m3） 一 二类土种植土 20% 0.80一般土 10% 0.90砂土 5% 0.95三类土天然湿度黄土 12% 17% 0.85一般土 5% 0.95干燥坚实黄士 5% 7% 0.943土的休
7、止角指在某一状态下的土体可以稳定的坡度， 常见 土的休止角见下表。 土的名称干土 湿润土 潮湿土角度（ ）高度与底宽比角度（ ）高度与底宽比角度（ ）高度与底宽比粗砂 30 1： 1.75 35 1： 1.50 27 1：2.00中砂 28 1： 2.00 35 1： 1.50 25 1：2.25细砂 25 1： 2.25 30 1： 1.75 20 1：2.75重粘土 45 1： 1.00 35 1： 1.50 15 1：3.75粉质粘土 50 1： 1.75 40 1： 1.25 301：1.75粉土 40 1： 1.25 30 1： 1.75 20 1：2.751-3 土的现场鉴别方法
8、1-3-1 碎石土的现场鉴别 密实度 骨架颗粒含量和排列 可挖性 可钻性密实骨架颗粒含量大于总重的 70%，呈交错排列，连续接触锹镐挖掘困难，用撬棍方能松动钻进极困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈中密骨架颗粒含量等于总重的 60% 70%，呈交错排列，大部分接触锹镐可挖掘，井壁有掉块现象，钻进较困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈稍密骨架颗粒含量等于总重的 55% 60%，排列混乱大部分不接触锹可以挖掘，井壁易坍塌钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍有跳动，松散骨架颗粒含量小于总重的 55%，排列十分混乱绝大部分不接触锹易挖掘，井壁极易坍塌钻进很容易，冲击钻探时，钻杆无跳动，1-3-2 粘性土等
9、的现场鉴别 土名称湿润时用刀切土的状态湿土搓条情况干土 湿土粘土切面光滑，有粘刀阻力土块坚硬，用锤才能打碎易粘着物体，干燥后不易剥去塑性大，能搓成直径小于 0.5mm的长条（长度不短于手掌），手持一端不易断裂粉质粘土稍有光滑面，切面平整 土块用力可压碎能粘着物体，干燥后较易剥去有塑性，能搓成直径为 2 3mm的土条粉土无光滑面，切面稍粗糙土块用手捏或抛扔时易碎不易粘着物体，干燥后一碰就掉塑性小，能搓成直径为 2 3mm的短条砂土无光滑面，切面粗糙 松散不能粘着物体 无塑性，不能搓成土条1-3-3 人工填土、淤泥、泥炭的现场鉴别 土的名称 观察颜色 湿土搓条情况 干燥后强度人工填土 无固定颜色一
10、般能搓成 3mm土条，但易断，遇有杂质甚多时，就不能搓条干燥后部分杂质脱落，故无定形，稍微施加压力即行破碎淤泥 灰黑色有臭味一般淤泥质土接近于粉土，故能搓成 3mm土条（长至少 30mm）， 容易断裂干燥后体积显著收缩，强度不大，锤击时呈粉末状，用手指能捻碎泥炭（腐殖土） 深灰或黑色一般能搓成 13mm土条，但残渣甚多时，仅能搓成 3mm以上土条干燥后大量收缩，部分杂质脱落，故有时无定形1-4 工程场地平整 1-4-1 场地平整的程序场地平整是将需进行建筑范围内的自然地面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。场地平整的一般施工工艺程序安排是：现场勘察 清
11、除地面障碍物 标定整平范围 设置水准基点 设置方格网、测量标高 计算土方挖填工程量 平整土方 场地碾压 验收。平整前必须把场地平整范围内的障碍物如树木、电杆、管道等清理干净，然后根据总图要求的标高，从水准基点引进基准标高作为确定土方量计算的基点。 平整场地的一般要求如下：1平整场地应做好地面排水。平整场地的表面坡度应符合设计要求，如设计无要求时，一般应向排水沟方向作成不小于 0.2的坡度。2平整后的场地表面应逐点检查，检查点为每 100 400m2取 1点，但不少于 10点；长度、宽度和边坡均为每 20m取 1点，每边不少于 1点，其质量检验标准应符合下表的要求。3场地平整应经常测量和校核其平
12、面位置、水平标高和边坡坡度是否符合设计要求。平面控制桩和水准控制点应采取可靠措施加以保护，定期复测和检查；土方不应堆在边坡边缘。 土方开挖工程质量检验标准（ mm） 项 序 项目允许偏差或允许值检验方法柱基、基坑、基槽挖方场地平整 管沟地（路）面基层人工 机械主控项目1 标高 50 30 50 50 50 水准仪2长度、宽度（由设计中心线向两边量）200300500 100 -经纬仪用钢尺量 50 100 1503 边坡 设计要求 观察用坡度尺检查一般项目1 表面平整度 20 20 50 20 20用 2m靠尺和楔形塞尺检查2 基底土性 设计要求 观察土样分析1-4-2 场地平整的土方量计算
13、1场地平整高度的计算一般场地平整高度（设计标高）的选择原则是：在符合生产工艺和运输条件下，尽量利用地形，减少挖方数量；挖方与填方量应尽可能达到互相平衡，以降低土方运输费用；同时应考虑最高洪水位的影响等。场地平整高度的计算步骤和方法如下：（ 1）计算场地设计标高如图 1-1（ a）， 将地形图划分方格网，每个方格的角点标高，一般可根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得。如无地形图，可在现场打设木桩定好方格网，然后用水准仪直接测出。图 1-1场地设计标高计算简图（ a） 地形图上划分方格；（ b)设计标高示意图1-等高线； 2-自然地坪； 3-设计标高平面；4-自然地面与设计标高平面的交线（
14、零线） 一般要求场地内挖方和填方量平衡，如图 1-1（ b）。 设达到挖填平衡的场地平整标高为 ，则由挖填平衡条件， 值可由下式 （ 1-1)求得：式中 N 方格网数（个）；H11 H22 任一方格的四个角点的标高（ m）；H1 一个方格共有的角点标高（ m）；H2 二个方格共有的角点标高（ m）；H3 三个方格共有的角点标高（ m）；H4 四个方格共有的角点标高（ m）。 (2）考虑设计标高的调整值上式 计 算的 为 一理 论 数 值 ， 实际 尚需考 虑 ： 1)土的可松性；2)设计标 高以下各种填方工程用土量，或 设计标 高以上的各种挖方工程量； 3)边 坡填挖土方量不等； 4)部分挖方
15、就近弃土于 场 外，或部分填方就近从 场 外取土等因素。考 虑这 些因素所引起的挖填土方量的 变 化后，适当提高或降低 设计标 高。 (3) 考虑排水坡度对设计标高的影响式（ 1-1)计算的未考虑场地的排水要求，实际应有一定排水坡度。如场地面积较大，应有 2 以上排水坡度，尚应考虑排水坡度对设计标高的影响。故场地内任一点实际施工时所采用的设计标高（ m） 可由下式计算：单 向排水 时 :H H0 l i （ 1-2） 双向排水 时 :H H0 lxix lyiy （ 1-3) 2场地平整土方工程量的计算土方工程量的计算方法有方格网法和横断面法两种。（ 1）方格网法用于地形较平缓的地段。计算方法
16、较为复杂，但精度较高，其计算步骤和方法如下：1) 划分方格网根据已有地形图（一般用 1： 500的地形图）将场地划分成若干个方格网，尽量与测量的纵、横坐标网对应，方格一般采用20m20m 或 40m40m ， 将相应设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角。将设计地面标高与自然地面标高的差值，即各角点的施工高度（挖或填），填在方格网的左上角，挖方为（），填方为（）。 2）计算零点位置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）。零点的位置按下式计算（图 1-2）：（ 1-4） 图 1-2 零点位置
17、计算示意图 3) 计算土方工程量按方格网底面积图形和表 1-10所列体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量，有关计算公式见表 1-10。常用方格网点计算公式 表 1-10 4）计算土方总量将挖方区（或填方区）所有方格计算土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。 例 1-1 厂房场地平整，部分方格网如图1-3所示，方格边长为 20m20m， 试计算挖填总土方工程量。 图1-3方格网法计算土方量 解 划分方格网、标注高程。根据图 1-3(a)方格各点的设计标高和自然地面标高，计算方格各点的施工高度，标注于图 1-3（ b） 中各点的左角上。 计算零点位置。从图 1-3(b)中可看出 1 2、
18、 2 7、 3 8三条方格边两端角的施工高度符号不同，表明此方格边上有零点存在，由表 1-10第 2项公式：1 2线2 7线3 8线 将各零点标注于图 1-3（ b）， 并将零点线连接起来。 计算土方工程量方格 I底面为三角形和五角形，由表 1-10第 1、 3项公式：三角形 200土方量 五角形 16700土方量 方格 II底面为二个梯形，由表 1-10第 2项公式：梯形 2300土方量梯形 7800土方量 方格 III底面为一个梯形和一个三角形，由表 1-10第 1、 2项公式：梯形 3400土方量 汇总 全部土方工程量 全部挖方量 V 76.80 41.63 8.17 147 164 1
19、15 21.33 573.93（ m3）全部填方量 V 1.18 9.20 19.12 55.0 15.33 99.83（ m3）（ 2）横截面法横截面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤和方法如下：1）划分横截面根据地形图、竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分横截面 AA、 BB、 CC“ （ 图 1-4）。图 1-4 画横截面示意图 2）画横截面图形按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为挖方或填方的截面。3）计算横截面面积按表 1-11横截面面积计算公式，计算每个截面的挖方或填方截面面积。
