[学习]土木工程施工讲义第1讲(土方工程)
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《土木工程施工》第一章土方工程17页word文档
《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。
土木工程施工讲义第1讲(土方工程)
⑴投入大： ① 京九铁路，2000km，投入400亿，历时4年(1997年建成)； ② 三峡工程，砼重力坝，长2335m，底宽115m，顶宽40m，高
175m；砼用量2643万m3；决算总投资超过2000亿； ③ 西气东输，总投资1500亿 ，2005年已全线通气； ④ 青藏铁路，总投资1200亿； ⑤ 南水北调东、中、西三线共调水448亿m3，总工程计划2050年
7.是一门古老而又年轻的学科，是永恒的“朝阳产业”
⑴绿色砼、智能建筑、各学科的交叉和融合 ⑵美国设置专项基金鼓励研究“不中断交通置换桥梁问题”；认
识上改变了“夕阳产业”的观点 ⑶21世纪是智能建筑、高速交通、可持续发展以及与高新技术融
汇贯通的土木工程新时代 ⑷人对地球的认识远较太空滞后，开发地下空间迫在眉睫 ⑸人口增加、土地减少、向地下要空间、向海洋要空间、也包括
不论以前课程学习如 何，只要想学，这门 课程一定能学好！！！
㈡ 要求：
1．注意理论和实践相结合，以及知识的综合运用； 2．按时出勤，积极参与课堂讨论； 3．认真思考，提出问题，解决问题；培养分析问题
的能力。
*四土木、工土程施木工 工程在国民经济中的地位和作用
——举足轻重
1.土建工程的内涵及特点——各行各业都离不开它； 2.土建工程大都投入大、涉及面广(人、财、物)； 3.是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大； 4.可以大幅度地拉动国民经济； 5.对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性； 6.学科上属长线专业、硬专业、不易饱和，是一门古
土木工程施工
1.1 概 述
土方施工特点：
1）面广量大，劳动繁重：机械，或机械＋人工。
2）施工条件复杂，露天作业，受自然环境影响大， 地质情况不好探明。
175m；砼用量2643万m3；决算总投资超过2000亿； ③ 西气东输，总投资1500亿 ，2005年已全线通气； ④ 青藏铁路，总投资1200亿； ⑤ 南水北调东、中、西三线共调水448亿m3，总工程计划2050年
7.是一门古老而又年轻的学科，是永恒的“朝阳产业”
⑴绿色砼、智能建筑、各学科的交叉和融合 ⑵美国设置专项基金鼓励研究“不中断交通置换桥梁问题”；认
识上改变了“夕阳产业”的观点 ⑶21世纪是智能建筑、高速交通、可持续发展以及与高新技术融
汇贯通的土木工程新时代 ⑷人对地球的认识远较太空滞后，开发地下空间迫在眉睫 ⑸人口增加、土地减少、向地下要空间、向海洋要空间、也包括
不论以前课程学习如 何，只要想学，这门 课程一定能学好！！！
㈡ 要求：
1．注意理论和实践相结合，以及知识的综合运用； 2．按时出勤，积极参与课堂讨论； 3．认真思考，提出问题，解决问题；培养分析问题
的能力。
*四土木、工土程施木工 工程在国民经济中的地位和作用
——举足轻重
1.土建工程的内涵及特点——各行各业都离不开它； 2.土建工程大都投入大、涉及面广(人、财、物)； 3.是国民经济的基础产业，影响面广、牵动面大； 4.可以大幅度地拉动国民经济； 5.对抗灾减灾具有极强的积极主动性和不可替代性； 6.学科上属长线专业、硬专业、不易饱和，是一门古
土木工程施工
1.1 概 述
土方施工特点：
1）面广量大，劳动繁重：机械，或机械＋人工。
2）施工条件复杂，露天作业，受自然环境影响大， 地质情况不好探明。
土木工程施工 第一章 土方工程
③板桩本身刚度不够
在土压力作用下失稳而弯曲。
入土深度、支撑或锚杆反力和截面弯矩称为板桩设计 的“ 三要素”
43
单支点板桩的工程事故：
土方工程----基坑工程
44
（3）钢板桩施工：
土方工程----基坑工程
打桩方法：
①单独打入法：易向一边倾斜，累计误差不易纠正。
②围檩插桩法：可保证平面尺寸精确和钢板桩垂直度， 施工速度慢，不经济。
Z = 400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40 = 94000 （m3.m)
土方调配图： 土方调配例题2
34
土方工程
第三节 基坑工程
一、土方工程施工前的准备工作 1、场地清理； 2、排除地面水； 3、修筑好临时道路及供水、供电等临时设施； 4、做好材料、机具及土方机械的进场工作； 5、做好土方工程测量、放线工作； 6、做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下水工作。
平整、压实
土方工程---概述
填筑（弃土）
2
5、土石方工程施工应注意的问题
土方工程---概述
①合理选择施工方案和施工机械； ②合理调配土方； ③合理组织机械施工； ④安排好运输道路，做好施工准备工作； ⑤合理安排施工计划，尽量避免雨季施工； ⑥保证工程质量； ⑦有安全施工的措施。
3
6、土的分类及基本性质
35
二、土方边坡及其稳定
土方工程----基坑工程
1、土方边坡： 土方边坡坡度以其高度H与其底宽B之比表示。 边坡可做成直线形、折线形或踏步形。
36
2、边坡的稳定 （1）破坏形式：
土方工程----基坑工程
37
（2）引起抗剪强度降低的原因 ①气候的变化使土质松散；
在土压力作用下失稳而弯曲。
入土深度、支撑或锚杆反力和截面弯矩称为板桩设计 的“ 三要素”
43
单支点板桩的工程事故：
土方工程----基坑工程
44
（3）钢板桩施工：
土方工程----基坑工程
打桩方法：
①单独打入法：易向一边倾斜，累计误差不易纠正。
②围檩插桩法：可保证平面尺寸精确和钢板桩垂直度， 施工速度慢，不经济。
Z = 400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40 = 94000 （m3.m)
土方调配图： 土方调配例题2
34
土方工程
第三节 基坑工程
一、土方工程施工前的准备工作 1、场地清理； 2、排除地面水； 3、修筑好临时道路及供水、供电等临时设施； 4、做好材料、机具及土方机械的进场工作； 5、做好土方工程测量、放线工作； 6、做好边坡稳定、基坑（槽）支护、降低地下水工作。
平整、压实
土方工程---概述
填筑（弃土）
2
5、土石方工程施工应注意的问题
土方工程---概述
①合理选择施工方案和施工机械； ②合理调配土方； ③合理组织机械施工； ④安排好运输道路，做好施工准备工作； ⑤合理安排施工计划，尽量避免雨季施工； ⑥保证工程质量； ⑦有安全施工的措施。
3
6、土的分类及基本性质
35
二、土方边坡及其稳定
土方工程----基坑工程
1、土方边坡： 土方边坡坡度以其高度H与其底宽B之比表示。 边坡可做成直线形、折线形或踏步形。
36
2、边坡的稳定 （1）破坏形式：
土方工程----基坑工程
37
（2）引起抗剪强度降低的原因 ①气候的变化使土质松散；
1土木工程施工土方工程课件 共165页
A.
V1.2
a2( h12 4 h1h4
h22 ) h2h3
注：hi均为
正值。
B.
V3.4
a2( h32 4 h2h3
h42 ) h1h4
一个角点为挖，另三个角点为填
. A
V4
a2 6
h43 (h1h4)(h3h4)
. B
V1.2.3a62(2h1h22h3h4)V4
（－） （＋）
③ 三填一挖或三挖一填方格
V 1 1 ( ) 2 6 2 ( ( 0 0 .1 0 2 .4 0 .4 )0 3 .9 4 (9 0 9 .1 ) ) 6 3 2 ( 1 4 2 4 )3 4 9 ( 9 1 9 ) 6 1 .7 m 9 3 8（－）
1.1.1 特点 面广量大、施工条件复杂、工期长。
1.1.2 土的工程分类 根据开挖的难易程度
松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软 石、次坚石、坚石、特坚石。 根据颗粒级配与塑性指数
岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人 工填土。
1.1.3 土的工程性质 土的构成：固体颗粒、水和气体三部分。 （1）土的体积：V=Vw+Va+Vs＝Vv+Vs （式中：Vw—水的体积，Vs—土颗粒的体积， Va—气体体积，Vv—孔隙的体积。）
量。）
土的含水量影响：土方施工方法的选择、 边坡的稳定、回填土的质量。
如土的含水量超过25%～30%，则机械化 施工就困难，容易打滑、陷车；
回填土需有最佳含水量，方能夯压密实， 获得最大干密度(表1.2)。
（12）土的可松性： V2＞V3＞V1
土的最初可松性系数：K S
V2 V1
第1章 土方工程
土木工程施工第1章
●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。
分台阶布置 确定不同的场地设计标高
考虑挖填平衡 设置不同的场地设计标高
土木工程施工 等 高 如场地设计标高无特殊要求时， 线
● 水准仪实测；
● 利用地形图上相邻两等高线的 高程，用插入法求得。
插入法的 图解法
土木工程施工
2.2 场地平整土方量计算
③按挖填平衡确定设计标高
按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为 几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：
1 H0 ( H1 2 H 2 3 H 3 4 H 4 ) 4n
则为挖方。
角点编号 1 施工高度hn - 0.72 42.52 设计标高Hn 43.24 若hn为正值则该点为填方, hn为负值 自然地面标高H
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。
场地平整 施工
土木工程施工
2.2 场地平整土方量计算
⑵ H0 的确定原则
土木工程施工
第1章 土方工程
—— 土方调配与施工机械
土木101 卢慧珊
土木工程施工
第1章 土方工程
【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、 调整与土方调配；熟悉边坡稳定及基坑支护的基本原理及主要方 法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械 的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。
分台阶布置 确定不同的场地设计标高
考虑挖填平衡 设置不同的场地设计标高
土木工程施工 等 高 如场地设计标高无特殊要求时， 线
● 水准仪实测；
● 利用地形图上相邻两等高线的 高程，用插入法求得。
插入法的 图解法
土木工程施工
2.2 场地平整土方量计算
③按挖填平衡确定设计标高
按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为 几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：
1 H0 ( H1 2 H 2 3 H 3 4 H 4 ) 4n
则为挖方。
角点编号 1 施工高度hn - 0.72 42.52 设计标高Hn 43.24 若hn为正值则该点为填方, hn为负值 自然地面标高H
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。
场地平整 施工
土木工程施工
2.2 场地平整土方量计算
⑵ H0 的确定原则
土木工程施工
第1章 土方工程
—— 土方调配与施工机械
土木101 卢慧珊
土木工程施工
第1章 土方工程
【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、 调整与土方调配；熟悉边坡稳定及基坑支护的基本原理及主要方 法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械 的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。
土木工程施工课件(土方工程)详解
空压机
2019/2/25 工程施工
铲运机
2019/2/25
大型场地平整时，可采用履带式拖拉机与铲运机联合作业， 提高土方的运输效率。
工程施工
蛙式打夯机压实
压路机压实
填土压实方法应根据压实机械采取不同的填土层 厚度和压实遍数，一般必须分层压实。 2019/2/25 工程施工
2019/2/25
工程施工
基坑放坡大开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是 施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷， 开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。 2019/2/25 工程施工
桩支护结构的刚 度小。钢板桩拔桩时，易带土造成邻近房屋不均匀沉降。
2019/2/25 工程施工
2 土方工程
东南大学土木工程施工研究所
2019/2/25 工程施工
工程施工中，土在中国区域性差别大，各地区的土方 施工难度大不相同。江苏、上海多为地下水丰富的淤泥 质土，土方开挖施工一般要将基坑支护、基坑降、排水 和止水综合考虑。 土方施工的基本流程为：
编制土方施工方案 施工场地平整 结构基础桩施工
小型钻机
基坑开挖至一定深度，用小型钻机在斜坡上钻孔，插入 粗钢筋或钢管作为土钉，孔内灌浆。
2019/2/25 工程施工
钻孔，插入钢筋或螺 旋管，灌浆，形成土钉
南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护采 2019/2/25 用了土钉支护结构。 工程施工
大型基坑放坡 开挖，坡面喷混凝 土保护 管井井点降水
钢管内撑
发电厂车间内开挖设备基础的大型深基坑，采取 有效的钢管内撑支护方案，避免影响已建厂房。 2019/2/25 工程施工
钢筋混凝土压顶梁 第一道钢管内撑 钻孔灌注桩排桩
第一章土方工程
土方量计算
四角棱柱体法－近似计算，有时误差达33％； 三角棱柱体法－计算较为精确，一般采用计算机计算。
● 小型场地计算一般采用四角棱柱体法，四角棱柱体法将 所需计算的场地划分为方格法，然后按方格网和确定的零线具 体计算各方格的土方量。具体计算步骤如下：
2019/9/4
27
1.计算场地各方格角点的施工高度（挖、填方高度）
2019/9/4
13
二、场地平整土方量的计算
场地平整前，应首先确定场地的设计标高（一般设计文件 上有规定），然后计算挖填方土方量进行土方调配，选择土 方施工机械，拟定施工方案。
（一）小型场地平整时设计标高的确定
小型场地平整时设计标高的确定－平整前和平整后土方量 相等，挖填方平衡 最佳设计平面－大型厂矿建筑、设计单位进行场平设计， 施工单位进行施工
2019/9/4
Ks
V2 V1
（1.1.1）
7
K
' s
V3 V1
（1.1.2）
式中
V1—土在天然状态下的体积； V2—土经开挖后的松散体积； V3—土经回填压实后的体积。
土的可松性与土的土质有关，根据土的工程分类，其相应 可松性系数见表1.1.1。
2019/9/4
8
例1：挖基坑体积1000m3，ks＝1.24，ks‘＝1.04，求 松方体积、填方体积和弃土体积？
4.建筑工程施工， 重庆大学、哈尔滨建筑大学、同济大学编， 中国建筑工业出版社，1985年；
2019/9/4
2
第一章 土方工程
土方工程是各类土木工程项目开始施工的第一个工序，土 方工程具有工程量大、劳动强度大，施工条件复杂等特点，在 土木工程施工中占有重要地位。
第一讲土方工程
图1-3方格网法计算土方工程量图
１）各方格角点的施工高度计算：
式中： ——角点施工高度，“+”为填土；“-”为挖土；
——角点的设计标高；
——角点的自然地面标高；
２）计算零点位置
图1-4零点位置
零点位置按下式计算：
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(均用绝对值),m；
由上图可以看出，Ⅲ和Ⅳ分别使全挖区和全填区；Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ为部分挖方区和部分填方区。
(2)计算零点位置.从图1-8中可知,1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符号不同,说明此方格边上有零点存在.
由公式1.10求得：
编号
长度（米）
1
X1-5
4.545455
2
X2-6
13.10345
a —方格网的边长，m.
３）按方格底面积图形和表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.
表1-3常用方格网点计算公式
（５）计算土方总量（累加）将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,即得该场地挖方和填方的总土方量。
8.例题
【例1.2】某建筑场地方格网如图1-7所示，方格边长为20m×20m,填方区边坡坡度系数为1.0,挖方区边坡坡度系数为0.5,试用公式法计算挖方和填方的总土方量.
图1-7某建筑场地方格网布置图
【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图1-8中.
由公式1.9得：
脚点编号
实际标高（米）
设Байду номын сангаас标高（米）
设计-实际（米）
9
252.45
251.62
１）各方格角点的施工高度计算：
式中： ——角点施工高度，“+”为填土；“-”为挖土；
——角点的设计标高；
——角点的自然地面标高；
２）计算零点位置
图1-4零点位置
零点位置按下式计算：
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(均用绝对值),m；
由上图可以看出，Ⅲ和Ⅳ分别使全挖区和全填区；Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ为部分挖方区和部分填方区。
(2)计算零点位置.从图1-8中可知,1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符号不同,说明此方格边上有零点存在.
由公式1.10求得：
编号
长度（米）
1
X1-5
4.545455
2
X2-6
13.10345
a —方格网的边长，m.
３）按方格底面积图形和表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.
表1-3常用方格网点计算公式
（５）计算土方总量（累加）将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,即得该场地挖方和填方的总土方量。
8.例题
【例1.2】某建筑场地方格网如图1-7所示，方格边长为20m×20m,填方区边坡坡度系数为1.0,挖方区边坡坡度系数为0.5,试用公式法计算挖方和填方的总土方量.
图1-7某建筑场地方格网布置图
【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图1-8中.
由公式1.9得：
脚点编号
实际标高（米）
设Байду номын сангаас标高（米）
设计-实际（米）
9
252.45
251.62