第1章 土方与基坑工程施工
施工技术-第一章土石方第一部分
某建筑物场地方格网
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三、 土方调配与优化
✓ 调配区的划分原则、平均运距和土 方施工单价的确定
✓ 最优调配方案的确定——表上作业 法
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✓ 调配区的划分原则 • 与建筑物平面位置相协调，并考虑开工顺序及分期施工顺
序 • 大小应满足施工机械的技术要求 • 范围应与方格网相协调 • 可考虑就近取土和弃土 ✓ 平均运距的确定：
铲运机、推土机：土方重心 汽车、自行式铲运机：按实际运距计算 ✓ 土方施工单价的确定：预算定额
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✓ “表上作业法”步骤 • 编制初始调配方案——最小元素法 • 最优方案判别法——假象价格系数法 • 方案的调整——闭回路、奇数转角取代
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❖ 用“表上作业法”进行土方调配 ❖ 下图为一矩形广场，试求土方调配最优方案
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例2
某建筑场地地形图和方格网 （边长a=20.0m）布置如图 所示。土壤为二类土，场地 地面泄水坡度ix=0.3%， iy=0.2%。试确定场地设计 标高（不考虑土的可松性影 响，余土加宽边坡）。
某场地地形图和方格网布置
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解：1）计算场地设计标高H0 ∑H1 =9.45+10.71+8.65+9.52=38.33m 2∑H2= 2× （9.75+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.14） = 151.96m
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4∑H4= 4×（9.43+9.68+9.16+9.41）= 150.72m
由公式
H0
1 4n
(
H1 2
H2 3
H3 4
基坑土方开挖专项方案
第一章工程概况及具体施工方案一、工程简况本工程主体结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构、钢结构，基础为现浇钢筋混凝土独立柱基础、筏板基础、孔桩基础.现场已具备“三通一平"条件。
二、基坑土方挖运方案的选择由于本工程现场场地狭窄,如何顺利的进行土方外运工作是保证本工程工期的重点。
根据现场情况，结合我单位多年来施工同类工程的经验，本工程中土方开挖的技术措施如下:1 符合现场施工条件和环境要求,施工技术优化、可行.2 施工工期合理。
土方工程要为后续工程施工创造出良好的工作面，要确保在计划工期内完成土方开挖，必须把土方开挖和后续工程有效地结合起来、统筹进行安排，使交叉施工合理衔接,并互相创造条件。
3 要紧密结合工程的特点和要求，充分考虑现场条件、运输条件、分阶段施工步骤和工程总体部署等各种因素，安排好各工序的穿插施工，有效投入与合理安排足够的土方工程机械设备，合理安排土方开挖的先后顺序、分阶段的开挖部位和深度、以及运输坡道的合理布置,以满足工期要求。
4 土方工程要保证在施工过程中地基土层不受扰动与破坏.5 在整个土方开挖过程中，在垫层施工之前，要预留足够厚度的保护土层,以防止在进行土方施工时地基土层受到扰动.6 在保证安全、可行的基础上，尽量降低工程造价。
7 基坑内土方开挖根据施工顺序进行，不得超挖。
三、技术准备1 项目工程师组织有关人员熟悉图纸,同时取得相关的技术资料、规范、规程和标准等。
2 根据轴线控制及标高引测的依据，进场后复核建筑物控制桩，引入高程控制水准点,做好桩号的控制和水准点的测设和保护工作。
3 进入现场后，即着手对现场工作进行交接。
对现场的红线桩及水准点进行交接，并根据需要进行红线桩及水准点引测，平面轴线控制网的测设，并经监理单位复测.四、基坑土方施工1 、土方开挖在开工前,对土方开挖作业队进行交底，明确土方开挖顺序及分步开挖深度.本工程先进行整个场区基坑范围以外、场地红线以内清理外运部分土方，要求先将现状地面进行平整，再进行基坑内的土方开挖,基坑内土方不得超挖。
第一章 土方工程
+
h3
20
•
3．三挖一填（三填一挖） 填方部分土方量：
• 挖方部分土方
h1 h3 h2
3 h4 a2 V4 h1 h4 h3 h4 6
V1, 2,3
a2 2h1 h2 2h3 h4 V4 6
h1+ h4 h3+ h4
h4
V4 h4
1 2 1 V a (h1 h2 h3 ) 1 1 2 3 V a 2 [0 (h1 h4 ) (h3 h4 )]
• • • • • • • 3、土的压缩性 • 移挖作填或取土回填，松土经填压后会压缩，一般 松土的压缩率在10%～20%左右。 • 4、原状土经机械压实后的沉降量 • 原状土经机械往返压实或经其它压实措施后，会产 生一定的沉陷，根据不同土质，其沉陷量一般在3～ 30cm之间。
10
2．土的含水量（率） 水重与固体颗粒间之重量比W： W=（G1-G2）/G2＊100% G2：干重 G1：湿重 G1-G2：水重 用途：边坡稳定，填方填土和土的夯实等。
V
1 2 a h3 2
1 2 1 1 2 V楔 a [0 (h1 h3 ) (h2 h3 )] a h3 V锥 2 3 2
24
(二)基坑(槽)和路堤土方量的计算
• （一）基坑土方量计算 • V h F 4 F F 1 0 2 6 • H－基坑深度（m）； • F1、 F2 、F0－上、下和半高处的面积。 • （二）基槽土方量计算 S1 S 2 V1 l1 2 • S1、S2－第一段两端横截面面积（m2）； • l1－第一段的长度（m）。
• 1、初步计算场地设计标高H0 • 方法：方格网法 • 原则：挖填平衡 W=T • 计算式： • 2 H 11 H 12 H 21 H 22 2 •
第一章土方工程
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边坡土方量的计算 边坡的土方量可以划分为两种近似的几何形体计算,一种 为三角形棱锥体，位于边坡的转角处；另一种为三角形棱 柱体，位于边坡中段的平直段。见下图，其计算公式如下:
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（1）三角形棱锥体边坡 三角形棱锥体边坡体积V 的计算公式如下: V=1/3Sh 其中h为开挖深度；S为 顶端一个直角三角形面积,边 长为放坡系数m×h，另一直 角边长为相互垂直的另一边坡 的放坡系数同为m×h.此三角 形为等腰直角三角形，此三棱 锥体积为：
②计算计划用车数： 10350 m³ ÷（5×20）m³ =104（车） /车 ③计算每天投入15辆车所需的工期： 104车 ÷15车/d≈7d。
17
例题2：接上题，按施工图及施工方案计算，此工程 去除基础体积，尚须3000 m³ 回填土，设K's=1.03，计算 现场须留置虚土多少m³ ？ 解：V2=KS· 1 V = [1.15-（1.03-1）]· 3000 m³
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习题一
某基坑开挖平面及剖面如下图，纵横向边坡放坡系数 皆为0.5，请给右图边坡填上放坡宽度尺寸及计算出开挖 此基坑的土方量，如果最初可松性系数为Ks=1.15,用容量 为4m³ 的运土车装运,可装多少车?如果每日工作一个班次， 投入3辆此容量的运土车，每车每台班载运17车次，此土 方需几天运完？
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有关“莲花河畔景苑”的报导简捷： 事发现场 不到半分钟，就整个倒了下来 附近居民以为发生了地震 昨天凌晨5点30分左右，当大部分上海市民都还在睡 梦中的时候，家住上海闵行区莲花南路、罗阳路附近的居 民却被“轰”的一声巨响吵醒，伴随的还有一些震动，没 多久，他们知道不是发生地震，而是附近的小区“莲花河 畔景苑”中一栋13层的在建的住宅楼倒塌了。 事故发生在淀浦河南岸的“莲花河畔景苑”，发生倒 塌的一栋13层在建住宅楼由上海众欣建设有限公司承建， 开发商是上海梅都房地产开发有限公司。
1第一章 土方工程
3、人工降低地下水位
人工降水法（井点降水法），就是在基坑开挖前，预 先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备 连续不断地抽水，使地下水位降至基底以下，直至基础施工 完毕为止。因此，在基坑土方开挖过程中保持干燥，从而根 本上消除了流砂现象，改善了工作条件。同时，由于土层水 分排除后，还能使土密实，增加地基土地承载能力。在基坑 开挖时，土方边坡也可陡些，从而减少了挖方量。 人工降水法有： 轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点及渗井井点等。
2、基槽土方量计算
基槽的土方量可以沿长度方向分段后，再 用同样方法计算（见图2）
V1= L1 (F1+4F0+F2)
6
式中：V1—第一段的土方量（m3） L1—第一段的长度（m）
（2）
则总土方量为各段的和即：
V=V1+V2+……Vn
式中V1、V2……Vn---各段的土方量（m3） 图2 基槽土方量计算
一 、土方工程的分类及特点
2. 土方施工特点 ⑴工程量大，劳动强度高： 采用机械化或综合机械化方法进行施工。 ⑵施工条件复杂：施工时受地下水文、地质、 地下障碍、气候等因素的影响较大，不可确定 的因素也较多。 ⑶受场地限制： 施工场地狭窄，周围建筑较多， 往往由于施工方案不当，导致周围建筑设施出 现安全与稳定的问题.
密实、中密的砂土和碎石类土——1.0m；
硬塑、可塑的粉土及粉质粘土——1.25m； 硬塑、可塑的粘土和碎石类土——1.5m； 坚硬的粘土—2.0m。
根据工程实践调查分析，造成边坡塌方的主要原因 有以下几点：
1、未按规定放坡 土体本身稳定性不够而产生塌方；
2、基坑上边缘附近堆物过重，使土体中产生的剪应力超
土木工程施工知识点总结
土木工程施工知识点总结第一章土方工程土方工程概述土方工程主要包括土方的开挖（爆破）、运输、填筑、压实等工程，以及土方的边坡、土壁支护、基坑排水与降水等准备与辅助工程。
常见的土方工程有：场地平整、基坑基槽开挖、XXX回填、景观填土/开挖、路基填筑等。
土方工程施工特点土方工程的工程量大，成本高，施工周期长，施工条件复杂，受天气影响大，对运输道路路面存在污染等特点。
土的工程分类土方工程根据土的开挖难易程度的不同，可分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。
土的工程性质土的工程性质包括土的密度、含水量、可松性和渗透性等。
其中，土的密度包括天然密度和干密度；土的含水量是土中所含水的质量与土的固体颗粒的质量的比值；土的可松性是指土在开挖和回填过程中可发生的体积变化；土的渗透性是指土体的透水机能，用渗透系数K表示。
场地标高设计与土方调配场地设计标高的确定需要按照挖填平衡原则进行计算，即场地内的土方在平整前和平整后相等，从而达到挖方和填方平衡。
场地设计标高的调整需要考虑土的可松性和场地泄水坡度。
土方工程量计算及土方调配需要计算各方格角点施工高度，确定零线位置，计算挖方区、填方区土方量，并进行土方调配，以使土方总运输量最小或土方运输成本最小的条件下，确定填、挖部位土方的调配方向和数量，从而缩短工期和降低成本。
稳定层分为：深井、浅井。
井点降水法是一种有效的基坑降水方法，通过抽取地下水来降低地下水位，达到稳定土壁、防止流砂和涌水的目的。
轻型井点和管井是常用的两种井点降水系统，根据基坑的宽度和土质情况，可以选择不同的布置方式。
在设计井点系统时，需要考虑高程和涌水量等因素。
虽然井点降水法效果明显，但也可能会引起周围地面和建筑物沉降，需要谨慎使用。
基坑降排水工程是基坑工程中不可缺少的一部分，其目的是为了防止滑坡、塌方、坑底隆起，减少坑壁支护结构的水平荷载，避免影响施工，防止地基承载力下降，以及保证在较干燥的状态下施工。
第一章 土石方工程
A.降低了土体的抗剪强度： a.气候原因使土松软； b.粘土杂层因侵水产生润滑作用； c.饱和的液砂，粉砂因施工时外荷作 用而产生液化，降低了抗剪强度。
第一章 土石方工程
B．土体剪应力大于土体抗剪强度； a.边坡荷载增加，（土体，施工材料、 机械）； b.下雨使土体含水量增加，土体自重增 大，动水压力增加； c.土体裂缝中的水产生静水压力，使剪 应力增加，大于抗剪能力。
弃与填土的取得三者之间关系的确定。 目的：使挖填平衡时土方量最小，土
方总输运量最少，运输成本和施工费用最 低的情况下，确定土方调配的数量和方向， 从而达到缩短工期，降低施工费用。
第一章 土石方工程
程序：划分土方调配区，计算土方 调配区之间的平均运距，单位土方的运 价或单位土方施工费用，然后确定土方 的最优调配方案，绘出调配图。
1. 平均断面法： 是指将不规则的土石方用相互平行
的平面划分为比较规则的断面，利用数 学的原理进行体积计沿长度方向分段计算。
第一章 土石方工程
2. 计算公式： （1）基坑：V=H（F1+4F +F2）/6
式中:H——基坑深度 ； F1、F2 ——基坑上下两底面积； F——基坑中截面面积。
第一章 土石方工程
实质：都是求检验数ij来判断。 当ij0时为最优方案。位势法的步骤： 设位势数为Ui,Vj
A. 由Cij=Ui+Vj 得Ui = Cij -Vj ， Vj = Cij - Ui
B. 令U1=0，求出V1 C. 然后分别求出 Ui、Vj
第一章 土石方工程
注意：在求位势数时，一定要用初始方案 中有调配数的方格的Cij来进行计算！
第一章 土石方工程
（4） 做好运输道路,排、降水,土壁支撑 等准备工作;
《建筑施工技术》课件 《建筑施工技术》课件 第一章
图1-6 横式支撑
1.2 土方工程施工准备与辅助工作
1.2.2 土方边坡 2．土壁支撑
（2）板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为 细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流沙现象产生。 打入板桩的质量要求：板桩位置在板桩的轴线， 板壁面垂直保证平面尺寸准确和垂直度；封闭式板桩墙 要求封闭合拢；埋达到规定深度要求，有足够的抗弯 强度和防水性能。 钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。平板桩 防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴 方向抗弯强度较小，如图1-7a所示；波浪式板桩的防水 和抗弯性能都较好，施工中多采用，如图1-7b所示。
1.1 土的工程分类与工程性质
1.1.2 土的工程性质
4．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。土的最初、最终可松性系数分别
用下面的公式计算：
Ks
V2 V1
Ks
V3 V1
式中： KS——土的最初可松性系数；
KS ′——土的最终可松性系数；
建筑施工技术
（2）土的干密度
土的干密度是指土的固体颗粒质量与土的体积的比值，
即
d
ms V
式中：ρd——土的干密度，kg/m3； ms——固体颗粒质量，kg； V——土的体积，m3。 土的干密度一般采用击实实验测定，它是评定土密实程度
的标准，用于控制回填土的质量。干密度越大，表示土越 密实。
1.1 土的工程分类与工程性质
1.1.2 土的工程性质 2．土的含水量
土的含水量是指土中水的质量与固体颗粒
质量之比的百分率，计算式为
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第1章土方与基坑工程施工
万丈高楼从地起，土方工程是建筑工程施工的第一步。
常见土石方工程内容有：场地平整、浅基础（基槽、基坑）与管沟开挖、路基开挖、深基坑开挖、地坪填土、路基填筑以及基坑回填等，以及排水、降水、基坑支护等准备工作和辅助工程。
土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工受气候、水文、地质、场地限制、地下障碍等因素的影响，加大了施工的难度。
在土方工程施工前，应详细分析与核对各项技术资料（如地形图、工程地质和水文地质勘察资料、地下管道、电缆和地下地上构筑物情况及土方工程施工图等），进行现场调查并根据现有施工条件，制定出技术可行、经济合理的施工方案。
1.1 土方工程概述
1.1.1 土的工程分类
土的种类繁多，从不同的技术角度，分类方法各异。
按施工时开挖的难易程度可分为八类，其中前四类为土，后四类为岩石，具体见表1-1。
土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案、劳动量消耗和工程费用。
表1-1 土的工程分类
1.1.2 土的工程性质
1.土的组成
土一般由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化，三者相互间比例不同，反映出土的物理状态不同，如干燥、稍湿或很湿，密实、稍密或松散。
这些指标是最基本的物理性质指标，对于评价土的工程性质，进行土的工程分类具有重要意义。
土的三相物质是混合分布的，为了阐述方便，一般用三相图（图1-1）表示，三相图中，把土的固体颗粒、水、空气各自划分开来。
图1-1 土的三相组成
2.土的物理性质
（1）土的含水量
土的含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒质量的百分比，反映了土的干湿程度，用 表示，即：
%100⨯=
s
w
m ω （1-1） 式中 w m —土中水的质量（kg ）； s m —土中固体颗粒的质量（kg ）。
（2）土的天然密度和干密度
土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。
土的天然密度用ρ表示：
V
m
=
ρ （1-2） 式中 m —土的总质量（kg ）； V —土的总体积（m 3）。
土的干密度是土的固体颗粒质量与总体积的比值，用d ρ表示：
V
m s
d =
ρ （1-3） 式中 s m —土中固体颗粒的质量（kg ）；
V —土的总体积（m 3）。
土的干密度越大，表示土越密实。
工程中常把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的压实质量。
土的干密度d ρ与土的天然密度ρ之间有如下关系：
d s s
s w s V
m V m m V m m V m ρωωωρ)1()1(+=+=+=+==
即
ω
ρ
ρ+=
1d （1-4） （3）土的孔隙比和孔隙率
孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度。
孔隙比和孔隙率越小，土就越密实。
孔隙比是土的孔隙体积v V 与土的固体体积s V 的比值，用e 表示：
s
v
V V e =
（1-5） 孔隙率是土的孔隙体积v V 与总体积V 的比值的百分率，用n 表示：
%100⨯=
V
V n v
（1-6） （4）土的可松性与可松性系数
自然状态下的土经开挖后，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，这种现象称为土的可松性。
土的可松性用可松性系数表示，即： 最初可松性系数：
1
2
V K s =
（1-7） 最后可松性系数：
1
3
'V V K s =
（1-8） 式中 s K 、'
s K —土的最初、最后可松性系数； 1V —土在天然状态下的体积（m 3） 2V —土开挖后松散状态下的体积（m 3）
3V —土经回填压（夯）实后的体积（m 3）
土的可松性对确定场地设计标高、土方量的平衡调配、计算运土机具的数量和弃土坑的容积等均有很大的影响。
各类土的可松性系数如表1-2所示。
表1-2 各种土的可松性参考值
注：%10011
2⨯-=
V V V 最初体积增加百分比；%1001
13⨯-=V V V 最后体积增加百分比。
【例1】某工业厂房为钢筋混凝土条形基础，条形基础横截面面积为3.0m 2，地基土为干黄
土，现需要开挖基槽，基槽深度为2.0m ，底部宽度为2.5m 开挖长度为100m ，基础施工完毕后用土方将基槽填平，请计算基槽土方挖土方量、回填土量和弃土量（不考虑放坡，
3.1=s K ，05.1'=s K ）。
解：
基槽挖土方量：3
m 5001005.20.2=⨯⨯=基槽体积V
条形基础体积：3
m 3001000.3=⨯=基础体积V
回填土方量（松散体积）：3'36.2473.105
.1300
500m K K V V s s =⨯-=⨯=回填土量（松散） 弃土量（松散体积）：
3)m 4.4026.247-3.1500=⨯=-⨯=回填土量（松散）（基槽体积）
弃土量（松散体积V K V V s （5）土的渗透性
土的渗透性是指水流通过土中孔隙的的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力称为渗透系数，以m/d 表示。
根据土的渗透系数不同，可分为透水性土（如砂土）和不透水性土（如黏土），它影响施工降水与排水的速度，一般土的渗透系数见表1-3。
表1-3 土的渗透系数参考表。