第一章 土方工程Ⅰ、教学目的与要求：（1）了解土的工程分类及其工程物理性质；基坑(槽)土方量计算,维护坑(槽)稳定的做法；拉锚和土层锚杆的构造及施工艺,制定土方开控的方法。
了解降低地下水位的方法；集水坑降、井点降水；了解轻型井点设计及计算方法，理解轻型井点计算实例。
（2）掌握场地平整的计算；土方压实的基本方法；推土机、铲运机、挖土机的特点、作业方式。
Ⅱ、教学重点与难点：（1）重点：土的工程分类及其工程物理性质；支护结构破坏形成；填土质量控制；流砂产生的原因。
（2）难点：场地平整相关土方量的计算方法；挖土机作业方式。
Ⅲ、教学内容：（1）土的工程分类及其工程物理性质； （2）基坑（槽）的土方开挖； （3）土方填筑与压实； （4）土方工程的机械化施工； （5）人工降低地下水位。
Ⅳ、授课时数：Ⅴ、授课方式：讲述、举例、启发 Ⅵ、教学过程：第一节 土的分类及其工程物理性质一、土方工程施工特点施工面广、工程量大、劳动繁重、施工条件复杂。
二、土的工程分类按开挖难易程度土的工程分类参见课本表1-1 三、土的工程物理性质1、土的天然含水量：水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示，即100%wsm m ω=⨯式中：w m ——土中水的质量； s m ——土中固体颗粒的质量。
ω越大，越不利当：ω＜5% 干土；ω=5～30% 湿土；ω＞30%饱和土含水率影响挖土的难易、边坡坡度、回填压实程度 2、土的密度： （1）土的天然密度m Vρ=式中：m ——土的总质量；V ——土的天然体积。
（2）土的干密度：sd m Vρ=式中：s m ——土中固体颗粒的质量；V ——土的天然体积。
d ρ越大，土越密实。
干密度影响基坑底及回填土压实程度。
3、土的可松性：可松性：自然状态土经开挖后,体积增大、回填压实後,其体积仍不能恢复原状的性质 可松性系数。
21s V k V ='31s V k V =式中：s k ——土的最初可松性系数；'s k ——土的最终可松性系数；1V ——土在天然状态下的体积；2V ——土被挖出后在松散状态下的体积； 3V ——土经压实后的体积。
可松性影响平衡调配、场地设计标高、机具数量。
4、土的渗透性：渗透性:水流通过土中孔隙的难易程度，水在单位时间内穿透土层的能力。
渗流速度：12H H hv kk ki L L-=== 第二节 基坑（槽）的土方开挖一、土方边坡：1、土方边坡坡度=11:h m bb h== 2、边坡形式：3、不放坡规定：密实、中密的砂土和碎石土为1m ； 硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土为1.25m ； 硬塑、可塑粘土为1.5m ； 坚硬的粘性土为2m 。
4、最陡坡度：参见表1－4 二、土方量计算（基坑、基槽）基坑土方量计算：102(4)6V H A A A =++ 基槽或路堤：11102(4)V L A A A =++12n V V V V =+++三、场地平整四通一平：通水、通电、通路、通讯、平整场地。
步骤：确定设计标高→计算场地各点的施工高度→场地挖填土方量。
1、确定场地设计标高 设计步骤:（1）初步确定场地设计标高 a 、划分方格网 a=10～50m 或a=20mb 、确定方格网各角点实际标高 根据地形等高线确定设计等标高 123402344HH H H H n+++=∑∑∑∑（2）调整场地设计标高 ① 土的可松性影响总挖方体积为：'w w w V V F h =-⋅V总填方体积为：'''()T w s w w s V V k V F h k =⋅=-⋅V''()w w s TT T T T V F h k V V V h F F -⋅--==V V ''1w s T w sV k h F F k -=+V 场地设计标高调整为：'00H H h =+V② 取土或弃土的影响'''002QH H na=±③ 泄水坡度的影响''0ij H H li =±2、场地及边坡土方量的计算 （1）方格网法确定各角点的施工高度填方“+” ，挖方“-”。
确定零线位置（零点求法、零点连线）方格中土方量计算①四角棱柱A、角点全填或全挖B、角点二填或二挖C、角点一填(挖)或三挖(填)填方部分：挖方部分：② 三角棱柱体积计算(略) （2）断面法 地形不平情况下所求土方量为:（3）边坡土方量计算：① 三棱锥边坡体积111V A l =② 三棱柱边坡体积4124()2V A A l =+或41624(4)6V A A A l =++(当两端断面面积相差很大时)四、土壁支护作用：① 建筑密集地区；② 防止地下水渗入基坑 形式：木挡板横撑式：① 水平挡土板ａ、断续式 粘性土、挖掘深度＜3ｍ；ｂ、连续式 潮湿土、散粒土＜5ｍ。
② 垂直挡土板 松散或湿度很高的土，深度不限。
五、基坑支护结构作用：① 挡土；② 挡水分类：① 重力式支护结构 深层搅拌水泥土桩、旋喷桩幕墙；② 非重力支护结构 悬壁式、内撑式、坑外锚拉式；③ 边坡稳定式结构 土钉墙、档土墙1、重力式支护墙类型 （1）深层搅拌水泥土桩挡墙原理：特制进入土层深处，深层搅拌和喷水泥固化剂与地基土原位拌合成水泥土桩， 桩相互搭接成壁状挡墙适用：6h mm 任何平面形状的基坑另外深度大时可加筋 适用于软土区 （2）旋喷桩挡墙原理：钻杆钻孔，提杆喷水泥浆固化剂，与地基土成小泥土桩、桩连成帷幕墙。
适用：同上且用狭窄地区 2、非重力式支护墙类型 （1）Ｈ型钢支柱挡板支护挡墙 原理：支柱打入土中，支柱间设木挡板 适用：土质好，地下水位较低地区 （2）钢板桩 截面形式：原理：钢桩打入土中，挡土挡水适用：软土地基（3）钢筋混凝土桩排桩挡墙桩类型：钻孔灌注桩、沉管灌注桩、挖孔灌注桩桩布置形式适用：钻孔桩 h7－13基坑，深基坑支护φ600—1100沉管桩：h10ｍ以下φ500—800挖孔桩：单层地下室φ800—1200（4）地下连续墙适用：深度大，地下结构层数多的深基础3、支撑系统类型分类：①基坑内支撑钢支撑、钢筋混凝土支撑；②基坑外拉锚顶部拉锚、土层拉锚（1）钢结构支撑特点：拚拆方便、重复使用、变形大、支肋小，间距小，影响挖土分类：①钢管支撑；② H型钢支撑（2）钢筋混凝土支撑特点：刚度大变形小；但形成支撑慢分类：①对撑；②角撑；③圆形支撑；④桁架式支撑构造：C30 以上、截面、腰梁、支撑4、支护结构破坏形式（1）非重力式支护强度破坏（2）非重力式支护稳定性破坏（3）重力式支护结构强度破坏六、拉锚与土层锚杆分类：拉锚、坑外地表设置、锚杆、坑内沿坑壁设置适用：较密实沙土、土粉、硬塑及坚硬粘性土层或岩石层环境：底下埋设物不允许损伤，慎用；周围有地面，地下构筑物，限用（一）拉锚组成围护桩、拉杆、锚固体桩式地面拉锚：拉杆水平浅埋地表板式地面拉锚：拉杆钻孔斜置(二)、土层锚杆1、锚杆支护体系构造组成：A、支护挡墙：钢板桩、灌注桩、地连墙B、腰梁及托架：把由挡墙传来荷载，传给锚杆C、锚杆：锚头、拉杆、锚固体2、土层锚杆类型3、土锚的承载能力（极限抗拔力）拉杆的极限抗拉强度，拉杆与锚固体间的极限握裹力s 锚固体与土体间的极限侧阻力S R 4、土层锚杆施工(1) 准备(2) 钻孔钻孔机具：冲击式钻孔机、螺旋式钻孔机钻孔方法：螺旋钻孔干作法适用于地下水位以上的粘土、粉质粘土、沙土压水钻进成孔法：软硬土都适用扩孔方法：机械扩孔、爆炸扩孔、水利扩孔、压浆扩孔（3）拉杆制作安装①拉杆除锈、油、防腐处理②拉杆制作：拉杆长度=设计长度+张拉长度（4）注浆形成锚固段、防腐蚀、改善周围土体力学性能载力更大①材料：水泥 425号以上普硅水泥；水泥浆：水灰比 0.4～0.45；水泥沙浆：灰沙比 1:1～1:1.2,水灰比②注浆方法：一次注浆法；二次注浆法（5）张拉、锁定5、土层锚杆实验：基本实验、验收实验七、土钉支护构造：适用：开控支护，天然边坡支护类型：钻孔注浆型、打入型、射入型八、深基坑工程土方开挖（一）开挖方法1、无支护结构基坑开挖(放坡开挖)特点：占地面积大，适用四周场地开阔，周围无临近建筑物、地下管线和道路2、有支护结构基坑开挖①盆式开挖先挖中间，后挖四周特点：挡墙的无支撑，暴露时间短，开挖速度慢，适用较密支撑②岛式开挖先挖四周，后挖中心特点：速度快，挡墙受荷时间长，适用无支撑或边桁架大空间支护（二）开挖注意事项1、基坑开挖的时空效应2、先撑后挖，严禁超挖3、防止坑底隆起变形4、防止边坡失稳5、防止位移和倾斜6、对邻近建筑物及地下设施保护第三节 土方填筑及压实一、土料要求碎石土类、爆破石渣 表层下填料，粒径不超过2/3层厚，大块料不集中。
沙土：表层以下碎块草皮：含有机质土 无压实要求时淤泥、淤泥质土 一般不做填料盐渍土：不含盐晶、盐块、含盐植物的根茎二、填筑要点1、施工要求① 填不同类土料时，透水性大的在下，透水性小的在上，以免形成水囊② 填土位于斜坡时，将坡挖成阶梯状，分层填筑2、填土压实的质量检查三、填土的压实方法1、碾压法平滚碾：粘性或非粘性土羊足碾：粘性土 适用大面积填土气胎碾：压土质量好2、夯实法分类：土夯、挖式打夯机、火力夯、夯土机适用：小面积回填土、较厚土层3、振动法适用：非粘性土四、影响压实质量因素1、压实法：含水率一定时，ρ越大，压实功越大当，当max ρρ→，不再起作用。
所以，不少土2～3遍；亚砂土3～4遍；亚粘土、粘土5～6遍2、含水量：最佳含水量过干，颗粒的厚阻力大，不易压实，故洒水湿润过湿，水占地体，故翻松晾干，吸水处理第四节 土方工程机械化施工一、推土机分类：索式、油压式特点：操作灵活、运转方便、速度快、能缓缓坡适用：场地平整、清理、平沟坑、挖浅基坑；1－3类土、经济、远距100米、40～60米。
施工方法：下坡推土：借自重，增加推土能力，适用于狭长场地；并列推土：2～3台机平排，增大推土量，适用于大面积场地；槽形推土：一条作业线重复运行，增大推土量；多铲集运：多次铲土，一次推送，缩短运时，硬质土二、铲运机分类：自行式，拖式，索式，油压式特点：操作灵活，速度快，生产率高，费用低适用：开挖大基坑、填筑堤坝，路基。
含水量不超过去时27％一～三类土。
（一）、运行路线：（如图1-33）（二）、施工方法：1、下坡铲土法：借自重2、跨铲法：形成土槽增加铲量3、助铲法：与推土机协作业三、单头挖土机分类：正铲、反铲、拉铲、抓铲、机械式、液压式（一）正铲挖土机特点：前进向前，强制切土，卸土（侧面，后面．）（二）反铲挖土机特点：后退向下，强制切土，挖掘力比正铲小作业方式：沟端，沟侧（三）拉铲挖土机特点：后退向下，自重切土（四）挖土机，与汽车配套计算1、挖土机数：1Q N P TCK= 2、自卸汽车配合计算：11s T N t = 第五节 人工降低地下水影响：① 地下水渗入基坑，挖土困难；② 边坡塌方；③ 地基浸水，影响可载力方法：① 集水坑降水；② 轻型井点降水一、集水坑降水法构造：方法：沿坑壁边缘设排水沟、隔段设集水井、由水泵将井中水抽出坑外。