第1章 土方工程
§1.1 概述 §1.2 场地平整 §1.3 基坑工程 §1.4 土方的填筑与压实
学习要求:
了解土木工程施工技术的研究方向； 掌握学习方法； 熟悉施工中土的工程分类及分类依据； 掌握土的可松性； 熟悉原状土压实后的沉降量。
§1.1 概述
❖ 1.1.1 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。 ❖ 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，
3、土的渗透性
土体被水透过的性质，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）
K的单位：m / d 粘土< 0.1， 粗砂50~75， 卵石100~200
用途：降低水位;回填。
Δh
L
4.土的天然密度： 在天然状态下，单位体积土的重量。它与土的密实程度和含 水量有关。 土的天然密度按下式计算：
H11、 H12、 H21、 H22 ——一个方格各角点 的自然地面标高
H11
H12
H21
H22
M ——方格个数。 或：
H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M
H1－－一个方格所仅有角点的标高； H2、H3、H4－－分别为两个、三个、四 个方格共用角点的标高。
【案例2】某建筑场地方格 70.09 网、地面标高如图,格边长 a=20m。泄水坡度 ix =2‰， iy=3‰，不考虑土的可松性 的影响，确定方格各角点 的设计标高和施工高度。
1) 土具有可松性，必要时应相应的提高H0 2) 受局部填挖的影响 3) 经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理
挖方量
h
沟渠
填方量
案例2 答： (2)不考虑土的可松性 H0’ = H0=70.29m
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Hn’ ：
V
a2 6
(H1
H2
H3)
当三角形三个角点有填有挖时：
V锥
a2 6
H33 (H1 H3)(H2
H3)
V偰
a2 6
[ (H1
H33 H 3 )(H 2
H3)
H3
H2
H1]
1.2.3 土方调配
在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。 土方调配的目的 土方调配的原则 土方调配图的编制步骤 用线性规划的表上作业法进行土方调配
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。
h1 =70.32－70.09 =＋0.23 （m）；
正值为填方高度。
h2 =70.36－ 70.40 =－0.04 （m）；
负值为挖方高度
+0.23
70.09 70.32
+0.55 70.26
+0.83 70.20
-0.04 70.36
+0.13 70.30
+0.43 70.24
-0.55 70.40
单向排水时:H＝H0±l·i
双向排水时，各方格角点设计标高Hn’为：
以场地中心点为H0’ Hn’ = H0’ Lx ix L yi y
Hn Ly
ix
iy H0
Lx
案例2
（3）按泄水坡 度调整设计标
高Hn’ ：
Hn’ = H0’
Lx ix L yi y
70.09 70.32
70.36
70.40
其它见图
4、计算场地各角点施工高度 hn
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’ — Hn
hn —— 施工高度，＋填－挖 Hn’—— 设计标高 Hn—— 原地形标高
案例 2 （ 4）计算各方格角点的施工高度 hn
hn= Hn’ － Hn
即：hn=该角点的设计标高 —自然地面标高（m）
式中: — —土的天然容重,t/m3；
m—— 土的天然重量t；
V — 土的体积,m3.
m v
.干密度: 土的固体颗粒重量与总体积的比值 .用下式表示：
式中 rdd——土的天然容重,t/m3；
d
ms v
ms—— 土的总重量t；
V — 土的体积,m3.
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.1.6t/m3
1.2.1 场地的竖向规划设计
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。 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： (1)小型场地――挖填平衡法 (2)大型场地――最佳平面设计法
h2
a — 方格网一个方格的边长；
V挖（填）—挖方或填方的体积（m3）。
h1
h4
h3
（2）方格四个角点有填有挖
h1
h4
a2[ h挖（填）] 2
V挖（填） =
4 h
h2
h3
h挖（填） —方格角点挖或填施工高度绝对值之和； h —方格四个角点施工高度绝对值总和。
2. 三角棱柱体法（公式见教材）
当三角形三个角点全部为挖或全部为填时：
+0.55 70.26
+0.13 70.30
-0.36 70.34
-0.84 70.38
+0.83 70.20
+0.43 70.24
-0.10 70.28
-0.63 70.32
+1.04 70.14
+0.56 70.18
+0.02 700.22
-0.44 70.26
Xi-j=
a hi hi+ hj
X1-2=
-0.36 70.34
-0.10 70.28
-0.99 70.44
-0.84 70.38
-0.63 70.32
+1.04 70.14
+0.56 70.18
+0.02 70.22
-0.44 70.26
5、确定零线（挖填分界线）
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
1. 土方调配的目的
合理确定 调配方向和数量
总运输量最小（成本最低）， 缩短工期和降低成本。
2. 土方调配的原则
力求挖填平衡，运量最小
合理划分调配区:
– 应考虑近期施工与后期施工利用 – 应考虑分区和全场相结合 – 尽可能与大型地下建筑物的施工相结合
数量，堆 放位置
余土 一期 先平整
二期
欠土
T 天然地基
答：（1）初步计算场地的设计标高H0 H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M
=[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）
2、场地设计标高的调整 ( H0’ )
零线）。不填不挖点的连线，是挖方区和填方区的分界线。
方法：插入法、比例法找零点
i hi
Xi-j
a hi
hj
Xi-j=
hi+ hj
j
施工高度绝对值代入
a
案例2 ： （ 5 ） 确定零线（挖填分界线）
+0.23 0 -0.04
70.09 70.32
70.36
-0.55 70.40
-0.99 70.44
机械或人工直接开挖 爆破开挖
1.1.3 土的工程性质
1、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。
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
最初可松性系数
Ks
V2 V1
1.08~1.5
六类土 次坚石
VII～ IX
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
Hale Waihona Puke 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
a h1 h1+ h2
20 *0.23
=
= 17.04m
0.23+ 0.04
1.2.2 场地平整土方量的计算
分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。
1. 四角棱柱体法 （1）方格四个角点全挖或全填：
V挖（填）=
a2 4
( h1+h2+h3+h4 )