《土木工程施工》第2次课(土方工程)

Ⅱ
1100～ 1100～1600
Ⅲ
1750～ 1750～1900
四类土 砂砾坚土) (砂砾坚土)
Ⅳ
1900
五类土 软石) (软石)
百度文库
Ⅴ～VI
1100～ 1100～2700
六类土 次坚石) (次坚石)
ⅥI～IX ～
泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩、泥灰岩； 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； 实的石灰岩；风化花岗岩；片麻岩及正长岩 大理岩；辉绿岩；玢岩； 大理岩；辉绿岩；玢岩；粗、中 粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、 粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻 石灰岩；微风化安山岩； 岩、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩； 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花 岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、角闪岩、 岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、角闪岩、玢 岩、辉绿岩
土的工程分类主要有八大类（ 个级别 个级别）。 土的工程分类主要有八大类（16个级别）。
土的分类 一类土 松软土) (松软土) 二类土 普通土) (普通土) 三类土 坚土) (坚土)
土的级别 Ⅰ
土的名称 砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土； 砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤 泥炭) 泥(泥炭) 粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂； 粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂； 粉土混卵( 种植土； 粉土混卵(碎)石；种植土；填土 软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土； 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； 黄土、含有碎石卵石的黄土；粉质粘土；压实 的填土 坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石、 坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石、卵石的中 等密实的粘性土或黄土；粗卵石； 等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂 石；软泥灰岩 硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土； 硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶 结不紧的砾岩； 结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石灰岩
G 2 ——烘干后土的质量； 烘干后土的质量； 烘干后土的质量
3.土的渗透性 土的渗透性 指土体被水透过的性能，它与土的密实程度有关， 指土体被水透过的性能，它与土的密实程度有关， 土的空隙比越大，则其渗透系数越大。 土的空隙比越大，则其渗透系数越大。土的渗透性由土 的渗透系数表示。 的渗透系数表示。 4.土的可松性 土的可松性 自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，以 自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加， 后虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积， 后虽经回填压实，仍不能恢复到原来的体积，称为土的 可松性。 可松性。
第1章 土方工程
土方工程是 土木工程施工的 主要工种工程。 主要工种工程。
1.1
概述
土木工程施工中，常见土石方工程内容有：场地平整、 土木工程施工中，常见土石方工程内容有：场地平整、 基坑(槽 与管沟开挖 路基开挖、人防工程开挖、地坪填土、 与管沟开挖、 基坑 槽)与管沟开挖、路基开挖、人防工程开挖、地坪填土、 路基填筑以及基坑回填等 以及排水、降水、 路基填筑以及基坑回填等，以及排水、降水、土壁支撑等 准备工作和辅助工程。 准备工作和辅助工程。 1.1.1 土方工程施工特点 （1）工程量大，施工工期长，施工条件复杂，劳动强度大； ）工程量大，施工工期长，施工条件复杂，劳动强度大； （2）多为露天作业，施工受当地气候条件影响大，且土的种 ）多为露天作业，施工受当地气候条件影响大， 类繁多，成分复杂，工程地质及水文地质变化多， 类繁多，成分复杂，工程地质及水文地质变化多，也对施工 影响较大。 影响较大。
（3）受施工场地的限制。 ）受施工场地的限制。
1.1.2 土的工程性质
1. 土的密度
ρ 2. 土的含水量 ω
土的天然密度
、土的干密度
ρd 。
土的含水量是途中所含水与土的固体 颗粒间的质量比。 颗粒间的质量比。
G1 − G 2 ω = × 100% G2
式中， 式中， G 1 ——含水状态时土的质量； 含水状态时土的质量； 含水状态时土的质量
边坡坡度＝
H 1 1 = = B B m H
m
=
b h
b
土方在开挖方过程中或填方后， 土方在开挖方过程中或填方后，边坡的稳定主要是 靠土体的内摩阻力和黏结力来保持平衡的。 靠土体的内摩阻力和黏结力来保持平衡的。一旦土体失 去平衡，基坑( 边坡土方局部或大面积塌落或滑塌。 去平衡，基坑(槽)边坡土方局部或大面积塌落或滑塌。 边坡塌方会引起人身事故， 边坡塌方会引起人身事故，同时会妨碍基坑开挖或基础 施工，有时还会危及附近的建筑物。 施工，有时还会危及附近的建筑物。
造成土壁塌方的原因： 开挖较深， 一是基坑(槽)开挖较深，边坡过陡，使土体本身的 是基坑 槽 开挖较深 边坡过陡， 稳定性不够，而引起塌方现象。尤其是土质差、开挖深、 稳定性不够，而引起塌方现象。尤其是土质差、开挖深、 大的坑槽中，常会遇到这种情况。 大的坑槽中，常会遇到这种情况。
二是在有地表水、地下水作用的土层开挖基坑(槽)时， 是在有地表水、地下水作用的土层开挖基坑 槽 时 未采取有效的降、排水措施，使土层湿化，黏聚力降低， 未采取有效的降、排水措施，使土层湿化，黏聚力降低， 在重力作用下失去稳定而引起塌方。 在重力作用下失去稳定而引起塌方。 三是边坡顶部堆载过大，或受车辆、施工机械等外力 是边坡顶部堆载过大，或受车辆、 振动影响，使边坡土体中所产生的剪应力超过土体的抗剪 振动影响， 强度而导致塌方。 强度而导致塌方。 为了防止塌方，保证施工安全，在基坑 槽 开挖深度 为了防止塌方，保证施工安全，在基坑(槽)开挖深度 超过一定限度时，土壁应做成有斜率的边坡， 超过一定限度时，土壁应做成有斜率的边坡，或者对土 壁进行支护以保持边坡土壁的稳定。 壁进行支护以保持边坡土壁的稳定。
V3 V2 ′ Ks = , Ks = V1 V1
式中， 式中， K
s
——最初可松性系数； 最初可松性系数； 最初可松性系数 ——最终可松性系数； 最终可松性系数； 最终可松性系数
K
′ s
例1 - 1 建筑物外墙为条形毛石基础， 建筑物外墙为条形毛石基础，基础平均截面面积 3.0m 基坑深2.0 2.0m 底宽为1.5 1.5m， 为3.0 2。基坑深2.0 2，底宽为1.5 ，地基为亚粘 计算100延米长的基槽土挖方量、 100延米长的基槽土挖方量 土。计算100延米长的基槽土挖方量、填方量和弃土 量（边坡坡度1:m=1:0.5； s = 1.30; K s′ = 1.05 ) 边坡坡度1:m=1:0.5； 1:m=1:0.5 K 解：
断续式 水平支撑
挡土板水平放置，中间留出间隔， 挡土板水平放置，中间留出间隔，并在两侧同时对称 立竖方木，再用工具式或木横撑上、下顶紧。 立竖方木，再用工具式或木横撑上、下顶紧。 适用于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土， 适用于能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土， 能保持直立壁的干土或天然湿度的粘土类土 地下水很少、深度在3 以内。 地下水很少、深度在3m以内。
连续式水平 支撑
挡土板水平连续放置，不留间隙， 挡土板水平连续放置，不留间隙， 然后两侧同时对称立竖方木， 然后两侧同时对称立竖方木，上、下各 顶一根撑木，端头加木楔顶紧。 顶一根撑木，端头加木楔顶紧。 适用于较松散的干土或天然湿度的 适用于较松散的干土或天然湿度的 粘土类土，地下水很少、深度为3 粘土类土，地下水很少、深度为3～5m 。 挡土板垂直放置， 挡土板垂直放置，可连续或留适当 间隙，然后每侧上、下各水平顶一根方 间隙，然后每侧上、 再用横撑顶紧。 木，再用横撑顶紧。 适用于土质较松散或湿度很高的土， 适用于土质较松散或湿度很高的土， 土质较松散或湿度很高的土 地下水较少、 地下水较少、深度不限 。 沟槽上部连续式水平支撑， 沟槽上部连续式水平支撑，下部设 连续式垂直支撑。 连续式垂直支撑。 适用于沟槽深度较大， 适用于沟槽深度较大，下部有含水 沟槽深度较大 土层的情况。 土层的情况。
1.2.1 土方边坡 当无地下水时，在天然湿度的土中开挖基坑， 当无地下水时，在天然湿度的土中开挖基坑，可做成直 立壁而不放坡，但开挖深度不宜超过下列数值： 立壁而不放坡，但开挖深度不宜超过下列数值： (1) 密实、中密的砂土和碎石类土 充填物为砂土 ：1.0 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土 充填物为砂土)： m； ； (2) 硬塑、可塑的轻亚黏土及亚黏土：1.25m； 硬塑、可塑的轻亚黏土及亚黏土： ； (3) 硬塑、可塑的黏土和碎石类土 充填物为黏性土 ： 硬塑、可塑的黏土和碎石类土(充填物为黏性土 充填物为黏性土)： 1.5m； ； (4) 坚硬的黏土：2.0m。 坚硬的黏土： 。
1.5 + (1.5 + 2 × 2 × 0.5) × 2 × 100 = 500m3 挖方量 V1 = 2 500 − 3 ×100 V2 = = 190m3 填方量 1.05
3 弃土量 V3 = (500 − 190) × 1.30 = 403m
1.1.3 土的工程分类
土的分类方法较多， 土的分类方法较多，依土的颗粒级配或塑性 指数分类； 指数分类；依土的沉积年代分类和土的工程特点 分类等。 分类等。根据土的坚硬程度和开挖的方法将土分 为八类土。依次为：松软土、普通土、坚土、 为八类土。依次为：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。 砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石等八类。 前四类属一般土，后四类属岩石， 前四类属一般土，后四类属岩石，土的这种八类 分类法及其现场鉴别方法见下表。 分类法及其现场鉴别方法见下表。
2200～ 2200～2900
七类土 坚石) (坚石)
X～XIII ～
2500～ 2500～3100
用爆破方法开挖
八类土 特坚土) (特坚土)
XIV～XVI ～
2700～ 2700～3300
用爆破方法开挖
1.2
土方边坡与基坑支护
土方施工中为了保持土壁稳定防止塌方， 土方施工中为了保持土壁稳定防止塌方，将挖方 和填方的边缘作成一定的坡度， 和填方的边缘作成一定的坡度，这个倾斜的坡度即为 边坡。边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶） 边坡。边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式。
当挖方深度大于以上数值，则应放坡。 当挖方深度大于以上数值，则应放坡。
在地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽) 或管沟底面标高时，挖方深度在5m 以内不加支撑的边坡 的坡度应符合表1-4的规定。
深度在5m 内的基坑 槽)、管沟边坡的最陡坡度 内的基坑(槽 、 表1-4 深度在
表1-5 临时性挖方边坡值 土的类别 砂土（不包括细砂、粉砂） 砂土（不包括细砂、粉砂） 硬 一般性粘土 硬塑 软 充填坚硬、 充填坚硬、硬塑粘性土 碎石类土 充填砂土 1：1～1：1.5 边坡值（ 边坡值（高：宽） 1：1.25～1：1.50 1.25～ 1：0.75～1：1.00 0.75～ 1：1～1：1.25 1：1.5或更缓 1.5或更缓 1：0.5～1：1.0 0.5～
1.2.2 基坑支护
支护方法——（主要指浅基础、 支护方法——（主要指浅基础、沟、槽等） —— 槽等）
支撑方式 简 图 支撑方法及适用条件
间断式 水平支撑
两侧挡土板水平放置，用工具式或木横撑借木楔顶紧， 两侧挡土板水平放置，用工具式或木横撑借木楔顶紧， 挖一层土，支顶一层。 挖一层土，支顶一层。 适用于能保持立壁的干土或天然湿度的粘土类土， 适用于能保持立壁的干土或天然湿度的粘土类土，地 能保持立壁的干土或天然湿度的粘土类土 下水很少、深度在2m以内。 2m以内 下水很少、深度在2m以内。
密度(kg/m 密度(kg/m3) 600～ 600～1500
开挖方法及工具 用锹、锄头挖掘， 用锹、锄头挖掘， 少许用脚蹬 用锹、锄头挖掘， 用锹、锄头挖掘， 少许用镐翻松 主要用镐，少许用锹、 主要用镐，少许用锹、 锄头挖掘， 锄头挖掘，部分用撬 棍 整个先用镐、撬棍， 整个先用镐、撬棍， 后用锹挖掘， 后用锹挖掘，部分用 楔子及大锤 用镐或撬棍、 用镐或撬棍、大锤挖 掘，部分使用爆破方 法 用爆破方法开挖， 用爆破方法开挖， 部分用风镐