《土木工程施工技术》课件0 土方工程-概述.ppt
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《土木工程施工技术》课件2 土方工程-基坑工程
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基坑工程定义
基坑工程是指为进行建筑物基础和地 下室的施工所进行的土方开挖、支护 、降水、排水、土壁稳定等所采取的 措施。
它涉及到土力学、结构力学、建筑材 料等多个学科领域，是土木工程施工 中的重要组成部分。
基坑工程特点
基坑工程具有施工环境复杂、技术要 求高、风险大等特点。
人工开挖
适用于小面积、对精度要 求高的开挖工作，如基础、 管沟等。
爆破开挖
在岩石较多或大面积岩石 需开挖时使用，但需特别 注意安全问题。
运输与堆放
运输方式
挖掘机、自卸汽车、运输 车等，根据开挖量及运输 距离选择合适的运输工具。
堆放场地
选择合适的堆放场地，确 保不影响施工进行及周边 环境安全。
堆放方式
排水与降水
排水系统设计
设计合理的排水系统，包括地面排水和地下排水， 以排除施工过程中产生的地表水和地下水。
降水方法选择
根据工程地质条件和地下水位情况，选择合适的 降水方法，如明沟排水、井点降水等。
防水与止水
采取有效的防水与止水措施，防止地下水渗漏对 基坑施工造成影响。
06
案例分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
土方工程的重要性
土方工程是土木工程施工的基础，其 施工质量直接关系到整个工程的质量 和安全。
在城市化进程不断加速的今天，土方 工程在城市建设中发挥着越来越重要 的作用，对于推动城市发展和改善人 居环境具有积极意义。
土方工程对于保障国家和人民的财产 安全、提高人民生活水平具有重要意 义。
03
基坑工程概述
《土木工程施工技术》课
土木工程施工课件(02土方工程)
土方开挖
基础结构施工
土方回填
用抽水机在基坑 底明排水
粉细沙随地下水流 入基坑，产生流沙
在基坑开挖和地下结构施工中，必须防止流沙， 以免支护失效发生重大基坑坍塌事故。
基坑支护结构 外侧因泥沙随水渗 流进入基坑，造成 局部沉陷坍塌事故
上海、广东、江苏、山东、浙江等地均有多雨季节，地 下水充沛，基坑土方开挖时排水或降水不当，均有可能造成 支护结构失效坍塌事故。
2 土方工程
东南大学土木工程施工研究所
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
支护桩施工
降水井施工并预降水
喷射混凝土坡面保护
坡面挂网喷射混凝土
喷射混凝土搅拌
空压机
铲运机
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。
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。
钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度 略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。
水泥土内插型 钢（ SMW工 法）支护结构
钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制基 坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除不 便（凿除或爆破）。
大型基坑放坡 开挖，坡面喷混凝 土保护 管井井点降水
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。
土木工程施工技术课件
④计算板桩的入土深度；
⑤根据“等值梁”的受力图，求得Mmax；选择板桩截面。
1.3.3 基坑、基槽土方工程量计算
1．基坑：
V (m3)
H 6
(F1
4F0
F2 )
H
2．基槽：
⑴条形基础的基槽在某一段长度内，基槽截面形状、尺寸不变时：
Vi (m3 ) Fi Li
⑵管沟土方量计算：
c
d d max
2．检查方法：
0 d
P42表1-23填土压实系数
（一般场地平整0.9，填土作地基0.93~0.96 ）
0
1
0.01
采用“环刀法”按规定取样。
土的最优含水量和最大干密度参考表
项次 1
土的种类
变动范围
最优含水量（%） 最大干密度
（质量比）
（103kg/m3）
轮胎式压路机
振动冲击夯
电动蛙式打夯机
1.3 土方填筑与压实
1.3.1 土料的选择和填筑方法
1．土料的选择： ⑴碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料； ⑵含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。
不能选用的几种土： ▲含水量大的土； ▲淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量＞8%的土； ▲硫酸盐含量＞5%的土。 ▲在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。
边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。
2. 影响边坡系数m大小的因素：
⑴ 土质； ⑵ 挖土深度； ⑶ 施工期间边坡上的荷载； ⑷ 土的含水率及排水情况； ⑸ 边坡的留置时间。
*土含水量增加，对边坡稳定的影响：
土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加；
土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。
⑤根据“等值梁”的受力图，求得Mmax；选择板桩截面。
1.3.3 基坑、基槽土方工程量计算
1．基坑：
V (m3)
H 6
(F1
4F0
F2 )
H
2．基槽：
⑴条形基础的基槽在某一段长度内，基槽截面形状、尺寸不变时：
Vi (m3 ) Fi Li
⑵管沟土方量计算：
c
d d max
2．检查方法：
0 d
P42表1-23填土压实系数
（一般场地平整0.9，填土作地基0.93~0.96 ）
0
1
0.01
采用“环刀法”按规定取样。
土的最优含水量和最大干密度参考表
项次 1
土的种类
变动范围
最优含水量（%） 最大干密度
（质量比）
（103kg/m3）
轮胎式压路机
振动冲击夯
电动蛙式打夯机
1.3 土方填筑与压实
1.3.1 土料的选择和填筑方法
1．土料的选择： ⑴碎石类土、砂土、爆破石渣，可作表层以下的填料； ⑵含水量符合压实要求的粘性土，可作各层填料。
不能选用的几种土： ▲含水量大的土； ▲淤泥、冻土、膨胀性土及有机物含量＞8%的土； ▲硫酸盐含量＞5%的土。 ▲在道路工程中，粘性土不是理想的路基填料。
边坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。
2. 影响边坡系数m大小的因素：
⑴ 土质； ⑵ 挖土深度； ⑶ 施工期间边坡上的荷载； ⑷ 土的含水率及排水情况； ⑸ 边坡的留置时间。
*土含水量增加，对边坡稳定的影响：
土含水量增加，将增大土的自重，从 而使剪应力增加；
土含水量增加，土颗粒间粘结力减小， 土的抗剪强度降低。
土木工程施工技术 课件 2.土方工程
2.断面法 多用于地形起伏变化较大或地形狭长的地带。 平均断面法和累高法两种。
F2 F0 F1
L/ 2 L/ 2
V F1 4F0 F2 L 6
• 当采用平均断面法计算基槽、管沟或路基土方量 时，可先测绘出纵断面图，再根据沟槽基底的宽、 纵向坡度及放坡宽度，绘出在纵断面图上各转折 点处的横断面。
土方边坡的坡度i 土方挖方深度H与放坡宽度B之比
i H B
1 B
1 m
H
m为边坡坡度系数
l1
l2
1
h1
l2
l3
②
1
① 1 ③1
h2
m
h2
1
A1
②
① 1 ③1 零
h2
1
线
l3
挖方区
④
mh2
l4
1
填方区
A1
h2
m
l11
挖方区
11 h4 ④
⑩⑨ ⑧
l9
l8
l4
1-1
2
h3
2
2
h3
A2
⑦⑤
⑥
l5
2
2
l7
土的工程性质
• 土的含水量ω 土中所含水的质量与土的固体颗粒质量之比的百 分率，称为土的含水量。
mW 100%
mS
土的含水量反映土的干湿程度。含水量在5%以下 的土称为干土，含水量在5%~30%之间的土称为 湿土，含水量大于30%的土称为饱和土。 土的含水量对开挖的难易程度、土方边坡的稳定 性及填土压实等均有直接影响。
2.2 土的工程分类与性质
• 土的工程分类 按照土方开挖的难易程度，可将土分为八类：前 四类土属于一般土，后四类属于岩石。
土木工程施工课件02土方工程.
型钢腰梁 粉沙土
地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔
2019/灌6/28注桩＋钢管内撑支护方案课件。
11
钻孔灌注桩支护
基坑第一道钢筋 混凝土梁内撑
第二道钢内撑
高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采
2019/用6/28钻孔灌注桩＋混凝土梁内课件撑支护方案。
12
钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度 2略019差/6/，28 基坑支护结构易变形。多道课钢件内撑有助于控制支护结构变形。 13
课件
15
插入水泥土的H型钢
基坑开挖深度在6m左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，
插入的H型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的H型钢周边涂减摩
2剂019，/6/可28 抽拔出重复使用。
课件
16
在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.1～1m/d时，常采用
2019/6Βιβλιοθήκη /28型井点降水。课件17
填土压实方法应根据压实机械采取不同的填土层
2019/6/2厚8 度和压实遍数，一般必课件须分层压实。
26
2019/6/28
课件
27
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。
2019/6/28
课件
6
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
2019/6用/28 了土钉支护结构。
课件
7
大型基坑放坡 开挖，坡面喷混凝 土保护
管井井点降水
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201挖9/6/和28 回填土方量大。放坡坡课度件 的大小与地区土质有关。 8
地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔
2019/灌6/28注桩＋钢管内撑支护方案课件。
11
钻孔灌注桩支护
基坑第一道钢筋 混凝土梁内撑
第二道钢内撑
高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采
2019/用6/28钻孔灌注桩＋混凝土梁内课件撑支护方案。
12
钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度 2略019差/6/，28 基坑支护结构易变形。多道课钢件内撑有助于控制支护结构变形。 13
课件
15
插入水泥土的H型钢
基坑开挖深度在6m左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水，
插入的H型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的H型钢周边涂减摩
2剂019，/6/可28 抽拔出重复使用。
课件
16
在地下水丰富地区，当土的渗透系数为0.1～1m/d时，常采用
2019/6Βιβλιοθήκη /28型井点降水。课件17
填土压实方法应根据压实机械采取不同的填土层
2019/6/2厚8 度和压实遍数，一般必课件须分层压实。
26
2019/6/28
课件
27
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。
2019/6/28
课件
6
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
2019/6用/28 了土钉支护结构。
课件
7
大型基坑放坡 开挖，坡面喷混凝 土保护
管井井点降水
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201挖9/6/和28 回填土方量大。放坡坡课度件 的大小与地区土质有关。 8
土木工程施工课件02土方工程
降水井施工并预降水
基础结构施工
土方回填
土方开挖
2019/8/27
课件
2
用抽水机在基坑 底明排水
粉细必须防止流沙，
2019/8/以27 免支护失效发生重大基课坑件 坍塌事故。
3
基坑支护结构
外侧因泥沙随水渗 流进入基坑，造成 局部沉陷坍塌事故
轻型井点降水系统构成
弯连管 井点管
总管
2019/8/27
课件
18
真空泵
2019/8/27
课件
19
管井井点的滤管
管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求
大，土质的渗透系数在20～200m/d。
2019/8/27
课件
20
井的四周填入 砂滤料
管井的井点管
管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点 管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。
2 土方工程
东南大学土木工程施工研究所
2019/8/27
课件
1
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
支护桩施工
2019/8/27
课件
21
轻型井点降水
2019/8/27
喷射混凝土坡面保护
课件
22
坡面挂网喷射混凝土
2019/8/27
课件
23
喷射混凝土搅拌
空压机
2019/8/27
课件
24
铲运机
土木工程施工课件(02土方工程)-精选文档
钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制基 坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除不 2019/3/10 工程施工 便（凿除或爆破）。
水泥土搅拌桩用于地下水丰富的江苏、上海和浙江等地的 基坑工程施工中的止水帷幕。
2019/3/10 工程施工
插入水泥土的H型钢
基坑开挖深度在6m左右，采用水泥土搅拌桩作为支护结构兼止水， 插入的H型钢能增加桩的抗弯承载力，插入水泥土的H型钢周边涂减摩 2019/3/10 工程施工 剂，可抽拔出重复使用。
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。 2019/3/10 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
型钢腰梁 粉沙土
地铁站施工，土方开挖的深基坑支护采用钻孔 灌注桩＋钢管内撑支护方案。 2019/3/10 工程施工
钻孔灌注桩支护 基坑第一道钢筋 混凝土梁内撑 第二道钢内撑
高层建筑基础施工，土方开挖的深基坑支护采 用钻孔灌注桩＋混凝土梁内撑支护方案。 2019/3/10 工程施工
钢管内支撑的优点是施工速度快，装拆方便；缺点是支撑的刚度 略差，基坑支护结构易变形。多道钢内撑有助于控制支护结构变形。 2019/3/10 工程施工
水泥土内插型 钢（ SMW工 法）支护结构
空压机
2019/3/10 工程施工
铲运机
2019/3/10
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。 2019/3/10 工程施工
土木工程施工课件(02土方工程)共28页文档
轻型井点降水系统构成
弯连管 井点管
29.03.2020
总管
工程施工
29.03.2020
真空泵
工程施工
管井井点的滤管
管井井点降水是一种常用的降水方法，适用在降水深度要求
大，土质的渗透系数在20～200m/d。
29.03.2020
工程施工
井的四周填入 砂滤料
管井的井点管
管井井点施工时，先用小型钻机钻孔或水冲成孔，插入井点 管后，在管四周填入砂滤料，井内放入潜水泵。
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Байду номын сангаас施工方案
施工场地平整
结构基础桩施工
支护桩施工
降水井施工并预降水
基础结构施工
土方回填
土方开挖
29.03.2020
南京玄武湖隧道工程施工梁洲段的土壁支护采 29.03.2用020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
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29.挖03.2和020回填土方量大。放坡坡工程度施工的大小与地区土质有关。
水泥土内插型 钢（ SMW工 法）支护结构
钢筋混凝土梁内支撑的优点是刚度大，经济性好，能有效控制基
坑变形；缺点是施工时间长（混凝土达到设计强度需时间），拆除不
29便.03（.20凿20 除或爆破）。
工程施工
水泥土搅拌桩用于地下水丰富的江苏、上海和浙江等地的
土木工程施工技术-课件01 土方工程-场地平整
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。
70.09
【案例2】某建筑场地方格网、 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。
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
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
按要求的泄水坡度调整各角H点n设’ 计标高Hn’ ：
最佳含水量——可使填土获得最大密实 度的含水量。 （击实试验、手握经验 确定）
• 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡
的稳定性及填方密实程度有直接的影响.
• 对工程施工的影响：土方开挖的难易程度，开挖机械的选择、地基处 理的方法、夯实填土的质量——最佳含水量（砂土8~12%；亚砂土 9~15%；亚粘土12~15%；粘土19~23%）；行车（25~30%陷车）、边 坡稳定
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。
70.09
【案例2】某建筑场地方格网、 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。
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
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
按要求的泄水坡度调整各角H点n设’ 计标高Hn’ ：
最佳含水量——可使填土获得最大密实 度的含水量。 （击实试验、手握经验 确定）
• 土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡
的稳定性及填方密实程度有直接的影响.
• 对工程施工的影响：土方开挖的难易程度，开挖机械的选择、地基处 理的方法、夯实填土的质量——最佳含水量（砂土8~12%；亚砂土 9~15%；亚粘土12~15%；粘土19~23%）；行车（25~30%陷车）、边 坡稳定
土木工程施工技术 第一章土方工程 第4讲PPT课件
设置挡土帷幕也可减少井点降水引起的 不利影响。
3.2 施工降水
轻型井点系统涌水量计算：
① 轻型井点系统的类型：
承压完整井-1、承压非完整井-2； 无压完整井-3、无压非完整井-4。
（根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。水井底部到达不透水层时称完整 井，否则称非完整井 ）
地下含水构造的种类
0.5
0.8
H0 1.3(s' l) 1.5(s' l) 1.7(s' l) 1.85(s' l)
承压完整井涌水量：
R
H M
承压水位
s
不透水层
h
含水层
不透水层
Q2.73K MS M——承压含水层厚度。 lgRlgX0
③确定井管的数量与间距
1)单根井管最大出水量： q65dl3 K d、
l――滤管直径、长度(m)；
工作原理
3.2 施工降水
共60页 第49页
⑵ 轻型井点的平面布置
3.2 施工降水
① 单排布置：当基坑(槽)宽度小于6m、降水深度 不超过5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的 上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。
② 双排布置：当基坑(槽)宽度＞6m时应采用。
共60页 第50页
3.2 施工降水
共60页 第52页
3.2 施工降水
● 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面 0.2～0.3m，滤管必须埋在透水层内。
● 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点 （见右图）。
地下室三级井点降水
共60页 第53页
3.2 施工降水
⑷ 轻型井点的设计及计算
井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘 察资料、基坑的施工图设计等资料。
3.2 施工降水
轻型井点系统涌水量计算：
① 轻型井点系统的类型：
承压完整井-1、承压非完整井-2； 无压完整井-3、无压非完整井-4。
（根据地下水有无压力，水井分为无压井和承压井。水井底部到达不透水层时称完整 井，否则称非完整井 ）
地下含水构造的种类
0.5
0.8
H0 1.3(s' l) 1.5(s' l) 1.7(s' l) 1.85(s' l)
承压完整井涌水量：
R
H M
承压水位
s
不透水层
h
含水层
不透水层
Q2.73K MS M——承压含水层厚度。 lgRlgX0
③确定井管的数量与间距
1)单根井管最大出水量： q65dl3 K d、
l――滤管直径、长度(m)；
工作原理
3.2 施工降水
共60页 第49页
⑵ 轻型井点的平面布置
3.2 施工降水
① 单排布置：当基坑(槽)宽度小于6m、降水深度 不超过5m时可采用单排布置。井点管应布置在地下水的 上游一侧，两端的延伸长度不宜小于坑槽的宽度B。
② 双排布置：当基坑(槽)宽度＞6m时应采用。
共60页 第50页
3.2 施工降水
共60页 第52页
3.2 施工降水
● 在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管露出地面 0.2～0.3m，滤管必须埋在透水层内。
● 当一级井点达不到降水深度要求时，则可采用二级井点 （见右图）。
地下室三级井点降水
共60页 第53页
3.2 施工降水
⑷ 轻型井点的设计及计算
井点系统的设计应掌握施工现场地形图、水文地质勘 察资料、基坑的施工图设计等资料。
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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 )
§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 )