第二章 土石方工程

填土含水量的大小直接影响碾压(或夯实)遍数和质量。
较为干燥的土，由于摩阻力较大，而不易压实。当土具有适当含水量 时，土的颗粒之间因水的润滑作用使摩阻力减小，在同样压实功作用下， 得到最大的密实度，这时土的含水量称做最佳含水量。
3.铺土厚度的影响 在压实功作用下，土中的应力随深度增加而逐渐减小、。其影响深度与压 实机械、土的性质及含水量有关。铺土厚度应小于压实机械的有效作用深度。 铺得过厚，要增加压实遍数才能达到规定的密实度。铺得过薄，机械的总压
土的种类繁多，其分类方法也很多，在土方工程施工中，根据 土的开挖难易程度将土分为八类，见表1.1。
可松性系数 土的分类 一类土 砂；亚砂土；冲积砂土层；种植土；泥炭（淤泥） （松软土） 二类土 （普通土） 三类土 （坚土） 四类土 （砂砾坚土） 五类土 （软石） 六类土 （次坚石） 七类土 （坚石） 八类土 （特坚石） 亚粘土；潮湿的黄土；夹有碎石。卵石的砂；种植土；填筑土及 1.14~1.28 亚砂土 软及中等密实粘土；重亚粘土；粗砾石；干黄土及含碎石。卵石 1.24~1.30 的黄土。亚粘土；压实的填筑土 重粘土及含碎石。卵石的粘土；粗卵石；密实的黄土；天然级配 1.26~1.35 砂土；软泥灰岩及蛋白石 硬石灰纪粘土；中等密实的页岩。泥灰岩。白垩土；胶结不紧的 1.30~1.40 砾岩；软的石灰岩 泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩；泥灰岩；密实的石灰岩；风化 1.35~1.45 花岗岩 大理岩；辉绿岩；玢岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩 1.40~1.45 砾岩、片麻岩、石灰岩、风化痕迹的安山岩、玄武岩 安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩；闪长岩、石 1.45~1.50 英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩 .20~1.30 用爆破方法 1.15~1.20 用爆破方法 1.11~1.20 镐 1.10~1.15 分使用爆破方法 用爆破方法开挖，部分用风 1.06~1.09 挖掘，部分用楔子及大锤 用镐或撬棍、大锤挖掘，部 1.05~1.07 挖掘，部分用撬棍 整个用镐、撬棍，然后用锹 1.02~1.05 翻松 主要用镐，少许用锹、锄头 用锹、锄头挖掘，少许用镐 1.08~1.17 1.01~1.03 能用锹、锄头挖掘 土的名称 KS KS’ 现场鉴别方法
挖土机生产效率确定：
Kc 8 3600 P q Kb t Ks
第三节 土方填筑与压实 3.1、 土料的选用与填筑要求
1.土料的选用 填土的土料应符合设计要求。如设计无要求可按下列规定： （1）级配良好的碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，但其最大粒 径不得超过每层铺垫厚度的2／3。 （2）含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料。
粘砂土 轻砂粘土
重砂粘土 0.001 ～ 0.05 粘 土 < 0.001
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土的最优含水率:
最优含水率（optimum moisture content）是指在一定功能的压实（或击实、 或夯实）作用下，能使填土达到最大干密度（干容量）时相应的含水率（书 表1.3）
土的密实度:
通常用密实度表示土的紧密程度。同类图在不同状态下，其紧密程度也不同。 工程上用土的干密度来反应相对紧密程度
• 学习方式： 在理论教学同时，结合图片及影像等 形式体会和理解土方工程的施工工艺， 从而掌握土方工程的施工方法土方量的 计算方法以及土方工程的质量标准与安 全技术。
第一节 概述
1.1 土石方工程的种类与特点
• 土方工程是建筑施工中主要工程之一。它包括土（或石）的开挖、运输、填
筑、平整与压实等施工过程以及排除地面水、降低地下水位和土壁支撑等辅
3.2、填土压实方法
填土压实的方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。 1.碾压法：碾压机械有平碾（压路机）、羊足碾、振动碾等（图1-49）。砂类 土和粘性土用平碾的压实效果好；羊足碾只适宜压实粘性土；振动碾是一种振 动和碾压同时作用的高效能压实机械，适用于碾压爆破石碴、碎石类土等。
用碾压机械进行大面积填方碾压时，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法。 碾压应从填土两侧逐渐压向中心，并应至少有15～20cm的重叠宽度。为了保证 填土压实的均匀和密实度的要求，提高碾压效率，宜先用轻型机械碾压，使其 表面平整后，再用重型机械碾压。
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第二节 土方工程的机械化施工
2.1、土方机械的类型
Βιβλιοθήκη Baidu1.挖掘机械：正铲、反铲、拉铲、抓铲 2.挖运机械：推土机、装载机、铲运机
3.运输机械：自卸汽车、翻斗车……
4.密实机械：压路机、蛙式夯、振动夯……
推土机实际上为一装有铲刀的拖拉机
《建筑施工技术》 衍
土木工程系 万
2.2、铲运机施工
1.08 ～ 1.17 1.14 ～ 1.24 1.24 ～ 1.30 1.26 ～ 1.45 1.30 ～ 1.50 1.45 ～ 1.50
Ks’ 1.01 ～ 1.03 1.02 ～ 1.05 1.04 ～ 1.07 1.06 ～ 1.20 1.10 ～ 1.30 1.28 ～ 1.30
说明：（1）计算土方量：用天然密实土的体积 V1 （2）土方运输：用松土的体积 V2，考虑 KS
3. 振动压实法： 借助振动机构令压实机振动，使土颗粒发生相 对位移而达到密实状态。振动压路机是一种振动和碾压同时作用 的高效能压实机械，比一般压路机提高功效 1 ～2 倍。这种方法更
适用于填方为爆破石碴、碎石类土、杂填土等。
3.3、 影响填土压实质量的因素
填土压实的影响因素为压实功、土的含水量及每层铺土厚度。 1.压实功的影响 2.含水量的影响
主要讲授内容
• 1.1 概述 • 1.2 土方工程的机械化施工 • 1.3 土方填筑与压实 • 1.4 深基坑施工 • 1.5 土石方工程常见事故及处理
学习要点： 结合土的工程分类和物理性质学习土方工程的内容及施工 特点，对常用土方机械及土方施工工艺的学习要注意身边 工地的施工过程进行印证以加深理解，场地平整土方量的 计算方法通过实际操作来掌握，结合一些安全事故从反面 学习土方施工过程的安全技术 重点、难点： (1)土的工程分类； (2)基坑（槽）及场地平整土方量的计算； (3)土的回填与压实施工工艺； (4)土方施工过程的安全技术。
湿土: ω>30%
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基本指标（可由试验直接测得）
1.土的密度 土的重度

m V
(g/cm3) (kN/m3)
W V
一般用环刀法测定，天然土γ在16~22 kN/m3之间。
（以下定义指标可由上述三个指标推算得出）
1.土的干重度
d
sat
Ws V
(kN/m3)
2.土的饱和重度
Ws Vv w (kN/m3) V
助性工作。工业与民用建筑工程中的土方工程一般分为四类： • 1.场地平整 • 场地平整是在地面上进行挖填作业，将建筑场地平整为符合设计标高要求的 平面。 2.基坑（槽）、管沟开挖 指在地面以下为浅基础、桩承台及地下管道等施工而进行的土方开挖
3.地下大型土方开挖
指在地面以下为大型设备基础、地下建筑物或深基础等施工而进行的土方 开挖。 4.土方填筑 土方填筑是对低洼处用土方分层填平。 土方工程的施工工程量大，劳动繁重，施工工期长。因此，为了减轻繁重的 劳动强度，提高劳动生产率，缩短工期，降低工程成本，在组织土方施工时，
（3）以砾石、卵石或块石作填料时，分层夯实最大料径不宜大于400mm,分
层压实不得大于200mm，尽量选用同类土填筑。 （4）碎块草皮类土，仅用于无压实要求的填方。 不能作为填土的土料：含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5％)
2.填筑要求 土方填筑前，要对填方的基底进行处理，使之符合设计要求。 如设计无要求，应符合下列规定： （1）基底上的树墩及主根应清除，坑穴应清除积水、淤泥和杂 物等，并分层回填夯实。基底为杂填土或有软弱土层时，应按 设计要求加固地基，并妥善处理基底的空洞、旧基、暗塘等。 （2）如填方厚度小于0.5m，还应清除基底的草皮和垃圾。当填 方基底为耕植土或松土时，应将基底碾压密实。 （3）在水田、沟渠或池塘填方前，应根据具体情况采用排水疏 干、挖出淤泥、抛填石块、砂砾等方法处理后，再进行填土。
2.夯实法：用夯锺自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积回填土。
其优点是可以夯实较厚的粘性土层和非粘性土层，使地基原土的承载力加 强。方法有人工和机械夯实两种。常用于夯实粘性土、砂砾土，杂填土及 分层填土施工等。 蛙式打夯机(视频)轻巧灵活、构造简单、操作方便，在小型土方工程中应
用最广。夯打遍数依据填土的类别和含水量确定。
《建筑施工技术》 衍
土木工程系 万
铲刀可回转的液压履带式推土机
提高效率措施
下坡推土法
《建筑施工技术》 衍 土木工程系 万
沟槽
土埂
跨铲法 作业示 意图
《建筑施工技术》 衍
土木工程系 万
A－铲刀宽；B－不大于拖拉机履带净宽
2.3、单斗挖土机施工
挖土机数量确定：
Q 1 N P T C K
1.2 土的工程性质（重点） •概要：土中三相（质量与体积）组成比例关系， 直接影响土的工程性质（干湿、软硬、松密等）。 一、土的三相组成简图： W—重量 a-气体 s-土粒 V—体积 w-水 v-孔隙 Va
气
Vv
Vw
Ww WS
V
水 土粒
VS
W
(一)土的密度 :
1 天然密度ρ:土在天然状态下单位体积的质量.
式中 :Ks ——最初可松性系数;Ks’ ——最终可松性系数;
V1——土在自然状态下的体积(天然密实土)；
V2——土经开挖后松散状态下的体积(松土)； V3——土经回填压实后的体积(压实土)。 V1 < V3 < V2
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1< KS′< KS
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土的可松性系数 土的类型 一类土 二类土 三类土 四类土 五类土 六类土 Ks
应合理地选择土方机械，尽可能采用机械化施工。此外土方工程施工条件复
杂，其施工的难易程度，直接受地形、地质、水文、施工季节及施工场地周 围环境等因素的影响。所以施工前应深入调查，详尽地掌握以上各种资料， 然后根据该工程的特点和规模，拟订合理的施工方案及其相应的技术措施组 织施工。
1.2 土石的分类与现场鉴别方法
实遍数也要增加。恰当的铺土厚度能使土方压实而机械的耗能最少。
对于重要填方工程， 达到规定密实度所需要的压实遍数、铺土厚度等应 根据土质和压实机械在施工现场的压实试验来决定。
3.4、 填土压实的质量检查
填土压实的质量检查 1）填土施工过程中应检查排水措施、每层填筑厚度、含水量控制和压实程序。 2）填土经夯实或压实后，要对每层回填土的质量进行检验，一般采用环刀法 （或灌砂法）取样测定土的干密度，符合要求后才能填筑上层。
（3）土方回填：用压实土的体积 V3 ，考虑 KS′
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土的渗透性:
土体孔隙中的自由水在重力作用下会产生流动,土体被水透过 的性质称为渗透性.土的渗透性是土的水力学主要性质之一.
达西(H.Darcy)定律:
h1-h2 V=K ·———— = K· I L
h1
A
v
L
B
h2
式中:
h h1-h2 I= ———— = ---称为水力坡度 ; L L
K----渗透系数(m/h,m/d) 为一比例系数,
当 I =1.0时, V=K
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渗透系数K经验近似值
土的类型 漂石(无砂质充填) 卵 石 砾 石 粗 砂 中 砂 细 砂 K (m/d) 500 ～ 1000 100 ～ 500 50 ～ 150 20 ～50 5 ～ 20 1～5 土的类型 粉 黄 砂 土 K (m/d) 0.5 ～ 1 0.25 ～ 0.5 0.1 ～ 0.5 0.05 ～ 0.1
3.土的有效重度（地下水位以下水受浮力作用）
Ws Vs w sat w (kN/m3) V
土的可松性:
V3 V1
V2
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,仍不能恢复成原来的体积.土的这种性质称为可松性. 土的可松性大小用可松性系数表示:
2 干密度ρd :单位体积土中固体颗粒的质量.
(二)土的含水量 :
土中所含水分质量与土颗粒质量的比值。
G1 G2 100% G2
式中: ω——土的含水量
G1——含水状态时土的质量； G2——烘干后土的质量。
G1- G2=水份的质量.
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干土: ω<5% 潮湿土:5%≤ ω≤30%