土木工程施工

土木工程施工

第一章 土方工程 1.1 概述

预备知识：1.流体力学---流线网；

2. 土力学---土压力、土的渗透性；

3. 抽水设备(井泵)的扬程及扬程与真空度的关系。 教学要求：1. 土方工程的特点；

2. 熟悉施工中土的工程分类及分类依据； 2. 掌握土的可松性；

3. 熟悉原状土压实后的沉降量 。

你问我答：1.工程中常见的土方工程有哪些？

2.土方工程由那些种类？

3.施工中土方一般是按照什么来分类？ 4.施工中分成哪八类土？如何区分？ 5.土有哪些主要的工程性质？ 6.什么是土的可松性？

7.什么场合要考虑土的可松性? 8.原状土经机械压实后的沉降量如何计算？

1.1 概述 引言：

土方工程包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降水、土壁支撑等准备工作和辅助工程。在土木工程中，最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。

土方施工的特点

土方工程施工往往具有工程量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点；土方工程施工又受气候、水文、地质、地下障碍等因素的影响较大，不可确定的因素也较多，有时施工条件极为复杂。 施工中土方分类方法

松软土：其开挖方法用锹、锄头挖掘。

普通土：一般用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松后开挖。 坚土：主要用镐，少许用锹、锄头开挖，部分须用撬棍。

沙砾坚土：其开挖一般先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分须用锲子及大锤。 软石：须用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方法开挖。 次坚石：须用爆破方法开挖，部分用风镐。 坚石、：须用爆破方法进行开挖。 特坚石：须用爆破方法进行开挖。

土的工程性质：对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本资料。土的主要

工程性质有：土的可松性、渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。

1.土的可松性

土具有可松性即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复。土的可松性程度用可松性系数表示，即

（1-1）

式中

——最初可松性系数； ——最终可松性系数；

V1 ——土在天然状态下的体积，m3； V2 ——土经开挖后的松散体积，m3； V3 ——土经回填压实后的体积，m3。

由于土方工程量是以自然状态的体积来计算的，所以在土方调配、计算土方机械生产率及运输工具数量等的时候，必须考虑土的可松性。如：在土方工程中，

是计算土方施工机械及运土车辆等的重要参数，

是计算场地平整标高及

填方时所需挖土量等的重要参数。各类土的可松性系数见表1-1。

土的可松性系数 表1-1

土的类别 第一类（松软土） 第二类（普通土） 第三类（坚土） 第四类（砾砂坚土） 第五类（软石） 第六类（次坚石） 第七类（坚石） 第八类（特坚石）

2.土的渗透性

可松性系数 Ks 1.08~1.17 1.14~1.28 1.24~1.30 1.26~1.37 1.30~1.45 1.30~1.45 1.30~1.45 1.45~1.50 K's 1.01~1.04 1.02~1.05 1.04~1.07 1.06~1.09 1.10~1.20 1.10~1.20 1.10~1.20 1.20~1.30 土的渗透性是指土体被水透过的性质。土体孔隙中的自由水在重力作用下会发生流动，当基坑开挖至地下水位以下，地下水在土中渗透时受到土颗粒的阻力，其大小与土的渗透性及地下水渗流路线长短有关。法国学者达西根据下图中所示的砂土渗透试验，发现渗流速度( V )与水力坡度成正比，即： 水力坡度斜是 A、B 两点的水位差斜体与渗流路程长度斜体之比，即斜体。显然，渗流速度斜体与 A、B 两点水位差成正比，与渗流路程长度 L 成反比。比例系数 K 称土的渗透系数(m/d)。 水力坡度斜是 A、B 两点的水位差斜体与渗流路程长度斜体之比，即斜体。显然，渗流速度斜体与 A、B 两点水位差成正比，与渗流路程长度 L 成反比。比例系数 K 称土的渗透系数(m/d)。

土的渗透系数 K 应经试验确定，下表的数值可供参考。

土壤渗透系数

土壤的种类 亚粘土、粘土 亚粘土 含亚粘土的粉砂 纯粉砂 含粘土的细砂 斜体 m/d <0.1 0.1 ~ 0.5 0.5 ~ 1.0 1.5 ~ 5.0 10 ~ 15 土壤的种类 含粘土的中砖及纯细砂 含粘土的细砂及纯中砂 纯粗砂 粗砂夹砾石 砾 石 斜体 m/d 20 ~ 25 35 ~ 50 50 ~ 75 50 ~ 100 100 ~ 200

3.土的抗剪强度

4.土压力 土的含水量 土中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()。它表示土的干湿程度。 式中： —— 土中水的质量(g)，为含水状态时土的质量与烘干后的土质量之差； W —— 土中固体颗粒的质量(g)，为烘干后土的质量。 土的含水量对土方边坡稳定性及填土压实的质量都有影响。

1.2 场地标高设计 预备知识：

最小二乘法；

2. 空间平面方程表示法。 教学要求：

1. 熟悉场地设计标高确定中的有关概念，如“权”、“施工高度”、“泄水坡度”等； 2. 熟悉场地设计标高确定的一般方法； 3. 掌握最小二乘法原理求最佳设计平面 ； 4. 熟悉工程中对设计平面的调整的方法。

你问我答：

1.工程中场地设计标高一般要求满足哪些要求? 2.场地设计标高确定有哪些方法?

3.场地设计标高的一般方法设计原理是什么? 4.用“一般方法”如何计算场地设计标高? 5.施工高度的含义是什么?如何确定? 6.什么是最佳设计平面?

7.“最佳设计平面”设计原理是什么? 8.“最佳设计平面”如何计算? 9. 设计标高如何进行调整?

引言：

设计标高基本要求 大型工程项目通常都要确定场地设计平面，进行场地平整。场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。 场地设计标高的设计方法：

场地设计标高确定一般有两种方法：

①按挖填平衡原则确定设计标高。如场地高差起伏不大，对场地设计标高无特殊要求，可按照挖填土方量相等的原则确定场地设计标高；

②用最小二乘法原理求最佳设计平面。应用最小二乘法的原理，不仅可满足土方挖填平衡的要求，还可做到土方的总工程量最小，实现场地设计平面的最优化。

挖填平衡法

设计原理：

将场地划分成边长为a的若干方格，并将方格网角点的原地形标高标在图上（图1-1）。原地形标高可利用等高线用插入法求得或在实地测量得到。

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