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土木工程施工
淮海工学院 土木工程系
施工教研室
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1.土方工程
1 土方工程
本章掌握内容：
1,掌握土方量计算方法, 场地计划标高确定的方法和表上作业法进行土方调
配；
2,掌握轻型井点设计和回填土的质量要求及检验标准；
3,能分析土壁失稳和产生流砂, 管涌的原因, 并提出相应的防治措施
4,掌握土方工程施工及土方填筑和压实的基本方法 。
本章了解内容：
1,了解土的工程性质, 边坡留设和土方调配的原则；
2,对各种降水方案能进行选择比较；
3,了解常用土方机械的性能及适用范围, 能正确合理的选用；
4,了解土方工程施工的准备和辅助工作 。
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1.土方工程
1.1 土方规划
1.1.1 土方工程的内容及施工要求
1,内容：
（ 1） 场地平整 其中包括确定场地设计标高, 计算挖, 填土
方量, 合理地进行土方调配等 。
（ 2） 开挖沟槽, 基坑, 竖井, 隧道, 修筑路基, 堤坝, 其中
包括施工排水, 降水, 土壁边坡和支护结构等 。
（ 3） 土方回填与压实 其中包括土料选择, 填土压实的方法
及密实度检验等 。
此外, 在土方工程施工前, 应完成场地清理, 地面水的排除
和测量放线工作；在施工中, 则应及时采取有关技术措施,
预防产生流砂, 管涌和塌方现象, 确保施工安全 。
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1.土方工程
2,施工要求：
土方工程施工, 要求标高, 断面准确, 土体有足够的强度和
稳定性, 土方量少, 工期短, 费用省 。 但由于土方工程施工具
有面广量大, 劳动繁重, 施工条件复杂等特点, 因此, 在施工
前, 首先要进行调查研究, 了解土壤的种类和工程性质, 土方
工程的施工工期, 质量要求及施工条件, 施工地区的地形, 地
质, 水文, 气象等资料, 以便编制切实可行的施工组织设计,
拟定合理地施工方案 。 为了减轻繁重的体力劳动, 提高劳动生
产率, 加快工程进度, 降低工程成本, 在组织土方工程施工时,
应尽可能采用先进的施工工艺和施工组织, 实现土方工程施工
综合机械化 。
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3,土方工程的特点：
1） 工程量大, 劳动力或机械设备用量大且施工工期
较长；
2） 施工难度较大, 受地质, 水文, 气候, 地下障碍
物等因素影响；
3） 事故多, 基坑深度, 面积大的易出现较大事故 。
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4,土方工程施工前应准备资料：
1） 当地实测地形图 （ 包括测量成果 ）, 比例一般为 1：
500～ 1,1000；
2） 原有地下管线, 构筑物的竣工图；
3） 土石方施工图或基础结构图；
4） 工程地质资料；
5） 平面控制桩和水准点的有关资料；
6） 施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且经上级
技术主管部门批准, 并已得到建设单位和监理单位审核；
地下室工程的土方工程，必须经市级建设主管部门组织的
技术专家组审核通过。
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5,土方工程施工组织设计 （ 或施工方案 ） 的内容：
1） 根据工程条件, 选择合理适宜的施工方案和效率较高, 费用较低的施
工机械进行施工；
施工方案的内容：
A,工程概况：工程名称, 性质, 规模, 基础资料, 占地面积, 建筑面积
等；
B,工程地质资料, 场地周边条件, 弃, 堆土场地条件；
C,挖土方法：人工, 机械 （ 机械型号, 台套数以及配备 ） ；
D,土方运输路线；
E,工期及进度计划, 降低工期的合理措施；
F,现场劳动力计划, 技术管理组织机构配备
并包括以下几条
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2） 合理调配土方, 使总的土方施工工作量达到最小, 并调配
好挖土, 留土 （ 回填土 ）, 运土等计划；
3） 合理组织机械施工, 保证机械发挥最大的使用效率；
挖土机械与运土机械的配合
4） 安排好运输道路, 排水, 降水, 止水, 土壁支护等一切
有效措施；
5） 合理安排施工进度计划, 尽量避免雨季施工 。 如无法避
免, 应有有效的雨季施工措施和排水措施；
6） 确保工程质量的有效措施, 主要为边坡稳定, 流砂现象
的处理；
7） 确保安全施工的措施, 如：人员, 机械设备等 。
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1.1.2 土的工程分类及性质
1,土的分类：依开挖难易程度分为八类 。 具体见表 1-1所示 。
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2,土的工程性质：
影响工程施工的土的性质：土的密度 （ 重度 ）, 含水量, 渗
透性和可松性 。
重度主要为：天然重度和干重度以及最大干重度 。
1.1.2.1 土的质量密度 略
1.1.2.2 土的含水量
1,定义：略
2,影响因素：
土方施工方法的选择, 边坡的稳定, 回填土的质量 。
回填土的回填质量的影响更为明显：回填土的质量控制为获
取最大干重度, 而最大干重度的获得必需有最佳含水量, 方
能将土夯压密实 。
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土的最佳含水量和最大干重度参考值见下表：
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1.1.2.3 土的 渗透性
1,定义：是指水在土体中渗流的性能 。 一般用渗透系数 K
表示 。
表 1-3表示常用的 K值
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1.1.2.4 土的可松性
1,定义：土具有可松性, 即在自然状态下的土, 经过开挖
后, 其体积因松散而增加, 以后虽然回填压实, 仍不能恢复
其原有的体积 。
这里讲的回填压实土的体积是在上述开挖的土的体积 。
土的可松性程度用可松性系数表示, 即：
最初可松性系数
最终可松性系数
1
2V VK s 土的天然状态的体积土经开挖后的松散体积?
1
3
V
VK
s 土在自然状态下的体积
土经回填压实后的体积‘ ?
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2,用途：
土方量的平衡调配, 确定运土机具的数量及弃土体积, 以
及计算基坑填土所需的填方量 。
计算挖土的体积：实际的基坑大小, 即指在自然状态下土的
体积
机具运土的体积：开挖后松散体积 即；
现场预留土方量作为回填土：
基坑回填体积 =基坑体积 — 基础在基坑内的体积
有：
1V
1V
2V 12 VKV s?
'
3
1
sK
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s
s KK
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各种土的可松性系数可参考表 1-4
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1.1.3土方边坡
1,定义：边坡的表示方法为 1,m,m为坡度系数即：
土方边坡坡度 =, m
m=
2,影响坡度的因素：土质, 开挖深度, 开挖方法, 施工工
期, 地下水位, 坡顶荷载的大小, 及气候条件 。
3,m的确定原则：
保证土体稳定, 施工安全, 又要节省土方
11 ??
hbb
h
的水平距离）边坡宽度（坡底至坡顶
深度）边坡高度（基坑开挖的?
h
b
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4、开挖的形式：
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5,几种情况下边坡坡度：
1） 使用年限较长 （ 一年以上 ）, 土质较均匀, 高度在 10m以内按
表 1-5。
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2）当土质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑、沟槽底面
标高时，挖方深度在 5m以内，不加支撑的边坡按表 1-6。
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3） 使用年限在一年以上的临时性填方边坡则为：当填方高
度在 10m以内, 可采用 1,1.5；
高度超过 10m,可作成折线形, 上部采用 1,1.5,下部采用 1：
1.75。
4）永久性挖方或填方边坡，则均应按设计施工（边坡稳定
计算）。
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6,水对边坡的影响：
1） 地下水位上升或地面水进入基坑
有效应力, 当 升高则 下降 即有效自重应力下降
下降即土的抗剪强度下降
2） 防止措施：
（ 1） 降水：一般轻型井点降水, 井点降水；
（ 2） 防止坡顶水进入基坑内, 一般在基坑顶部做临时散水；
（ 3） 护坡面层,C15混凝土 100厚或 1,3水泥砂浆 100厚
（ 4） 砂袋护坡：抢险措施时常见 。
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1.1.4 土方量计算的基本方法
计算立方体积或平面面积
1,基坑 （ 槽 ） 和路堤的土方量计算
1） 基坑 （ 槽 ）,基坑 （ 槽 ） 和路堤的土方量按拟柱体体积计算公式计算：
式中,土方工程量 （ m3）
如图所示 。
对基坑来说,为基坑的深度, 分别为基坑的上下底面积
（ m2 ） ；
对基槽或路堤,为基槽或路堤的长度 （ m）, 为两端的面
积 （ m2）
之间的中截面面积 （ m2） 。
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H 21 FF、
H 21 FF、
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2,场地平整土方量计算 ---方格网法
方格网大小 （ a× a）, 10m× 10m,15m× 15m,20m× 20m,25m× 25m，
30m× 30m,35m× 35m,40m× 40m,45m× 45m,50m× 50m。
在场地设计标高确定后，需平整的场地各角点的施工高度即可求得，然
后按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土
方量，这样可以求得整个场地 的填、挖土方总量。
填挖土方的计算首先要知道, 零线, 的位置, 在该线上, 施工高度为
0。
,零线,,挖方区与填方区的交线 。 即不填不挖的交线 。
确定方法：
在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上, 用插入法求出零点位置
（ 图 1-7）, 将各相邻的零点连接起来就为零线 。
如不需要计算零线的确切位置, 则绘出零线的大致走向即可 。
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1） 四方棱柱体的体积计算方法
① 方格四个角点全部为填或全部为挖时 （ 图 1-8a）,
式中,挖方或填方体积 （ m3） ；
方格四个角点的填挖高度, 均取绝对值 （ m）
② 方格四个角点, 部分为填方, 部分为挖方时 （ 图 1-8b,c）
方法一：
式中,方格角点中填 （ 挖 ） 方施工高度的总和, 取绝对值
（ m） ；
方格四角点施工高度之总和, 取绝对值 （ m） ；
方格边长 （ m） 。
)(4 4321
2
HHHHaV ????
??4321 HHHH,、、
??V
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HaV
4
22 ）（
填
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挖
挖
??? 填（挖）H
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方法二,（ 表 1-7）
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2） 三角棱柱体法
三角棱柱体法, 是将每一个方格顺地形的等高线沿对角划分成两个三角
形, 然后计算每一个三角棱柱体的土方量 。
① 当三角形为全挖或全填时 （ 图 1-3a）,
② 当三角形有填有挖时 （ 图 1-3b）, 则其零线将三角形分成两部分, 一个
是底面为三角形的锥体, 一个是底面为四边形的楔体 。
土方量计算分别为：
)(6 3212 hhhaV ???
））（（锥 3121
332
6 hhhh
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?????? ?????? 213
3231
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1.1.5 场地平整 — 土方调配
1.1.5.1 场地设计标高的确定
1,场地设计标高确定应满足的条件
1） 满足建筑规划, 生产工艺及运输, 场地排水和最高洪水
位等要求；
2） 力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小 。
3）充分利用地形、分区或分台阶布置，分别确定不同的设
计标高。
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2,场地设计标高确定的具体步骤：
1） 在地形图上将施工区域划分为边长为 10～ 50m若干个方
格网；
2） 确定各小方格角点的高程；
方法,① 水准仪测量；
② 根据地形图上相邻两等高线的高程, 用插入法求得；
③ 用一条透明纸带, 在上面画 6根等距离的平行线, 把该透
明纸带放在标有方格网的地形图上, 将 6根平行线的最外两
根分别对准 A点和 B点, 这时 6根等距离的平行线将 A,B之间
的 0.5M或 1m(等高线的高差 )均分成 5等分,于是就可直接得到
点的地面标高 。
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3） 按填挖方平衡确定设计标高
按每一个方格的角点的计算次数, 即方格的角点为几个方格共有的情况 。
式中,方格网数；
一个方格仅有的角点坐标；
两个方格共有的角点坐标；
三个方格共有的角点坐标；
四个方格共有的角点坐标 。
N
HHHHH
4
432 4321
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例如：图 1-9中的为：
〔 （ 252.45+251.40+250.60+251.60）
+2× (252.00+251.70+251.90+250.95
+251.25+250.85)+4× (251.60+251.28)〕 =251.45m
64
1
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1.1.5.2 场地设计标高的调整
1） 土的可松性影响
由于土具有可松性, 一般填土需相应提高设计标高 （ 图 1-11）, 设为因土
的可松性引起设计标高的增加值, 则设计标高调整后总的挖方体积 为：
其中 为挖土时预留沉降部分
总的填方体积为：
因
此时, 填方区的标高也应与挖方区一样, 提高 即：
当 时, 有：
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故考虑了土的可松性后, 场地设计标高调整为：
式中,按理论设计标高计算的总挖方, 总填方
体积；
按理论设计标高计算的挖方区, 填方区总面
积；
土的最后可松性系数 。
hHH ??? 0'0
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2） 场内挖方和填方的影响
弃土于场外, 从场外取土回填等情况 。
场地设计标高的调整值 为：
式中,Q----场地根据平衡后多余或不足的土方量 。
3） 场地泄水坡度的影响
泄水坡度有单面泄水, 双面泄水
单面泄水：场地内只有一个方向排水；
双面泄水：场地内只有两个方向排水, 且互相垂直 。
① 场地有单面泄水坡度时的设计标高
场地内已调整的设计标高 为场地中心线的标高 （ 因此将场地中心
作为坐标的原点 ）
'0H
20
'
0 Na
QHH ??
'0H
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图 1-12,场地内任意点的设计标高则为：
ilHH n ??? '0
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说明,的取值：
坐标原点位于场地的中心点, 方向逆着泄水坡
度方向, 按坐标象限判断正, 负号, 即位于第一象限
的 皆为正, 第二象限为 负, 为正 。
式中,场地内任一点的设计标高；
该点至设计标高的距离；
场地泄水坡度 （ 不小于 2‰ ）
例如,角点的设计标高为：
?
yx、
yx,x y
??nH
???l
???i
11H alHH 5.1'
011 ??
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② 场地有双面泄水坡度时的设计标高
场地内已调整的设计标高为场地纵横方向中心线的标高 （ 因
此将场地中心作为坐标的原点 ）
式中,该点沿 X-X,Y-Y方向距场地中心线的距离；
场地沿 X-X,Y-Y方向的泄水坡度。
yyxxn ililHH ??? '0
??yx ll,
??yx ii,
说明,的取值,（ 与单向泄水一致 ）
坐标原点位于场地的中心点, 方向逆着泄水坡度方向,
按坐标象限判断正, 负号, 即位于第一象限 皆为正；
第二象限 为负, 为正；第三象限, 皆为负；第四象
限 为正, 为负 。
?
yx、
yx、
yx、x
x
y
y
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1.1.5.3 场地土方量计算
场地土方量计算步骤如下：
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1） 场地设计标高的确定, 先计算出
（ 2） 场地设计标高的调整, 一般考虑土的可松性和场地泄水坡度的影响
（ 分清单面泄水或双面泄水 ）, 计算出 ；
（ 3） 求各方格角点的施工高度
式中,角点的施工高度, 以, +”为填土,, —,为挖土；
角点的设计标高 （ 考虑泄水坡度 ） ；
角点的自然地面标高 。
0H
nH
nh
HHh nn ??
??nh
??nH
??H
(4)绘出零线
(5)计场算地挖, 填土方量
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例如：图 1-14中, 已知场地方格边长
① 场地设计标高,
〔 (43.24+44.34+42.58+43.31)+2× (43.67+43.97+42.94+44.17
+42.90+43.23)+4× (43.35+43.76)〕 =43.48m
② 考虑泄水坡度后的设计标高
依次类推,见图 1-14
③ 各方格角点的的施工高度
(挖 )
ma 20?
0H
64
1
0 ??H
nH
milHH 52.4322048.43 00002 ???????
milHH 44.4322048.43 000012 ???????
HHh nn ??
mh 45.097.4352.433 ????
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1.1.5.4 场地边坡土方量计算
场地平整时, 还要计算边坡土方量 （ 图 1-16）, 其计算
步骤如下：
（ 1） 标出场地四个角点 A,B,C,D填, 挖高度和零线位
置；
（ 2 ） 根据土质确定填, 挖边坡的坡度系数 （ 边坡
率 ） ；
（ 3） 计算出四个角点的放坡宽度, 如 A点 =,
D点 = ；
（ 4） 计算边坡的土方量 。
21 mm、
ahm1
dhm2
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1.1.6 土方调配
工作内容：划分调配区；计算土方调配区之间的平均运距
（ 或单位土方运价, 或单位土方施工费用 ） ；确定土方最优调
配方案；绘制土方调配图表 。
1.1.6.1 土方调配区的划分
1,原则：
1） 应力求挖填平衡, 运距最短, 费用最省；
2） 便于改土造田, 支援农业；
3）考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。
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2,划分调配区应注意：
1） 调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调, 满足工程
施工顺序和分期施工的要求, 使近期施工和后期利用相结合 。
2） 调配区的大小, 应考虑土方及运输机械的技术性能, 使其
功能得到充分发挥 。 例如, 调配区的长度应大于或等于机械的
铲土长度；调配区的面积最好与施工段的大小相适应 。
3） 调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调, 通常可
由若干个方格网组成一个调配区 。
4） 从经济效益出发, 考虑就近借土或就近弃土区均可作为一
个独立的调配区 。
5）调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，
避免土方重复开挖。
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1.1.6.2 调配区之间的平均运距
1,定义：平均运距就是指挖方区土方重心至填方区重心的距离 。
因此, 求平均运距, 需先求出每个调配区重心 。
2,方法：
取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴, 分别求出各区土方的重心位置,
即：；
式中,挖或填方调配区的重心坐标；
每个方格的土方量；
每个方格的重心坐标 。
?
? ??
V
xVX
0 ?
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V
yVY
0
??00,YX
??V
??yx,
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重心求出后, 则标于相应的调配区图上, 然后用比例尺量出
每对调配区之间的平均运距, 或按下式计算：
式中,挖, 填方区之间的平均运距；
填方区的重心坐标；
挖方区的重心坐标 。
22 )()( OWOTOWOT YYXXL ????
??L
??OTOT YX,
??OWOW YX,
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1.1.6.3 最优调配方案的确定
方法：表上作业法
已知某场地有四个挖方区和三个填方区, 其相应的挖填土方量和各对调配区
的运距如表 1-8所示 。
（ 1） 用, 最小元素法, 编制初始调配方案
即先在运距表 （ 小方格 ） 中找一个最小数值, 如 （ 任取其中一
个, 先取 ）, 于是先确定 的值, 使其尽可能的大,
即, 此时 挖方量最大值为 400。 由于 挖
方区的土方全部调到 填方区, 所以 和 都等于零 。 此时, 将
400填入 格内, 同时 格内画上一个, ×,号, 然后在没有填上数
字和, ×,号的方格内再选一个运距最小的方格, 即, 便可确
定, 同时使, 此时, 又将 500填入 格内, 并
在
格内画上, ×,号 。 重复上述步骤, 依次确定其余 的数值, 最后得出
表 1-8的初始调配方案 。
404322 ?? CC
43C 43C
400)500,400m ax (43 ??X 4A 4A
3B 41X 42X
43X 4241,XX
4022 ?C
5 0 022 ?X 02321 ?? XX 22X
2321,XX
jX
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（ 2） 最优方案的判别法
方法：闭回路法和位势法 ---检验数 ≥ 0 即可认为方案
最优
① 首先将初始方案中有调配数方格的 列出, 然后按
下式求出两组位势数 … ） 和 （ 1,2,… ）
式中,---平均运距 （ 或单位土方运价或施工费
用 ） ；
--位势数 。
② 位势数求出后, 便可根据下式计算各空格的检验数：
ij?
ijC
,2,1( ?iui jv
jiij vuC ??
ijC
ji vu,
jiijij vuC ????
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例如，本例两组位势数如表所示。
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先令, 则：
③ 本例各空格的检验数如表所示 。 如
（ 在表中只写, +”或, —, ）, 可不必填入数值 。
01 ?u
500501111 ????? uCv 100101102 ???v
60100402 ????u 1050603 ???u
6010703 ???v 2060404 ????u
8050)60(7021 ???????
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从表中已知, 在表中出现了负的检验数, 这说明初始方案不
是最优方案, 需要进一步进行调整 。
（ 3） 方案的调整
① 在所有负检验数中选一个 （ 一般可选最小的一个, 本例中
为 ）, 把它所对应的变量作为调整的对象 。
② 找出 的闭回路：从 出发, 沿水平或竖直方向前
进, 遇到适当的有数字的方格作 90o转弯 。 然后依次继续前进
再回到出发点, 形成一条闭回路 （ 见表 ） 。
12C
12X 12X
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③ 从空格 出发, 沿着闭回路 （ 方向任意 ） 一直前进, 在各奇数次
转角点的数字中, 挑出一个最小的 （ 本表即为 500,100中选 100）, 将
它由 调到 方格中 （ 即为空格中 ） 。
④ 将 100填入 方格中, 被挑出的 为 0（ 变为空格 ） ；同时将
闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去 100,偶次转角上数字都增加
100,使得填, 挖方区的土方量仍然保持平衡, 这样调整后, 便可得表
的新调配方案 。
对新调配方案, 仍用, 位势法, 进行检验 。 看其是否最优方案 。 若检
验数中仍有负数出现那就仍按上述步骤调整, 直到求得最优方案为止 。
表中所有检验数均为正号, 故该方案即为最优方案 。 其土方的总运输
量为,Z=400× 50+100× 70+500× 40+400× 60+100× 70+400× 40=94 000
（ ） 。
12X
32X 12X
12X 32X
mm ?3
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（ 4） 土方调配图
最后将调配方案绘成土方调配图 （ 见图 ） 。 在土方调配图
上应注明挖填调配区, 调配方向, 土方数量以及每对挖填调
配区之间平均运距 。 图 1-17（ a） 为本例的土方调配 。 仅考虑
场内的挖填平衡即可解决 。
图 1-17（ b） 亦为四个挖方区, 三个填方区, 挖填土方量虽
然相等, 但由于地形狭长, 运距较远, 故采用就近弃土和就
近借土的平衡调配方案更为经济 。
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1.2 土方工程施工要点
1,施工准备阶段建设单位应准备的工作：
（ 1） 三通一平：通电, 水, 道路, 一平为场地平；
（ 2） 场内原有管线分布情况及场地周围的市政管网
的分布情况；
（ 3） 施工图纸齐全, 完整；
（ 4） 工程招投标工作业已完成；
（ 5） 已办理施工许可证和工程已报质检；
（ 6） 与工程有关外部协调工作已完成；
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2,施工单位在工程施工前应作好的工作
1） 学习和审查图纸, 研究工程地质资料；
2） 编写施工组织设计 （ 土方工程施工方案 ）
① 研究施工现场的场地平整情况, 基坑施工方案；
② 绘制施工总平面布置图及基坑开挖示意图；
③ 确定开挖路线, 顺序, 范围, 底板标高, 边坡坡度, 排水沟的设置, 集
水井的位置等 。
以及挖出土方的堆放位置, 机械设备的配置, 安全方案 。
3） 修筑好场地临时道路及供水, 供电等临时设施；
4） 做好材料, 机具及土方机械进场工作；
5） 做好土方工程测量放线工作；
6） 根据土方工程设计做好土方工程的辅助工作, 如边坡稳定, 基坑支护,
降低地下水等；
7） 做好图纸交底工作 。
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3,土方工程的施工要点
土壁稳定, 施工排水, 流砂防治和填土压实
1.2.1 土壁稳定
1.2.1.1 土壁塌方的原因
（ 1） 边坡过陡, 使土体的稳定性不够, 而引起塌方现象；
尤其是在土质差, 开挖深度大的坑槽中；
（ 2） 雨水, 地下水渗入基坑, 重量增大, 抗剪强度降低,
土坡失稳；
（ 3） 基坑上边边缘附近大量堆土或停放机具, 材料, 或
由于动荷载的作用, 使土体的剪应力超过土体的抗剪强度 。
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1.2.1.2 防治塌方的措施
（ 1） 放足边坡, 除按第一节所讲述的内容外, 边坡系数除
按土体稳定分析确定, 还有各地区的经验有关 。
（ 2） 设置支撑
表 1-13所列为一般沟槽支撑方法；
表 1-14所列为一般基坑支撑方法；
表 1-15所列为深基坑的支护方法 。
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1.2.2 施工排水
施工中开挖基坑时, 流入坑内的水有：地面水和地下水
降水方法：集水井降水和井点降水
1,集水井降水 （ 明沟排水 ）,
1） 定义：在基坑或沟槽开挖时, 在坑底设置集水井, 并沿坑底的周围或中
央开挖排水沟, 使水在重力作用下流入集水井内, 然后用水泵抽出坑外 。
2） 设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外, 地下水流的
上游, 基坑面积较大时, 可在基础范围内设置盲沟 。
根据地下水量, 基坑平面形状及水泵能力, 集水井每隔 20～ 40m设置一个；
基坑四个角应各设一个 。
集水井大小：直径或宽度一般为 0.6～ 0.8m,深度低于挖土面 0.5～ 1.0m。 集
水井井壁用竹, 木等加固, 并在井底铺设碎石滤水层, 以免在抽水时将泥砂
抽出 。
排水沟大小：宽为 0.4～ 0.6m,深为 0.4-0.6m,并有一定的坡度 (2‰ 左右 )。
盲沟：置于基础底板下, 基础施工完毕后无法看见叫盲沟 。 盲沟相当于看
不见的排水沟 。 盲沟的尺寸同排水沟 。
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1.2.2.1 井点降水
1,定义：井点降水：在基坑开挖前, 预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管
（ 井 ）, 在基坑开挖前和开挖过程中, 利用真空原理, 使地下水位降低到坑底
以下 。
2,作用：
1） 防止地下水涌入坑内；
2） 防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方；
3） 使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力, 因此防止了管涌；
4） 降水后, 降低了深基坑围护结构的水平荷载；
5） 消除了地下水的的渗流, 也防止了流砂现象；
6） 降低地下水位后, 还使土体固结, 增加地基土的承载力 。
3,适用范围：
1） 土壤的渗透系数 K=0.1～ 50m/d的土层中；
2）降水深度一般为：单级轻型点为 3-6m；多级轻型点为 6～ 12m。
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4,种类：
种类：轻型井点和管井类 。 选用一般根据土的渗透系数, 降水
深度, 设备条件及经济比较等因素来确定 。 可参见表 1-14
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5,轻型井点：
1） 轻型井点设备
设备主要有：井点管 （ 下端为滤管 ）, 集水总管, 弯联管及抽水设备
井点 管：直径 38～ 55㎜ 的钢管, 长 6～ 9m,下端配有滤管和一个锥形铸铁
塞头, 其构造如图 1-19所示 。 滤管长 1.0～ 1.5m,管壁上钻有 12～ 18㎜ 成梅
花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网, 内层为 30～ 50孔 /cm2的黄铜丝或尼
龙丝布的细滤网, 外层为 3～ 10孔 /cm2粗滤网, 以防泥砂进入井点管 。
集水总管：直径 75～ 100㎜ 的钢管分节连接, 每节长 4m,其上装有与井点
管联接的短接头, 间距为 0.8～ 1.6m。 总管应有 2.5‰ ～ 5‰ 坡向泵房的坡度 。
总管与井点管用 900弯头或塑料管连接 。
抽水设备：真空泵设备
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2） 轻型井点布置
轻型井点系统的布置, 应根据基坑平面形状及尺寸, 基坑
深度, 土质, 地下水位及流向, 降水深度要求等确定 。
（ 1） 平面布置
当基坑或沟槽宽度小于 6m,降水深度不超过 5m时, 可采用
单排井点, 将井点管布置在地下水流的上游一侧, 两端延伸
长度不小于坑槽宽度 （ 图 1-21） 。
反之, 则应采用双排井点, 位于地下水流上游一排井点管的
间距应小些, 下游一排井点管的间距可大些 。
当基坑面积较大时, 则采用环状井点 （ 图 1-22） 。
井点管距离基坑壁不应小于 1.0～ 1.5m,间距一般为 0.8～ 1.6m。
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（ 2） 高程布置
轻型井点降水深度一般不大于 6m。
井点管埋置深度 H（ 不包括滤管 ）, 可按下式计算 （ 图 1-22）,
H≥
式中,井点管埋设面至坑底面的距离；
降水后的地下水位至基坑中心底面的距离,
一般为 0.5～ 1.0m；
水力坡度, 环状井点为 1/10,单排井点为 1/4，
双排井点 1/7；
井点管至基坑中心的水平距离 。
iLhH ??1
??1H
??h
??i
??L
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如 H 值小于降水深度 6m时, 则可用一级井点；
当 H 值稍大于 6m时, 如降低井点管的埋置面后, 可满足降
水深度要求时, 仍可用一级井点降水；
当一级井点达不到降水深度要求时, 则可采用二级井点 （ 图
1-23） 。
在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管路出地面 0.2～
0.3m，滤管必须埋在透水层中。
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（ 3） 轻型井点的计算
井点系统的设计内容：井点系统的布置, 井点的数量,
间距, 井点设备的选择 。
① 井点系统的涌水量计算
井点管的数量, 是根据其涌水量来计算的 。
几个基本概念：
无压井：当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时 。
承压井：布置在承压含水层中时 。
完整井：当水井底部达到不透水层时 。
非完整井：当水井底部未达到不透水层时 。
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A,无压完整井的环状井点系统, 涌水量计算公式：
式中,井点系统的涌水量 （ m3/d） ；
土的渗透系数 （ m/d） ；
含水层厚度 （ m） ；
降水深度 （ m） ；
抽水影响半径 （ m） ；
环状井点系统的假想圆半径 （ m） 。
的数值确定：
式中,F---环状井点系统包围的面积 （ m2）
式中,S---水位降低值 （ m） 。
0lglg
)2(3 3 6.1
xR
SSHKQ
?
??
??Q
??K
??H
??S
??R
??0x
KRx,、0
?
Fx ?
0
HKSR 95.1?
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渗透系数 K值对计算结果影响较大, K值可通过现场抽水试验或实验室测定 。
对重大工程, 宜采用现场抽水实验, 其方法为在现场设置一抽水孔, 并距
抽水孔为 处设两个观测井 （ 三者在一条直线上 ）, 待抽水稳定后,
测得 处观测孔中的水深, 并由抽水孔中相应的抽水量的公
式：
21 xx、
21 xx、
21 ll、
（ m/d）
B,无压非完整井涌水量计算公式：
式中,H0---有效深度 （ m） 按表 1-16
)(
)ln( ln
2
1
2
2
12
ll
xxQK
?
??
?
0
0
lglg
)2(366.1
xR
SSHKQ
?
??
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当查表得到的 H0大于 H 时, 则取 H0=H
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C,承压完整环状井点, 涌水量计算公式：
式中,M---承压含水层的厚度 （ m） 。
② 确定井管数量及间距
单根井管的出水量：
0lglg
73.2 xR MSKQ ??
式中,滤管直径 （ m） ；
滤管的长度 （ m） ；
渗透系数 （ m/d） 。
365 Kdlq ??
??d
??l
??K
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井点管最少数量：
井点管最大间距：
式中,总管长度 （ m） ；
考虑井点堵塞等因素, 井点管备用系数 。
求出的管距应大于 15d,小于 2m,并应与总管接头的间距
（ 0.8m,1.2m,1.6m等 ） 相吻合 。
q
Qn ?? 1.1
n
LD ?
??L
??1.1
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③ 抽水设备选择
一般多采用真空泵井点抽水设备, 型号为 V5,V6型
其中 V5型总管长度 ≤ 100m,井点管数量为 80根；
V6型总管长度 ≤ 120m，井点管数量为 100根。
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4） 井点管的埋设与使用
安装程序：按设计布置方案, 先排放总管, 然后再用弯联管把井点管与总
管连接, 最后安装抽水设备 。
井点管的埋设：用冲水管冲孔, 或钻孔, 孔径一般为 300㎜, 以保证井管
四周有一定厚度的砂滤层, 冲孔深度宜比滤管底深 0.5m,冲孔孔径上下一
致, 砂滤层宜用粗砂, 以免堵塞管的网眼 。 砂滤层灌好后, 距地面 0.5～
1.0m深度内, 应用粘土封口捣实, 防止漏气 。
井点管埋设完毕后, 即可接通总管和抽水设备进行试抽水, 检查无漏气,
漏水现象, 出水是否正常 。
轻型井点使用时, 应保证连续不断抽水, 若时抽时停, 漏网易于堵塞；中
途停抽, 地下水回升, 也会引起边坡塌方等事故 。 正常的出水规律为, 先
大后小, 先浑后清, 。
井点降水时，尚应对附近的建筑物进行沉降观测。
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5） 轻型井点系统设计示例
某基础工程需开挖如图 1-25所示的基坑, 基坑底宽 10m,长 15m,深 4.1m,
边坡为 1,0.5。 地质资料为：天然地面下有 0.5m厚的粘土层； 7.4m厚的极细
砂层, 再下面为不透水的粘土层 。 试按轻型井点降水系统设计 。
① 井点系统布置
该基坑底面积 10× 15m2,放坡后, 上口 （ +5.2m处 ） 面积为 13.7× 18.7m2，
考虑井管距基坑边缘 1m,则井管所围成的平面面积为 15.7× 20.7m2,由于其长,
宽比小于 5,故按环状井点布置 。
基坑中心降水深度
S=5.00-1.50+0.50=4.00(m) 故按一级井点设计 。
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1.土方工程
表层为粘土, 为使总管接近地下水位, 可挖去 0.4m,在 +5.20m标高处布
置井点系统 。 取井管外露 0.2m,则 6m长的标准井管埋入土中 5.8m；而要求
埋深 =（ 5.2-1.5） +0.5+(1/10)× 15.7/2=4.99m小于实际
埋深 5.8m,故高程布置符合要求 。
② 有效抽水影响深度 H0
取滤管长, 井点管中水位降落, 则求得
1.85× (5.6+1.2)=12.6m，,但实际含水层厚度 。
故取, 按无压完整井计算涌水量 。
iLhHH ??? 1
ml 2.1? mS 6.5' ?
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③ 总涌水量计算
假定求得 K=30m/d,已知井点管所围成的面积 F=15.7× 20.7m2,
则：
基坑的假想半径：
抽水影响半径：
总涌水量：
mx 17.1014.3 7.207.150 ???
mR 115303.795.1 ????
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1.土方工程
④ 计算井管数量
一根井管 的出水量为：
井点管数量,（ 根 ） 取 63根
井点管的平均间距：
取 1.2m
实用井点管数量为：
根 。
38?
)/(9.28302.10 0 3 8.014.365 33 dmq ??????
8.629.28 5.1 6 4 91.1 ???n
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1.土方工程
1.2.3 流砂的防治
1.2.3.1 流砂现象及其危害
1,流砂现象：
粒径很小, 无塑性的土壤, 在动水压力推动下, 极易失去稳定, 而随地下
水一起流动涌入坑内, 这种现象称为流砂现象 。
2,流砂现象的危害：
土失去承载力, 引起塌方, 土边挖边冒, 难以施工 。
1.2.3.2 产生流砂的原因
原因：内因和外因
1,内因：取决于土的性质, 当土的孔隙比大, 含水量大, 粘粒含量少,
粉粒多, 渗透系数小, 排水性能差等均产生流砂现象 。
流砂现象极易发生在细砂, 粉砂和亚粘土中 。
2,外因：动水压力
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1.2.3.3 防治流砂的方法
1,原则：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水
压力的方向 。
2,方法：
1） 枯水期施工
2） 打板桩
3） 水中挖土
4） 人工降低地下水位
5） 地下连续墙法
6） 抛大石块, 抢速度施工 。
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1.2.4 填土压实
1.2.4.1 填土的要求
要求：
1,填土满足强度, 稳定性要求和必须合理设计边坡, 正确选择土料以及填筑方法；
2,不能作为填土使用的土料：含有大量有机物的土, 石膏或水溶性硫酸盐含量大于
2%的土, 冻土或液化状态的泥炭, 粘土或粉状砂质粘土, 含水量大的软弱土等 。
3,填土要求：
应分层铺土压实, 最好采用同类土填筑 。 如采用不同类别的土填筑时, 应将透水性较
大的土置于透水性较小的土层之下, 严禁不均匀地混杂在一起使用 。
分层铺土厚度, 则应根据压实机具的性能确定：羊角碾每层铺土厚度 200～ 350㎜, 每
层压实遍数 8～ 15遍；平碾为 200～ 300㎜, 压 6～ 8遍；蛙式打夯机为 200～ 250㎜, 压
3～ 4遍；人工打夯不大于 200㎜, 压 3～ 4遍 。
回填土含水量过大或过小都难以压实, 应控制最优含水量, 才能达到最大干密度 。
对于软弱土地基, 常采取将基础下面一定厚度的软弱土层挖除, 然后用人工砂垫层,
灰土垫层等进行换土处理 。 垫层施工也应分层还土, 分层夯实 。
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1.2.4.2 填土的压实方法
压实方法：碾压法, 夯实法和振动法
（ 1） 碾压法, 适用于大面积填土, 如场地平整, 路基, 堤坝
等工程
每次碾压要有 150～ 200㎜ 的重叠 。
（ 2） 夯实法, 适用于小面积填土,,夯实厚度一般在 200㎜ 以
内 。
（ 3） 振动法
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1.2.4.3 填土压实的质量检验
填土压实后的干密度 （ 干重度 ） 应有 90%以上符合设计要
求, 其余 10%的最低值与设计值的差, 不得大于 0.088g/cm3,且
应分散,不得集中于某一区域 。
检验方法：
采用环刀法测定土的实际干密度。其取样组数为：基坑回
填每 20～ 50m3取一组（每个基坑不小于一组）；基槽或管沟回
填每层按长度 20～ 50m取一组；室内填土每层按 100～ 500m2取
一组；场地平整填土每层按 400～ 900m2取一组。
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1.土方工程
取样部位应在每层压实后的下半部 。 取样先称出土的湿密度
并测定含水量, 然后计算实际干密度：
式中,土的湿密度 （ g/cm3） ；
土的含水量 （ %） 。
填土密实度以设计规定的控制干密度 作为检验标准 。
式中,填土的压实系数, 一般场地平整为 0.9左右, 地
基填土为 0.91～ 0.97；
填土的最大干密度, 可由实验室实测, 或计算
求得 。
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01.010 ??
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1.3 土方工程机械化施工
施工机械的种类：推土机, 铲运机, 平土机, 松土机, 挖土机, 夯实机等,
本章重点讲解推土机, 铲运机和单斗挖土机 。
1.3.1 推土机施工
1.3.1.1 推土机的适用范围
1,性能：构造简单, 操作灵活, 运转方便, 所需工作面较小, 功率较大,
行驶速度较快, 易于转移, 能爬 300的缓坡 。
2,适用范围：挖土深度不大的场地平整, 铲土并能运送至弃土区；开挖深
度不大于 1.5m的基坑；回填基坑或沟槽；堆筑高度在 1.5m以内的路基, 堤
坝；平整其他机械卸置的土堆；推送松散的硬土, 岩石和冻土；配合铲运
机施工, 为挖土机清理余土和创造工作面 。
推土机的运距宜在 100m以内, 经济运距为 40～ 60m。
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1.土方工程
1.3.1.2 提高推土机生产率的方法
（ 1） 下坡推土
（ 2） 并列推土
（ 3） 分批集中, 一次推送
（ 4） 槽形推土
1.3.2 铲运机施工
1.3.2.1 铲运机的适用范围
1,性能：铲土, 运土, 卸土, 填筑, 压实 。
2,适用范围：大面积的场地平整, 开挖大型基坑, 沟槽, 以及填筑路基,
堤坝 。
铲运机的铲斗容量为 2.5～ 8m3,自行式铲运机的经济运距为 800～ 1500m。
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1.土方工程
1.3.2.2 铲运机的运行路线
环形路线和, 8”字路线
1.3.2.3 提高铲运机生产率的措施
(1)下坡铲土
(2)挖近填远, 挖远填近
（ 3） 推土机助铲
（ 4） 双联铲运法
（ 5） 挂大斗铲运
（ 6） 跨铲法
1.3.3 单斗挖土机施工
种类：正铲, 反铲, 拉铲和抓铲
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1.土方工程
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1.3.3.1 正铲挖土机
（ 1） 正铲的性能
1,定义：一般只用于开挖停机面上的土体, 需要设置进出口通道 。
2,适用：土质较好, 无地下水的地区工作 。
3,国产正铲挖土机的工作性能见下表 。
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（ 2） 正铲挖土和卸土的方式
正向挖土, 后方卸土和正向挖土, 侧向卸土
（ 3） 正铲挖土机的工作面及开行通道
挖土机在停机点所能开挖的土方面称为工作面 。
1.3.3.2 反铲挖土机
1,定义：反铲挖土机是开挖停机面以下的土体, 不需设置
进出口通道 。
2,适用：开挖小型基坑, 基槽和管沟 。 尤其适用于开挖独
立柱基, 以及泥泞的或地下水位较高的土体 。
3,性能和工作尺寸：
见图 1-42和表 1-18
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（ 2） 反铲挖土机的开行方式
沟端开行和沟侧开行
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1.土方工程
五, 计算题
1,某工程基坑坑底尺寸 20m× 30m,基坑深 4.2m,
边坡均按 1,0.3放坡；基础和地下室完工后周围回填
土 。 已知回填用土 185m3, 实测得土的最终可松性系
数 Ksˊ ＝ 1.03,场内多余土用 6m3自卸车外运 528车
次 （ 基坑开挖前场地已平整 ） 。 试计算：
① 该土的最初可松性系数；
② 基础在基坑内的体积
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1.土方工程
V=4.2/6[20*30+4*(0.63*2+20)*(0.63*2+30)+(20+
2.52)*(30+2.52)=2793.5m3
(2793.5* Ks -185*Ksˊ /Ks)*=528*6
Ks =1.27
Vt=528*6/1.27-185*1.03/1.27=2314.45m3
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土木工程施工
淮海工学院 土木工程系
施工教研室
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1.土方工程
1 土方工程
本章掌握内容：
1,掌握土方量计算方法, 场地计划标高确定的方法和表上作业法进行土方调
配；
2,掌握轻型井点设计和回填土的质量要求及检验标准；
3,能分析土壁失稳和产生流砂, 管涌的原因, 并提出相应的防治措施
4,掌握土方工程施工及土方填筑和压实的基本方法 。
本章了解内容：
1,了解土的工程性质, 边坡留设和土方调配的原则；
2,对各种降水方案能进行选择比较；
3,了解常用土方机械的性能及适用范围, 能正确合理的选用；
4,了解土方工程施工的准备和辅助工作 。
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1.1 土方规划
1.1.1 土方工程的内容及施工要求
1,内容：
（ 1） 场地平整 其中包括确定场地设计标高, 计算挖, 填土
方量, 合理地进行土方调配等 。
（ 2） 开挖沟槽, 基坑, 竖井, 隧道, 修筑路基, 堤坝, 其中
包括施工排水, 降水, 土壁边坡和支护结构等 。
（ 3） 土方回填与压实 其中包括土料选择, 填土压实的方法
及密实度检验等 。
此外, 在土方工程施工前, 应完成场地清理, 地面水的排除
和测量放线工作；在施工中, 则应及时采取有关技术措施,
预防产生流砂, 管涌和塌方现象, 确保施工安全 。
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2,施工要求：
土方工程施工, 要求标高, 断面准确, 土体有足够的强度和
稳定性, 土方量少, 工期短, 费用省 。 但由于土方工程施工具
有面广量大, 劳动繁重, 施工条件复杂等特点, 因此, 在施工
前, 首先要进行调查研究, 了解土壤的种类和工程性质, 土方
工程的施工工期, 质量要求及施工条件, 施工地区的地形, 地
质, 水文, 气象等资料, 以便编制切实可行的施工组织设计,
拟定合理地施工方案 。 为了减轻繁重的体力劳动, 提高劳动生
产率, 加快工程进度, 降低工程成本, 在组织土方工程施工时,
应尽可能采用先进的施工工艺和施工组织, 实现土方工程施工
综合机械化 。
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3,土方工程的特点：
1） 工程量大, 劳动力或机械设备用量大且施工工期
较长；
2） 施工难度较大, 受地质, 水文, 气候, 地下障碍
物等因素影响；
3） 事故多, 基坑深度, 面积大的易出现较大事故 。
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4,土方工程施工前应准备资料：
1） 当地实测地形图 （ 包括测量成果 ）, 比例一般为 1：
500～ 1,1000；
2） 原有地下管线, 构筑物的竣工图；
3） 土石方施工图或基础结构图；
4） 工程地质资料；
5） 平面控制桩和水准点的有关资料；
6） 施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且经上级
技术主管部门批准, 并已得到建设单位和监理单位审核；
地下室工程的土方工程，必须经市级建设主管部门组织的
技术专家组审核通过。
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5,土方工程施工组织设计 （ 或施工方案 ） 的内容：
1） 根据工程条件, 选择合理适宜的施工方案和效率较高, 费用较低的施
工机械进行施工；
施工方案的内容：
A,工程概况：工程名称, 性质, 规模, 基础资料, 占地面积, 建筑面积
等；
B,工程地质资料, 场地周边条件, 弃, 堆土场地条件；
C,挖土方法：人工, 机械 （ 机械型号, 台套数以及配备 ） ；
D,土方运输路线；
E,工期及进度计划, 降低工期的合理措施；
F,现场劳动力计划, 技术管理组织机构配备
并包括以下几条
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2） 合理调配土方, 使总的土方施工工作量达到最小, 并调配
好挖土, 留土 （ 回填土 ）, 运土等计划；
3） 合理组织机械施工, 保证机械发挥最大的使用效率；
挖土机械与运土机械的配合
4） 安排好运输道路, 排水, 降水, 止水, 土壁支护等一切
有效措施；
5） 合理安排施工进度计划, 尽量避免雨季施工 。 如无法避
免, 应有有效的雨季施工措施和排水措施；
6） 确保工程质量的有效措施, 主要为边坡稳定, 流砂现象
的处理；
7） 确保安全施工的措施, 如：人员, 机械设备等 。
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1.1.2 土的工程分类及性质
1,土的分类：依开挖难易程度分为八类 。 具体见表 1-1所示 。
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2,土的工程性质：
影响工程施工的土的性质：土的密度 （ 重度 ）, 含水量, 渗
透性和可松性 。
重度主要为：天然重度和干重度以及最大干重度 。
1.1.2.1 土的质量密度 略
1.1.2.2 土的含水量
1,定义：略
2,影响因素：
土方施工方法的选择, 边坡的稳定, 回填土的质量 。
回填土的回填质量的影响更为明显：回填土的质量控制为获
取最大干重度, 而最大干重度的获得必需有最佳含水量, 方
能将土夯压密实 。
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土的最佳含水量和最大干重度参考值见下表：
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1.1.2.3 土的 渗透性
1,定义：是指水在土体中渗流的性能 。 一般用渗透系数 K
表示 。
表 1-3表示常用的 K值
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1.1.2.4 土的可松性
1,定义：土具有可松性, 即在自然状态下的土, 经过开挖
后, 其体积因松散而增加, 以后虽然回填压实, 仍不能恢复
其原有的体积 。
这里讲的回填压实土的体积是在上述开挖的土的体积 。
土的可松性程度用可松性系数表示, 即：
最初可松性系数
最终可松性系数
1
2V VK s 土的天然状态的体积土经开挖后的松散体积?
1
3
V
VK
s 土在自然状态下的体积
土经回填压实后的体积‘ ?
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2,用途：
土方量的平衡调配, 确定运土机具的数量及弃土体积, 以
及计算基坑填土所需的填方量 。
计算挖土的体积：实际的基坑大小, 即指在自然状态下土的
体积
机具运土的体积：开挖后松散体积 即；
现场预留土方量作为回填土：
基坑回填体积 =基坑体积 — 基础在基坑内的体积
有：
1V
1V
2V 12 VKV s?
'
3
1
sK
VV ??
s
s
s KK
VKVV
'
3
12 ??
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各种土的可松性系数可参考表 1-4
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1.1.3土方边坡
1,定义：边坡的表示方法为 1,m,m为坡度系数即：
土方边坡坡度 =, m
m=
2,影响坡度的因素：土质, 开挖深度, 开挖方法, 施工工
期, 地下水位, 坡顶荷载的大小, 及气候条件 。
3,m的确定原则：
保证土体稳定, 施工安全, 又要节省土方
11 ??
hbb
h
的水平距离）边坡宽度（坡底至坡顶
深度）边坡高度（基坑开挖的?
h
b
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4、开挖的形式：
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5,几种情况下边坡坡度：
1） 使用年限较长 （ 一年以上 ）, 土质较均匀, 高度在 10m以内按
表 1-5。
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2）当土质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑、沟槽底面
标高时，挖方深度在 5m以内，不加支撑的边坡按表 1-6。
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3） 使用年限在一年以上的临时性填方边坡则为：当填方高
度在 10m以内, 可采用 1,1.5；
高度超过 10m,可作成折线形, 上部采用 1,1.5,下部采用 1：
1.75。
4）永久性挖方或填方边坡，则均应按设计施工（边坡稳定
计算）。
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6,水对边坡的影响：
1） 地下水位上升或地面水进入基坑
有效应力, 当 升高则 下降 即有效自重应力下降
下降即土的抗剪强度下降
2） 防止措施：
（ 1） 降水：一般轻型井点降水, 井点降水；
（ 2） 防止坡顶水进入基坑内, 一般在基坑顶部做临时散水；
（ 3） 护坡面层,C15混凝土 100厚或 1,3水泥砂浆 100厚
（ 4） 砂袋护坡：抢险措施时常见 。
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1.1.4 土方量计算的基本方法
计算立方体积或平面面积
1,基坑 （ 槽 ） 和路堤的土方量计算
1） 基坑 （ 槽 ）,基坑 （ 槽 ） 和路堤的土方量按拟柱体体积计算公式计算：
式中,土方工程量 （ m3）
如图所示 。
对基坑来说,为基坑的深度, 分别为基坑的上下底面积
（ m2 ） ；
对基槽或路堤,为基槽或路堤的长度 （ m）, 为两端的面
积 （ m2）
之间的中截面面积 （ m2） 。
)4(6 201 FFFHV ???
??V
??21 FFH,、
H 21 FF、
H 21 FF、
??0F 21 FF、
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2,场地平整土方量计算 ---方格网法
方格网大小 （ a× a）, 10m× 10m,15m× 15m,20m× 20m,25m× 25m，
30m× 30m,35m× 35m,40m× 40m,45m× 45m,50m× 50m。
在场地设计标高确定后，需平整的场地各角点的施工高度即可求得，然
后按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土
方量，这样可以求得整个场地 的填、挖土方总量。
填挖土方的计算首先要知道, 零线, 的位置, 在该线上, 施工高度为
0。
,零线,,挖方区与填方区的交线 。 即不填不挖的交线 。
确定方法：
在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上, 用插入法求出零点位置
（ 图 1-7）, 将各相邻的零点连接起来就为零线 。
如不需要计算零线的确切位置, 则绘出零线的大致走向即可 。
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1） 四方棱柱体的体积计算方法
① 方格四个角点全部为填或全部为挖时 （ 图 1-8a）,
式中,挖方或填方体积 （ m3） ；
方格四个角点的填挖高度, 均取绝对值 （ m）
② 方格四个角点, 部分为填方, 部分为挖方时 （ 图 1-8b,c）
方法一：
式中,方格角点中填 （ 挖 ） 方施工高度的总和, 取绝对值
（ m） ；
方格四角点施工高度之总和, 取绝对值 （ m） ；
方格边长 （ m） 。
)(4 4321
2
HHHHaV ????
??4321 HHHH,、、
??V
?
??
H
HaV
4
22 ）（
填
填 ?
??
H
HaV
4
22 ）（
挖
挖
??? 填（挖）H
? ??H
??a
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方法二,（ 表 1-7）
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2） 三角棱柱体法
三角棱柱体法, 是将每一个方格顺地形的等高线沿对角划分成两个三角
形, 然后计算每一个三角棱柱体的土方量 。
① 当三角形为全挖或全填时 （ 图 1-3a）,
② 当三角形有填有挖时 （ 图 1-3b）, 则其零线将三角形分成两部分, 一个
是底面为三角形的锥体, 一个是底面为四边形的楔体 。
土方量计算分别为：
)(6 3212 hhhaV ???
））（（锥 3121
332
6 hhhh
haV
????
?????? ?????? 213
3231
3
3
2
6 hhhhhhh
haV
））（（楔
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1.1.5 场地平整 — 土方调配
1.1.5.1 场地设计标高的确定
1,场地设计标高确定应满足的条件
1） 满足建筑规划, 生产工艺及运输, 场地排水和最高洪水
位等要求；
2） 力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小 。
3）充分利用地形、分区或分台阶布置，分别确定不同的设
计标高。
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2,场地设计标高确定的具体步骤：
1） 在地形图上将施工区域划分为边长为 10～ 50m若干个方
格网；
2） 确定各小方格角点的高程；
方法,① 水准仪测量；
② 根据地形图上相邻两等高线的高程, 用插入法求得；
③ 用一条透明纸带, 在上面画 6根等距离的平行线, 把该透
明纸带放在标有方格网的地形图上, 将 6根平行线的最外两
根分别对准 A点和 B点, 这时 6根等距离的平行线将 A,B之间
的 0.5M或 1m(等高线的高差 )均分成 5等分,于是就可直接得到
点的地面标高 。
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3） 按填挖方平衡确定设计标高
按每一个方格的角点的计算次数, 即方格的角点为几个方格共有的情况 。
式中,方格网数；
一个方格仅有的角点坐标；
两个方格共有的角点坐标；
三个方格共有的角点坐标；
四个方格共有的角点坐标 。
N
HHHHH
4
432 4321
0
? ? ? ?????
??N
??1H
??2H
??3H
??4H
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例如：图 1-9中的为：
〔 （ 252.45+251.40+250.60+251.60）
+2× (252.00+251.70+251.90+250.95
+251.25+250.85)+4× (251.60+251.28)〕 =251.45m
64
1
0 ??H
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1.1.5.2 场地设计标高的调整
1） 土的可松性影响
由于土具有可松性, 一般填土需相应提高设计标高 （ 图 1-11）, 设为因土
的可松性引起设计标高的增加值, 则设计标高调整后总的挖方体积 为：
其中 为挖土时预留沉降部分
总的填方体积为：
因
此时, 填方区的标高也应与挖方区一样, 提高 即：
当 时, 有：
'WV
hFVV WWW ???'
hFW?
'''' )( sWWsWT KhFVKVV ????
'
''
W
Ts VVK ?
h?
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TsWW
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F
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VVh ??????? '' )(
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'
' )1(
sWT
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故考虑了土的可松性后, 场地设计标高调整为：
式中,按理论设计标高计算的总挖方, 总填方
体积；
按理论设计标高计算的挖方区, 填方区总面
积；
土的最后可松性系数 。
hHH ??? 0'0
??TW VV,
??TW FF,
??‘ sK
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2） 场内挖方和填方的影响
弃土于场外, 从场外取土回填等情况 。
场地设计标高的调整值 为：
式中,Q----场地根据平衡后多余或不足的土方量 。
3） 场地泄水坡度的影响
泄水坡度有单面泄水, 双面泄水
单面泄水：场地内只有一个方向排水；
双面泄水：场地内只有两个方向排水, 且互相垂直 。
① 场地有单面泄水坡度时的设计标高
场地内已调整的设计标高 为场地中心线的标高 （ 因此将场地中心
作为坐标的原点 ）
'0H
20
'
0 Na
QHH ??
'0H
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图 1-12,场地内任意点的设计标高则为：
ilHH n ??? '0
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说明,的取值：
坐标原点位于场地的中心点, 方向逆着泄水坡
度方向, 按坐标象限判断正, 负号, 即位于第一象限
的 皆为正, 第二象限为 负, 为正 。
式中,场地内任一点的设计标高；
该点至设计标高的距离；
场地泄水坡度 （ 不小于 2‰ ）
例如,角点的设计标高为：
?
yx、
yx,x y
??nH
???l
???i
11H alHH 5.1'
011 ??
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② 场地有双面泄水坡度时的设计标高
场地内已调整的设计标高为场地纵横方向中心线的标高 （ 因
此将场地中心作为坐标的原点 ）
式中,该点沿 X-X,Y-Y方向距场地中心线的距离；
场地沿 X-X,Y-Y方向的泄水坡度。
yyxxn ililHH ??? '0
??yx ll,
??yx ii,
说明,的取值,（ 与单向泄水一致 ）
坐标原点位于场地的中心点, 方向逆着泄水坡度方向,
按坐标象限判断正, 负号, 即位于第一象限 皆为正；
第二象限 为负, 为正；第三象限, 皆为负；第四象
限 为正, 为负 。
?
yx、
yx、
yx、x
x
y
y
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1.1.5.3 场地土方量计算
场地土方量计算步骤如下：
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1） 场地设计标高的确定, 先计算出
（ 2） 场地设计标高的调整, 一般考虑土的可松性和场地泄水坡度的影响
（ 分清单面泄水或双面泄水 ）, 计算出 ；
（ 3） 求各方格角点的施工高度
式中,角点的施工高度, 以, +”为填土,, —,为挖土；
角点的设计标高 （ 考虑泄水坡度 ） ；
角点的自然地面标高 。
0H
nH
nh
HHh nn ??
??nh
??nH
??H
(4)绘出零线
(5)计场算地挖, 填土方量
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例如：图 1-14中, 已知场地方格边长
① 场地设计标高,
〔 (43.24+44.34+42.58+43.31)+2× (43.67+43.97+42.94+44.17
+42.90+43.23)+4× (43.35+43.76)〕 =43.48m
② 考虑泄水坡度后的设计标高
依次类推,见图 1-14
③ 各方格角点的的施工高度
(挖 )
ma 20?
0H
64
1
0 ??H
nH
milHH 52.4322048.43 00002 ???????
milHH 44.4322048.43 000012 ???????
HHh nn ??
mh 45.097.4352.433 ????
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1.1.5.4 场地边坡土方量计算
场地平整时, 还要计算边坡土方量 （ 图 1-16）, 其计算
步骤如下：
（ 1） 标出场地四个角点 A,B,C,D填, 挖高度和零线位
置；
（ 2 ） 根据土质确定填, 挖边坡的坡度系数 （ 边坡
率 ） ；
（ 3） 计算出四个角点的放坡宽度, 如 A点 =,
D点 = ；
（ 4） 计算边坡的土方量 。
21 mm、
ahm1
dhm2
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1.1.6 土方调配
工作内容：划分调配区；计算土方调配区之间的平均运距
（ 或单位土方运价, 或单位土方施工费用 ） ；确定土方最优调
配方案；绘制土方调配图表 。
1.1.6.1 土方调配区的划分
1,原则：
1） 应力求挖填平衡, 运距最短, 费用最省；
2） 便于改土造田, 支援农业；
3）考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。
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2,划分调配区应注意：
1） 调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调, 满足工程
施工顺序和分期施工的要求, 使近期施工和后期利用相结合 。
2） 调配区的大小, 应考虑土方及运输机械的技术性能, 使其
功能得到充分发挥 。 例如, 调配区的长度应大于或等于机械的
铲土长度；调配区的面积最好与施工段的大小相适应 。
3） 调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调, 通常可
由若干个方格网组成一个调配区 。
4） 从经济效益出发, 考虑就近借土或就近弃土区均可作为一
个独立的调配区 。
5）调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，
避免土方重复开挖。
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1.1.6.2 调配区之间的平均运距
1,定义：平均运距就是指挖方区土方重心至填方区重心的距离 。
因此, 求平均运距, 需先求出每个调配区重心 。
2,方法：
取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴, 分别求出各区土方的重心位置,
即：；
式中,挖或填方调配区的重心坐标；
每个方格的土方量；
每个方格的重心坐标 。
?
? ??
V
xVX
0 ?
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V
yVY
0
??00,YX
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重心求出后, 则标于相应的调配区图上, 然后用比例尺量出
每对调配区之间的平均运距, 或按下式计算：
式中,挖, 填方区之间的平均运距；
填方区的重心坐标；
挖方区的重心坐标 。
22 )()( OWOTOWOT YYXXL ????
??L
??OTOT YX,
??OWOW YX,
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1.1.6.3 最优调配方案的确定
方法：表上作业法
已知某场地有四个挖方区和三个填方区, 其相应的挖填土方量和各对调配区
的运距如表 1-8所示 。
（ 1） 用, 最小元素法, 编制初始调配方案
即先在运距表 （ 小方格 ） 中找一个最小数值, 如 （ 任取其中一
个, 先取 ）, 于是先确定 的值, 使其尽可能的大,
即, 此时 挖方量最大值为 400。 由于 挖
方区的土方全部调到 填方区, 所以 和 都等于零 。 此时, 将
400填入 格内, 同时 格内画上一个, ×,号, 然后在没有填上数
字和, ×,号的方格内再选一个运距最小的方格, 即, 便可确
定, 同时使, 此时, 又将 500填入 格内, 并
在
格内画上, ×,号 。 重复上述步骤, 依次确定其余 的数值, 最后得出
表 1-8的初始调配方案 。
404322 ?? CC
43C 43C
400)500,400m ax (43 ??X 4A 4A
3B 41X 42X
43X 4241,XX
4022 ?C
5 0 022 ?X 02321 ?? XX 22X
2321,XX
jX
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（ 2） 最优方案的判别法
方法：闭回路法和位势法 ---检验数 ≥ 0 即可认为方案
最优
① 首先将初始方案中有调配数方格的 列出, 然后按
下式求出两组位势数 … ） 和 （ 1,2,… ）
式中,---平均运距 （ 或单位土方运价或施工费
用 ） ；
--位势数 。
② 位势数求出后, 便可根据下式计算各空格的检验数：
ij?
ijC
,2,1( ?iui jv
jiij vuC ??
ijC
ji vu,
jiijij vuC ????
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例如，本例两组位势数如表所示。
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先令, 则：
③ 本例各空格的检验数如表所示 。 如
（ 在表中只写, +”或, —, ）, 可不必填入数值 。
01 ?u
500501111 ????? uCv 100101102 ???v
60100402 ????u 1050603 ???u
6010703 ???v 2060404 ????u
8050)60(7021 ???????
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从表中已知, 在表中出现了负的检验数, 这说明初始方案不
是最优方案, 需要进一步进行调整 。
（ 3） 方案的调整
① 在所有负检验数中选一个 （ 一般可选最小的一个, 本例中
为 ）, 把它所对应的变量作为调整的对象 。
② 找出 的闭回路：从 出发, 沿水平或竖直方向前
进, 遇到适当的有数字的方格作 90o转弯 。 然后依次继续前进
再回到出发点, 形成一条闭回路 （ 见表 ） 。
12C
12X 12X
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③ 从空格 出发, 沿着闭回路 （ 方向任意 ） 一直前进, 在各奇数次
转角点的数字中, 挑出一个最小的 （ 本表即为 500,100中选 100）, 将
它由 调到 方格中 （ 即为空格中 ） 。
④ 将 100填入 方格中, 被挑出的 为 0（ 变为空格 ） ；同时将
闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去 100,偶次转角上数字都增加
100,使得填, 挖方区的土方量仍然保持平衡, 这样调整后, 便可得表
的新调配方案 。
对新调配方案, 仍用, 位势法, 进行检验 。 看其是否最优方案 。 若检
验数中仍有负数出现那就仍按上述步骤调整, 直到求得最优方案为止 。
表中所有检验数均为正号, 故该方案即为最优方案 。 其土方的总运输
量为,Z=400× 50+100× 70+500× 40+400× 60+100× 70+400× 40=94 000
（ ） 。
12X
32X 12X
12X 32X
mm ?3
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（ 4） 土方调配图
最后将调配方案绘成土方调配图 （ 见图 ） 。 在土方调配图
上应注明挖填调配区, 调配方向, 土方数量以及每对挖填调
配区之间平均运距 。 图 1-17（ a） 为本例的土方调配 。 仅考虑
场内的挖填平衡即可解决 。
图 1-17（ b） 亦为四个挖方区, 三个填方区, 挖填土方量虽
然相等, 但由于地形狭长, 运距较远, 故采用就近弃土和就
近借土的平衡调配方案更为经济 。
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1.2 土方工程施工要点
1,施工准备阶段建设单位应准备的工作：
（ 1） 三通一平：通电, 水, 道路, 一平为场地平；
（ 2） 场内原有管线分布情况及场地周围的市政管网
的分布情况；
（ 3） 施工图纸齐全, 完整；
（ 4） 工程招投标工作业已完成；
（ 5） 已办理施工许可证和工程已报质检；
（ 6） 与工程有关外部协调工作已完成；
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1.土方工程
2,施工单位在工程施工前应作好的工作
1） 学习和审查图纸, 研究工程地质资料；
2） 编写施工组织设计 （ 土方工程施工方案 ）
① 研究施工现场的场地平整情况, 基坑施工方案；
② 绘制施工总平面布置图及基坑开挖示意图；
③ 确定开挖路线, 顺序, 范围, 底板标高, 边坡坡度, 排水沟的设置, 集
水井的位置等 。
以及挖出土方的堆放位置, 机械设备的配置, 安全方案 。
3） 修筑好场地临时道路及供水, 供电等临时设施；
4） 做好材料, 机具及土方机械进场工作；
5） 做好土方工程测量放线工作；
6） 根据土方工程设计做好土方工程的辅助工作, 如边坡稳定, 基坑支护,
降低地下水等；
7） 做好图纸交底工作 。
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3,土方工程的施工要点
土壁稳定, 施工排水, 流砂防治和填土压实
1.2.1 土壁稳定
1.2.1.1 土壁塌方的原因
（ 1） 边坡过陡, 使土体的稳定性不够, 而引起塌方现象；
尤其是在土质差, 开挖深度大的坑槽中；
（ 2） 雨水, 地下水渗入基坑, 重量增大, 抗剪强度降低,
土坡失稳；
（ 3） 基坑上边边缘附近大量堆土或停放机具, 材料, 或
由于动荷载的作用, 使土体的剪应力超过土体的抗剪强度 。
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1.2.1.2 防治塌方的措施
（ 1） 放足边坡, 除按第一节所讲述的内容外, 边坡系数除
按土体稳定分析确定, 还有各地区的经验有关 。
（ 2） 设置支撑
表 1-13所列为一般沟槽支撑方法；
表 1-14所列为一般基坑支撑方法；
表 1-15所列为深基坑的支护方法 。
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1.2.2 施工排水
施工中开挖基坑时, 流入坑内的水有：地面水和地下水
降水方法：集水井降水和井点降水
1,集水井降水 （ 明沟排水 ）,
1） 定义：在基坑或沟槽开挖时, 在坑底设置集水井, 并沿坑底的周围或中
央开挖排水沟, 使水在重力作用下流入集水井内, 然后用水泵抽出坑外 。
2） 设置：四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外, 地下水流的
上游, 基坑面积较大时, 可在基础范围内设置盲沟 。
根据地下水量, 基坑平面形状及水泵能力, 集水井每隔 20～ 40m设置一个；
基坑四个角应各设一个 。
集水井大小：直径或宽度一般为 0.6～ 0.8m,深度低于挖土面 0.5～ 1.0m。 集
水井井壁用竹, 木等加固, 并在井底铺设碎石滤水层, 以免在抽水时将泥砂
抽出 。
排水沟大小：宽为 0.4～ 0.6m,深为 0.4-0.6m,并有一定的坡度 (2‰ 左右 )。
盲沟：置于基础底板下, 基础施工完毕后无法看见叫盲沟 。 盲沟相当于看
不见的排水沟 。 盲沟的尺寸同排水沟 。
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1.2.2.1 井点降水
1,定义：井点降水：在基坑开挖前, 预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管
（ 井 ）, 在基坑开挖前和开挖过程中, 利用真空原理, 使地下水位降低到坑底
以下 。
2,作用：
1） 防止地下水涌入坑内；
2） 防止边坡由于地下水的渗流而引起的塌方；
3） 使坑底的土层消除了地下水位差引起的压力, 因此防止了管涌；
4） 降水后, 降低了深基坑围护结构的水平荷载；
5） 消除了地下水的的渗流, 也防止了流砂现象；
6） 降低地下水位后, 还使土体固结, 增加地基土的承载力 。
3,适用范围：
1） 土壤的渗透系数 K=0.1～ 50m/d的土层中；
2）降水深度一般为：单级轻型点为 3-6m；多级轻型点为 6～ 12m。
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4,种类：
种类：轻型井点和管井类 。 选用一般根据土的渗透系数, 降水
深度, 设备条件及经济比较等因素来确定 。 可参见表 1-14
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5,轻型井点：
1） 轻型井点设备
设备主要有：井点管 （ 下端为滤管 ）, 集水总管, 弯联管及抽水设备
井点 管：直径 38～ 55㎜ 的钢管, 长 6～ 9m,下端配有滤管和一个锥形铸铁
塞头, 其构造如图 1-19所示 。 滤管长 1.0～ 1.5m,管壁上钻有 12～ 18㎜ 成梅
花形排列的滤孔；管壁外包两层滤网, 内层为 30～ 50孔 /cm2的黄铜丝或尼
龙丝布的细滤网, 外层为 3～ 10孔 /cm2粗滤网, 以防泥砂进入井点管 。
集水总管：直径 75～ 100㎜ 的钢管分节连接, 每节长 4m,其上装有与井点
管联接的短接头, 间距为 0.8～ 1.6m。 总管应有 2.5‰ ～ 5‰ 坡向泵房的坡度 。
总管与井点管用 900弯头或塑料管连接 。
抽水设备：真空泵设备
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2） 轻型井点布置
轻型井点系统的布置, 应根据基坑平面形状及尺寸, 基坑
深度, 土质, 地下水位及流向, 降水深度要求等确定 。
（ 1） 平面布置
当基坑或沟槽宽度小于 6m,降水深度不超过 5m时, 可采用
单排井点, 将井点管布置在地下水流的上游一侧, 两端延伸
长度不小于坑槽宽度 （ 图 1-21） 。
反之, 则应采用双排井点, 位于地下水流上游一排井点管的
间距应小些, 下游一排井点管的间距可大些 。
当基坑面积较大时, 则采用环状井点 （ 图 1-22） 。
井点管距离基坑壁不应小于 1.0～ 1.5m,间距一般为 0.8～ 1.6m。
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（ 2） 高程布置
轻型井点降水深度一般不大于 6m。
井点管埋置深度 H（ 不包括滤管 ）, 可按下式计算 （ 图 1-22）,
H≥
式中,井点管埋设面至坑底面的距离；
降水后的地下水位至基坑中心底面的距离,
一般为 0.5～ 1.0m；
水力坡度, 环状井点为 1/10,单排井点为 1/4，
双排井点 1/7；
井点管至基坑中心的水平距离 。
iLhH ??1
??1H
??h
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??L
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如 H 值小于降水深度 6m时, 则可用一级井点；
当 H 值稍大于 6m时, 如降低井点管的埋置面后, 可满足降
水深度要求时, 仍可用一级井点降水；
当一级井点达不到降水深度要求时, 则可采用二级井点 （ 图
1-23） 。
在确定井点管埋置深度时，还应考虑井点管路出地面 0.2～
0.3m，滤管必须埋在透水层中。
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（ 3） 轻型井点的计算
井点系统的设计内容：井点系统的布置, 井点的数量,
间距, 井点设备的选择 。
① 井点系统的涌水量计算
井点管的数量, 是根据其涌水量来计算的 。
几个基本概念：
无压井：当水井布置在具有潜水自由面的含水层中时 。
承压井：布置在承压含水层中时 。
完整井：当水井底部达到不透水层时 。
非完整井：当水井底部未达到不透水层时 。
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1.土方工程
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1.土方工程
A,无压完整井的环状井点系统, 涌水量计算公式：
式中,井点系统的涌水量 （ m3/d） ；
土的渗透系数 （ m/d） ；
含水层厚度 （ m） ；
降水深度 （ m） ；
抽水影响半径 （ m） ；
环状井点系统的假想圆半径 （ m） 。
的数值确定：
式中,F---环状井点系统包围的面积 （ m2）
式中,S---水位降低值 （ m） 。
0lglg
)2(3 3 6.1
xR
SSHKQ
?
??
??Q
??K
??H
??S
??R
??0x
KRx,、0
?
Fx ?
0
HKSR 95.1?
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1.土方工程
渗透系数 K值对计算结果影响较大, K值可通过现场抽水试验或实验室测定 。
对重大工程, 宜采用现场抽水实验, 其方法为在现场设置一抽水孔, 并距
抽水孔为 处设两个观测井 （ 三者在一条直线上 ）, 待抽水稳定后,
测得 处观测孔中的水深, 并由抽水孔中相应的抽水量的公
式：
21 xx、
21 xx、
21 ll、
（ m/d）
B,无压非完整井涌水量计算公式：
式中,H0---有效深度 （ m） 按表 1-16
)(
)ln( ln
2
1
2
2
12
ll
xxQK
?
??
?
0
0
lglg
)2(366.1
xR
SSHKQ
?
??
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1.土方工程
当查表得到的 H0大于 H 时, 则取 H0=H
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1.土方工程
C,承压完整环状井点, 涌水量计算公式：
式中,M---承压含水层的厚度 （ m） 。
② 确定井管数量及间距
单根井管的出水量：
0lglg
73.2 xR MSKQ ??
式中,滤管直径 （ m） ；
滤管的长度 （ m） ；
渗透系数 （ m/d） 。
365 Kdlq ??
??d
??l
??K
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1.土方工程
井点管最少数量：
井点管最大间距：
式中,总管长度 （ m） ；
考虑井点堵塞等因素, 井点管备用系数 。
求出的管距应大于 15d,小于 2m,并应与总管接头的间距
（ 0.8m,1.2m,1.6m等 ） 相吻合 。
q
Qn ?? 1.1
n
LD ?
??L
??1.1
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1.土方工程
③ 抽水设备选择
一般多采用真空泵井点抽水设备, 型号为 V5,V6型
其中 V5型总管长度 ≤ 100m,井点管数量为 80根；
V6型总管长度 ≤ 120m，井点管数量为 100根。
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1.土方工程
4） 井点管的埋设与使用
安装程序：按设计布置方案, 先排放总管, 然后再用弯联管把井点管与总
管连接, 最后安装抽水设备 。
井点管的埋设：用冲水管冲孔, 或钻孔, 孔径一般为 300㎜, 以保证井管
四周有一定厚度的砂滤层, 冲孔深度宜比滤管底深 0.5m,冲孔孔径上下一
致, 砂滤层宜用粗砂, 以免堵塞管的网眼 。 砂滤层灌好后, 距地面 0.5～
1.0m深度内, 应用粘土封口捣实, 防止漏气 。
井点管埋设完毕后, 即可接通总管和抽水设备进行试抽水, 检查无漏气,
漏水现象, 出水是否正常 。
轻型井点使用时, 应保证连续不断抽水, 若时抽时停, 漏网易于堵塞；中
途停抽, 地下水回升, 也会引起边坡塌方等事故 。 正常的出水规律为, 先
大后小, 先浑后清, 。
井点降水时，尚应对附近的建筑物进行沉降观测。
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1.土方工程
5） 轻型井点系统设计示例
某基础工程需开挖如图 1-25所示的基坑, 基坑底宽 10m,长 15m,深 4.1m,
边坡为 1,0.5。 地质资料为：天然地面下有 0.5m厚的粘土层； 7.4m厚的极细
砂层, 再下面为不透水的粘土层 。 试按轻型井点降水系统设计 。
① 井点系统布置
该基坑底面积 10× 15m2,放坡后, 上口 （ +5.2m处 ） 面积为 13.7× 18.7m2，
考虑井管距基坑边缘 1m,则井管所围成的平面面积为 15.7× 20.7m2,由于其长,
宽比小于 5,故按环状井点布置 。
基坑中心降水深度
S=5.00-1.50+0.50=4.00(m) 故按一级井点设计 。
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1.土方工程
表层为粘土, 为使总管接近地下水位, 可挖去 0.4m,在 +5.20m标高处布
置井点系统 。 取井管外露 0.2m,则 6m长的标准井管埋入土中 5.8m；而要求
埋深 =（ 5.2-1.5） +0.5+(1/10)× 15.7/2=4.99m小于实际
埋深 5.8m,故高程布置符合要求 。
② 有效抽水影响深度 H0
取滤管长, 井点管中水位降落, 则求得
1.85× (5.6+1.2)=12.6m，,但实际含水层厚度 。
故取, 按无压完整井计算涌水量 。
iLhHH ??? 1
ml 2.1? mS 6.5' ?
??? )(85.1 '0 lSH
mH 3.71.04.7 ???
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③ 总涌水量计算
假定求得 K=30m/d,已知井点管所围成的面积 F=15.7× 20.7m2,
则：
基坑的假想半径：
抽水影响半径：
总涌水量：
mx 17.1014.3 7.207.150 ???
mR 115303.795.1 ????
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1.土方工程
④ 计算井管数量
一根井管 的出水量为：
井点管数量,（ 根 ） 取 63根
井点管的平均间距：
取 1.2m
实用井点管数量为：
根 。
38?
)/(9.28302.10 0 3 8.014.365 33 dmq ??????
8.629.28 5.1 6 4 91.1 ???n
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1.2.3 流砂的防治
1.2.3.1 流砂现象及其危害
1,流砂现象：
粒径很小, 无塑性的土壤, 在动水压力推动下, 极易失去稳定, 而随地下
水一起流动涌入坑内, 这种现象称为流砂现象 。
2,流砂现象的危害：
土失去承载力, 引起塌方, 土边挖边冒, 难以施工 。
1.2.3.2 产生流砂的原因
原因：内因和外因
1,内因：取决于土的性质, 当土的孔隙比大, 含水量大, 粘粒含量少,
粉粒多, 渗透系数小, 排水性能差等均产生流砂现象 。
流砂现象极易发生在细砂, 粉砂和亚粘土中 。
2,外因：动水压力
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1.2.3.3 防治流砂的方法
1,原则：一是减小或平衡动水压力；二是截住地下水流；三是改变动水
压力的方向 。
2,方法：
1） 枯水期施工
2） 打板桩
3） 水中挖土
4） 人工降低地下水位
5） 地下连续墙法
6） 抛大石块, 抢速度施工 。
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1.2.4 填土压实
1.2.4.1 填土的要求
要求：
1,填土满足强度, 稳定性要求和必须合理设计边坡, 正确选择土料以及填筑方法；
2,不能作为填土使用的土料：含有大量有机物的土, 石膏或水溶性硫酸盐含量大于
2%的土, 冻土或液化状态的泥炭, 粘土或粉状砂质粘土, 含水量大的软弱土等 。
3,填土要求：
应分层铺土压实, 最好采用同类土填筑 。 如采用不同类别的土填筑时, 应将透水性较
大的土置于透水性较小的土层之下, 严禁不均匀地混杂在一起使用 。
分层铺土厚度, 则应根据压实机具的性能确定：羊角碾每层铺土厚度 200～ 350㎜, 每
层压实遍数 8～ 15遍；平碾为 200～ 300㎜, 压 6～ 8遍；蛙式打夯机为 200～ 250㎜, 压
3～ 4遍；人工打夯不大于 200㎜, 压 3～ 4遍 。
回填土含水量过大或过小都难以压实, 应控制最优含水量, 才能达到最大干密度 。
对于软弱土地基, 常采取将基础下面一定厚度的软弱土层挖除, 然后用人工砂垫层,
灰土垫层等进行换土处理 。 垫层施工也应分层还土, 分层夯实 。
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1.土方工程
1.2.4.2 填土的压实方法
压实方法：碾压法, 夯实法和振动法
（ 1） 碾压法, 适用于大面积填土, 如场地平整, 路基, 堤坝
等工程
每次碾压要有 150～ 200㎜ 的重叠 。
（ 2） 夯实法, 适用于小面积填土,,夯实厚度一般在 200㎜ 以
内 。
（ 3） 振动法
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1.2.4.3 填土压实的质量检验
填土压实后的干密度 （ 干重度 ） 应有 90%以上符合设计要
求, 其余 10%的最低值与设计值的差, 不得大于 0.088g/cm3,且
应分散,不得集中于某一区域 。
检验方法：
采用环刀法测定土的实际干密度。其取样组数为：基坑回
填每 20～ 50m3取一组（每个基坑不小于一组）；基槽或管沟回
填每层按长度 20～ 50m取一组；室内填土每层按 100～ 500m2取
一组；场地平整填土每层按 400～ 900m2取一组。
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取样部位应在每层压实后的下半部 。 取样先称出土的湿密度
并测定含水量, 然后计算实际干密度：
式中,土的湿密度 （ g/cm3） ；
土的含水量 （ %） 。
填土密实度以设计规定的控制干密度 作为检验标准 。
式中,填土的压实系数, 一般场地平整为 0.9左右, 地
基填土为 0.91～ 0.97；
填土的最大干密度, 可由实验室实测, 或计算
求得 。
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1.3 土方工程机械化施工
施工机械的种类：推土机, 铲运机, 平土机, 松土机, 挖土机, 夯实机等,
本章重点讲解推土机, 铲运机和单斗挖土机 。
1.3.1 推土机施工
1.3.1.1 推土机的适用范围
1,性能：构造简单, 操作灵活, 运转方便, 所需工作面较小, 功率较大,
行驶速度较快, 易于转移, 能爬 300的缓坡 。
2,适用范围：挖土深度不大的场地平整, 铲土并能运送至弃土区；开挖深
度不大于 1.5m的基坑；回填基坑或沟槽；堆筑高度在 1.5m以内的路基, 堤
坝；平整其他机械卸置的土堆；推送松散的硬土, 岩石和冻土；配合铲运
机施工, 为挖土机清理余土和创造工作面 。
推土机的运距宜在 100m以内, 经济运距为 40～ 60m。
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1.3.1.2 提高推土机生产率的方法
（ 1） 下坡推土
（ 2） 并列推土
（ 3） 分批集中, 一次推送
（ 4） 槽形推土
1.3.2 铲运机施工
1.3.2.1 铲运机的适用范围
1,性能：铲土, 运土, 卸土, 填筑, 压实 。
2,适用范围：大面积的场地平整, 开挖大型基坑, 沟槽, 以及填筑路基,
堤坝 。
铲运机的铲斗容量为 2.5～ 8m3,自行式铲运机的经济运距为 800～ 1500m。
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1.3.2.2 铲运机的运行路线
环形路线和, 8”字路线
1.3.2.3 提高铲运机生产率的措施
(1)下坡铲土
(2)挖近填远, 挖远填近
（ 3） 推土机助铲
（ 4） 双联铲运法
（ 5） 挂大斗铲运
（ 6） 跨铲法
1.3.3 单斗挖土机施工
种类：正铲, 反铲, 拉铲和抓铲
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1.3.3.1 正铲挖土机
（ 1） 正铲的性能
1,定义：一般只用于开挖停机面上的土体, 需要设置进出口通道 。
2,适用：土质较好, 无地下水的地区工作 。
3,国产正铲挖土机的工作性能见下表 。
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（ 2） 正铲挖土和卸土的方式
正向挖土, 后方卸土和正向挖土, 侧向卸土
（ 3） 正铲挖土机的工作面及开行通道
挖土机在停机点所能开挖的土方面称为工作面 。
1.3.3.2 反铲挖土机
1,定义：反铲挖土机是开挖停机面以下的土体, 不需设置
进出口通道 。
2,适用：开挖小型基坑, 基槽和管沟 。 尤其适用于开挖独
立柱基, 以及泥泞的或地下水位较高的土体 。
3,性能和工作尺寸：
见图 1-42和表 1-18
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（ 2） 反铲挖土机的开行方式
沟端开行和沟侧开行
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五, 计算题
1,某工程基坑坑底尺寸 20m× 30m,基坑深 4.2m,
边坡均按 1,0.3放坡；基础和地下室完工后周围回填
土 。 已知回填用土 185m3, 实测得土的最终可松性系
数 Ksˊ ＝ 1.03,场内多余土用 6m3自卸车外运 528车
次 （ 基坑开挖前场地已平整 ） 。 试计算：
① 该土的最初可松性系数；
② 基础在基坑内的体积
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V=4.2/6[20*30+4*(0.63*2+20)*(0.63*2+30)+(20+
2.52)*(30+2.52)=2793.5m3
(2793.5* Ks -185*Ksˊ /Ks)*=528*6
Ks =1.27
Vt=528*6/1.27-185*1.03/1.27=2314.45m3
