Transcript 土方工程施工

土方工程施工
建艺分院建工系
1
目录
任务1
土方量的计算
任务2
土方调配与施工机械
任务3
土方填筑与压实
2
任务 1
土方量的计算
3
土
方
量
计
算
土方边坡；
场地平整土方量计算；
基槽开挖土方量计算；
4
本任务目标
能熟悉场地开挖的一般方法；
能据实际条件计算土方量；
能够制订并土方开挖技术交底；
5
基本概念 土的可松性系数
土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍
然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。
最初可松性系数
Ks 
最后可松性系数
K s' 
V2
V1
V3
V1
1.08~1.5 用途：
KS：可估算装运车辆和挖土机械
KS’ ：可估算填方所需挖土的数量
1.01~1.3
V2
V2
V1
V2 ＞V1
V3
V3 ＞V1
6
表1-1 土的工程分类与现场鉴别方法
7
8
(1)土方开挖方案
1.
无支护结构的基坑开挖
深基坑工程无支护的开挖多为放坡开
挖。 要求地下水位必须位于坑底一下。
2.
有支护结构的基坑开挖
（1）盆式开挖
（2）岛式开挖
（3）条状开挖
（4）区域开挖
9
（2）土方开挖注意事项
1．基坑开挖的时空效应
2．先撑后挖，严禁超挖
3．防止坑底隆起变形过大
4．防止边坡失稳
5．防止桩位移和倾斜
6．对邻近建（构）筑物及地下设施的保护
10
▲时间效应：
在基坑开挖过程中，基坑支护结构的变
形、基坑周边地层的位移和沉降会随时间推
移继续发展，直到稳定或引起基坑变形过大
而破坏为止，这就是基坑开挖过程中的时间
效应。
11
▲空间效应
基坑支护结构的变形、周边地层的移动与
分层、分块开挖的空间几何尺寸、支护挡墙无
支撑暴露面积以及是否均衡开挖等各因素都相
互关联，分层、分块的空间几何尺寸越大、支
护挡墙无支护暴露面积越大，支护结构变形就
越大；开挖顺序中的对称性越差，变形也越
大，这就是基坑开挖过程中的空间效应。
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▲深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖参数（时间
参数、空间参数）和施工顺序的确定应满足以下要求：
（1）减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分
层分块开挖且其空间几何尺寸能最大限度地
限制支护墙体的变形和坑周土体的位移与沉
降；
13
（2）尽量缩短基坑开挖卸荷后无支护暴露时
间；
（3）满足对称开挖、均衡开挖的原则，使基
坑受力均衡；
（4）可靠而合理地利用土体自身在开挖过程
中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑
工程中稳定与变形的问题。
14
【案例1】
某基坑208m3 ，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土，问需要
多少车次的土？ （ KS=1.20 ， KS’=1.04 ）
208m3
答：填方用土：
V1 = V3/ KS’=208/1.04=200m3（原状土）
V2 = KS V1 =1. 20*200=240m3（松散土）
2m3 的装载车运土需要车次：
n=240/2=120车次
15
1、土方边坡

土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施
工工
期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。
1.15
16
 土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1∶m
(图1.15)
m=b/h 称为边坡系数。
 土方边坡坡度一般在设计文件上有规定，若设计文件上无规定，
可按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-
2002第6.2.3的规定执行如表1.3 。
 m的确定原则： 保证土体稳定、施工安全，又要节省土方。
17
表1.3
临时性挖方边坡值
土的类别
边坡值（高：宽）
砂土（不包括细砂、粉砂）
1：1.25~1：1.50
硬
1：0.75~1：1.00
一般性粘土 硬、塑
碎石类土
1：1.00~1：1.25
软
1：1.50或更缓
充填坚硬、硬塑粘性土
1：0.50~1：1.00
充填砂土
1：1.00~1：1.50
1.设计有要求时，应符合设计标准。
2.如采用降水或其他加固措施，可不受本表限制 ，但应计算复
核；
3.开挖深度，对软土不应超过4m，对硬土不应 超过8m。
18
19
20
场地平整
一、 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
（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）
21
1、初步计算场地设计标高 H0
原则：场地内挖填方平衡，平整前后土方量相等。

H12
a
H11
方法：将场地划分为每格边长10～40m的方格网，找出每
个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法） 。
H22
a
a
H21
a
a
a
22
H11
初步计算场地设计标高H0
H21
H12
H22
H0=（H11+H12+H21+H22）/4M
H11、 H12、 H21、 H22 ——一个方格各角点的自
然地面标高
M ——方格个数。
或：
H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/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。
23
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。
答：（1）初步计算场地的设计标高H0
H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/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）
24
2、场地设计标高的调整 ( H0’ )

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
25
3、根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高
H n’
按要求的泄水坡度调整各角点设计标高Hn’ ：
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：
Hn’ = H0’  Li x ix  L yi y
以场地中心点为H0’
Hn
x
iy
Ly
H0
Lx
26
70.09 70.32
70.36
70.40
70.44
70.26
70.30
70.34
70.38
70.28
70.32
70.22
70.26
（3）按泄水坡度调整设计
标高Hn’ ：
Hn’
H0  Lx ix  L yi y
H0＝70.29
’
70.20
70.14
70.24
70.18
H1’ =70.29－30×2‰+30×3‰=70.32
H2’ =70.29－10×2‰+30×3‰=70.36
H3’ =70.29+10×2‰+30×3‰=70.40
其它见图
27
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
28
（4）计算各方格角点的施工高度 hn
即：hn=该角点的设计标高 —自然地面标高（m）
hn= Hn’ － Hn
h1=70.32－70.09=
＋0.23 （m）；
+0.23
70.09 70.32
-0.04
70.36
-0.55
-0.99
70.40
70.44
-0.84
+0.55
70.26
+0.13
70.30
-0.36
70.34
70.38
+0.83
+0.43
-0.10
-0.63
70.28
70.32
正值为填方高度。
70.20
70.24
h2 =70.36－ 70.40
=－0.04 （m）；
负值为挖方高度
+1.04
70.14
+0.56
70.18
+0.02
70.22
-0.44
70.26
29
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
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
hj
i
Xi-j=
a hi
hi+ hj
j
施工高度绝对值代入
hi
Xi-j
a
30
（ 5 ） 确定零线（挖填分界线）
0
+0.23
-0.04
70.36
70.09 70.32
-0.55
70.40
-0.99
70.44
+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
+0.56
+0.02
0
70.22
-0.44
70.14
70.18
a hi
Xi-j=
hi+ hj
a h1
X1-2=
h1+ h2
70.26
20 *0.23
= 17.04m
=
0.23+ 0.04
31
（6）
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。
例：1. 四角棱柱体法
（1）方格四个角点全挖或全填：
a2
V挖（填）=
( h1+h2+h3+h4 )
4
h4
h1
h1~ h4 —方格角点施工高度的绝对值;
a — 方格网一个方格的边长；
h2
h3
V挖（填）—挖方或填方的体积（m3）。
32
案例 1
某基坑208m3 ，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土，
问需要多少车次的土？ （ KS=1.20 ， KS’=1.04 ）
208m3
答：填方用土：
V1 = V3/ KS’=208/1.04=200m3（原状土）
V2 = KS V1 =1.02*200=240m3（松散土）
2m3 的装载车运土需要车次：
n=240/2=120车次
33
方格网法计算场地平整土方量步骤：
1.
方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)
将场地划分为边长a=10～40m的若干方格，与测量的
纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角
点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn)，如图1.18所示
。
34
35
2.计算场地各个角点的施工高度
施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之
差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高
度。各方格角点的施工高度按下式计算：
hn  H n  H
式中
hn——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为
挖)，m；
n —方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n)。
36
3. 计算“零点”位置，确定零线
方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”
，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”(图
1.19)。
37
零点位置按下式计算：
ah1
X1 
h1  h2
式中
ah2
X2 
h1  h2
x1、x2 ——角点至零点的距离，m
h1、h2 ——相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，
m
a —方格网的边长，m
38
确定零点的办法也可以用图解法，如图1.20所示。
方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，
用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零
点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方
的分界线。
39
4.
按方格底面积图形和表1.6所列计算公式，逐格计
算每个方格内的挖方量或填方量。
5. 边坡土方量计算
场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，
以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以
划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱
锥体(图1.21中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱
体(图1.21中④)。
40
表1.6
项
目
图
常用方格网点计算公式
计算公式
式
1  h bch3
V  bc

2
3
6
a 2 h3
当b=a=c时，V =
6
一点填方或挖
(三角形)
两点填方或挖
(梯形)
三点填方或挖
(五角形)
四点填方或挖
(正方形)
b  c h a
a
 (b  c)(h1  h3 )
2
4
8
d  e h a
V 
a
 (d  e)(h2  h4 )
2
4
8
V 
bc  h
)
2 5
bc h  h  h
 (a 2  ) 1 2 3
2
5
V  (a 2 
a2
a2
V   h  (h1  h2  h3  h4 )
4
4
41
42
（1
1
V1  A1l1
3
式中
l1
——边坡①
A1
——边坡①
h2
——
m—边坡的坡度系数，m=宽/高。
43
（2
A1  A2
V4 
l4
2
两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积：
l4
V4  ( A1  4 A0  A2 )
6
l4 ——边坡④
A1、A2、A0 —边坡④两端及中部横断面面积。
（3）
将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边
坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。
44
【 例 1.1】 某 建 筑
场地方格网如图
1.22所示，方格边
长为20m×20m，填
方区边坡坡度系数
为 1.0 ， 挖 方 区 边
坡坡度系数为0.5，
试用公式法计算挖
方和填方的总土方
量。
45
【解】 (1)计算施工标高。根据所给方格网各角点的地面
设计标高和自然标高计算，计算结果列于图1.23中。
h1=251.50-251.40=0.10
h2=251.44-251.25=0.19
h3=251.38-250.85=0.53
h4=251.32-250.60=0.72
h5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10
h7=251.44-251.28=0.16
h8=251.38-250.95=0.43
h9=251.62-252.45=-0.83
h10=251.56-252.00=-0.44
h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06
46
47
(2) 计算零点位置。从图1.23中可知，1—5、2—6、
6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符
号不同，说明此方格边上有零点存在。
1—5
x1=4.55(m)
2—6
x1=13.10(m)
6—7
x1=7.69(m)
7—11
x1=8.89(m)
11—12
x1=15.38(m)
48
将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即
得零线位置，如图1.23。
(3) 计算方格土方量。方格Ⅲ、Ⅳ底面为正方形，土方
VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)
VⅣ(-)=202/4×(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)
方格Ⅰ底面为两个梯形，土方量为：
VⅠ(+)=20/8×(4.55+13.10)×(0.10+0.19)=12.80(m3)
VⅠ(－)=20/8×(15.45+6.90)×(0.34+0.10)=24.59(m3)
49
方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面为三边形和五边形，土方量为：
VⅡ(+)=65.73 (m3)
VⅡ(-)=0.88 (m3)
VⅤ(+)=2.92 (m3)
VⅤ(-)=51.10 (m3)
VⅥ(+)=40.89 (m3))
VⅥ(-)=5.70 (m3)
∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3)
∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3)
50
(4) 边坡土方量计算。如图1.24，④、⑦按三角棱
柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，
V①(+)=0.003 (m3)
V②(+)=V③(+)=0.0001 (m3)
V④(+)=5.22 (m3)
V⑤(+)=V⑥(+)=0.06 (m3)
V⑦(+)=7.93 (m3)
51
52
V⑧(+)=V⑨(+)=0.01 (m3)
V⑩=0.01 (m3)
V11=2.03 (m3)
V12=V13=0.02 (m3)
V14=3.18 (m3)
边坡总填方量：
∑V(+)=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01
=13.29(m3)
∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25 (m3)
53
任务 2
土方调配与施工机械
54
土
方
调
配
与
机
械
土方调配原则；
土方调配表上作业法；
土方施工机械与特点；
土方机械配套计算；
55
本任务目标
能熟悉土方施工机械的施工特点与适用条件；
能查阅资料进行土方量配套计算；
能对土方量进行调配优化；
56
一、场地平整土方机械及其施工
 1. 推土机
适用于：
（1）平整场地：经济运距在100m内（效率最高60m），一～三
类土的挖运，压实；
（2）坑槽开挖：深度在1.5m内、一～三类土；
（3）回填土方。
T2-100型液压操纵推土机
57
并列推土法
58
下坡推土法
59
槽形推土法
60
斜角推送法作业
61
分堆集中，一次推送法
62
沟槽
土埂
A－铲刀宽；B－不大于拖拉机履带净宽
跨铲法作业示意图
63
2、铲运机：自行式、拖式
 特点：能综合完成挖、装、运、卸、平土的机械。
 适用于：运距60～800m、坡度20度以内的一～二类土的
大 型场地平整或大型基坑开挖、堤坝填筑等
64
（a）环形路线
（b）“ 8 ”字形路线
铲运机开行路线示意图
65
1－路堤
2－取土槽
铲运机锯齿形开行路线
66
铲运机下坡铲土法
67
铲运机铲土
推土机助铲
助铲法示意图
68
双铲联运法示意图
69
3、单斗挖土机
正铲
反铲
拉铲
抓铲
70

1．正铲挖掘机
正铲挖掘机外型如图1-44所示。它适用于开挖停机面以上
的土方，且需与汽车配合完成整个挖运工作正铲挖掘机挖掘力
大，适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土。
图1- 44
正铲挖掘机
外形
71
正铲作业示意
72

2．反铲挖掘机
反铲适用于开挖一至三类的砂土或粘土。主要用于开挖停
机面以下的土方，一般反铲的最大挖土深度为4~6m，经济合
理的挖土深度为3~5m。反铲也需要配备运土汽车进行运输。
反铲的外型如图1-46所示。
图1-46
液压反铲挖掘机外形
73
反铲作业示意
74

3．抓铲挖掘机

它适用于开挖较松软的土。对施工面狭窄而深的基坑、
深槽、深井采用抓铲可取得理想效果。抓铲还可用于挖取水
中淤泥、装卸碎石、矿碴等松散材料。抓铲也有采用液压传
动操纵抓斗作业。

抓铲挖土时，通常立于基坑一侧进行，对较宽的基坑
则在两侧或四侧抓土。抓挖淤泥时，抓斗易被淤泥“吸住”，
应避免起吊用力过猛，以防翻车。
75
 图1-48
抓铲挖掘机外形
76
抓铲作业示意
77

4．拉铲挖掘机
拉铲适用于一至三类的土，可开挖停机 面
以下的土方，如较大基坑（槽）和沟渠挖取水下
泥土，也可用于填筑路基、堤坝等。
拉铲挖土时，依靠土斗自重及拉索拉力切土，
卸土时斗齿朝下，利用惯性，较湿的粘土也能卸
净。但其开挖的边坡及坑底平整度较差，需更多
的人工修坡（底）。它的开挖方式也有沟端开挖
和沟侧开挖两种。
78
 图1-49
拉铲挖掘机外形及工作状况
79
拉铲作业示意
80
81
6、土方挖运机械的选择及配套计算
（1）土方机械的选择
 场地平整机械选择：运距1KM以内且为一般土，含水量不
大时用铲运机，当个别地方土较硬、土太湿配合其他设备施
工。；当在丘陵地带时，开挖高度3米以上，运距大于1KM
且较集中时：方法1：正铲挖土机+自卸汽车+推土机；推
土机+自卸汽车；推土机+装载机+自卸汽车
 基坑、沟槽机械选择：开挖沟槽深1-2米且不长时用推土机；
当不深、较长现状时用铲运机；当基坑较大且集中时用正铲
挖土机+自卸汽车；当土较湿且不降水，土松软可选择反铲、
拉铲或抓铲挖土机配自卸汽车为宜。
82
挖掘机与运土车辆的配合
当挖掘机挖出的土方需要运土车辆运走时，挖掘机的生产率不仅
取决于本身的技术性能，而且还决定于所选的运输工具是否与之
协调。
由技术性能，可按下式算出挖掘机的生产率 P ：
（ m 3 / 台班） （ 1-35 ）
式中 t ——挖掘机每次作业循环延续时间 , s ；
q ——挖掘机斗容量 , m 3
K S ——土的最初可松性系数，见表 1-1 ；
K C ——土斗的充盈系数，可取 0.8 ~ 1.1 ；
K B ——工作时间利用系数，一般为 0.6 ~ 0.8 。
83
为了使挖掘机充分发挥生产能力，应使运土车辆的
载重量 Q 与挖掘机的每斗土重保持一定的倍率关系，
并有足够数量车辆以保证挖掘机连续工作。从挖掘机方
面考虑，汽车的载重量越大越好，可以减少等待车辆调
头的时间。从车辆方面考虑，载重量小台班费便宜但使
用数量多；载重量大，则台班费高但数量可减少。最适
合的车辆载重量应当是使土方施工单价为最低，可以通
过核算确定。一般情况下，汽车的载重量以每斗土重的
3~5 倍为宜。运土车辆的数量 N ，可按下式计算：
84
（ 1-36 ）
（ 1-37 ）
（ 1-36 ）式中 :
T ——运输车辆每一工作循环延续时间（ s ），由装车、重车运
输、卸车、空车开回及 等待时间组成；
t 1 ——运输车辆调头而使挖掘机等待的时间， s ；
t 2 ——运输车辆装满一车土的时间， s ；
（ 1-37 ）式中 :
n ——运土车辆每车装土次数；
Q ——运土车辆的载重量， t ；
q ——挖掘机斗容量， m 3 ；
γ ——土的重度， kN/m 3 。
为了减少车辆的调头、等待和装土时间，装土场地必须考虑调头方法及停车
位置。如在坑边设置两个通道，使汽车不用调头，可以缩短调头、等待时间。
85
二. 土方优化
1. 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
T 天然地基
W
二期
余土
一期
先平整
欠土
86
2.土方调配图的编制步骤


（1）划分调配区
注意：

1）与建筑物、开工顺序协调；

2）大小满足主导施工机械的技术要求；

3）与方格网协调，便于确定土方量；

4）借、弃土区作为独立调配区。

（2）求出各挖、填方区间的平均运距

即每对调配区土方重心间的距离, 可近似以几何形心代替土方体积重
心 ，在图上将重心连起来，用比例尺量出来。





（3）进行土方调配：
线性规划法
（4）画出土方调配图：
在图上标出各调配区的调配方向、数量及平均运距。
（5）列出土方调配平衡表
87
土方调配平衡表及运距表
填方区
挖方区
T1
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
800
T2
挖方量
（m3）
T3
50
70
100
70
40
90
60
110
70
80
100
40
600
500
500
500
500
400
1900
88
3. 用线性规划的表上作业法进行土方调配
填方区
T1
挖方区
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
T2
50
x11
70
x21
60
x31
80
x41
800
70
x12
40
x22
110
x32
100
x42
600
挖方量
（m3）
T3
100
x13
90
x23
70
x33
40
x43
500
500
500
500
400
1900
89
(1) 列出土方平衡-运距表
填方区
挖方区
T1
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
800
T2
挖方量
（m3）
T3
50
70
100
70
40
90
60
110
70
80
100
40
600
500
500
500
500
400
1900
90
（2）用最小元素法求初始调配方案
最小元素法 — 即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地
最大限度地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖
方分区土方量全部分完为止。
填方区
T1
挖方区
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
T2
50
500
70
×
70
×
40
500
60
300
80
×
800
110
100
100
×
90
×
70
100
100
×
40
400
600
挖方量
（m3）
T3
500
500
500
500
400
1900
91
（3）判断调配方案是否最优
A. 用矩阵法求假想运距：将有土方量的运距填入表中，利用矩形
对角线角点之和相等的原则，求出未知的假想运距。
填方区
T1
挖方区
W1
50
500
W2
×
W3
300
W4
填方量（m3）
T2
50
70
×
70
-10
60
60
80
×
30
800
500
100
×
100
60
40
90
×
40
110
100
110
80
600
500
500
0
70
100
70
100
×
挖方量
（m3）
T3
40
400
40
500
500
400
1900
92
（3）判断调配方案是否最优
B. 求检验数ij ： ij=运距cij – 假想运距cij，
C.
全部ij≥ 0 ，方案最优；若有ij ＜ 0，非优，需调整。
填方区
T1
挖方区
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
T2
50
500
50
70
－
100
70
+
-10
60
300
60
80
+
30
800
100
+
60
40
500
40
110
100
110
90
+
80
600
500
500
0
70
100
70
100
+
挖方量
（m3）
T3
40
400
40
500
500
400
1900
93
（4）对非优方案进行调整（闭回路法）
闭回路法 — 从负数方格出发，沿水平或垂直方向前进，遇到有土方量
的方格可转90度角再前进，如此转弯和前进，必将能回到原位置，
形成折线形闭回路。
填方区
T1
挖方区
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
T2
50
500
50
70
－
100
70
+
-10
60
300
60
80
+
30
800
100
+
60
40
500
40
110
100
110
90
+
80
600
500
500
0
70
100
70
100
+
挖方量
（m3）
T3
40
400
40
500
500
400
190094
（4）对非优方案进行调整（闭回路法）
调整土方量：从奇数转角点格子中，找一个土方量最小的格子，将此
格子变为零，并以此为调整值，奇数角点的土方量减去该值，欧
数角点的土方量加上该值，形成一个新的调配方案。
填方区
T1
挖方区
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
T2
50
500
400
50
70
100
－
100
70
+
-10
60
300
400
60
80
+
30
800
100
+
60
40
500
40
110
100
0
110
90
+
80
600
500
500
0
70
100
70
100
+
挖方量
（m3）
T3
40
400
40
500
500
400
190095
（5）判断新方案是否最优
重复第三步步骤，若不是最优，继续调整，直至最优。
填方区
T1
挖方区
W1
W2
W3
W4
填方量（m3）
T2
50
400
50
70
100
70
70
+
20
40
60
400
60
110
+
80
+
30
800
100
+
60
40
500
+
90
+
500
500
30
70
100
80
70
100
40
50
600
挖方量
（m3）
T3
400
40
500
由于所有的检验数 ij ≥0，故该方案已为最优方案。
500
400
1900
96
（6）绘出土方调配图
最优方案的总运输量
= 400×50＋100×70＋500×40＋400×60＋100×70＋400×40
= 94000m3-m 。
初始方案的总运输量
= 500×50＋500×40＋300×60＋100×110＋100×70＋400×40
= 97000m3-m 。
97
任务 3
土方填筑与压实
98
土
的
压
实




工程意义
击实试验
影响压实的因素
压实标准与控制
99
本任务目标
能操作击实试验；
能判断填土质量；
100
基本概念 土的压实系数
 土的紧密程度用土的压实系数表示。
λc＝ρd/ ρmax
ρd－土的实际干密度
ρmax－土的最大干密度
 土的干密度可以用“环刀法”进行测定。
 在考虑土方边坡稳定、进行填土压实等情况时，要考虑到
土的密实度，进而考虑到天然密度、干密度及含水量。
101
工程意义
 人们很早就用土作为建筑材料，而且知道要
把松土击实。公元前200多年，我国秦朝修
筑驰实（行车大道），就有用“铁锥筑土坚
实”的记载，说明那时人们已经认识到土的
密度和土的工程特性有关。
102
土的击实性是指土在反复冲击荷载作用下能被压
密的特性
压实的本质
土料孔隙率减小，密实度提高
1、击实机理：
103
 土工建筑物，如土坝、土堤及道路填方是用土作
为建筑材料填筑而成，为了保证填土有足够的强
度，较小的压缩性和透水性。在施工中常常需要
压密填料，以提高土的密实度和均匀性。填土的
密实度常以其干密度来表示。
 在实验室内研究土的密实性是通过击实试验进行
的。
104
重锤法:采用80～400kN的重锤，从很高处(8～20m)自由落下，
对土体进行强力夯实的方法。
105
106
107
青藏铁路压实路基
京
福
高
速
公
路
广州白云机场扩建工程
108
二、击实试验
手提式击实仪
电动击实仪
取样设备
109
轻型：粒径小于5毫米
V  947cm3 G  2.5Kg
H  30 .5cm
25下，分三层击实
重型：粒径小于40毫米
V  2104cm3 G  4.5Kg
H  45 .7cm
56下，分5层击实
110
击实仪
111
击实试验报告
祥临公路第
合同段
承包单位
监理单位
工程名称
试验编号
取样地点
报告日期
击实次数
试样风干含水量
试验点号
预计含水量
干
密
度
%
2
3
4
5
6
8
10
12
14
筒+试样质量
g
11272
11533
11783
11707
11537
筒质量
g
6700
6700
6700
6700
6700
湿样质量
g
4572
4833
5083
5007
4837
湿密度
g/cm3
2.100
2.220
2.335
2.300
2.222
干密度
g/cm3
2.036
2.129
2.196
2.120
2.024
盒号
含
水
量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
盒+湿样质量
g
119.9
161.5
131.1
172.6
135.5
142.8
128.6
140.8
127.5
138.4
盒+干样质量
g
116.6
157.7
126.3
166.9
128.6
135.9
120.0
131.9
117.9
128.5
盒质量
g
22.2
22.3
22.4
22.5
22.6
22.7
22.8
22.9
23.0
23.1
水质量
g
3.3
3.8
4.8
5.7
6.9
6.9
8.6
8.9
9.6
9.9
干试样质量
g
94.4
135.4
103.9
144.4
106.0
113.2
97.2
109.0
94.9
105.4
含水量
%
3.5
2.8
4.6
3.9
6.5
6.1
8.8
8.2
10.1
9.4
平均含水量
最大干密度
大于38mm
颗粒含量
%
3.2
4.3
6.3
8.5
9.8
g/cm3
最佳含水量
%
饱和度
%
%
校正后最大干
密度
3
校正后最佳
含水量
%
g/cm
2.20
2.18
#
#
#
#
#
#
#
2.14
最
大
干
密
度
g/cm3
2.12
2.10
2.08
在以后使用自
动绘图表过程中，
你只用在自动绘图
表中填盒号，盒质
量会自动填充。
祥临公路临
沧分指中心
试验室
2.22
2.16
在使用本表格
之前请先把你自已
的盒号、盒质量填
入“盒质量输入”
表对应的单元格内
注：
#
#
#
# 2
# 2
2
木头人
（QQ：21839421）
混合比
重为：
2.06
2.04
2.68
2.02
g/cm 3
2.00
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
含水量%
112
击实曲线图
试验：
计算：
复核：
12.0
监理：
三、影响击实效果的因素：
1.含水率的影响


对同一种土料，分别在不同
的含水率下，用同一击数将
他们分层击实，测定土样的
含水率和密度，然后以含水
率为横坐标，干密度为纵坐
标，绘制击实曲线。
从图中可以看出，当含水率
较小时，土的干密度随着含
水率的增加而增大，而当干
密度增加到某一值后，含水
率继续增加反而使干密度减
小。干密度的这一最大值称
为该击数下的最大干密度，
此时对应的含水率称为最优113
含水率。
2.击实功能的影响
1. 实验室中的击实功能是用击数来反映的，对同
一种土，压实功能小，则能达到的最大干密度
也小，最优含水率大；压实功能大，则能达到
的最大干密度也大，最优含水率小
2. 用同一种土料在不同含水率下分别用不同的击
数进行击实试验，就能得到一组随击数而异的
含水率与干密度关系曲线。
114
1、土料的最大干密度和最
优含水率不是常数。最大干
密度随击数的增加而逐渐增
大，最优含水率则逐渐减小。
但是这种增大或减小的速率
是递减的，因而光靠增加击
实功能来提高土的干密度是
有一定限度的。
2、含水率较低时击数的影响显著。当含水率较高时，含水率与干密度
的关系曲线趋近于饱和线，也就是说，这时提高击实功能是无效的。填
料的含水率过高和过低都是不利的，过高恶化土体的力学性质，过低则
填土遇水后容易引起湿陷。
115
3.土类和级配的影响



同样的含水率情况下，粘性土
的粘粒含量越高或塑性指数越
大，越难于压实
对于无粘性土，含水率对压实
性的影响没有像粘性土那么敏
感，其击实曲线与粘性土是不
同的，在含水率较大时得到较
高的干密度。因此在无粘性土
的实际填筑中，同时需要不断
洒水使其在较高含水率下压实。
无粘性土的填筑标准，通常是
用相对密实度来控制的，一般
不进行击实试验
级配良好的土易于压实，反之
则不易压实
116
4．铺土厚度的影响
土在压实功的作用下，其应力随深度增加而逐渐减小，其影
响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。
压实机具
平
碾
振动压实机
柴油打夯机
压实作用沿深度的变化
人工打夯
分层厚度(mm)
每层压实遍数
250～300
6～8
250～350
3～4
200～250
3～4
＜200
3～4
117
四、压实标准与控制：
①. 细粒土压实标准
a. 粘性土存在最优含水量ωop，在填土施工中应该将土
料的含水量控制在ωop左右，以期得到ρdmax，通常取
  op  (2  3%)
b. 工程上常采用压实度Dc控制（作为填方密度控制标准）
填土的干密度
Dc 
 100%
室内标准击实试验的 d max
Ⅰ、Ⅱ级土石坝 Dc>95~98%
Ⅳ~Ⅴ 级土石坝 Dc>92~95%
118
②. 粗粒土压实特性与标准
a.击实曲线
d
① 不存在最优含水量；
特点:
② 在完全风干和饱和两种
状态下易于击实；
③ 潮湿状态下ρd明显降低。

b. 理论分析
20%
 对粗粒土，击实过程中可以自由排水，与细粒土不同。
 在潮湿状态下，存在着假凝聚力，加大了阻力。
c. 压实标准
常用相对密度控制 Dr>0.7~0.75
施工过程中要么风干，要么就充分洒水，使土料饱和
119
③压实质量检查
压实填土的质量以压实系数 控制，工程中可根据结构类型和压实填土所
在部位按下表的数值确定。
压实系数
控制含水
量
(％)
结构类型
填土部位
砌体承重结构
和框架结构
在地基主要受力层范围内
≥0.97
在地基主要受力层范围以下
≥0.95
在地基主要受力层范围内
≥0.96
在地基主要受力层范围以下
≥0.94
排架结构
wop±2
注：1. wop为最优含水量
2. 地坪垫层以下及基础底面标高以上的压实填土，压实系数不应小于0.94。
120
五、压实机械
1、冲击式压实机械
蛙式打夯机、内燃打夯机
121
 2、碾压式压实机械
 自行式：光轮压路机、轮胎压路机
 主要用于土方、砾石、碎石的回填压实及沥青混凝土路面的施
工
 牵引式：光面碾、羊足碾
122
123
 3、振动压实机械： 手扶平板式 主要用于
小面积的地基夯实；振动压路机主要用于工
程量大的大型土方工程
124
施工技术
125
土方工程质量标准与安全技术要求
一 、质量标准
（1）所有基坑、槽、沟的底面土质必须符号设计要求，不得扰动。
（2）填方的基底处理，必须符合设计及施工规范的要求。
（3）回填土料必须符合设计及施工规范的要求
（4）填土必须分层回填，具有一定的密实度，以避免建筑物的不均匀沉降，
检查压实后的实际干密度，采用环刀法取样，取样数量（组数）：
柱基取样按不少于柱基总数的10%，且不少于5个。
基槽或管沟回填每层按长度20ｍ～50ｍ取样一组
基坑、室内填土每层按100㎡～500㎡取样一组
场地平整填方按400㎡～900㎡取样一组。
取样部位应在每层压实后的下半部。
126
 （5）土方工程的允许偏差和质量检验标准，
应符合下表的规定。
 二、安全技术
 主要是对人的操作行为及物、机的不安全
状态的检查，做到文明施工。
127
允许偏差或允许值
项
主
控
项
目
一
般
序
项目
柱基
基坑
基槽
挖方场地平整
人工
机械
检验方法
管沟
地(路)
面基层
1
标高
-50
±30
±50
-50
-50
水准仪
2
长度、宽度
(由设计中心线
向两边量)
+200
-50
+300
-100
+500
-150
+100
-
经纬仪,用
钢尺量
3
边坡坡度
1
表面平整度
观察或用
坡度尺检查
设计要求
20
20
50
20
20
用2m靠尺和
128
楔形塞尺检查
允许偏差或允许值
项
主控
项目
一般
项目
序
检查项目
场地平整
桩基
基坑
基槽
人工
机械
-50
±30
±50
1
标高
2
分层压实系数
设计要求
1
回填土料
设计要求
2
分层厚度及
含水量
设计要求
3
表面平整度
20
20
30
管沟
地(路)
面基础层
-50
-50
检查方法
水准仪
按规定方法
取样检查
或直观鉴别
水准仪及
抽样检查
20
20
用靠尺或水准
仪
129
六、案例
[例1]某土料场土料的分类为中液限粘质土，天然含水
量＝21％，土粒比重＝2.70。室内标准功能击实试
验得到最大干密度＝1.85g/cm3。设计中取压密度
＝95％，并要求压实后土的饱和度≤0.9。问土料的
天然含水量是否适用于填筑？碾压时土料应控制多
大的含水量。
130
[例2]某一施工现场需要填土,基坑的体积为2000m3,土
方来源是从附近土丘开挖,经勘察土的比重为2.70,
含水量为15％,孔隙比为0.60,要求填土的含水量为
17％,干密度为17.6kN/m3,问:
(1) 取土场土的重度、干重度、和饱和度是多少？
(2)应从取土场开采多少方土？
(3)碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？
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案例解析
[案例1]某土料场土料的分类为中液限粘质土，天然含
水量＝21％，土粒比重＝2.70。室内标准功能击实
试验得到最大干密度＝1.85g/cm3。设计中取压密
度＝95％，并要求压实后土的饱和度≤0.9。问土料
的天然含水量是否适用于填筑？碾压时土料应控制
多大的含水量。
132
133
134
[案例2]某一施工现场需要填土,基坑的体积为2000m3,
土方来源是从附近土丘开挖,经勘察土的比重为2.70,
含水量为15％,孔隙比为0.60,要求填土的含水量为
17％,干密度为17.6kN/m3,问:
(1) 取土场土的重度、干重度、和饱和度是多少？
(2)应从取土场开采多少方土？
(3)碾压时应洒多少水？填土的孔隙比是多少？
135
136
137
挖掘机与运土车辆的配合
由技术性能，可按下式算出挖掘机的生产率 P ：
（ m 3 / 台班） （1）
式中 t ——挖掘机每次作业循环延续时间 , s ；
q ——挖掘机斗容量 , m 3
K S ——土的最初可松性系数，见表 1-1 ；
K C ——土斗的充盈系数，可取 0.8 ~ 1.1 ；
K B ——工作时间利用系数，一般为 0.6 ~ 0.8 。
138
一般情况下，汽车的载重量以每斗土重的 3~5 倍为宜。运土车辆的数
量 N ，可按下式计算：
（2）
T ——运输车辆每一工作循环延续时间（ s ），由装车、
重车运 输、卸车、空车开回及 等待时间组成；
t 1 ——运输车辆调头而使挖掘机等待的时间， s ；
t 2 ——运输车辆装满一车土的时间， s ；
139
n ——运土车辆每车装土次数；
Q ——运土车辆的载重量， t ；
（3）
q ——挖掘机斗容量， m 3 ；
γ ——土的重度， kN/m 3 。
为了减少车辆的调头、等待和装土时间，装土场地必须考虑调头方
法及停车位置。如在坑边设置两个通道，使汽车不用调头，可以缩短调
头、等待时间。
140
[案例3]某土方工程，土方工程量 15000m3 ，堆土区距挖土区500m ，
土的重度为 17.5 kN/m3 ，根据下列数据，从经济上分析最佳方案。
机械
方案一
方案二
2m³挖土机配12t汽车
6m³铲运车
挖土机
汽车
铲运车
台班费
1000元/台班
300元/台班
700元/台班
一次性费用
2000元/每台
100元/每辆
2500元/每台
计算生产率的
数据
挖土循环时间为 汽车循环一次时 运距100m时，
40s，最初可
间为12min
时间系数2.0台
松性系数1.20，
班/1000 m³
土斗充盈系数
每增加50m运
1.0。时间利用系
距，增加0.4台
数0.8,等待时间
班/1000 m³
30s
141
解：方案一：
(m3/ 台班 )
取 n =4
t 2 = nt =4 × 40=160s
t 1 =30s
取 N ＝ 4 （辆）
（元 /m3 ）
142
方案二： 2.0+0.4 × (500-100)/50=2.0+0.4 × 400/50=5.2（台班 /1000m3 ）
（元 /m3 ）
第一方案土方施工单价较小，所以选用方案一。
143
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