第一節(jié) 土方工程概述

土方工程是建筑工程施工的首項(xiàng)工程，主要包括土的開挖、運(yùn)輸和填筑等施工，有時(shí)還要進(jìn)行排水、降水和土壁支護(hù)等準(zhǔn)備與輔助工作。土方工程具有量大面廣、勞動(dòng)繁重和施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)，受氣候、水文、地質(zhì)、地下障礙等因素影響較大，不確定因素較多，存在較大的危險(xiǎn)性。因此，在施工前必須做好調(diào)查研究，選用合理的施工方案，采用先進(jìn)的施工方法和機(jī)械施工，以保證工程的質(zhì)量和安全。

一、土方工程施工特點(diǎn)

1．土方工程的工程內(nèi)容

常見的土方工程施工包括平整場(chǎng)地、挖基槽、挖基坑、挖土方、回填土等。

（1）平整場(chǎng)地。平整場(chǎng)地是指工程破土開工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)厚度300mm以內(nèi)地面的挖填和找平。

（2）挖基槽。挖基槽是指挖土寬度在3m以內(nèi)且長(zhǎng)度大于寬度3倍時(shí)設(shè)計(jì)室外地坪以下的挖土。

（3）挖基坑。挖基坑是指挖土底面積在20m2以內(nèi)且長(zhǎng)度小于或等于寬度3倍時(shí)設(shè)計(jì)室外地坪以下挖土。

（4）挖土方。凡是不滿足上述平整場(chǎng)地、基槽、基坑條件的土方開挖，均為挖土方。

（5）回填土。回填土可分為夯填和松填。基礎(chǔ)回填土和室內(nèi)回填土通常都采用夯填。

2．土方工程的施工特點(diǎn)

（1）土方量大，勞動(dòng)繁重，工期長(zhǎng)。因此，為了減輕土方施工繁重的勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、縮短工期、降低工程成本，在組織土方工程施工時(shí)，應(yīng)盡可能采用機(jī)械化施工的方法。

（2）施工條件復(fù)雜。土方施工一般為露天作業(yè)，受地區(qū)、氣候、水文地質(zhì)條件的影響大，同時(shí)，受周圍環(huán)境條件的制約也很多。因此，在組織土方施工前，必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體施工條件、工期和質(zhì)量要求，擬訂切實(shí)可行的土方工程施工方案。

二、土的工程分類

土的種類繁多，分類方法各異。在土方工程施工中，土的工程分類按土的開挖難易程度可以分為八類，見表1-1。表中一類土至四類土為土，五類土至八類土為巖石。在選擇施工挖土機(jī)械和套用建筑安裝工程勞動(dòng)定額時(shí)要依據(jù)土的工程類別進(jìn)行選擇。

三、土的性質(zhì)

土一般由土顆粒（固相）、水（液相）和空氣（氣相）三部分組成，這三部分之間的比例關(guān)系隨著周圍條件的變化而變化。三者之間比例不同，反映出土的物理狀態(tài)也不同，如干燥、稍濕或很濕，密實(shí)、稍密或松散。這些指標(biāo)是最基本的物理性質(zhì)指標(biāo)，對(duì)評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)，進(jìn)行土的工程分類具有重要的意義。

土的三相物質(zhì)是混合分布的，為闡述方便，一般用土的三相圖表示，如圖1-1所示。三相圖中將土的固體顆粒、水、空氣各自劃分開來(lái)。

圖中符號(hào)的意義 m——土的總質(zhì)量（m=ms+mw）（kg）；

ms——土中固體顆粒的質(zhì)量（kg）；

mw——土中水的質(zhì)量（kg）；

V——土的總體積（V=Vs+Vw+Va）（m3）；

Va——土中空氣體積（m3）；

Vs——土中固體顆粒體積（m3）；

Vw——土中水所占的體積（m3）；

Vv——土中孔隙體積（Vv=Va+Vw）（m3）。

1．土的天然密度和干密度

土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，稱為土的天然密度。土的天然密度用ρ表示，計(jì)算公式為

ρ=m/V

式中 m——土的總質(zhì)量（kg）；

V——土的總體積（m3）。

單位體積中土的固定顆粒的質(zhì)量稱為土的干密度，土的干密度用ρd表示，計(jì)算公式為

ρd=ms/V

式中 ms——土中固體顆粒的質(zhì)量（kg）；

V——土的總體積（m3）。

土的干密度越大，表示土越密實(shí)。工程上常將土的干密度作為評(píng)定土體密實(shí)程度的標(biāo)準(zhǔn)，以控制填土工程的壓實(shí)質(zhì)量。土的干密度與土的天然密度之間的關(guān)系可表示為

2．土的天然含水率

土的含水率是土中水的質(zhì)量與固體顆粒質(zhì)量之比的百分率，即

式中 w——土的含水率；

mw——土中水的質(zhì)量（kg）；

ms——土中固體顆粒的質(zhì)量（kg）。

3．土的孔隙比和孔隙率

孔隙比和孔隙率反映了土的密實(shí)程度，孔隙比和孔隙率越小土越密實(shí)。孔隙比e是土中孔隙體積Vv與固體顆粒體積Vs的比值，可表示為

式中 Vv——土中孔隙體積（m3）；

Vs——土中固體顆粒體積（m3）。

孔隙率n是土中孔隙體積與總體積V的比值，用百分率表示，可表示為

式中 V——土的總體積（m3）。

對(duì)于同一類土，孔隙率e越大，孔隙體積就越大，從而使土的壓縮性和透水性都增大，土的強(qiáng)度降低。故工程上也常用孔隙比來(lái)判斷土的密實(shí)程度和工程性質(zhì)。

4．土的可松性

土具有可松性，即自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)其原來(lái)的體積。土的可松性系數(shù)可表示為

式中 Ks——土的最初可松性系數(shù)；

K′s——土的最后可松性系數(shù)；

V原狀——土在天然狀態(tài)下的體積（m3）；

V松散——土挖出后在松散狀態(tài)下的體積（m3）；

V壓實(shí)——土經(jīng)回填壓（夯）實(shí)后的體積（m3）。

土的可松性對(duì)確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高、土方量的平衡調(diào)配、計(jì)算運(yùn)土機(jī)具的數(shù)量和棄土坑的容積，以及計(jì)算填方所需的挖方體積等均有很大影響。各類土的可松性系數(shù)見表1-2。

5．土的壓縮性

土的壓縮性是指土在壓力作用下體積變小的性質(zhì)。取土回填或移挖作填，松土經(jīng)運(yùn)輸、填壓以后，均會(huì)壓縮，一般土的壓縮率參考值見表1-3。

6．土的滲透性

土的滲透性是指土體被水透過(guò)的性質(zhì)，通常用滲透系數(shù)K表示。滲透系數(shù)K表示單位時(shí)間內(nèi)水穿透土層的能力，以m/d表示。根據(jù)滲透系數(shù)不同，土可分為透水性土（如砂土）和不透水性土（如黏土）。土的滲透性影響施工降水與排水的速度。土的滲透系數(shù)參考值見表1-4。