2.1 土方工程

2.1.1 土方开挖

土方工程的施工过程主要包括：土方开挖、运输、填筑与压实等。应尽量采用机械施工，以加快施工速度。常用的施工机械有：推土机、铲运机、装载机、单斗挖土机等。土方工程施工前通常需完成以下准备工作：施工现场准备，土方工程的测量放线和编制施工组织设计等。有时还需完成以下辅助工作，如基坑、沟槽的边坡保护、土壁的支撑、降低地下水位等。

1.土方边坡

土方开挖过程中及开挖完毕后，基坑（槽）边坡土体由于自重产生的下滑力在土体中产生剪应力，该剪应力主要靠土体的内摩阻力和内聚力平衡，一旦土体中力的体系失去平衡，边坡就会塌方。

为了避免不同土质的物理性能、开挖深度、土的含水率对边坡土壁的稳定性产生影响而塌方，在土方开挖时将坑、槽挖成上口大、下口小的形状，依靠土的自稳性能保持土壁的相对稳定。

土方边坡用边坡坡度和边坡系数表示，两者互为倒数，工程中常以1∶ m 表示放坡。边坡坡度是以土方挖土深度 H 与边坡底宽 B 之比表示，如图2-1所示。即：

式中 m = 称为边坡系数。

土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、坡顶荷载状况、降排水情况及气候条件等有关。根据各层土质及土体所受到的压力，边坡可做成直线形、折线形或阶梯形，以减少土方量。当土质均匀、湿度正常，地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高，且敞露时间不长时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定：

密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）为1.0m。

硬塑、可塑的粉土及粉质黏土为1.25m。

硬塑、可塑的黏土和碎石类土（充填物为黏性土）为1.5m。

坚硬的黏土为2m。

挖方深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。

当土的湿度、土质及其他地质条件较好且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内可放坡开挖不加支撑的，其边坡的最陡坡度经验值应符合表2-1规定。

注：静载指堆土或材料等；动载指机械挖土或汽车运输作业等。静载或动载距挖方边缘的距离应保证边坡和直立壁的稳定；堆土或材料应距挖方边缘0.8m以外，高度不超过1.5m。

永久性挖方边坡应按设计要求放坡。对使用时间较长的临时性挖方边坡坡度，根据现行规范，其边坡的挖方深度及边坡的最陡坡度应符合表2-2规定。

注：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。

2.土壁支撑

土壁支撑是土方施工中的重要工作。应根据工程特点、地质条件、现有的施工技术水平、施工机械设备等合理选择支护方案，保证施工质量和安全。土壁支撑有较多的方式。

（1）横撑式支撑。当开挖较窄的沟槽时多采用横撑式支撑。即采用横竖楞木、横竖挡土板、工具式横撑等直接进行支撑。可分为水平挡土板和垂直挡土板两种，如图2-2所示。这种支撑形式施工较为方便，但支撑深度不宜太大。

采用横撑式支撑时，应随挖随撑，支撑牢固。施工中应经常检查，如有松动、变形等现象时，应及时加固或更换。支撑的拆除应按回填顺序依次进行，多层支撑应自下而上逐层拆除，随拆随填。拆除支撑时，应防止附近建筑物和构筑物等产生下沉和破坏，必要时应采取妥善的保护措施。

（2）桩墙式支撑。桩墙式支撑中有许多的支撑方式，如：钢板桩、预制钢筋混凝土板桩等连续式排桩，预制钢筋混凝土桩、人工挖孔灌注桩、钻孔灌注桩、沉管灌注桩、H型钢桩、工字型钢桩等分离式排桩，地下连续墙、有加劲钢筋的水泥土支护墙等。

（3）重力式支撑。通过加固基坑周边的土形成一定厚度的重力式墙，达到挡土的目的。如：水泥粉喷桩、深层搅拌水泥支护结构、高压旋喷帷幕墙、化学注浆防渗挡土墙等。

（4）土钉、喷锚支护。土钉、喷锚支护是一种利用加固后的原位土体来维护基坑边坡稳定的支护方法。一般由土钉（锚杆）、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成。

3.基坑（槽）开挖

基坑（槽）开挖有人工开挖和机械开挖，对于大型基坑应优先考虑选用机械化施工，以减轻繁重的体力劳动，加快施工进度。

开挖基坑（槽）应按规定的尺寸合理确定开挖顺序和分层开挖深度，连续地进行施工，尽快地完成。

1）开挖基坑（槽）时，应符合下列规定：

①由于土方开挖施工要求标高、断面准确，土体应有足够的强度和稳定性，因此在开挖过程中要随时注意检查。

②挖出的土除预留一部分用作回填外，在场地内不得任意堆放，应把多余的土运到弃土地区，以免妨碍施工。为防止坑壁滑坍，根据土质情况及坑（槽）深度，在坑顶两边一定距离（一般为0.8m）内不得堆放弃土，在此距离外堆土高度不得超过1.5m，否则，应验算边坡的稳定性，在柱基周围、墙基或围墙一侧，不得堆土过高。

③在坑边放置有动载的机械设备时，也应根据验算结果，离开坑边较远距离，如地质条件不好，还应采取加固措施。

为防止基底土（尤其是软土）受到浸水或其他原因的扰动，基坑（槽）挖好后，应立即做垫层或浇筑基础，否则，挖土时应在基底标高以上保留150～300mm厚的土层，待基础施工时再行挖去。

④如用机械挖土，为防止扰动基底土，破坏结构，不应直接挖到坑（槽）底，应根据机械种类，在基底标高以上留出200～300mm，待基础施工前用人工铲平修整。

挖土不得挖至基坑（槽）的设计标高以下，如果个别处超挖，应用与基土相同的土料填补，并夯实到要求的密实度。如果用当地土填补不能达到要求的密实度时，应用碎石类土填补，并仔细夯实到要求的密实度。如果在重要部位超挖时，可用低强度等级的混凝土填补。

2）在软土地区开挖基坑（槽）时，尚应符合下列规定：

①施工前必须做好场地排水和降低地下水位的工作，地下水位应降低至开挖面或基底500mm以下后，再开挖。降水工作应持续到设计允许停止或回填完毕。

②软土开挖时，宜选用对道路压强较小的施工机械，当场地土不能满足机械行走要求时，可采用铺设工具式路基箱板等措施。

③开挖边坡坡度不宜大于1∶1.5。当遇淤泥和淤泥质土时，边坡坡度应根据实际情况适当减小；对淤泥和淤泥质土层厚度大于1m且有工程桩的土层进行开挖时，应进行土体稳定性验算。

④当淤泥、淤泥质土层厚度大于1m时，宜采用斜面分层开挖，分层厚度不宜大于1m。

⑤当土方暂停开挖时，挖方边坡应及时修整，清除边坡上工程桩的桩间土，施工机械与物资不得靠近边坡停放。

⑥相邻基坑（槽）和管沟开挖时，宜按先深后浅或同时进行的施工顺序，并应及时施工垫层、基础；当基坑（槽）内含有局部深坑时，宜对深坑部分采取加固措施。

⑦土方开挖应遵循先支后挖、均衡分层、对称开挖的原则进行。

⑧在密集群桩上开挖时，应在工程桩完成后，间隔一段时间再进行土方施工，桩顶以上300mm以内应采取人工开挖。在密集群桩附近开挖基坑（槽）时，应采取措施，防止桩基位移。

4.深基坑开挖

深基坑一般采用“分层开挖，先撑后挖”的开挖原则。基坑深度较大时，应分层开挖，以防开挖面的坡度过陡，引起土体位移、坑底面隆起、桩基侧移等异常现象发生。深基坑一般都采用支护结构以减小挖土面积，防止边坡塌方。

深基坑开挖注意事项：

1）在挖土和支撑过程中，对支撑系统的稳定性要有专人检查、观测，并做好记录。发生异常，应立即查清原因，采取针对性技术措施。

2）开挖过程中，对支护墙体出现的水土流失现象应及时进行封堵，同时留出泄水通道，严防地面大量沉陷、支护结构失稳等灾害性事故的发生。

3）严格限制坑顶周围堆土等超载，适当限制与隔离坑顶周围振动荷载作用。

4）开挖过程中，应定时检查井点降水深度。

5）应做好机械上下基坑坡道部位的支护。严禁在挖土过程中，碰撞支护结构体系和工程桩，严禁损坏防渗帷幕。基坑挖土时，将挖土机械、车辆的通道布置、挖土的顺序及周围堆土位置安排等列为对周围环境的影响因素进行综合考虑。

6）深基坑开挖过程中，随着土的挖除，下层土因逐渐卸载而有可能回弹，尤其在基坑挖至设计标高后，如搁置时间过久，回弹更为显著。对深基坑开挖后的土体回弹，应有适当的估计，如在勘察阶段，土样的压缩试验中应补充卸荷弹性试验等。还可以采取结构措施，在基底设置桩基等，或事先对结构下部土质进行深层地基加固。施工中减少基坑弹性隆起的一个有效方法是把土体中有效应力的改变降低到最少。具体方法有加速建造主体结构，或逐步利用基础的重量来代替被挖去土体的重量，或采用逆筑法施工（先施工主体，再施工基础）。

7）基坑（槽）开挖后应及时组织地基验槽，并迅速进行垫层施工，防止暴晒和雨水浸刷，使基坑（槽）的原状结构被破坏。

2.1.2 土方回填

1.土方回填的要求

（1）对回填土料的选择。填料应符合设计要求，不同填料不应混填。设计无要求时，应符合下列规定：

1）不同土类应分别经过击实试验测定填料的最大干密度和最佳含水量，填料含水量与最佳含水量的偏差控制在±2%范围内。

2）草皮土和有机质含量大于8%的土，不应用于有压实要求的回填区域。

3）淤泥和淤泥质土不宜作为填料，在软土或沼泽地区，经过处理且符合压实要求后，可用于回填次要部位或无压实要求的区域。

4）碎石类土或爆破石渣，可用于表层以下回填，可采用碾压法或强夯法施工。采用分层碾压时，厚度应根据压实机具通过试验确定，一般不宜超过500mm，其最大粒径不得超过每层厚度的3/4；采用强夯法施工时，填筑厚度和最大粒径应根据强夯夯击能量大小和施工条件通过试验确定；为了保证填料的均匀性，粒径一般不宜大于1m，大块填料不应集中，且不宜填在分段接头处或回填与山坡连接处。

5）两种透水性不同的填料分层填筑时，上层宜填透水性较小的填料。

6）填料为黏性土时，回填前应检验其含水量是否在控制范围内，当含水量偏高，可采用翻松晾晒或均匀掺入干土或生石灰等措施；当含水量偏低，可采用预先洒水湿润。

（2）对回填基底的处理。回填基底的处理，应符合设计要求。设计无要求时，应符合下列规定：

1）基底上的树墩及主根应拔除，排干水田、水库、鱼塘等的积水，对软土进行处理。

2）设计标高500mm以内的草皮、垃圾及软土应清除。

3）坡度大于1∶5时，应将基底挖成台阶，台阶面内倾，台阶高宽比为1∶2，台阶高度不大于1m。

4）当坡面有渗水时，应设置盲沟将渗水引出填筑体外。

（3）土方回填施工要求。

1）土方回填前，应根据设计要求和不同质量等级标准来确定施工工艺和方法。土方回填时，应先低处后高处，逐层填筑。

2）土方回填应填筑压实，且压实系数应满足设计要求。当采用分层回填时，应在下层的压实系数经试验合格后，才能进行上层施工。

3）碾压机械压实回填时，一般先静压后振动或先轻后重，并控制行驶速度，平碾和振动碾不宜超过2km/h，羊角碾不宜超过3km/h。

4）每次碾压，机具应从两侧向中央进行，主轮应重叠150mm以上。

5）对有排水沟、电缆沟、涵洞、挡土墙等结构的区域进行回填时，可用小型机具或人工分层夯实。填料宜使用砂土、砂砾石、碎石等，不宜用黏土回填。在挡土墙泄水孔附近应按设计做好滤水层和排水盲沟。

6）施工中应防止出现翻浆或弹簧土现象，特别是雨期施工时，应集中力量分段回填碾压，还应加强临时排水设施，回填面应保持一定的流水坡度，避免积水。对于局部翻浆或弹簧土可以采取换填或翻松晾晒等方法处理。在地下水位较高的区域施工时，应设置盲沟疏干地下水。

2.填土压实的方法

填土压实方法有碾压、夯实和振动压实三种。

（1）碾压法。是靠机械的滚轮在土表面反复滚压，靠机械自重将土压实。

碾压机械有光面碾（压路机）、羊足碾和气胎碾。还可利用运土机械进行碾压。

碾压机械压实填方时，行驶速度不宜过快，一般平碾控制在2km/h，羊足碾控制在3km/h。否则会影响压实效果。

用碾压法压实填土时，铺土应均匀一致，碾压遍数要一样，碾压方向以从填土区的两边逐渐压向中心，每次碾压应有150～200mm的重叠。

（2）夯实法。是利用夯锤的冲击来达到使基土密实的目的。

夯实法分人工夯实和机械夯实两种。夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机。人工夯土用的工具有木夯、石夯等。

夯实法的优点是，可以夯实较厚的土层。采用重型夯土机（如1t以上的重锤）时，其夯实厚度可达1～1.5m。但对木夯、石夯或蛙式打夯机等夯土工具，其夯实厚度则较小，一般均在200mm以内。

（3）振动压实法。振动压实法是将重锤放在土层的表面或内部，借助于振动设备使重锤振动，土壤颗粒即发生相对位移达到紧密状态。此法用于振实非黏性土效果较好。

3.填土压实的影响因素

填土压实的影响因素较多，主要有压实功、土的含水量以及每层铺土厚度。

（1）压实功的影响。填土压实后的密度与压实机械在其上所施加的功有一定的关系。土的密度与所耗的功的关系如图2-3所示。当土的含水量一定，在开始压实时，土的密度急剧增加，待到接近土的最大密度时，压实功虽然增加许多，而土的密度则变化甚小。实际施工中，对不同的土应根据选择的压实机械和密实度要求选择合理的压实遍数，如：对于砂土只需碾压或夯击2～3遍，对于粉土只需3～4遍，对于粉质黏土或黏土只需5～6遍。此外，松土不宜用重型碾压机械直接滚压，否则土层有强烈起伏现象，效率不高。如果先用轻碾压实，再用重碾压实就会取得较好效果。

（2）含水量的影响。在同一压实功条件下，填土的含水量对压实质量有直接影响。较为干燥的土，由于土颗粒之间的摩阻力较大，因而不易压实。当含水量超过一定限度时，土颗粒之间孔隙由水填充而呈饱和状态，也不能压实。当土的含水量适当时，水起了润滑作用，土颗粒之间的摩阻力减少，压实效果最好。各种土壤都有其最佳含水量。土在这种含水量的条件下，使用同样的压实功进行压实，所得到的密度最大（图2-4），各种土的最佳含水量和最大干密度可参考表2-3。

注：1.表中土的最大密度应根据现场实际达到的数字为准。

2.一般性的回填可不作此项测定。

工地简单检验黏性土含水量的方法一般是以手握成团落地开花为适宜。为了保证填土在压实过程中处于最佳含水量状态，当土过湿时应予翻松晾干，也可掺入同类于土或吸水性土料，过干时，则应预先洒水润湿。

（3）铺土厚度的影响。土在压实功的作用下，土壤内的应力随深度增加而逐渐减小（图2-5），其影响深度与压实机械、土的性质和含水量等有关。铺土厚度应小于压实机械压土时的作用深度。最优的铺土厚度应能使土方压实而机械的功耗费最少，可按照表2-4选用。在表中规定的压实遍数范围内，轻型压实机械取大值，重型的则取小值。