任务1.1
土方工程基本概述

土方工程是地基与基础分部工程的重要子分部工程。它包括土（石）的挖掘、运输、填筑、平整和压实等主要施工过程，以及排水、降水和土壁支撑等准备工作与辅助工作。

1.1.1 土方工程的施工特点

（1）工程量大，劳动强度高

大型建筑的场地平整，其土方工程量有时可达数百万立方米以上，施工面积达数平方千米；大型基坑的开挖，有的深达 20 多米，施工工期长，任务重，劳动强度高。在组织施工时，为了减轻繁重的体力劳动，提高生产效率，加快施工进度，降低工程成本，应尽可能采用机械化施工。

（2）施工条件复杂

土方工程施工多为露天作业，受气候、水文、地质等影响很大，施工中不确定因素较多。因此，在施工前必须进行充分的调查研究，做好各项施工准备工作，制订合理的施工方案，确保施工顺利进行，保证工程质量。

（3）受场地影响

任何建筑物基础都有一定的埋置深度，基坑（槽）的开挖、土方的留置和存放都受到施工场地的影响，特别是在城市施工，场地狭窄，往往由于施工方案不妥，导致周围建筑设施出现安全问题。因此，施工前必须充分熟悉施工场地情况，了解周围建筑结构形式和地质技术资料，科学规划，制订切实可行的施工方案，确保周围建筑物安全。

1.1.2 土的工程分类与鉴别方法

在土方工程施工中，根据土的坚硬程度及开挖的难易程度将土分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石 8 类。前 4 类属于一般土，后 4 类属于岩石。其分类和鉴别方法见表1.1。

土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案、劳动量消耗和工程费用。土体越硬，劳动消耗量越大，工程成本越高。正确鉴别和区分土的种类，可以合理地选择施工方法，准确地套用定额并计算土方工程费用。

1.1.3 土的工程性质

土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是确定土方施工方案的基本资料。土的工程性质包括土的含水量、密度、可松性和渗透性。

（1）土的含水量

土的含水量是指土中水的质量与土的固体颗粒质量的百分比。其计算公式为：

式中 m _w ——土中水的质量，kg;

m _s ——土中固体颗粒的质量，是指土经过 105℃烘干后的质量，kg。

含水量表示土体的干湿程度。含水量在 5%以下称为干土；含水量在 5%~30%称为潮湿土；含水量大于30%称为湿土。土的含水量随气候、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接影响。

（2）土的密度

土的密度分为天然密度和干密度，它表示土体的密实程度。

①土的天然密度是指土在天然状态下单位体积的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：

式中ρ——土的天然密度，kg/ m ³ ;

m——土的总质量，kg;

V——土的体积，m ³ 。

土的天然密度随着土颗粒的组成、孔隙的多少和含水量的变化而变化。一般黏土的天然密度为 1 600~2 200 kg/ m ³ ，密度越大，土体越硬，挖掘越困难。

②土的干密度是指土的固体颗粒质量与土的总体积的比值，其计算公式为：

式中ρ _d ——土的干密度，kg/ m ³ ;

m _s ——土的固体颗粒质量，kg;

V——土的总体积，m ³ 。

在一定程度上，土的干密度反映了土体颗粒排列的紧密程度。土的干密度越大，表示土体越密实。在土方填筑时，常以土的干密度来控制土的夯实标准。

（3）土的可松性

自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能恢复到原状土的体积，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数表示，即：

式中 K _s 、 ——土的最初、最终可松性系数；

V ₁ ——土在天然状态下的体积，m ³ ;

V ₂ ——土挖出后在松散状态下的体积，m ³ ;

V ₃ ——土经压（夯）实后的体积，m ³ 。

土的最初可松性系数K _s ，是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数 ，是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1。

（4）土的渗透性

土的渗透性是指土体被水透过的难易程度。土的渗透性用渗透系数K表示，它表示单位时间内水穿透土层的能力，一般由试验确定，单位为m/d。渗透系数与土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降水及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见表1.2。

（5）土方边坡

土方边坡的坡度用挖方深度（或填方深度）h与底宽b之比表示，如图1.1 所示。

式中 m——边坡系数。

土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间长短、边坡附近各种荷载状况及排水情况有关。当土质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立土壁而不加支撑，但深度不宜超过下列规定：

①密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）——1.0 m;

②硬塑、可塑的粉土及粉质黏土——1.25 m;

③硬塑、可塑的黏土和碎石类土（充填物为黏性土）——1.5 m;

④坚硬的黏土——2 m。

挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立土壁加支撑。

基坑（槽）或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。当挖基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实际情况采取护面措施，如帆布覆盖法、塑料薄膜覆盖法、坡面拉网法或挂网法等。

当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑（槽）或管沟底面标高时，挖方深度在5 m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1.3 的规定。

永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表1.4 的规定。