§1-1土石方简介
一、土的分类：
1、土的工程分类（按照挖土的复杂程度）：
土的工程分类 表1-1
注：1．土的级别为相当于一般16级土石分类级别；
2．坚实系数f 为相当于普氏岩石强度系数。
2、岩石按坚硬程度分类：
岩石坚硬程度的定性划分 表1-2
3、按岩体完整程度划分
岩体完整程度的划分 表1-3
注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的二次方。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。
4、粘性土按塑性指数分类：
粘性土按塑性指数I P 分类 表1-4
注：1．塑性指数由相应76g 圆锥体沉入土样中深度为10mm 时测定的液限计算而得；
2．I P ＜10的土，称粉土（少粘性土）；粉土又分粘质粉土（粉粒＞0.05mm 不到50%，I P ＜10）、砂质粉土（粉粒＞0.5mm 占50%以上，I P ＜10）。
二、土的基本性质：
土的基本物理性质指标 表1-5
注：表中
W ——土的总重力（量）； W s ——土的固体颗粒的重力（量）； ρw ——蒸馏水的密度，一般取ρw =1t/m3； γw ——水的重度，近似取γw =10kN/m3； g ——重力加速度，取g =10N/Kg
2、土的力学性质指标： ①压缩系数
土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：
a =1000⨯
e 1-e 2
（1-1）
p 1-p 2
式中 1000——单位换算系数； a ——土的压缩系数（MPa -1）；
p 1、p 2——固结压力（kPa ）； e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：
（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土； （2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土； （3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。 ②压缩模量
工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标，压缩模量按下式计算：
E s =
1+e 0
（1-2） a
式中 Es ——土的压缩模量（MPa ）； e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；
a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。 ③土的内摩擦角υ和粘聚力c
图1-1 抗剪强度与法向应力的关系曲线 （a ）粘性土； （b ）砂土
④抗剪强度计算：土的抗剪强度一般按下式计算：τf ＝σ²tg υ＋c （1-3） 式中 τf ——土的抗剪强度（kPa ）；
σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa ）；
υ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；
c ——土的粘聚力（kPa ），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c ＝0。 3、土的工程性质： ①土的可松性
土的可松性是土经挖掘以后，组织破坏，体积增加的性质，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。土的可松性程度一般以可松性系数表示。它是挖填土方时，计算土方机械生产率、回填土方量、运输机具数量、进行场地平整规划竖向设计、土方平衡调配的重要参数。
最初可松性系数K s ＝V 2/V1；最终可松性系数K' s ＝V 3/V1；
V 1——开挖前土的自然体积；V 2——开挖后土的松散体积；V 3——运至填方处压实后之体积。
各种土的可松性参考数值 表1-6
②土的压缩性
取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩性以土的压缩率表示。
土的压缩率P 的参考值 表1-7
一般可按填方截面增加10%~20%方数考虑。
3．土的休止角：土的休止角（安息角）是指在某一状态下的土体可以稳定的坡度。
土的休止角 表1-8
4、土的渗透系数：k=Q/A²I
渗透系数的确定方法主要有常水头试验法和变水头试验法：
①常水头试验法：常水头试验适用于透水性大（ k >10 -3 cm /s ）的土，例如砂土。
②变水头试验法：粘性土由于渗透系数很小，流经试样的总水量也很小，不易准确测定，可采用变水头试验，即整个试验过程中，水头随时间而变化。 三、土的简单鉴别： 1、粘性土的现场鉴别方法：
粘性土的现场鉴别方法 表1-9
2、碎石土的现场鉴别：
碎石土密实度现场鉴别方法 表1-10
注：①骨架颗粒系指与表1-10相对应粒径的颗粒。②碎石土的密实度应按表列各项要求综合确定。
§1-2土方工程量计算
一、场地平整土方量计算：
场地平整是将需进行建筑范围内的自然地面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。
在工程总承包施工中，三通一平工作常常是由施工单位来实施。它的一般施工工艺程序安排是：现场勘察→清除地面障碍物→标定整平范围→设置水准基点→设置方格网，测量标高→计算土方挖填工程量→平整土方→场地碾压→验收。
土方量的计算有方格网法和横截面法。
（一）方格网法：一般在地形起伏不大的地区采用，计算步骤如下：
①划分方格网：方格网边长a （10-40m ），水平边长，角点编号（A 3、阿拉伯数字）； ②确定方格角点自然地面标高H ：根据地形等高线采用直线插入法确定，现场测量； ③确定场地设计标高H 0并根据相关影响因素进行调整H 0＇； ④确定角点施工高度（填、挖方高度），即角点高差Δh ； ⑤确定零点、零线、确定底面图形及面积； ⑥按照公式计算各填挖方区土方量。 1、确定场地设计标高H 0的方法：
①最小二乘法：挖填方平衡而且挖、填方总量之和最小；
②按照挖填方平衡原理确定：H 0值可由下式求得：
H 0
H ∑=
1
+2∑H 2+3∑H 3+4∑H 4
4N
（1-2)
式中 a ——方格网边长（m ）； N ——方格网数（个）；
H 1——一个方格共有的角点标高（m ）； H 2——二个方格共有的角点标高（m ）； H 3——三个方格共有的角点标高（m ）； H 4——四个方格共有的角点标高（m ）。 ③由规划部门直接确定： 2、影响场地设计标高H 0的主要因素： ①土的可松性；
②场地排水条件的影响；单向排水时H 0＇＝ H 0 ＋ l ²i （ 1-3 ）
双向排水时H 0＇＝ H 0 ± l x i x ± l y i y （ 1-4 ）
③边坡用土的影响；
④设计标高以上（以下）的填方 （挖方）；
⑤就近借土（弃土）的影响；⑥土方机械化施工的影响。
3、角点高差Δh= H0＇- H （＞0为填方，＜0为挖方），+为填方，—为挖方。 4、零点确定方法：
①计算法（直线插入法）：零点的位置按下式计算（图1-2）：
x 1=
h 1h 2⨯a x 2=⨯a （1-5）
h 1+h 2h 1+h 2
式中 x 1、x 2——角点至零点的距离（m ）；
h 1、h 2——相邻两角点的施工高度（m ），均用绝对值； a ——方格网的边长（m ）。
图1-2 零点位置计算示意图
②为省略计算，亦可采用图解法直接求出零点位置，方法是用尺在各角上标出相应比例，用尺
相接，与方格相交点即为零点位置。这种方法可避免计算（或查表）出现的错误。
图1-3 零点位置图解法
5、计算土方体积：按方格网底面积图形和表1-11所列体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量，或用查表法计算。
常用方格网点计算公式 表
1-11
本表是按照公式V=∑S 底²H 均
（二）横断面法：
横截面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤和方法如下：
①划分横截面
根据地形图、竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分横截面，使截面尽量垂直于等高线或主要建筑物的边长，各截面间的间距S 可以不等，一般可用10m 或20m ，在平坦地区可用大些，但最大不大于100m 。
②画横截面图形
按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为挖方或填方的截面。
③计算横截面面积：计算每个截面的挖方或填方截面面积。 ④计算土方量
根据横截面面积按下式计算土方量：V =
A 1+A 2
⨯s (1-6) 2
式中 V ——相邻两横截面间的土方量（m 3）；
A 1、A 2——相邻两横截面的挖（－）或填（＋）的截面积（m 2）； S ——相邻两横截面的间距（m ）。 （三）边坡土方量计算：
用于平整场地、修筑路基、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用图算法。
图算法系根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体，一种为三角棱体；另一种为三角棱柱体，然后应用几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇
总即得场地总挖土（－）、填土（＋）的土方工程量。
1F ²L 3
1②三角棱柱体体积计算V=（F 1+F2）²L 2
L ③当两端横截面面积差异较大时：V=(F1+F2+4F0) 6①三角楞锥体体积计算V=
（四）土方调配及其计算：
1、土方的平衡与调配原则
①挖方与填方基本达到平衡，减少重复倒运，尤其要避免倒流、乱流、对流；
②挖（填）方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即总土方运输量或运输费用最小；
③好土应用在回填密实度要求较高的地区，即回填土质量的要求；
④整体与局部、前期与后期施工、与地下构筑物的施工结合；
⑤取土或弃土应尽量不占农田或少占农田，弃土尽可能有规划地造田；
⑥同时便于机具调配、机械化施工。
2、土方平衡与调配的步骤及方法：土方平衡与调配需编制相应的土方调配图，其步骤如下： ⑪划分调配区。在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适当划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。划分时应注意以下几点：
①划分应与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑开工顺序、分期施工顺序；
②调配区大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作尺寸要求；
③调配区范围应和土方工程量计算用的方格网相协调，一般可由若干个方格组成一个调配区； ④当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。
⑫计算各调配区的土方量并标明在图上。
⑬计算各挖、填方调配区之间的平均运距，即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离， 一般情况下，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置代替重心坐标。
⑭采用“最小元素法”编制土方初始调配方案，在最小运距内添加最大土方量。
⑮确定土方最优调配方案。对于线性规划中的运输间题，可以用“表上作业法”来求解，使总土方运输量为最小值，即为最优调配方案。
⑯绘出土方调配图。根据以上计算，标出调配方向、土方数量及运距（平均运距再加施工机械前进、倒退和转弯必需的最短长度）。
⑰编制土方调配施工说明。
§1-3土方工程施工
一、土方施工前准备工作：
1、熟悉和审查图纸，各种资料（气象、水文、地质，技术经济条件等）；
2、查勘施工现场
摸清工程场地情况，收集施工需要的各项资料，以便为施工规划和准备提供可靠的资料和数据。
3、编制施工方案
工程概况；基础平面布置图和剖面图；绘制施工总平面布置图和基坑土方开挖图；制定现场场地整平、基坑开挖施工方案；确定开挖路线、顺序、范围、底板标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置，以及挖去的土方堆放地点；提出需用施工机具、劳力、推广新技术计划。
4、平整施工场地
5、清除现场障碍物：采取有效地防护加固措施，可利用的建筑物应充分利用。
6、地下墓探：在黄土地区或文化积淀深厚地区，按设计要求位置，用洛阳铲进行铲探。
7、作好排水降水设施
8、设置测量控制网
包括控制基线、轴线和水平基准点；方格网，设置龙门板、放出基坑（槽）挖土灰线、上部边线和底部边线和水准标志。
9、修建临时设施及道路
10、准备机具、物资及人员
二、土方开挖一般要求：土方开挖一般遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。
1、场地开挖：
挖方边坡应根据使用时间（临时或永久性）、土的种类、物理力学性质（内摩擦角、粘聚力、密度、湿度）、水文情况等确定。
挖方边坡坡度应按设计要求，如设计无规定，可按表1-12、1-13、1-14采用。
永久性土工构筑物挖方的边坡坡度 表1-12
土质边坡坡度允许值 表1-13
注：①表中碎石土的充填物为坚硬或硬塑状态的粘性土。
②对于砂土或充填物为砂土的碎石土，其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。
岩石边坡坡度允许值 表1-14
挖方上边缘至土堆坡脚的距离，当土质干燥密实时，不得小于3m ；当土质松软时，不得小于5m 。在挖方下侧弃土时，应将弃土堆表面平整至低于挖方场地标高并向外倾斜。
2、浅基坑开挖：
①基坑开挖程序一般是：测量放线→切线分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层等。 相邻基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。
②挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.3m 左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m 左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底，检查坑底宽和标高，要求坑底凹凸不超过2.0cm 。
③基坑开挖应尽量防止对地基土的扰动。当用人工挖土，基坑挖好后不能立即进行下道工序时，应预留15~30cm一层土不挖，待下道工序开始再挖至设计标高。
采用机械开挖基坑时，为避免破坏基底土，应在基底标高以上预留一层由人工挖掘修整。
使用铲运机、推土机时，保留土层厚度为15~20cm，使用正铲、反铲或拉铲挖土时为20~30cm。 ④在地下水位以下挖土，应在基坑（槽）四侧或两侧挖好临时排水沟和集水井，或采用井点降
水，将水位降低至坑、槽底以下500mm ，降水工作持续到基础（包括地下水位下回填土）施工完成。
⑤雨季施工时，基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层，并在基槽两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支撑情况，以防止坑壁受水浸泡造成塌方。
三、土方机械化施工：
（一）推土机
1、使用范围：①适合开挖一～四类土；②场地平整，短距离移挖作填；③开挖深度不大于1.5m 的坑槽，堆筑高度1.5m 以内的路基、堤坝；④清障、助铲、牵引、回填压实；
2、工作条件：①纵向坡度≤35°，横向坡度≤10°，运距≤100m （30m ～60m ）；②尽量采用最大切土深度在最短距离（6～10m ）内完成；③几台推土机同时作业，前后距离应大于8m 。
3、提高生产率的常用方法：
①下坡推土法：可提高生产率30%~40%，但坡度不宜超过15°，避免后退时爬坡困难。
②槽形挖土法：减少土从铲刀两侧漏散，可增加10%~30%的推土量。槽的深度以1m 左右为宜，槽与槽之间的土坑宽约50m 。适于运距较远，土层较厚时使用。
③并列推土法：用2~3台推土机并列作业，以减少土体漏失量。铲刀相距15~30cm，一般采用两机并列推土，可增大推土量15%~30%。适于大面积场地平整及运送土用。
④铲刀附加侧板法：可在铲刀两边加装侧板，增加铲刀前的土方体积和减少推土漏头量。
⑤斜角推土法：与前进方向成一倾斜角度（松土为60°，坚实土为45°）进行推土。本法可减少机械来回行驶，提高效率，但推土阻力较大，需较大功率的推土机。适于管沟推土回填、垂直方向无倒车余地或在坡脚及山坡下推土用。
⑥之字斜角推土法：推土机与回填的管沟或洼地边缘成“之”字或一定角度推土（图1-4）。本法可减少平均负荷距离和改善推集中土的条件，并可使推土机转角减少一半，可提高台班生产率，但需较宽的运行场地。适于回填基坑、槽、管沟时采用。
图1-4 之字斜角推土法
（a ）、（b ）之字形推土法；（c ）斜角推土法
⑦分批集中，一次推运法：堆积距离不宜大于30m ，推土高度以2m 内为宜。本法能提高生产效率15%左右。适于运送距离较远、而土质又比较坚硬，或长距离分段送土时采用。
（二）铲运机
1、工作范围：
①开挖含水率27％以下的一~四类土；②大面积场地平整、压实；
③运距800m 内的挖运土方； ④开挖大型基坑（槽）、管沟，填筑路基等；
⑤但不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。
2、工作条件：
①运距800~1500m内的挖运土（效率最高为200~350m）；②坡度控制在20°以内；
3、开行路线：
①椭圆形开行路线：从挖方到填方按椭圆形路线回转（图1-5a ）。作业时应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。适于长100m 内，填土高1.5m 内的路堤、路堑及基坑开挖、场地平整等工程采用。
②“8”字形开行路线 装土、运土和卸土时按“8”字形运行，一个循环完成两次挖土和卸土作业（图1-5b ）。装土和卸土沿直线开行时进行，转弯时刚好把土装完或倾卸完毕，但两条路线间的夹角α应小于60°。本法可减少转弯次数和空车行驶距离，提高生产率，同时一个循环中两次转变方向不同，可避免机械行驶部分单侧磨损。适于开挖管沟、沟边卸土或取土坑较长（300~500m）的侧向取土、填筑路基以及场地平整等工程采用。
图1-5 椭圆形及“8”字形开行路线
（a ）椭圆形开行路线；（b ）“8”字形开行路线
1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤
③大环形开行路线 从挖方到填方均按封闭的环形路线回转。当挖土和填土交替，而刚好填土
区在挖土区的两端时，则可采用大环形路线（图1-6a ），其优点是一个循环能完成多次铲土和卸土，减少铲运机的转弯次数，提高生产效率，本法亦应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。适于工作面很短（50~100m）和填方不高（0.1~1.5m）的路堤、路堑、基坑以及场地平整等工程采用。
④连续式开行路线 铲运机在同一直线段连续地进行铲土和卸土作业（图1-6b ）。本法可消除跑空车现象，减少转弯次数，提高生产效率，同时还可使整个填方面积得到均匀压实。适于大面积场地整平填方和挖方轮次交替出现的地段采用。
图1-6 大环形及连续式开行路线
（a ）大环形开行路线；（b ）连续式开行路线
⑤锯齿形开行路线 铲运机从挖土地段到卸土地段，以及从卸土地段到挖土地段都是顺转弯，铲土和卸土交替地进行，直到工作段的末端才转180°弯，然后再按相反方向作锯齿形开行（图1-7）。本法调头转弯次数相对减少，同时运行方向经常改变，使机械磨损减轻。适于工作地段很长（500m 以上）的路堤、堤坝修筑时采用。
图1-7 锯齿形开行路线
⑥螺旋形开行路线 铲运机成螺旋形开行，每一循环装卸土两次（图1-8）。本法可提高工效和压实质量。适于填筑很宽的堤坝或开挖很宽的基坑、路堑。
图1-8 螺旋形开行路线
4、提高生产率的方法
①下坡铲土法：铲运机顺地势（坡度一般3°~9°）下坡铲土，可提高生产率25%左右，最大坡度不应超过20°，铲土厚度以20cm 为宜，平坦地形可将取土地段的一端先铲低，保持一定坡度向后延伸，创造下坡铲土条件，一般保持铲满铲斗的工作距离为15~20cm。在大坡度上应放低铲斗，低速前进。适于斜坡地形大面积场地平整或推土回填沟渠用。
②跨铲法：在较坚硬的地段挖土时，采取预留土埂间隔铲土（图1-9）。土埂两边沟槽深度以不大于0.3m 、宽度在1.6m 以内为宜。本法铲土埂时增加了两个自由面，阻力减少，可缩短铲土时间和减少向外撒土，比一般方法可提高效率。适于较坚硬的土铲土回填或场地平整。
图1-9 跨铲法
1-沟槽； 2-土埂 A-铲斗宽； B-不大于拖拉机履带净距
③交错铲土法 铲运机开始铲土的宽度取大一些，随着铲土阻力增加，适当减少铲土宽度，使铲运机能很快装满土（图1-10）。当铲第一排时，互相之间相隔铲斗一半宽度，铲第二排土则退离第一排挖土长度的一半位置，与第一排所挖各条交错开，以下所挖各排均与第二排相同。适于一般比较坚硬的土的场地平整。
图1-10 交错铲土法 A-铲斗宽
④助铲法 在坚硬的土体中，使用自行铲运机，另配一台推土机在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土（图1-11），可缩短每次铲土时间，装满铲斗，可提高生产率30%左右，推土机在助铲的空余时间，可作松土和零星的平整工作。助铲法取土场宽不宜小于20m ，长度不宜小于40m ，采用一台推土机配合3~4台铲运机助铲时，铲运机的半周程距离不应小于250m ，几台铲运机要适当安排铲土次序和开行路线，互相交叉进行流水作业，以发挥推土机效率。适于地势平坦、土质坚硬、宽度大、长度长的大型场地平整工程采用。
图1-11 助铲法
1-铲运机铲土；2-推土机助铲
⑤双联铲运法 铲运机运土时所需牵引力较小，当下坡铲土时，可将两个铲斗前后串在一起，形成一起一落依次铲土、装土（又称双联单铲）（图1-12）。当地面较平坦时，采取将两个铲斗串成同时起落，同时进行铲土，又同时起斗开行（称为双联双铲），前者可提高工效20%~30%，后者可提高工效约60%。适于较松软的土，进行大面积场地平整及筑堤时采用。
图1-12 双联铲运法
（三）挖土机
1、正铲挖掘机
正铲挖掘机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”。
①正向开挖，侧向装土法：本法铲臂卸土回转角度最小（＜90°）。装车方便，循环时间短，生产效率高。用于开挖工作面较大，深度不大的边坡、基坑（槽）、沟渠和路堑等，为最常用的开挖方法。
②正向开挖，后方装土法：本法开挖工作面较大，但铲臂卸土回转角度较大（在180°左右），且汽车要侧向行车，增加工作循环时间，生产效率降低（回转角度180°，效率约降低23%，回转角度130°，约降低13%）。用于开挖工作面较小、且较深的基坑（槽）、管沟和路堑等。
提高生产率的方法
①分层开挖法：将开挖面按机械的合理高度分为多层开挖（图1-13a ）；当开挖面高度不能成为一次挖掘深度的整数倍时，则可在挖方的边缘或中部先开挖一条浅槽作为第一次挖土运输的线路（图1-13b ），然后再逐次开挖直至基坑底部。用于开挖大型基坑或沟渠，工作面高度大于机械挖掘的合理高度时采用。
图1-13 分层挖土法
（a ）分层挖土法；（b ）设先锋槽分层挖土法
1-下坑通道；I 、II 、III-一、二、三层
②多层挖土法：将开挖面按机械的合理开挖高度，分为多层同时开挖，以加快开挖速度，土方可以分层运出，亦可分层递送，至最上层（或下层）用汽车运出（图1-14）。但两台挖土机沿前进方向，上层应先开挖，与下层保持30~50m距离。适于开挖高边坡或大型基坑。
图1-14 多层挖土法
③中心开挖法 正铲先在挖土区的中心开挖，当向前挖至回转角度超过90°时，则转向两侧开挖，运土汽车按八字形停放装土（图1-15）。本法开挖移位方便，回转角度小（＜90°）。挖土区宽度宜在40m 以上，以便于汽车靠近正铲装车。适用于开挖较宽的山坡地段或基坑、沟渠等。
图1-15 中心开挖法
④上下轮换开挖法：先将土层上部1m 以下土挖深30~40cm，然后再挖土层上部1m 厚的土，如此上下轮换开挖。本法挖土阻力小，易装满铲斗，卸土容易。适于土层较高，土质不太硬，铲斗挖掘距离很短时使用。
⑤顺铲开挖法 正铲挖掘机铲斗从一侧向另一侧，一斗挨一斗地顺序进行开挖（图1-16a ），每次挖土增加一个自由面，使阻力减小，易于挖掘。也可依据土质的坚硬程度使每次只挖2~3个斗牙位置的土。适于土质坚硬，挖土时不易装满铲斗，而且装土时间长时采用。
⑥间隔开挖法 即在扇形工作面上第一铲与第二铲之间保留一定距离（图1-16b ），使铲斗接触
土体的摩擦面减少，两侧受力均匀，铲土速度加快，容易装满铲斗，生产效率高。适于开挖土质不太硬、较宽的边坡或基坑、沟渠等。
图1-16 顺铲和间隔开挖法
（a ）顺铲开挖法；（b ）间隔开挖法
2、反铲挖掘机
反铲挖掘机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其工作方法主要包括：
①沟端开挖法：反铲停于沟端，后退挖土，同时往沟一侧弃土或装汽车运走（图1-18a ）。挖掘宽度可不受机械最大挖掘半径的限制，臂杆回转半径仅45°~90°，同时可挖到最大深度。对较宽的基坑可采用（图1-18b ）的方法，其最大一次挖掘宽度为反铲有效挖掘半径的两倍，但汽车须停在机身后面装土，生产效率降低。或采用几次沟端开挖法完成作业。适于一次成沟后退挖土，挖出土方随即运走时采用，或就地取土填筑路基或修筑堤坝等。
②沟侧开挖法：反铲停于沟侧沿沟边开挖，汽车停在机旁装土或往沟一侧卸土（图1-18c ）。本法铲臂回转角度小，能将土弃于距沟边较远的地方，但挖土宽度比挖掘半径小，边坡不好控制，同时机身靠沟边停放，稳定性较差。用于横挖土体和需将土方甩到离沟边较远的距离时使用。
图1-18 反铲沟端及沟侧开挖法
（a ）、（b ）沟端开挖法；（c ）沟侧开挖法
③沟角开挖法：反铲位于沟前端的边角上，随着沟槽的掘进，机身沿着沟边往后作“之”字形移动（图1-19）。臂杆回转角度平均在45°左右，机身稳定性好，可挖较硬的土体，并能挖出一定的坡度。适于开挖土质较硬，宽度较小的沟槽（坑）。
图1-19 反铲沟角开挖法
（a ）沟角开挖平剖面；（b ）扇形开挖平面；（c ）三角开挖平面
④多层接力开挖法：用两台或多台挖土机设在不同作业高度上同时挖土，边挖土，边将土传递到上层，由地表挖土机连挖土带装土；上部可用大型反铲，中、下层用大型或小型反铲，进行挖土和装土，均衡连续作业。一般两层挖土可挖深10m ，三层可挖深15m 左右。本法开挖较深基坑，一次开挖到设计标高，一次完成，可避免汽车在坑下装运作业，提高生产效率，且不必设专用垫道。适于开挖土质较好、深10m 以上的大型基坑、沟槽和渠道。
3、拉铲挖掘机：挖土特点是：“后退向下，自重切土”。
4、抓铲挖掘机
抓铲挖掘机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。挖淤泥时力度适中，增加配重。
§1-4土方边坡及土壁支护
一、土方边坡
1、边坡坡度ｉ=h/b=1/m（其中m 为坡度系数，b=mh）
2、影响坡度系数的要因素：土质条件、挖土深度、地下水位、施工方法、施工机械所处位置、留置时间、荷载大小及性质、质量及安全要求等。
3、边坡塌方的原因分析：
①斜坡土（岩）体本身存在倾向相近、层理发达、破碎严重的裂隙，或内部夹有易滑动的软弱带→水、荷载的作用；
②土层下有倾斜度较大的岩层或软弱土夹层；或土层下的岩层虽几近于水平，但距边坡角太近；
③在坡体上不适当的堆土或填土，设置建筑物；或土工构筑物设置在尚未稳定的古（老）滑坡上，或设置在易滑动的坡积土层上，在外力、水双重作用下，坡体失去平衡或触发古（老）滑坡复活，而产生滑坡；
④边坡坡度不够，倾角过大，不合理的切割坡脚；或坡脚被地表、地下水掏空；或开坡放炮坡脚松动等原因；
⑤水浸入坡体，土体自重增加，剪切应力增大，粘聚力减弱，使土体失稳而滑动。
4、应对边坡塌方的主要措施：
①加强工程地质勘察：工程和线路尽量选在边坡稳定的地段，对具备滑坡形成条件的或存在有古老滑坡的地段，一般不应选作建筑场地，或采取必要的措施加以预防；
②做好现场泄洪系统：在滑坡范围外设置多道环形截水沟，以拦截地表水，在滑坡区域内，排除地表水及地下水（排水沟、盲沟、渗水沟）及降低地下水位（集水坑降水、井点降低地下水位）；
③保持边坡有足够的坡度，避免随意切割坡脚。土体尽量削成较平缓的坡度，或做成台阶形，使中间有1~2个平台，土质不同时，视情况削成2~3种坡度。在坡脚处有弃土条件时，将土石方填至坡脚，使其起反压作用；尽量避免在坡脚处取土，在斜坡地段挖方时，应遵守由上而下分层的开挖程序。在斜坡上填方时，应遵守由下往上分层填压的施工程序，避免在斜坡上集中弃土，同时避免对滑坡体的各种振动作用。
④对可能出现的浅层滑坡，方量不大时，最好将滑坡体全部挖除；如土方量较大，不能全部挖除，可对滑坡体采取深翻、推压、打乱滑坡夹层、表面压实等措施；对抗滑地段可采取堆方加重等辅助措施。滑坡面土质松散或具有大量裂缝时，应进行填平、夯填，防止地表水下渗；在滑坡面植树、种草皮、浆砌片石等保护坡面。
⑤对已滑坡工程，稳定后采取设置混凝土锚固排桩、挡土墙、抗滑明洞、抗滑锚杆或混凝土墩与挡土墙相结合的方法加固坡脚，并在下段作截水沟、排水沟，陡坝部分采取去土减重，并保持适当坡度。
5、边坡保护措施：
①薄膜覆盖或砂浆覆盖法：
对基础施工期较短的临时性基坑边坡，采取在边坡上铺塑料薄膜，在坡顶及坡脚用草袋或编织袋装土压住或用砖压住；或在边坡上抹水泥砂浆2~2.5cm厚保护。为防止薄膜脱落，在上部及底部均应搭盖不少于80cm ，同时在土中插适当锚筋连接，在坡脚设排水沟。
②挂网或挂网抹面法：
在垂直坡面楔入直径10~12mm，长40~60cm插筋，纵横间距1m ，上铺20-22＃铁丝网，上下
用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土或砂压住，或再在铁丝网上抹2.5~3.5cm厚的M5水泥砂浆（配合比为水泥：白灰膏：砂子＝1：1：1.5），在坡顶坡脚设排水沟。
③喷射混凝土或混凝土护面法：
在坡面垂直楔入直径10~12mm，长40~50cm插筋，纵横间距1m ，上铺20号铁丝网，在表面喷射40~60mm厚的C15细石混凝土直到坡顶和坡脚；
亦可不铺铁丝网，而坡面铺υ4~6mm，@250~300mm钢筋网片，浇筑50~60mm厚的细石混凝土，表面抹光。
④土袋或砌石压坡法：
对深度在5m 以内的临时基坑边坡，在边坡下部用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土堆砌或砌石压住坡脚。边坡高3m 以内可采用单排顶砌法，5m 以内，水位较高，用二排顶砌或一排一顶构筑法，保持坡脚稳定。在坡顶设挡水土堤或排水沟，防止冲刷坡面，在底部作排水沟，防止冲坏坡脚。
⑤条石挡土带、绿化植被护坡，设置涵渠排水、挡土，树根桩等。
二、土壁支撑：
1、土壁支撑（按照构造方式）分类：
土板：深度3m 以内⎧间断（断续）式水平挡⎪⎪连续式水平挡土板：深度3-5m ⎪①横撑式支撑：⎨
土板：挖土深度不限⎪间断式、连续式垂直挡
⎪⎪土板：深度较大、下部含水⎩混合式（水平垂直）挡
②锚拉式支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用。 ③重力式支护（水泥土挡墙式）：水泥土搅拌桩支护墙具防渗、挡土、隔水作用，适合4-6m 基坑，大可达7-8m ；高压旋喷桩挡墙等；
混凝土板桩、型钢板桩⎧板桩式：钢板桩、钢筋⎪⎪排桩式：钻孔灌注桩排桩挡墙、挖孔桩排桩挡墙⎪④排桩与挡墙式：⎨
式地下连续墙⎪板墙式：现浇式、装配
⎪⎪（SMW 工法）⎩组合式：加筋水泥土桩
⑤边坡稳定式：土钉支护、喷锚支护；
土钉支护：适用于地下水位低或降水可达要求地区，基坑深度15m 以内，土层粘土、砂土、粉土。工艺为先喷后锚或先锚后喷两种，为主动支护方式，安设土钉（钻孔、插筋、注浆、垫板等），
注浆用水泥浆或水泥砂浆，水泥砂浆配合比1：1～1：2（重量比），水灰比0.4～0.45，注浆管插至距孔底250～500mm ，土钉应设置定位器，以保证钢筋保护层厚度。
喷锚支护：工艺主要包括喷混凝土和设置锚杆，其中喷混凝土分为“干喷”和“湿喷”两种，我国工地多数采用干喷。混凝土配合比一般为水：水泥：砂：石：速凝剂=(0.35-0.5)：1：2：2：0.03。锚杆一般较短，不超过10m ，受力较小每根锚杆几吨到十几吨；锚索一般较长，可达30～40m ，受力较大，每根锚索几十吨甚至上百吨。
⑥逆作拱墙式：
2、常用浅基坑支护：
①斜柱支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土时；
②锚拉式支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用； ③型钢桩横挡板支撑：适于地下水位较低、深度不很大的一般粘性或砂土层中使用；
④短桩横隔板支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用；
⑤临时挡土墙支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用；
⑥挡土灌注桩支护（挡桩拱墙）：桩径υ400~500mm，现场灌筑钢筋混凝土桩，桩间距为1.0~1.5m，在桩间土方挖成外拱形使之起土拱作用。适用于开挖较大、较浅（＜5m ）基坑，邻近有建筑物，不允许背面地基有下沉、位移时采用；
⑦叠袋式挡墙支护：堆砌成重力式挡墙作为基坑的支护，在墙下部砌500mm 厚块石基础，墙底宽由1500~2000mm，顶宽由500~1200mm，顶部适当放坡卸土1.0~1.5m，表面抹砂浆保护。适用于一般粘性土、面积大、开挖深度应在5m 以内的浅基坑支护。
3、常用深基坑支护：
①水泥土墙：高压旋喷桩墙、深层搅拌水泥土桩墙；通常呈格构式布置；基坑深度小于6m ，侧壁安全等级二、三级；
②排桩挡墙：钻孔灌注桩（7-15m ）、挖孔灌注桩、加筋水泥土桩（SMW 工法，我国8-10m 基坑中，国外20m 以内）等；止水帷幕，支撑；侧壁安全等级一、二、三级；
③土钉墙：是一种边坡稳定式的支护，它是起主动嵌固作用，使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m ；
④地下连续墙：墙厚450、600、800、1000mm ，常用于12m 以下的基坑支护中；
⑤逆作拱墙：当基坑平面形状适合时，可采用拱墙作为围护墙。拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。对于组合拱墙，可将局部拱墙视为两铰拱。逆作拱墙宜用于基坑侧壁安全等级为三级者；淤泥和淤泥质土场地不宜应用；拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于
12m ；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。
§1-5施工排、降水
一、施工降水：
1、降水方法选用：
地下水控制方法适用条件 表1-15
2、集水明排法：
①在基坑的两侧或四周设置排水明沟，在基坑四角或每隔30~40m设置集水井；集水坑坑径0.6～0.8m ；坑底设置碎石滤水层； ②排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m 以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m ；
③排水明沟的底面应比挖土面低0.3~0.4m，集水井底面应比沟底面低0.5m 以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通；
④水泵选用：一般所选用水泵的排水量为基坑涌水量的1.5~2.0倍。
排水所需水泵的功率按下式计算：
N =
式中 K 1——安全系数，一般取2；
Q ——基坑涌水量（m 3/d）； K 1QH （1-7） 75η1η2
H ——包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度（m ）；
η1——水泵效率，0.4~0.5；
η2——动力机械效率，0.75~0.85。
3、井点降水施工组织设计的主要内容：
①工程概况：工程性质、作用，建筑结构安装特征，建造地点特征，施工条件、工程特征； ②井点系统组成及安装顺序：水平干管、井点管、弯联管、抽水泵和真空设备等；
③井点平面布置图：
井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。
基坑（槽）宽度小于6m ，且降水深度不超过6m 时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧； 当基坑（槽）宽度大于6m ，或土质不良，渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑（槽）的两侧；当基坑面积较大时，宜采用环形井点；
挖土运输设备出入道可不封闭（U 型布置），间距可达4m ，一般留在地下水下游方向；
井点管距坑壁不应小于1.0~1.5m，距离太小，易漏气；井点间距一般为0.8~1.6m；
集水总管标高宜尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25%~0.5%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所有位置决定，但必须将滤水管埋入含水层
内，并且比挖基坑（沟、槽）底深0.9~1.2m，井点管的埋置深度亦可按下式计算：
H ≥H 1＋h ＋iL ＋l （1-8）
式中 H ——井点管的埋置深度（m ）；
H 1——井点管埋设面至基坑底面的距离（m ）；
h ——基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离（m ），一般为0.5~1.0m，
人工开挖取下限，机械开挖取上限；
L ——井点管中心至基坑中心的短边距离（m ）；
i ——降水曲线坡度，与土层渗透系数、地下水流量等因素有关，根据扬水试验和工程实测确
定。对环状或双排井点可取1/10~1/15；对单排线状井点可取1/4；环状降水取1/8~1/10；
l ——滤管长度（m ）。
井点露出地面高度，一般取0.2~0.3m。
H 计算出后，为安全计，一般再增加1/2滤管长度。井点管的滤水管不宜埋入渗透系数极小的土层。在特殊情况下，当基坑底面处在渗透系数很小的土层时，水位可降到基坑底面以上标高最低的一层，渗透系数较大的土层底面。
④井点管剖面图：井点管构造，真空泵由于考虑水头损失，一般降低地下水深度只有5.5~6m。当一级轻型井点不能满足降水深度要求时，可采用明沟排水与井点相结合的方法，将总管安装在原有地下水位线以下，或采用二级井点排水（降水深度可达7~10m）；
⑤井孔施工方法及设备（井点管的埋设方法）：
井点管的埋设可用射水法、钻孔法和冲孔法成孔，井孔直径不宜大于300mm ，孔深宜比滤管底深0.5~1.0m；
在井管与孔壁间及时用洁净中粗砂填灌密实均匀。在填灌砂滤料前应把孔内泥浆稀释，待含泥量小于5%时才可灌砂，投入滤料数量应大于计算值的85%；
在地面以下1m 范围内用粘土封孔；井孔采用湿法施工时，冲孔所需的水流压力应达到要求； ⑥井点管渗透性能的检测，水位观测孔的设置；真空度的检查及降水前水位观测；
⑦资源需要量计划：井点管、弯联管、水泵、真空泵、砂滤料等名称、规格、数量等；
⑧质量和安全技术措施；降水对周围环境影响的估计及预防措施等；
⑨井点管安装完毕应进行试抽，确认无漏水、漏气等异常现象后，应保证连续不断抽水。应备用双电源，以防断电。一般抽水3~5d后水位降落漏斗渐趋稳定。出水规律一般是“先大后小、先浑后清”。在抽水过程中，应定时观测水量、水位、真空度，并应使真空泵保持在55kPa 以上。
⑩降水施工完毕，根据结构施工情况和土方回填进度，陆续关闭和逐根拔出井点管。土中所留孔洞应立即用砂土填实。
二、流砂的产生和防治：
1、流砂产生的原因：
①动水压力的方向向上；动水压力≥土的浸水密度；水的流动；
②土颗粒周围存在大量亲水胶体颗粒，吸水膨胀体积变大，容易失去自重而悬浮；
③饱和土砂粒组织结构遭到破坏，容易失去自重而悬浮。
2、流砂容易产生的条件：
①挖土面深度超过地下水位0.5m 以上；
②水力坡度大，流速快；
③土层构造中存在厚度不小于250mm 的粉砂层；
④土的颗粒组成中粉砂含量≥75％，粘土含量≤10％；
⑤含水率≥30％，空隙率≥43％；
⑥渗透系数小，透水性小。
3、防治流砂的根本途径：减小和平衡动水压力，改变动水压力方向，切断地下水流。
4、防治流砂的具体措施：
①降低地下水位：枯水期施工、集水坑降水、井点降水；
②抛大石块；③水下挖土；④土壤冻结法；
⑤钢板桩、地下连续墙、沉井沉箱、排桩挡墙等。
§1-6土方回填
一、填土土料的选择：
1、可以作填土的土料：
①含水率符合要求的粘土可以作各层填料；(含水率19％～23％，手握成团，落地开花为宜) ②碎石类土、砂土、爆破石渣、粉土等可作表层以下各层填料；
③人工填土：人类活动所形成的堆积物，一般成分杂乱、均匀性较差。
主要包括素填土、杂填土、冲填土三类，一般应以素填土回填为主。
2、不适合作填土土料的土：
①淤泥、淤泥质土、泥炭；
②有机质含量≥8％的土；
③硫酸盐含量≥5％的土（含量＜2％时合格）；
④碳酸盐含量≥0.5％的土（含量＜0.5％时合格）；
⑤冻胀土、湿陷性黄土、膨润土等。
3、土的含水量计算：
当含水量过大，应采取翻松、晾干、风干、换土回填、掺入干土或其他吸水性材料等措施；如土料过干，则应预先洒水润湿，每1m 3铺好的土层需要补充水量（L ）按下式计算：
V =ρw
1+w (w op -w ) （1-9）
式中 V ——单位体积内需要补充的水量（L ）；
w ——土的天然含水量（%）（以小数计）；
w op ——土的最优含水量（%）（以小数计）；
ρw ——填土碾压前的密度（kg/m3）。
二、回填土施工注意事项：
1、回填土基面处理：场地回填应先清除基底上垃圾、草皮、树根，排除坑穴中积水、淤泥和杂物，并应采取措施防止地表滞水流入填方区，浸泡地基，造成基土下陷；当填方基底为耕植土或松土时，应将基底充分夯实和碾压密实；当填土场地地面陡于1/5时，应先将斜坡挖成阶梯形，阶高0.2~0.3m，阶宽大于1m ，然后分层填土，以利结合和防止滑动。
2、室内地面的填土和填土厚度在0.5m 以内的填土应选用较好的土料回填。
3、填土密实度要求：
填方的密实度要求和质量指标通常以压实系数λc 表示。压实系数为土的控制（实际）干土密度ρd 与最大干土密度ρdmax 的比值。最大干土密度ρdmax 是当最优含水量时，通过标准的击实方法确定的。如未作规定，可参考表1-16数值。
压实填土的质量控制 表1-16
注：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。
压实填土的最大干密度ρ3dmax （t/m）宜采用击实试验确定。当无试验资料时，可按下式计算： ρd max =ηρw d s
1+0. 01w op d s （1-10）
式中 η——经验系数，对于粘土取0.95，粉质粘土取0.96，粉土取0.97；
ρw ——水的密度（t/m3）；
d s ——土粒相对密度；
w op ——最优含水量（%）（以小数计）
4、当采用不同的土填筑时，应按土类有规则地分层铺填，将透水性大的土层置于透水性较小的土层之下，不得混杂使用，边坡不得用透水性较小的土封闭。
5、填土应预留一定的下沉高度，预留沉降量根据工程性质、填方高度、填料种类、压实系数和地基情况等因素确定。当土方用机械分层夯实时，其预留下沉高度（以填方高度的百分数计）：对砂土为1.5%，对粉质粘土为3%~3.5%。
6、管道根部应对称人工回填，注意构件强度是否达到要求、受力状态是否发生改变。
§1-1土石方简介
一、土的分类：
1、土的工程分类（按照挖土的复杂程度）：
土的工程分类 表1-1
注：1．土的级别为相当于一般16级土石分类级别；
2．坚实系数f 为相当于普氏岩石强度系数。
2、岩石按坚硬程度分类：
岩石坚硬程度的定性划分 表1-2
3、按岩体完整程度划分
岩体完整程度的划分 表1-3
注：完整性指数为岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的二次方。选定岩体、岩块测定波速时应有代表性。
4、粘性土按塑性指数分类：
粘性土按塑性指数I P 分类 表1-4
注：1．塑性指数由相应76g 圆锥体沉入土样中深度为10mm 时测定的液限计算而得；
2．I P ＜10的土，称粉土（少粘性土）；粉土又分粘质粉土（粉粒＞0.05mm 不到50%，I P ＜10）、砂质粉土（粉粒＞0.5mm 占50%以上，I P ＜10）。
二、土的基本性质：
土的基本物理性质指标 表1-5
注：表中
W ——土的总重力（量）； W s ——土的固体颗粒的重力（量）； ρw ——蒸馏水的密度，一般取ρw =1t/m3； γw ——水的重度，近似取γw =10kN/m3； g ——重力加速度，取g =10N/Kg
2、土的力学性质指标： ①压缩系数
土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。
压缩系数按下式计算：
a =1000⨯
e 1-e 2
（1-1）
p 1-p 2
式中 1000——单位换算系数； a ——土的压缩系数（MPa -1）；
p 1、p 2——固结压力（kPa ）； e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：
（1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土； （2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土； （3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。 ②压缩模量
工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标，压缩模量按下式计算：
E s =
1+e 0
（1-2） a
式中 Es ——土的压缩模量（MPa ）； e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比；
a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。 ③土的内摩擦角υ和粘聚力c
图1-1 抗剪强度与法向应力的关系曲线 （a ）粘性土； （b ）砂土
④抗剪强度计算：土的抗剪强度一般按下式计算：τf ＝σ²tg υ＋c （1-3） 式中 τf ——土的抗剪强度（kPa ）；
σ——作用于剪切面上的法向应力（kPa ）；
υ——土的内摩擦角（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角；
c ——土的粘聚力（kPa ），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c ＝0。 3、土的工程性质： ①土的可松性
土的可松性是土经挖掘以后，组织破坏，体积增加的性质，以后虽经回填压实，仍不能恢复成原来的体积。土的可松性程度一般以可松性系数表示。它是挖填土方时，计算土方机械生产率、回填土方量、运输机具数量、进行场地平整规划竖向设计、土方平衡调配的重要参数。
最初可松性系数K s ＝V 2/V1；最终可松性系数K' s ＝V 3/V1；
V 1——开挖前土的自然体积；V 2——开挖后土的松散体积；V 3——运至填方处压实后之体积。
各种土的可松性参考数值 表1-6
②土的压缩性
取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩性以土的压缩率表示。
土的压缩率P 的参考值 表1-7
一般可按填方截面增加10%~20%方数考虑。
3．土的休止角：土的休止角（安息角）是指在某一状态下的土体可以稳定的坡度。
土的休止角 表1-8
4、土的渗透系数：k=Q/A²I
渗透系数的确定方法主要有常水头试验法和变水头试验法：
①常水头试验法：常水头试验适用于透水性大（ k >10 -3 cm /s ）的土，例如砂土。
②变水头试验法：粘性土由于渗透系数很小，流经试样的总水量也很小，不易准确测定，可采用变水头试验，即整个试验过程中，水头随时间而变化。 三、土的简单鉴别： 1、粘性土的现场鉴别方法：
粘性土的现场鉴别方法 表1-9
2、碎石土的现场鉴别：
碎石土密实度现场鉴别方法 表1-10
注：①骨架颗粒系指与表1-10相对应粒径的颗粒。②碎石土的密实度应按表列各项要求综合确定。
§1-2土方工程量计算
一、场地平整土方量计算：
场地平整是将需进行建筑范围内的自然地面，通过人工或机械挖填平整改造成为设计所需要的平面，以利现场平面布置和文明施工。
在工程总承包施工中，三通一平工作常常是由施工单位来实施。它的一般施工工艺程序安排是：现场勘察→清除地面障碍物→标定整平范围→设置水准基点→设置方格网，测量标高→计算土方挖填工程量→平整土方→场地碾压→验收。
土方量的计算有方格网法和横截面法。
（一）方格网法：一般在地形起伏不大的地区采用，计算步骤如下：
①划分方格网：方格网边长a （10-40m ），水平边长，角点编号（A 3、阿拉伯数字）； ②确定方格角点自然地面标高H ：根据地形等高线采用直线插入法确定，现场测量； ③确定场地设计标高H 0并根据相关影响因素进行调整H 0＇； ④确定角点施工高度（填、挖方高度），即角点高差Δh ； ⑤确定零点、零线、确定底面图形及面积； ⑥按照公式计算各填挖方区土方量。 1、确定场地设计标高H 0的方法：
①最小二乘法：挖填方平衡而且挖、填方总量之和最小；
②按照挖填方平衡原理确定：H 0值可由下式求得：
H 0
H ∑=
1
+2∑H 2+3∑H 3+4∑H 4
4N
（1-2)
式中 a ——方格网边长（m ）； N ——方格网数（个）；
H 1——一个方格共有的角点标高（m ）； H 2——二个方格共有的角点标高（m ）； H 3——三个方格共有的角点标高（m ）； H 4——四个方格共有的角点标高（m ）。 ③由规划部门直接确定： 2、影响场地设计标高H 0的主要因素： ①土的可松性；
②场地排水条件的影响；单向排水时H 0＇＝ H 0 ＋ l ²i （ 1-3 ）
双向排水时H 0＇＝ H 0 ± l x i x ± l y i y （ 1-4 ）
③边坡用土的影响；
④设计标高以上（以下）的填方 （挖方）；
⑤就近借土（弃土）的影响；⑥土方机械化施工的影响。
3、角点高差Δh= H0＇- H （＞0为填方，＜0为挖方），+为填方，—为挖方。 4、零点确定方法：
①计算法（直线插入法）：零点的位置按下式计算（图1-2）：
x 1=
h 1h 2⨯a x 2=⨯a （1-5）
h 1+h 2h 1+h 2
式中 x 1、x 2——角点至零点的距离（m ）；
h 1、h 2——相邻两角点的施工高度（m ），均用绝对值； a ——方格网的边长（m ）。
图1-2 零点位置计算示意图
②为省略计算，亦可采用图解法直接求出零点位置，方法是用尺在各角上标出相应比例，用尺
相接，与方格相交点即为零点位置。这种方法可避免计算（或查表）出现的错误。
图1-3 零点位置图解法
5、计算土方体积：按方格网底面积图形和表1-11所列体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量，或用查表法计算。
常用方格网点计算公式 表
1-11
本表是按照公式V=∑S 底²H 均
（二）横断面法：
横截面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精度较低。其计算步骤和方法如下：
①划分横截面
根据地形图、竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分横截面，使截面尽量垂直于等高线或主要建筑物的边长，各截面间的间距S 可以不等，一般可用10m 或20m ，在平坦地区可用大些，但最大不大于100m 。
②画横截面图形
按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为挖方或填方的截面。
③计算横截面面积：计算每个截面的挖方或填方截面面积。 ④计算土方量
根据横截面面积按下式计算土方量：V =
A 1+A 2
⨯s (1-6) 2
式中 V ——相邻两横截面间的土方量（m 3）；
A 1、A 2——相邻两横截面的挖（－）或填（＋）的截面积（m 2）； S ——相邻两横截面的间距（m ）。 （三）边坡土方量计算：
用于平整场地、修筑路基、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用图算法。
图算法系根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体，一种为三角棱体；另一种为三角棱柱体，然后应用几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇
总即得场地总挖土（－）、填土（＋）的土方工程量。
1F ²L 3
1②三角棱柱体体积计算V=（F 1+F2）²L 2
L ③当两端横截面面积差异较大时：V=(F1+F2+4F0) 6①三角楞锥体体积计算V=
（四）土方调配及其计算：
1、土方的平衡与调配原则
①挖方与填方基本达到平衡，减少重复倒运，尤其要避免倒流、乱流、对流；
②挖（填）方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即总土方运输量或运输费用最小；
③好土应用在回填密实度要求较高的地区，即回填土质量的要求；
④整体与局部、前期与后期施工、与地下构筑物的施工结合；
⑤取土或弃土应尽量不占农田或少占农田，弃土尽可能有规划地造田；
⑥同时便于机具调配、机械化施工。
2、土方平衡与调配的步骤及方法：土方平衡与调配需编制相应的土方调配图，其步骤如下： ⑪划分调配区。在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适当划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。划分时应注意以下几点：
①划分应与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑开工顺序、分期施工顺序；
②调配区大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作尺寸要求；
③调配区范围应和土方工程量计算用的方格网相协调，一般可由若干个方格组成一个调配区； ④当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。
⑫计算各调配区的土方量并标明在图上。
⑬计算各挖、填方调配区之间的平均运距，即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离， 一般情况下，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置代替重心坐标。
⑭采用“最小元素法”编制土方初始调配方案，在最小运距内添加最大土方量。
⑮确定土方最优调配方案。对于线性规划中的运输间题，可以用“表上作业法”来求解，使总土方运输量为最小值，即为最优调配方案。
⑯绘出土方调配图。根据以上计算，标出调配方向、土方数量及运距（平均运距再加施工机械前进、倒退和转弯必需的最短长度）。
⑰编制土方调配施工说明。
§1-3土方工程施工
一、土方施工前准备工作：
1、熟悉和审查图纸，各种资料（气象、水文、地质，技术经济条件等）；
2、查勘施工现场
摸清工程场地情况，收集施工需要的各项资料，以便为施工规划和准备提供可靠的资料和数据。
3、编制施工方案
工程概况；基础平面布置图和剖面图；绘制施工总平面布置图和基坑土方开挖图；制定现场场地整平、基坑开挖施工方案；确定开挖路线、顺序、范围、底板标高、边坡坡度、排水沟、集水井位置，以及挖去的土方堆放地点；提出需用施工机具、劳力、推广新技术计划。
4、平整施工场地
5、清除现场障碍物：采取有效地防护加固措施，可利用的建筑物应充分利用。
6、地下墓探：在黄土地区或文化积淀深厚地区，按设计要求位置，用洛阳铲进行铲探。
7、作好排水降水设施
8、设置测量控制网
包括控制基线、轴线和水平基准点；方格网，设置龙门板、放出基坑（槽）挖土灰线、上部边线和底部边线和水准标志。
9、修建临时设施及道路
10、准备机具、物资及人员
二、土方开挖一般要求：土方开挖一般遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则。
1、场地开挖：
挖方边坡应根据使用时间（临时或永久性）、土的种类、物理力学性质（内摩擦角、粘聚力、密度、湿度）、水文情况等确定。
挖方边坡坡度应按设计要求，如设计无规定，可按表1-12、1-13、1-14采用。
永久性土工构筑物挖方的边坡坡度 表1-12
土质边坡坡度允许值 表1-13
注：①表中碎石土的充填物为坚硬或硬塑状态的粘性土。
②对于砂土或充填物为砂土的碎石土，其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。
岩石边坡坡度允许值 表1-14
挖方上边缘至土堆坡脚的距离，当土质干燥密实时，不得小于3m ；当土质松软时，不得小于5m 。在挖方下侧弃土时，应将弃土堆表面平整至低于挖方场地标高并向外倾斜。
2、浅基坑开挖：
①基坑开挖程序一般是：测量放线→切线分层开挖→排降水→修坡→整平→留足预留土层等。 相邻基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。
②挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.3m 左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m 左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底，检查坑底宽和标高，要求坑底凹凸不超过2.0cm 。
③基坑开挖应尽量防止对地基土的扰动。当用人工挖土，基坑挖好后不能立即进行下道工序时，应预留15~30cm一层土不挖，待下道工序开始再挖至设计标高。
采用机械开挖基坑时，为避免破坏基底土，应在基底标高以上预留一层由人工挖掘修整。
使用铲运机、推土机时，保留土层厚度为15~20cm，使用正铲、反铲或拉铲挖土时为20~30cm。 ④在地下水位以下挖土，应在基坑（槽）四侧或两侧挖好临时排水沟和集水井，或采用井点降
水，将水位降低至坑、槽底以下500mm ，降水工作持续到基础（包括地下水位下回填土）施工完成。
⑤雨季施工时，基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层，并在基槽两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支撑情况，以防止坑壁受水浸泡造成塌方。
三、土方机械化施工：
（一）推土机
1、使用范围：①适合开挖一～四类土；②场地平整，短距离移挖作填；③开挖深度不大于1.5m 的坑槽，堆筑高度1.5m 以内的路基、堤坝；④清障、助铲、牵引、回填压实；
2、工作条件：①纵向坡度≤35°，横向坡度≤10°，运距≤100m （30m ～60m ）；②尽量采用最大切土深度在最短距离（6～10m ）内完成；③几台推土机同时作业，前后距离应大于8m 。
3、提高生产率的常用方法：
①下坡推土法：可提高生产率30%~40%，但坡度不宜超过15°，避免后退时爬坡困难。
②槽形挖土法：减少土从铲刀两侧漏散，可增加10%~30%的推土量。槽的深度以1m 左右为宜，槽与槽之间的土坑宽约50m 。适于运距较远，土层较厚时使用。
③并列推土法：用2~3台推土机并列作业，以减少土体漏失量。铲刀相距15~30cm，一般采用两机并列推土，可增大推土量15%~30%。适于大面积场地平整及运送土用。
④铲刀附加侧板法：可在铲刀两边加装侧板，增加铲刀前的土方体积和减少推土漏头量。
⑤斜角推土法：与前进方向成一倾斜角度（松土为60°，坚实土为45°）进行推土。本法可减少机械来回行驶，提高效率，但推土阻力较大，需较大功率的推土机。适于管沟推土回填、垂直方向无倒车余地或在坡脚及山坡下推土用。
⑥之字斜角推土法：推土机与回填的管沟或洼地边缘成“之”字或一定角度推土（图1-4）。本法可减少平均负荷距离和改善推集中土的条件，并可使推土机转角减少一半，可提高台班生产率，但需较宽的运行场地。适于回填基坑、槽、管沟时采用。
图1-4 之字斜角推土法
（a ）、（b ）之字形推土法；（c ）斜角推土法
⑦分批集中，一次推运法：堆积距离不宜大于30m ，推土高度以2m 内为宜。本法能提高生产效率15%左右。适于运送距离较远、而土质又比较坚硬，或长距离分段送土时采用。
（二）铲运机
1、工作范围：
①开挖含水率27％以下的一~四类土；②大面积场地平整、压实；
③运距800m 内的挖运土方； ④开挖大型基坑（槽）、管沟，填筑路基等；
⑤但不适于砾石层、冻土地带及沼泽地区使用。
2、工作条件：
①运距800~1500m内的挖运土（效率最高为200~350m）；②坡度控制在20°以内；
3、开行路线：
①椭圆形开行路线：从挖方到填方按椭圆形路线回转（图1-5a ）。作业时应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。适于长100m 内，填土高1.5m 内的路堤、路堑及基坑开挖、场地平整等工程采用。
②“8”字形开行路线 装土、运土和卸土时按“8”字形运行，一个循环完成两次挖土和卸土作业（图1-5b ）。装土和卸土沿直线开行时进行，转弯时刚好把土装完或倾卸完毕，但两条路线间的夹角α应小于60°。本法可减少转弯次数和空车行驶距离，提高生产率，同时一个循环中两次转变方向不同，可避免机械行驶部分单侧磨损。适于开挖管沟、沟边卸土或取土坑较长（300~500m）的侧向取土、填筑路基以及场地平整等工程采用。
图1-5 椭圆形及“8”字形开行路线
（a ）椭圆形开行路线；（b ）“8”字形开行路线
1-铲土；2-卸土；3-取土坑；4-路堤
③大环形开行路线 从挖方到填方均按封闭的环形路线回转。当挖土和填土交替，而刚好填土
区在挖土区的两端时，则可采用大环形路线（图1-6a ），其优点是一个循环能完成多次铲土和卸土，减少铲运机的转弯次数，提高生产效率，本法亦应常调换方向行驶，以避免机械行驶部分的单侧磨损。适于工作面很短（50~100m）和填方不高（0.1~1.5m）的路堤、路堑、基坑以及场地平整等工程采用。
④连续式开行路线 铲运机在同一直线段连续地进行铲土和卸土作业（图1-6b ）。本法可消除跑空车现象，减少转弯次数，提高生产效率，同时还可使整个填方面积得到均匀压实。适于大面积场地整平填方和挖方轮次交替出现的地段采用。
图1-6 大环形及连续式开行路线
（a ）大环形开行路线；（b ）连续式开行路线
⑤锯齿形开行路线 铲运机从挖土地段到卸土地段，以及从卸土地段到挖土地段都是顺转弯，铲土和卸土交替地进行，直到工作段的末端才转180°弯，然后再按相反方向作锯齿形开行（图1-7）。本法调头转弯次数相对减少，同时运行方向经常改变，使机械磨损减轻。适于工作地段很长（500m 以上）的路堤、堤坝修筑时采用。
图1-7 锯齿形开行路线
⑥螺旋形开行路线 铲运机成螺旋形开行，每一循环装卸土两次（图1-8）。本法可提高工效和压实质量。适于填筑很宽的堤坝或开挖很宽的基坑、路堑。
图1-8 螺旋形开行路线
4、提高生产率的方法
①下坡铲土法：铲运机顺地势（坡度一般3°~9°）下坡铲土，可提高生产率25%左右，最大坡度不应超过20°，铲土厚度以20cm 为宜，平坦地形可将取土地段的一端先铲低，保持一定坡度向后延伸，创造下坡铲土条件，一般保持铲满铲斗的工作距离为15~20cm。在大坡度上应放低铲斗，低速前进。适于斜坡地形大面积场地平整或推土回填沟渠用。
②跨铲法：在较坚硬的地段挖土时，采取预留土埂间隔铲土（图1-9）。土埂两边沟槽深度以不大于0.3m 、宽度在1.6m 以内为宜。本法铲土埂时增加了两个自由面，阻力减少，可缩短铲土时间和减少向外撒土，比一般方法可提高效率。适于较坚硬的土铲土回填或场地平整。
图1-9 跨铲法
1-沟槽； 2-土埂 A-铲斗宽； B-不大于拖拉机履带净距
③交错铲土法 铲运机开始铲土的宽度取大一些，随着铲土阻力增加，适当减少铲土宽度，使铲运机能很快装满土（图1-10）。当铲第一排时，互相之间相隔铲斗一半宽度，铲第二排土则退离第一排挖土长度的一半位置，与第一排所挖各条交错开，以下所挖各排均与第二排相同。适于一般比较坚硬的土的场地平整。
图1-10 交错铲土法 A-铲斗宽
④助铲法 在坚硬的土体中，使用自行铲运机，另配一台推土机在铲运机的后拖杆上进行顶推，协助铲土（图1-11），可缩短每次铲土时间，装满铲斗，可提高生产率30%左右，推土机在助铲的空余时间，可作松土和零星的平整工作。助铲法取土场宽不宜小于20m ，长度不宜小于40m ，采用一台推土机配合3~4台铲运机助铲时，铲运机的半周程距离不应小于250m ，几台铲运机要适当安排铲土次序和开行路线，互相交叉进行流水作业，以发挥推土机效率。适于地势平坦、土质坚硬、宽度大、长度长的大型场地平整工程采用。
图1-11 助铲法
1-铲运机铲土；2-推土机助铲
⑤双联铲运法 铲运机运土时所需牵引力较小，当下坡铲土时，可将两个铲斗前后串在一起，形成一起一落依次铲土、装土（又称双联单铲）（图1-12）。当地面较平坦时，采取将两个铲斗串成同时起落，同时进行铲土，又同时起斗开行（称为双联双铲），前者可提高工效20%~30%，后者可提高工效约60%。适于较松软的土，进行大面积场地平整及筑堤时采用。
图1-12 双联铲运法
（三）挖土机
1、正铲挖掘机
正铲挖掘机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”。
①正向开挖，侧向装土法：本法铲臂卸土回转角度最小（＜90°）。装车方便，循环时间短，生产效率高。用于开挖工作面较大，深度不大的边坡、基坑（槽）、沟渠和路堑等，为最常用的开挖方法。
②正向开挖，后方装土法：本法开挖工作面较大，但铲臂卸土回转角度较大（在180°左右），且汽车要侧向行车，增加工作循环时间，生产效率降低（回转角度180°，效率约降低23%，回转角度130°，约降低13%）。用于开挖工作面较小、且较深的基坑（槽）、管沟和路堑等。
提高生产率的方法
①分层开挖法：将开挖面按机械的合理高度分为多层开挖（图1-13a ）；当开挖面高度不能成为一次挖掘深度的整数倍时，则可在挖方的边缘或中部先开挖一条浅槽作为第一次挖土运输的线路（图1-13b ），然后再逐次开挖直至基坑底部。用于开挖大型基坑或沟渠，工作面高度大于机械挖掘的合理高度时采用。
图1-13 分层挖土法
（a ）分层挖土法；（b ）设先锋槽分层挖土法
1-下坑通道；I 、II 、III-一、二、三层
②多层挖土法：将开挖面按机械的合理开挖高度，分为多层同时开挖，以加快开挖速度，土方可以分层运出，亦可分层递送，至最上层（或下层）用汽车运出（图1-14）。但两台挖土机沿前进方向，上层应先开挖，与下层保持30~50m距离。适于开挖高边坡或大型基坑。
图1-14 多层挖土法
③中心开挖法 正铲先在挖土区的中心开挖，当向前挖至回转角度超过90°时，则转向两侧开挖，运土汽车按八字形停放装土（图1-15）。本法开挖移位方便，回转角度小（＜90°）。挖土区宽度宜在40m 以上，以便于汽车靠近正铲装车。适用于开挖较宽的山坡地段或基坑、沟渠等。
图1-15 中心开挖法
④上下轮换开挖法：先将土层上部1m 以下土挖深30~40cm，然后再挖土层上部1m 厚的土，如此上下轮换开挖。本法挖土阻力小，易装满铲斗，卸土容易。适于土层较高，土质不太硬，铲斗挖掘距离很短时使用。
⑤顺铲开挖法 正铲挖掘机铲斗从一侧向另一侧，一斗挨一斗地顺序进行开挖（图1-16a ），每次挖土增加一个自由面，使阻力减小，易于挖掘。也可依据土质的坚硬程度使每次只挖2~3个斗牙位置的土。适于土质坚硬，挖土时不易装满铲斗，而且装土时间长时采用。
⑥间隔开挖法 即在扇形工作面上第一铲与第二铲之间保留一定距离（图1-16b ），使铲斗接触
土体的摩擦面减少，两侧受力均匀，铲土速度加快，容易装满铲斗，生产效率高。适于开挖土质不太硬、较宽的边坡或基坑、沟渠等。
图1-16 顺铲和间隔开挖法
（a ）顺铲开挖法；（b ）间隔开挖法
2、反铲挖掘机
反铲挖掘机的挖土特点是：“后退向下，强制切土”。其工作方法主要包括：
①沟端开挖法：反铲停于沟端，后退挖土，同时往沟一侧弃土或装汽车运走（图1-18a ）。挖掘宽度可不受机械最大挖掘半径的限制，臂杆回转半径仅45°~90°，同时可挖到最大深度。对较宽的基坑可采用（图1-18b ）的方法，其最大一次挖掘宽度为反铲有效挖掘半径的两倍，但汽车须停在机身后面装土，生产效率降低。或采用几次沟端开挖法完成作业。适于一次成沟后退挖土，挖出土方随即运走时采用，或就地取土填筑路基或修筑堤坝等。
②沟侧开挖法：反铲停于沟侧沿沟边开挖，汽车停在机旁装土或往沟一侧卸土（图1-18c ）。本法铲臂回转角度小，能将土弃于距沟边较远的地方，但挖土宽度比挖掘半径小，边坡不好控制，同时机身靠沟边停放，稳定性较差。用于横挖土体和需将土方甩到离沟边较远的距离时使用。
图1-18 反铲沟端及沟侧开挖法
（a ）、（b ）沟端开挖法；（c ）沟侧开挖法
③沟角开挖法：反铲位于沟前端的边角上，随着沟槽的掘进，机身沿着沟边往后作“之”字形移动（图1-19）。臂杆回转角度平均在45°左右，机身稳定性好，可挖较硬的土体，并能挖出一定的坡度。适于开挖土质较硬，宽度较小的沟槽（坑）。
图1-19 反铲沟角开挖法
（a ）沟角开挖平剖面；（b ）扇形开挖平面；（c ）三角开挖平面
④多层接力开挖法：用两台或多台挖土机设在不同作业高度上同时挖土，边挖土，边将土传递到上层，由地表挖土机连挖土带装土；上部可用大型反铲，中、下层用大型或小型反铲，进行挖土和装土，均衡连续作业。一般两层挖土可挖深10m ，三层可挖深15m 左右。本法开挖较深基坑，一次开挖到设计标高，一次完成，可避免汽车在坑下装运作业，提高生产效率，且不必设专用垫道。适于开挖土质较好、深10m 以上的大型基坑、沟槽和渠道。
3、拉铲挖掘机：挖土特点是：“后退向下，自重切土”。
4、抓铲挖掘机
抓铲挖掘机的挖土特点是：“直上直下，自重切土”。挖淤泥时力度适中，增加配重。
§1-4土方边坡及土壁支护
一、土方边坡
1、边坡坡度ｉ=h/b=1/m（其中m 为坡度系数，b=mh）
2、影响坡度系数的要因素：土质条件、挖土深度、地下水位、施工方法、施工机械所处位置、留置时间、荷载大小及性质、质量及安全要求等。
3、边坡塌方的原因分析：
①斜坡土（岩）体本身存在倾向相近、层理发达、破碎严重的裂隙，或内部夹有易滑动的软弱带→水、荷载的作用；
②土层下有倾斜度较大的岩层或软弱土夹层；或土层下的岩层虽几近于水平，但距边坡角太近；
③在坡体上不适当的堆土或填土，设置建筑物；或土工构筑物设置在尚未稳定的古（老）滑坡上，或设置在易滑动的坡积土层上，在外力、水双重作用下，坡体失去平衡或触发古（老）滑坡复活，而产生滑坡；
④边坡坡度不够，倾角过大，不合理的切割坡脚；或坡脚被地表、地下水掏空；或开坡放炮坡脚松动等原因；
⑤水浸入坡体，土体自重增加，剪切应力增大，粘聚力减弱，使土体失稳而滑动。
4、应对边坡塌方的主要措施：
①加强工程地质勘察：工程和线路尽量选在边坡稳定的地段，对具备滑坡形成条件的或存在有古老滑坡的地段，一般不应选作建筑场地，或采取必要的措施加以预防；
②做好现场泄洪系统：在滑坡范围外设置多道环形截水沟，以拦截地表水，在滑坡区域内，排除地表水及地下水（排水沟、盲沟、渗水沟）及降低地下水位（集水坑降水、井点降低地下水位）；
③保持边坡有足够的坡度，避免随意切割坡脚。土体尽量削成较平缓的坡度，或做成台阶形，使中间有1~2个平台，土质不同时，视情况削成2~3种坡度。在坡脚处有弃土条件时，将土石方填至坡脚，使其起反压作用；尽量避免在坡脚处取土，在斜坡地段挖方时，应遵守由上而下分层的开挖程序。在斜坡上填方时，应遵守由下往上分层填压的施工程序，避免在斜坡上集中弃土，同时避免对滑坡体的各种振动作用。
④对可能出现的浅层滑坡，方量不大时，最好将滑坡体全部挖除；如土方量较大，不能全部挖除，可对滑坡体采取深翻、推压、打乱滑坡夹层、表面压实等措施；对抗滑地段可采取堆方加重等辅助措施。滑坡面土质松散或具有大量裂缝时，应进行填平、夯填，防止地表水下渗；在滑坡面植树、种草皮、浆砌片石等保护坡面。
⑤对已滑坡工程，稳定后采取设置混凝土锚固排桩、挡土墙、抗滑明洞、抗滑锚杆或混凝土墩与挡土墙相结合的方法加固坡脚，并在下段作截水沟、排水沟，陡坝部分采取去土减重，并保持适当坡度。
5、边坡保护措施：
①薄膜覆盖或砂浆覆盖法：
对基础施工期较短的临时性基坑边坡，采取在边坡上铺塑料薄膜，在坡顶及坡脚用草袋或编织袋装土压住或用砖压住；或在边坡上抹水泥砂浆2~2.5cm厚保护。为防止薄膜脱落，在上部及底部均应搭盖不少于80cm ，同时在土中插适当锚筋连接，在坡脚设排水沟。
②挂网或挂网抹面法：
在垂直坡面楔入直径10~12mm，长40~60cm插筋，纵横间距1m ，上铺20-22＃铁丝网，上下
用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土或砂压住，或再在铁丝网上抹2.5~3.5cm厚的M5水泥砂浆（配合比为水泥：白灰膏：砂子＝1：1：1.5），在坡顶坡脚设排水沟。
③喷射混凝土或混凝土护面法：
在坡面垂直楔入直径10~12mm，长40~50cm插筋，纵横间距1m ，上铺20号铁丝网，在表面喷射40~60mm厚的C15细石混凝土直到坡顶和坡脚；
亦可不铺铁丝网，而坡面铺υ4~6mm，@250~300mm钢筋网片，浇筑50~60mm厚的细石混凝土，表面抹光。
④土袋或砌石压坡法：
对深度在5m 以内的临时基坑边坡，在边坡下部用草袋或聚丙烯扁丝编织袋装土堆砌或砌石压住坡脚。边坡高3m 以内可采用单排顶砌法，5m 以内，水位较高，用二排顶砌或一排一顶构筑法，保持坡脚稳定。在坡顶设挡水土堤或排水沟，防止冲刷坡面，在底部作排水沟，防止冲坏坡脚。
⑤条石挡土带、绿化植被护坡，设置涵渠排水、挡土，树根桩等。
二、土壁支撑：
1、土壁支撑（按照构造方式）分类：
土板：深度3m 以内⎧间断（断续）式水平挡⎪⎪连续式水平挡土板：深度3-5m ⎪①横撑式支撑：⎨
土板：挖土深度不限⎪间断式、连续式垂直挡
⎪⎪土板：深度较大、下部含水⎩混合式（水平垂直）挡
②锚拉式支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用。 ③重力式支护（水泥土挡墙式）：水泥土搅拌桩支护墙具防渗、挡土、隔水作用，适合4-6m 基坑，大可达7-8m ；高压旋喷桩挡墙等；
混凝土板桩、型钢板桩⎧板桩式：钢板桩、钢筋⎪⎪排桩式：钻孔灌注桩排桩挡墙、挖孔桩排桩挡墙⎪④排桩与挡墙式：⎨
式地下连续墙⎪板墙式：现浇式、装配
⎪⎪（SMW 工法）⎩组合式：加筋水泥土桩
⑤边坡稳定式：土钉支护、喷锚支护；
土钉支护：适用于地下水位低或降水可达要求地区，基坑深度15m 以内，土层粘土、砂土、粉土。工艺为先喷后锚或先锚后喷两种，为主动支护方式，安设土钉（钻孔、插筋、注浆、垫板等），
注浆用水泥浆或水泥砂浆，水泥砂浆配合比1：1～1：2（重量比），水灰比0.4～0.45，注浆管插至距孔底250～500mm ，土钉应设置定位器，以保证钢筋保护层厚度。
喷锚支护：工艺主要包括喷混凝土和设置锚杆，其中喷混凝土分为“干喷”和“湿喷”两种，我国工地多数采用干喷。混凝土配合比一般为水：水泥：砂：石：速凝剂=(0.35-0.5)：1：2：2：0.03。锚杆一般较短，不超过10m ，受力较小每根锚杆几吨到十几吨；锚索一般较长，可达30～40m ，受力较大，每根锚索几十吨甚至上百吨。
⑥逆作拱墙式：
2、常用浅基坑支护：
①斜柱支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土时；
②锚拉式支撑：适于开挖较大型、深度不大的基坑或使用机械挖土，不能安设横撑时使用； ③型钢桩横挡板支撑：适于地下水位较低、深度不很大的一般粘性或砂土层中使用；
④短桩横隔板支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用；
⑤临时挡土墙支撑：适于开挖宽度大的基坑，当部分地段下部放坡不够时使用；
⑥挡土灌注桩支护（挡桩拱墙）：桩径υ400~500mm，现场灌筑钢筋混凝土桩，桩间距为1.0~1.5m，在桩间土方挖成外拱形使之起土拱作用。适用于开挖较大、较浅（＜5m ）基坑，邻近有建筑物，不允许背面地基有下沉、位移时采用；
⑦叠袋式挡墙支护：堆砌成重力式挡墙作为基坑的支护，在墙下部砌500mm 厚块石基础，墙底宽由1500~2000mm，顶宽由500~1200mm，顶部适当放坡卸土1.0~1.5m，表面抹砂浆保护。适用于一般粘性土、面积大、开挖深度应在5m 以内的浅基坑支护。
3、常用深基坑支护：
①水泥土墙：高压旋喷桩墙、深层搅拌水泥土桩墙；通常呈格构式布置；基坑深度小于6m ，侧壁安全等级二、三级；
②排桩挡墙：钻孔灌注桩（7-15m ）、挖孔灌注桩、加筋水泥土桩（SMW 工法，我国8-10m 基坑中，国外20m 以内）等；止水帷幕，支撑；侧壁安全等级一、二、三级；
③土钉墙：是一种边坡稳定式的支护，它是起主动嵌固作用，使基坑开挖后坡面保持稳定。土钉墙用于基坑侧壁安全等级宜为二、三级的非软土场地；基坑深度不宜大于12m ；
④地下连续墙：墙厚450、600、800、1000mm ，常用于12m 以下的基坑支护中；
⑤逆作拱墙：当基坑平面形状适合时，可采用拱墙作为围护墙。拱墙有圆形闭合拱墙、椭圆形闭合拱墙和组合拱墙。对于组合拱墙，可将局部拱墙视为两铰拱。逆作拱墙宜用于基坑侧壁安全等级为三级者；淤泥和淤泥质土场地不宜应用；拱墙轴线的矢跨比不宜小于1/8；基坑深度不宜大于
12m ；地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。
§1-5施工排、降水
一、施工降水：
1、降水方法选用：
地下水控制方法适用条件 表1-15
2、集水明排法：
①在基坑的两侧或四周设置排水明沟，在基坑四角或每隔30~40m设置集水井；集水坑坑径0.6～0.8m ；坑底设置碎石滤水层； ②排水明沟宜布置在拟建建筑基础边0.4m 以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于0.3m ；
③排水明沟的底面应比挖土面低0.3~0.4m，集水井底面应比沟底面低0.5m 以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通；
④水泵选用：一般所选用水泵的排水量为基坑涌水量的1.5~2.0倍。
排水所需水泵的功率按下式计算：
N =
式中 K 1——安全系数，一般取2；
Q ——基坑涌水量（m 3/d）； K 1QH （1-7） 75η1η2
H ——包括扬水、吸水及各种阻力造成的水头损失在内的总高度（m ）；
η1——水泵效率，0.4~0.5；
η2——动力机械效率，0.75~0.85。
3、井点降水施工组织设计的主要内容：
①工程概况：工程性质、作用，建筑结构安装特征，建造地点特征，施工条件、工程特征； ②井点系统组成及安装顺序：水平干管、井点管、弯联管、抽水泵和真空设备等；
③井点平面布置图：
井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。
基坑（槽）宽度小于6m ，且降水深度不超过6m 时，可采用单排井点，布置在地下水上游一侧； 当基坑（槽）宽度大于6m ，或土质不良，渗透系数较大时，宜采用双排井点，布置在基坑（槽）的两侧；当基坑面积较大时，宜采用环形井点；
挖土运输设备出入道可不封闭（U 型布置），间距可达4m ，一般留在地下水下游方向；
井点管距坑壁不应小于1.0~1.5m，距离太小，易漏气；井点间距一般为0.8~1.6m；
集水总管标高宜尽量接近地下水位线并沿抽水水流方向有0.25%~0.5%的上仰坡度，水泵轴心与总管齐平。井点管的入土深度应根据降水深度及储水层所有位置决定，但必须将滤水管埋入含水层
内，并且比挖基坑（沟、槽）底深0.9~1.2m，井点管的埋置深度亦可按下式计算：
H ≥H 1＋h ＋iL ＋l （1-8）
式中 H ——井点管的埋置深度（m ）；
H 1——井点管埋设面至基坑底面的距离（m ）；
h ——基坑中央最深挖掘面至降水曲线最高点的安全距离（m ），一般为0.5~1.0m，
人工开挖取下限，机械开挖取上限；
L ——井点管中心至基坑中心的短边距离（m ）；
i ——降水曲线坡度，与土层渗透系数、地下水流量等因素有关，根据扬水试验和工程实测确
定。对环状或双排井点可取1/10~1/15；对单排线状井点可取1/4；环状降水取1/8~1/10；
l ——滤管长度（m ）。
井点露出地面高度，一般取0.2~0.3m。
H 计算出后，为安全计，一般再增加1/2滤管长度。井点管的滤水管不宜埋入渗透系数极小的土层。在特殊情况下，当基坑底面处在渗透系数很小的土层时，水位可降到基坑底面以上标高最低的一层，渗透系数较大的土层底面。
④井点管剖面图：井点管构造，真空泵由于考虑水头损失，一般降低地下水深度只有5.5~6m。当一级轻型井点不能满足降水深度要求时，可采用明沟排水与井点相结合的方法，将总管安装在原有地下水位线以下，或采用二级井点排水（降水深度可达7~10m）；
⑤井孔施工方法及设备（井点管的埋设方法）：
井点管的埋设可用射水法、钻孔法和冲孔法成孔，井孔直径不宜大于300mm ，孔深宜比滤管底深0.5~1.0m；
在井管与孔壁间及时用洁净中粗砂填灌密实均匀。在填灌砂滤料前应把孔内泥浆稀释，待含泥量小于5%时才可灌砂，投入滤料数量应大于计算值的85%；
在地面以下1m 范围内用粘土封孔；井孔采用湿法施工时，冲孔所需的水流压力应达到要求； ⑥井点管渗透性能的检测，水位观测孔的设置；真空度的检查及降水前水位观测；
⑦资源需要量计划：井点管、弯联管、水泵、真空泵、砂滤料等名称、规格、数量等；
⑧质量和安全技术措施；降水对周围环境影响的估计及预防措施等；
⑨井点管安装完毕应进行试抽，确认无漏水、漏气等异常现象后，应保证连续不断抽水。应备用双电源，以防断电。一般抽水3~5d后水位降落漏斗渐趋稳定。出水规律一般是“先大后小、先浑后清”。在抽水过程中，应定时观测水量、水位、真空度，并应使真空泵保持在55kPa 以上。
⑩降水施工完毕，根据结构施工情况和土方回填进度，陆续关闭和逐根拔出井点管。土中所留孔洞应立即用砂土填实。
二、流砂的产生和防治：
1、流砂产生的原因：
①动水压力的方向向上；动水压力≥土的浸水密度；水的流动；
②土颗粒周围存在大量亲水胶体颗粒，吸水膨胀体积变大，容易失去自重而悬浮；
③饱和土砂粒组织结构遭到破坏，容易失去自重而悬浮。
2、流砂容易产生的条件：
①挖土面深度超过地下水位0.5m 以上；
②水力坡度大，流速快；
③土层构造中存在厚度不小于250mm 的粉砂层；
④土的颗粒组成中粉砂含量≥75％，粘土含量≤10％；
⑤含水率≥30％，空隙率≥43％；
⑥渗透系数小，透水性小。
3、防治流砂的根本途径：减小和平衡动水压力，改变动水压力方向，切断地下水流。
4、防治流砂的具体措施：
①降低地下水位：枯水期施工、集水坑降水、井点降水；
②抛大石块；③水下挖土；④土壤冻结法；
⑤钢板桩、地下连续墙、沉井沉箱、排桩挡墙等。
§1-6土方回填
一、填土土料的选择：
1、可以作填土的土料：
①含水率符合要求的粘土可以作各层填料；(含水率19％～23％，手握成团，落地开花为宜) ②碎石类土、砂土、爆破石渣、粉土等可作表层以下各层填料；
③人工填土：人类活动所形成的堆积物，一般成分杂乱、均匀性较差。
主要包括素填土、杂填土、冲填土三类，一般应以素填土回填为主。
2、不适合作填土土料的土：
①淤泥、淤泥质土、泥炭；
②有机质含量≥8％的土；
③硫酸盐含量≥5％的土（含量＜2％时合格）；
④碳酸盐含量≥0.5％的土（含量＜0.5％时合格）；
⑤冻胀土、湿陷性黄土、膨润土等。
3、土的含水量计算：
当含水量过大，应采取翻松、晾干、风干、换土回填、掺入干土或其他吸水性材料等措施；如土料过干，则应预先洒水润湿，每1m 3铺好的土层需要补充水量（L ）按下式计算：
V =ρw
1+w (w op -w ) （1-9）
式中 V ——单位体积内需要补充的水量（L ）；
w ——土的天然含水量（%）（以小数计）；
w op ——土的最优含水量（%）（以小数计）；
ρw ——填土碾压前的密度（kg/m3）。
二、回填土施工注意事项：
1、回填土基面处理：场地回填应先清除基底上垃圾、草皮、树根，排除坑穴中积水、淤泥和杂物，并应采取措施防止地表滞水流入填方区，浸泡地基，造成基土下陷；当填方基底为耕植土或松土时，应将基底充分夯实和碾压密实；当填土场地地面陡于1/5时，应先将斜坡挖成阶梯形，阶高0.2~0.3m，阶宽大于1m ，然后分层填土，以利结合和防止滑动。
2、室内地面的填土和填土厚度在0.5m 以内的填土应选用较好的土料回填。
3、填土密实度要求：
填方的密实度要求和质量指标通常以压实系数λc 表示。压实系数为土的控制（实际）干土密度ρd 与最大干土密度ρdmax 的比值。最大干土密度ρdmax 是当最优含水量时，通过标准的击实方法确定的。如未作规定，可参考表1-16数值。
压实填土的质量控制 表1-16
注：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。
压实填土的最大干密度ρ3dmax （t/m）宜采用击实试验确定。当无试验资料时，可按下式计算： ρd max =ηρw d s
1+0. 01w op d s （1-10）
式中 η——经验系数，对于粘土取0.95，粉质粘土取0.96，粉土取0.97；
ρw ——水的密度（t/m3）；
d s ——土粒相对密度；
w op ——最优含水量（%）（以小数计）
4、当采用不同的土填筑时，应按土类有规则地分层铺填，将透水性大的土层置于透水性较小的土层之下，不得混杂使用，边坡不得用透水性较小的土封闭。
5、填土应预留一定的下沉高度，预留沉降量根据工程性质、填方高度、填料种类、压实系数和地基情况等因素确定。当土方用机械分层夯实时，其预留下沉高度（以填方高度的百分数计）：对砂土为1.5%，对粉质粘土为3%~3.5%。
6、管道根部应对称人工回填，注意构件强度是否达到要求、受力状态是否发生改变。