正版新书]建筑施工技术(土木建筑大类专业新形态)张永强;孙怀

字心比92.5%CTP发排参数：上26mm，下26mm，左23.5mm，右23.5mm〖MQ(《成品框单页》4D+260mm。185mm(-+23mm，-20.5mm)-W%〗〖BG(〗〖BHDDG260mm，DK185mmD〗〖BG)D〗〖BS(ZSY260mm-YSY260mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6〗林海排版〓三校送四校〓日期〓2022220〖ST〗〖HT〗〖FK)〗〖BS)〗〖BS(ZXY264mm-YXY264mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6H〗〖STFZ〗〖WTFZ〗成品：260mm×185mm〓〓38行×38字〓天头20mm〓地脚20mm〓内空20mm〓外空20mm〖ST〗〖HT〗〖WTHZ〗〖FK)〗〖BS)〗〖MQ)〗〖MQ(《成品框双页》4S+260mm。185mm(-+23mm，-20.5mm)-W%〗〖BG(〗〖BHDDG260mm，DK185mmD〗〖BG)D〗〖BS(ZSY260mm-YSY260mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6〗林海排版〓三校送四校〓日期〓2022220〖ST〗〖HT〗〖FK)〗〖BS)〗〖BS(ZXY264mm-YXY264mm〗〖FK(W+4mm。185mm〗〖HT6H〗〖STFZ〗〖WTFZ〗成品：260mm×185mm〓〓38行×38字〓天头20mm〓地脚20mm〓内空20mm〓外空20mm〖ST〗〖HT〗〖WTHZ〗〖FK)〗〖BS)〗〖MQ)〗〖BW(S(S5mm，-23.5mm，)〗〖XCSM.TIF〗〖BW)〗



第1章〓土石方工程施工
1了解土方的种类和鉴别方法；了解常用土石方的施工机械性能和选用方法。
2熟悉土方边坡失稳的原因和产生流砂的原因。
3掌握土方的调配和土方量计算方法；掌握土方工程常见质量事故的预防措施和方法。
11概述111土方工程的种类与特点土方工程是建筑工程施工中主要分部工程之一，包括土石方的开挖、运输、填筑与弃土、平整与压实等主要施工过程，以及场地清理、测量放线、施工排水、降水和土壁支护等准备工作与辅助工作。
土方工程按其施工内容和方法的不同，常分为以下几种。
1场地平整
场地平整是将天然地面改造成所要求的设计平面时进行的土石方施工全过程。它具有工作量大、劳动繁重和施工条件复杂等特点。如大型建设项目的场地平整，土方量可达数百万立方米以上，面积达若干平方千米，工期较长。土方工程施工受气候、水文地质等条件的影响，难以预料的因素多，有时施工条件极为复杂。因此，在组织场地平整施工前，应详细分析、核对各项技术资料（如实测地形图，工程地质、水文地质勘察资料，原有地下管道、电缆和地下构筑物资料，土石方施工图等），进行现场调查，并根据现有施工条件制订出以经济分析为依据的施工设计方案。
2基坑（槽）及管沟开挖
基坑（槽）及管沟开挖是指对宽度在3m以内的基槽或底面积在20m2以内的土方工程、桩承台及管沟等进行的土石方开挖。其特点是要求开挖的标高、断面、轴线准确；土石方量较少；受气候影响较大。因此，施工前必须做好各项准备工作，制订合理的施工方案，以达到减轻劳动强度、加快施工进度和节省工程费用的目的。
3地下土石方大开挖
地下土石方大开挖主要是针对人防工程、大型建筑物的地下室、深基础施工等而进行的地下土石方开挖工程。它涉及降水、边坡稳定与支护、地面沉降与位移、邻近建筑物的安全与防护等一系列问题。因此，在开挖土石方前，必须详细研究各项技术资料，进行专门的施工方案设计和审评。一般来说，当基坑开挖深度超过5m时，必须聘请专家进行方案论证。
4土石方填筑
土石方填筑是用土石方分层填筑低洼处。填筑工程分大型土石方填筑和小型场地、基坑、基槽、管沟的回填，前者一般与场地平整施工同时进行，交叉施工；后者一般是在地下工程施工完毕后，再进行回填施工。针对填筑的土石方，要严格选择土质，分层回填压实。
112土石的分类与现场鉴别方法
土石的分类方法很多，作为建筑物地基的土石可分为岩石、碎石土、砂土、黏土和特殊土（如淤泥土、泥炭、人工填土等）。
土石一般根据土石开挖的难易程度进行分类，通常将土石分为八类：第一大类是实际意义的土，有四种，包括松软土、普通土、坚土、砂砾坚土；第二大类是实际意义的石头，也有四种，包括软石、次坚石、坚石、特坚石。土石的分类与现场鉴别方法见表11。表11土石的工程分类与现场鉴别方法土石的分类土 的 名 称可松性系数KsKs′现场鉴别方法一类土
（松软土）砂、粉土、冲积砂土层、种植土、淤泥土108～
117101～
103能用锹、锄头挖掘二类土
（普通土）粉质黏土、潮湿的黄土、夹有碎石/卵石的砂、填筑土及混合土（粉土中含有碎石/卵石）114～
128102～
105用锹、锄头挖掘，少量用镐翻松三类土
（坚土）软及中等密实黏土、坚硬粉质黏土、粗砾石、干黄土及含碎石/卵石的黄土、粉质黏土、压实的填筑土124～
130105～
107主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土
（砂砾坚土）坚硬密实的黏土及含碎石/卵石的黏土、粗卵石、密实的黄土、天然级配砂石、软泥灰岩及蛋白石126～
135106～
109整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土
（软石）硬质黏土、中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土、胶结不紧的砾石岩、软的石灰岩130～
140110～
115用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破法六类土
（次坚石）泥岩、砂岩、砾岩、坚实的页岩、泥灰岩、风化花岗岩、片麻岩135～
145111～
120用爆破方法开挖、部分用风镐七类土
（坚石）大理石、辉绿岩、玢岩、粗中粒花岗岩、坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩、风化痕迹的安山岩、玄武岩140～
145115～
120用爆破法八类土
（特坚石）安山岩、玄武岩、花岗片麻岩、坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩145～
150120～
130用爆破法113土的工程性质
1土的天然密度
土在天然状态下单位体积的质量称为土的天然密度（单位为g/cm3）。一般黏性土的天然密度为18～20g/cm3，砂土的天然密度为16～20g/cm3。土的天然密度ρ按下式计算：
ρ=mV（11）
式中m——土的总质量；
V——土的天然体积。
2土的干密度
单位体积土中的固体颗粒的质量称为土的干密度（单位为g/cm3）。土的干密度符号为ρd，按下式计算：
ρd=msV（12）
式中ms——土中固体颗粒的质量；
V——土的天然体积。
土的干密度越大，表示土越密实。工程上常把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的质量。
3土的可松性
天然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经回填压实，仍不能恢复原来的体积，这种性质称为土的可松性。土的可松性程度用可松性系数来表示，即
Ks=V2V1（13）
K′s=V3V1（14）
式中Ks——土的最初可松性系数；
K′s——土的最终可松性系数；
V1——土在天然状态下的体积；
V2——土被开挖后松散的体积；
V3——土回填压实后的体积。
可松性系数为土的调配、计算土方运输量、计算填方量和运土工具等具有影响。各类土的可松性系数见表11。
4土的透水性
土的透水性是指水流通过土中孔隙的难易程度，也称为土的渗透性。地下水的流动以及土中的渗透速度都与土的透水性有关。在计算水井涌水量时，也涉及土的透水性指标。地下水流动的速度和水力坡度成正比。
土的渗透性用渗透系数K表示，其单位是m/d。
一般土的渗透系数见表12。表12土的渗透系数K的参考值土的名称渗透系数K/(m/d)土的种类渗透系数K/(m/d)黏土＜0005中砂50～250粉质黏土0005～0100均质中砂35～50粉土01～05粗砂20～50黄土025～050圆砾50～100粉砂05～50卵石100～500细砂10～100无填充物卵石500～1000
5土的含水量
土中水的质量与土的固体颗粒质量之比的百分率，称为土的含水量ω。它表示土的干湿程度，以百分比来表示：
ω=mωms×100%（15）
式中mω——土中水的质量；
ms——土中固体颗粒的质量。
一般含水量在5%以下称为干土；在5%～30%称为潮湿土；大于30%称为湿土。含水率越大，土越潮湿，对施工越不利。含水率对挖土的难易程度、施工时的放坡、回填土的压实等均有影响。能够使回填土压实后达到优选干密度的含水率叫作很好含水率。常见土的很好含水率如下：砂土为8%～12%；粉土为9%～15%；粉质黏土为12%～15%；黏土为19%～23%。
12土方工程量的计算121场地平整土方工程量计算场地平整即场地内取高补低。计算场地挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计平面的标高和天然地面的标高之差可以得到场地各点的施工高度，即填挖高度，由此计算场地平整的挖方量和填方的工程量。
1场地设计标高的确定
大型工程项目通常都要确定场地设计平面并进行场地平整。场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面。
场地设计标高确定原则如下：应满足规划、生产工艺及运输、排水及优选洪水水位等要求，并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。
场地设计标高确定一般采用挖填平衡方法。
场地高差起伏不大，对场地设计标高无特殊要求，可按照挖填土方量相等的原则确定场地设计标高。
1） 挖填平衡法设计原理
将场地划分成边长为a的若干方格，并将方格网角点的原地形标高标在图上（图11）。原地形标高可利用等高线用插入法求得或在实地测量得到。
图11场地设计标高计算示意图
按照挖填土方量相等的原则，场地设计标高可按下式计算：
na2z0=∑ni=1a2zi1+zi2+zi3+zi44（16）
即
z0=14n∑ni=1(zi1+zi2+zi3+zi4) （17）
式中z0——所计算场地的设计标高；
n——方格数；
zi1、zi2、zi3、zi4——第i个方格四个角点的原地形标高。
2） 场地设计标高的初步确定
由图11可见，11号角点为一个方格独有，而12、13、21、24号角点为两个方格共有，22、23、32、33号角点则为四个方格所共有，在用式（17）计算z0的过程中类似11号角点的标高仅加一次，类似12号角点的标高加两次，类似22号角点的标高则加四次，这种在计算过程中被应用的次数Pi反映了各角点标高对计算结果的影响程度，测量中的术语称为“权”。考虑各角点标高的“权”，式（17）可改写成更便于计算的形式：
z0=14n∑z1+2∑z2+3∑z3+4∑z4（18）
式中z1——一个方格独有的角点标高；
z2、z3、z4——分别为二、三、四个方格所共有的角点标高。
设计标高的调整主要是泄水坡度的调整，由于按式（18）得到的设计平面为一水平的、挖填平衡的场地，而实际场地往往应有一定的泄水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。
以z0作为场地中心的标高（图12），则场地任意点的设计标高为
z′i=z0±lxix±lyiy（19）
式中z′i——考虑泄水坡度的角点设计标高。
图12场地泄水坡度
求得z′i后，即可按下式计算各角点的施工高度Hi，施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值：
Hi=z′i-zi（110）
式中zi——角点i的原地形标高。
若Hi为正值，则该点为填方；若Hi为负值，则该点为挖方。

微课：场地平整
土方量的计算2场地平整土方量计算
在场地平整土方工程施工之前，通常要计算土方的工程量。但土方外形往往比较复杂，不规则，很难得到准确的计算结果。所以，一般情况下，可以按方格网将其划为一定的几何形状，并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算。
场地平整土方量的计算可按以下步骤进行：①确定场地设计标高，求出平整的场地方格网各角点的施工高度Hi；②确定“零线”的位置，了解整个场地的挖、填区域分布状况；③按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量。
1） 方格网零线及零点确定
零线即挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高度为零。零线的确定方法：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出方格边线上零点的位置（图13），再将各相邻的零点连接起来即得零线。
图13零点计算
x=H2H1+H2a（H1、H2为相邻两角点的施工高度（m），均用绝对值）
如不需计算零线的确切位置，则绘出零线的大致走向即可。
【例11】图13为边长为10m方格网，X轴方向第一排为0、1、2、3、4点；Y轴方向第二排为5、6、7、8、9点；再向上排列是10、11、12、13、14点；向上第三排左边开始为15、16、17、18、19点；向上第四排是20、21、22、23、24点。计算后各角点标高如图13所示，绘出计算结果的零线位置。
解： 查找相邻角点为一挖一填的方格边线。本题共有a2—3、a6—7、a13—14、a18—19、a21—22、a5—10、a6—11、a2—7、a17—22、a18—23、a9—14这些边线为有挖填点。用插入法求各方格边线零点位置为
∵a2—3：19.00919.009+3.211=x10
∴x=856m
∵a2—7：19.00919.009+0.558=x10
∴x=972m
∵a6—7：19.00919.009+3.211=x10
∴x=0.54m
其余零点位置见图13。连接各零点，即可得到零线。
2） 平整土方工程量计算
确定零线后，便可进行土方量的计算。方格中土方量的计算有两种方法：四方棱柱体法和三角棱柱体法。
（1） 四方棱柱体的体积计算方法分为以下两种情况。
① 方格四个角点全部为填或全部为挖（图14（a））：
V=a24(H1+H2+H3+H4)（111）
式中V——挖方或填方体积，m3；
H1、H2、H3、H4——方格四个角点的填挖高度，均取绝对值，m；
a——方格边长，m。
② 方格四个角点，部分是挖方，部分是填方（图14（b）和（c））：
V填=a24×∑H填2∑H（112）
V挖=a24×∑H挖2∑H（113）
式中∑H填（挖）——方格角点中填（挖）方施工高度总和，各角点施工高度取绝对值，m；
∑H——方格四个角点施工高度总和，各角点施工高度取绝对值，m。
图14四方棱柱体的体积计算
（2） 在计算三角棱柱体的体积时，在方格网内顺着地形等高线，将各个方格划分成三角形（图15）。
图15按地形将方格划分成三角形
每个三角形的三个角点的填挖施工高度，用H1、H2、H3表示。
三角棱柱体的体积计算方法也分为以下两种情况。
① 三角形三个角点全部为挖或全部为填（图16（a））。
V=a26(H1+H2+H3)（114）
式中a——方格边长，m；
H1、H2、H3——三角形各角点的施工高度，m，用绝对值代入。
② 三角形三个角点有填有挖。
当三角形三个角点有填有挖时，零线将三角形分成两部分，一部分是底面为三角形的锥体；另一部分是底面为四边形的楔体（图16（b））。
其中，锥体部分的体积为
V锥=a26·H336H1+H3H2+H3（115）
楔体部分的体积为
V锥=a26H33（H1+H3）（H2+H3）-H3+H2+H1（116）
式中H1、H2、H3——三角形各角点的施工高度，m，取绝对值，其中H3指锥体顶点的施工高度。
图16三角棱柱体的体积计算
122基坑（基槽）土方量计算
微课：基坑土方量
计算基坑（基槽）土方施工前，同样需要进行土方工程量计算，基坑（槽）开挖的土方量可按拟柱体积的公式计算（图17（a）），即
V=H6A1+4A0+A2（117）
式中V——土方工程量，m3；
H——基坑深度，m；
A1、A2——基坑上下底面积，m2；
A0——A1、A2之间的中截面面积，m2。
图17土方量计算
工程施工中的路堤与基槽土方量可以沿长度方向分段后，再用同样的方法进行计算（图17（b））
V1=L16A1+4A0+A2（118）
式中V1——第一段的土方量，m3；
L1——第一段的长度，m；
A0、A1、A2——分别为沟槽或堤坝长度方向上的三个截面面积（图17（b））。
将各段土方量相加，即得总土方量：
V=V1+V2+…+Vn（119）
式中V1、V2…Vn——各分段的土方量，m3。
13土方工程机械化施工
微课：土方
施工机械土方开挖应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。土方开挖是工程初期甚至整个施工过程中的关键工序，是将土和岩石进行松动、破碎、挖掘并运出的工程。按岩土性质，土石方开挖分为土方开挖和石方开挖。按施工环境是露天、地下或水下，分为明挖、洞挖和水下开挖三种方式。
土方的开挖、运输、填筑、压实等施工过程应尽量采用机械施工，以减轻繁重的体力劳动，加快施工进度。
土方工程施工机械的种类繁多，有推土机、铲运机、挖土机、装载机、压实机械等。在房屋建筑工程施工中，尤以推土机、铲运机和单斗挖土机应用最广，也拥有有代表性。下面具体介绍这几种机械的性能、适用范围及施工方法。
131推土机施工
推土机是一种在拖拉机前端悬装推土刀的铲土运输机械。作业时，机械向前开行，放下推土刀切削土壤，碎土堆积在刀前，待逐渐积满以后，略提起推土刀，使刀刃贴着地面推移碎土，推到指定地点以后，提刀卸土，然后掉头或倒车返回铲掘地点。由于推土机牵引力大，生产效率高，工作装置简单牢固，操纵灵便，能进行多种作业，所以应用较为广泛。
推土机适于推挖一至三类土。用于平整场地，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机的作业效率与运距有很大关系，表13列出了推土

张永强，男，硕士研究生，江苏城乡建设职业学院讲师，地下与隧道工程技术教研室主任。长期从事装配式建筑相关课程教学及八大员岗位培训工作，主持并参与多项市厅级课题，在省级以上期刊发表多篇论文。

本书为新形态教材，配套有微课，可以扫码学习