【正文】 土方規(guī)劃 土方工程的內(nèi)容及施工要求 在土木工程施工中，常見的土方工程有： （ 1 ） 場(chǎng)地平整 其中包括確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)的標(biāo)高，計(jì)算挖、填土方量，合理到進(jìn)行土方調(diào)配等。 （ 2 ） 開挖溝槽、基坑、豎井、隧道、修筑路基、堤壩，其中包括施工排水、降水，土壁邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等。 （ 3 ） 土方回填與壓實(shí) 其中包括土料選擇，填土壓實(shí)的方法及密實(shí)度檢驗(yàn)等。 此外，在土方工程施工前，應(yīng)完成場(chǎng)地清理，地面水的排除和測(cè)量放線工作；在施工中，則應(yīng)及時(shí)采取有關(guān)技術(shù)措施，預(yù)防產(chǎn)生流砂，管涌和塌方現(xiàn)象，確保施工安全。 土方工程施工，要求標(biāo)高、斷面準(zhǔn)確，土體有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，土方量少，工期短，費(fèi)用省。但由于土方工程施工具有面廣量大，勞動(dòng)繁重，施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)，因此，在施工前，首先要進(jìn)行調(diào)查研究，了解土壤的種類和工程性質(zhì)，土方工程的施工工期、質(zhì)量要求及施工條件，施工地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等資料，以便編制切實(shí)可行的施工組織設(shè)計(jì)，擬定合理的施工方案。為了減輕繁重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快工程進(jìn)度，降低工程成本，在組織土方工程施工時(shí)，應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的施工工藝和施工組織，實(shí)現(xiàn)土方工程施工綜合機(jī)械化。 土的工程分類和性質(zhì) 土的種類繁多，分類方法各異，在建筑安裝工程勞動(dòng)定額中，按土的開挖難易程度分為八類，如表 所示。土有各種工程性質(zhì)，其中影響土方工程施工的有土的質(zhì)量密度、含水量、滲透性和可松性等。 土的質(zhì)量密度 分天然密度和干密度。土的天然密度，指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。土的干密度，指單位體積土中的固體顆粒的質(zhì)量；它是用以檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo)。 土的含水量 土的含水量 W 是土中所含的水與土的固體顆粒間的質(zhì)量比，以百分?jǐn)?shù)表示： （ ） 式中 G 1 ——含水狀態(tài)時(shí)土的質(zhì)量； G 2 ——土烘干后的質(zhì)量。 土的含水量影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量，如土的含水量超過 25%~30% ，則機(jī)械化施工就困難，容易打滑、陷車；回填土則需有最佳的含水量，方能夯密壓實(shí)，獲得最大干密度（表 ）。 土的滲透性 土的滲透性是指水在土體中滲流的性能，一般以滲透系數(shù) K 表示。從達(dá)西公式 V=KI 可以看出滲透系數(shù)的物理意義：當(dāng)水力坡度 I 等于 1 時(shí)的滲透速度 v 即為滲透系數(shù) K 。 滲透系數(shù) K 值將直接影響降水方案的選擇和涌水量計(jì)算的準(zhǔn)確性，一般應(yīng)通過揚(yáng)水試驗(yàn)確定，表 所列數(shù)據(jù)僅供參考。 土的可松性 土具有可松性，即自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)其原來的體積。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示，即 最初可松性系數(shù) () 最后可松性系數(shù) () 土的可松性對(duì)土方量的平衡調(diào)配，確定運(yùn)土機(jī)具的數(shù)量及棄土坑的容積，以及計(jì)算填方所需的挖方體積等均有很大的影響。 土的可松性與土質(zhì)有關(guān)，根據(jù)土的工程分類（表 ），其相應(yīng)的可松性系數(shù)可參考表 。 土方邊坡 合理地選擇基坑、溝槽、路基、堤壩的斷面和留設(shè)土方邊坡，是減少土方量的有效措施。邊坡的表示方法如圖 所示，為 1 ： m , 即： （ ） 式中 m = b / h ，稱坡度系數(shù)。其意義為：當(dāng)邊坡高度已知為 h 時(shí)，其邊坡寬度 b 則等于 mh 。 邊坡坡度應(yīng)根據(jù)不同的挖填高度、土的性質(zhì)及工程的特點(diǎn)而定，既要保證土體穩(wěn)定和施工安全，又要節(jié)省土方。在山坡整體穩(wěn)定情況下，如地質(zhì)條件良好，土質(zhì)較均勻，使用時(shí)間在一年以上，高度在 10m 以內(nèi)的臨時(shí)性挖方邊坡應(yīng)按表 規(guī)定；挖方中有不同的土層，或深度超過 10m 時(shí)，其邊坡可作成折線形（圖 （ b ）、（ c ））或臺(tái)階形，以減少土方量。 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑、溝槽底面標(biāo)高時(shí)，挖方深度在 5m 以內(nèi)，不加支撐的邊坡留設(shè)應(yīng)符合表 的規(guī)定。 對(duì)于使用時(shí)間在一年以上的臨時(shí)行填方邊坡坡度，則為：當(dāng)填方高度在 10m 以內(nèi)，可采用 1 ： ；高度超過 10m ，可作成折線形，上部采用 1 ： ，下部采用 1 ： 。 至于永久性挖方或填方邊坡，則均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施工。 土方量計(jì)算的基本方法 土方量計(jì)算的基本方法主要有平均高度法和平均斷面法兩種。 平均高度法 ? 四方棱柱體法 四方棱柱體法，是將施工區(qū)域劃分為若干個(gè)邊長(zhǎng)等于 a 的方格網(wǎng)，每個(gè)方格網(wǎng)的土方體積 V 等于底面積 a2 乘四個(gè)角點(diǎn)高度的平均值（圖 ），即 （ ） 若方格四個(gè)角點(diǎn)部分是挖方，部分是填方時(shí)，可按表 中所列的公式計(jì)算。 ? 三角棱柱體法 三角棱柱體法，是將每一個(gè)方格順地形的等高線沿著對(duì)角線劃分成兩個(gè)三角形，然后分別計(jì)算每一個(gè)三角棱柱體的土方量。 當(dāng)三角形為全挖或全填時(shí)（圖 （ a ）） （ ） 當(dāng)三角形有填有挖時(shí)（圖 （ b ）），則其零線將三角形分成兩部分，一個(gè)是底面為三角形的錐體，一個(gè)是底面為四邊體的楔體。其土方量分別為： （ ） （ ） 平均斷面法 平均斷面法（圖 ），可按近似公式和較精確的公式進(jìn)行計(jì)算。 ? 近似計(jì)算 （ ） ? 較精確的計(jì)算 （ ） 式中 V ——體積（ m 3 ）； F 1 ， F 2 ——兩斷的斷面面積（ m 2 ）； F 0 —— L/2 處的斷面面積（ m 2 ）。 基坑、基槽、管溝、路堤、場(chǎng)地平整的土方量計(jì)算，均可用平均斷面法。當(dāng)斷面不規(guī)則時(shí)，求斷面面積的一種簡(jiǎn)便方法是累高法。此法如圖 所示，只要將所測(cè)出的斷面繪于普通方格坐標(biāo)紙上（ d 取值相等），用透明卷尺從 h 1 開始，依次量出各點(diǎn)高度 h 1 、 h 2 、… h n ，累計(jì)得各點(diǎn)高度之和，然后將此值與 d 相乘，即為所求斷面面積。 在上述的土方量計(jì)算基本公式中，由于計(jì)算公式不同，其計(jì)算的精度亦有所不同。例如，圖 所示的土方量： 按四方棱柱體計(jì)算為： m 3 按三角棱柱體計(jì)算為： m 3 由此可見，其相對(duì)誤差可高達(dá) 33% 或更大。所以，在地形平坦地區(qū)可將方格尺寸劃分得大一些，采用四方棱柱體計(jì)算即可；而在地形起伏較大的地區(qū)，則應(yīng)將方格尺寸劃分得小些，亦宜采用三角棱柱體計(jì)算土方量。 當(dāng)采用平均斷面法計(jì)算基槽、管溝或路基土方量時(shí)，可 先測(cè)繪 出縱斷面圖（圖 ），再根據(jù)溝槽基底的寬、縱向坡度及放坡寬度，繪出在縱斷面圖上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的橫斷面。算出個(gè)橫斷面面積后，便可用平均斷面法計(jì)算個(gè)段的土方量，即： （ ） 兩橫斷面之間的距離與地形有關(guān)，地形平坦，距離可大一些；地形起伏較大時(shí)，則一定要沿地形每一起伏的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處取一橫斷面，否則會(huì)影響土方量計(jì)算的準(zhǔn)確性。 場(chǎng)地平整土方量計(jì)算 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高 H 0 的確定 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高是進(jìn)行場(chǎng)地平整和土方量計(jì)算的依據(jù)，也是總圖規(guī)劃和豎向設(shè)計(jì)的依據(jù)。合理地確定場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高，對(duì)減少土方量和加速工程進(jìn)度均具有重要的意義。如圖 所示，當(dāng)場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高為 H 0 時(shí)，填挖方基本平衡，可將土方移挖作填，就地處理；當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)高為 H 1 時(shí)，填方大大超過挖方，則需要從場(chǎng)地外大量取土回填；當(dāng)設(shè)計(jì)標(biāo)高為 H 2 時(shí)，挖方大大超過填方，則需要向場(chǎng)外大量棄土。因此，在確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地的具體條件反復(fù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇其中一個(gè)最優(yōu)的方案。其原則是：①應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊?；②充分利用地形，分區(qū)或分臺(tái)階布置，分別確定不同的設(shè)計(jì)標(biāo)高；③使挖填平衡，土方量最少；④要有一定泄水坡度（≥ 2 ‰），使能滿足排水要求；⑤要考慮最高洪水位的影響。 如場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高無(wú)其他特殊要求時(shí)，則可根據(jù)填挖土方量平衡的原則加以確定，即場(chǎng)地內(nèi)土方的絕對(duì)體積在平整前和平整后相等。其步驟如下： （ 1 ） 在地形圖上將施工區(qū)域劃分為邊長(zhǎng) a 為 10~50m 若干方格網(wǎng)（圖 ）。 （ 2 ）確定各小方格角點(diǎn)的高程，其方法：可用水準(zhǔn)儀測(cè)量；或根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線的高程，用插入法求得；也可用一條透明紙帶，在上面畫 6 根等距離的平行線，把該透明紙帶放到標(biāo)有方格網(wǎng)的地形圖上，將 6 根平行線的最外兩根分別對(duì)準(zhǔn) A 點(diǎn)和 B 點(diǎn)，這時(shí) 6 根等距離的平行線將 A 、 B 之間的 或 1m （等高線的高差）分 5 等分，于是便可直接讀得 H 31 點(diǎn)的地面標(biāo)高，如圖 所示， H 31 = 。 ? 按填挖方平衡確定設(shè)計(jì)標(biāo)高 H 0 ，即 （ ） 從圖 中可知， H 11 系一個(gè)方格的角點(diǎn)標(biāo)高， H 12 和 H 21 均系兩個(gè)方格公共的角點(diǎn)標(biāo)高， H 22 則是四個(gè)方格公共的角點(diǎn)標(biāo)高，它們分別在上式中要加一次，二次，四次。因此，上式直接可改寫成下列形式： （ ） 式中 N ——方格網(wǎng)數(shù)； H 1 ——一個(gè)方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高； H 2 ——兩個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高； H 4 ——四個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高。 圖 的 H 0 即為： [ （ +++ ） +2 （ +++++ ） +4 （ + ） = m 場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整 原計(jì)劃所得的場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高 H 0 僅為一理論值，實(shí)際上，還需要考慮以下因素進(jìn)行調(diào)整。 ? 土的可松性影響 由于土具有可松性，一般填土?xí)卸嘤啵柘鄳?yīng)地提高設(shè)計(jì)標(biāo)高。如圖 所示，設(shè)△ h 為土的可松性引起設(shè)計(jì)標(biāo)高的增加值，則設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整后的總挖方體積 應(yīng)為： () 總填方體積： () 此時(shí)，填方區(qū)的標(biāo)高也應(yīng)與挖方區(qū)一樣，提高△ h ，即： () 移項(xiàng)整理簡(jiǎn)化得（當(dāng) V T =V W ）： () 故考慮土的可松性后，場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整為： () 式中 V W ， V T ——按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算的總挖方，總填土區(qū)總面積； F W ， F T ——按理論設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算的挖方區(qū)，填方區(qū)總面積； ——土的最后可松性系數(shù)。 ? 場(chǎng)內(nèi)挖方和填方的影響 由于場(chǎng)地內(nèi)大型基坑挖出的土方，修筑路堤填高的土方，以及從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，將部分挖方就近棄于場(chǎng)外，將部分填方就近取土與場(chǎng)外等，均會(huì)引起填土方量的變化。必要時(shí)，亦需調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整值 H ，可按下列近似公式確定，即： () 式中 Q ——場(chǎng)地根據(jù) H 平整后多余或不足的土方量。 ? 場(chǎng)地泄水坡度的影響 當(dāng)按調(diào)整后的同一設(shè)計(jì)標(biāo)高 H 進(jìn)行場(chǎng)地平整時(shí)，則整個(gè)地表面均處于同一水平面；但實(shí)際上由于排水的要求，場(chǎng)地表面需有一定的泄水坡度。因此，還需根據(jù)場(chǎng)地泄水坡度的要求（單面泄水或雙面泄水），計(jì)算出場(chǎng)地內(nèi)各方格角點(diǎn)實(shí)際施工所用的設(shè)計(jì)標(biāo)高。 ① 場(chǎng)地具有單向泄水坡度時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)高 場(chǎng)地具有單向泄水坡度時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定方法，是將已調(diào)整的設(shè)計(jì)標(biāo)高 作為場(chǎng)地中心線的標(biāo)高（圖 ），場(chǎng)地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高則為： () 式中 H n ——場(chǎng)地內(nèi)任一點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高； l ——該點(diǎn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高 的距離； i ——場(chǎng)地泄水坡度（不小于 2 ‰）。 例如： H 11 角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高為： ② 場(chǎng)地具有雙向泄水坡度時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)高 場(chǎng)地具有雙向泄水坡度時(shí)設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定方法，同樣是將已調(diào)整的設(shè)計(jì)標(biāo)高 作為場(chǎng)地縱橫方向的中心線標(biāo)高（圖 ），場(chǎng)地內(nèi)任一點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高為： () 式中 l x ,l y ———— 該點(diǎn)沿 X —— X ， Y —— Y 方向距場(chǎng)地中心線的距離； i x ,i y ———— 場(chǎng)地沿 X —— X ， Y —— Y 方向的泄水坡度。 例如： H 34 角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高為： 場(chǎng)地土方量計(jì)算 場(chǎng)地土方量計(jì)算步驟如下（圖 ）。 ? 求各方格角點(diǎn)的施工高度 h n （ ） 式中 h n ——角點(diǎn)的施工高度，以“ + ”為填，“ ”為挖； H n ——角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高（若無(wú)泄水坡度時(shí)，即為場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高）； H ——角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高。 例如：圖 中，已知場(chǎng)地方格邊長(zhǎng) a=20m, 根據(jù)方格角點(diǎn)的地面標(biāo)高求得 H 0 = m ，按單向排水坡度 2 ‰已求得各方格角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，于是各方格角點(diǎn)的施工高度，即為該點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高減去地面標(biāo)高（見圖 中的圖例）。 ? 繪出“零線” “零線”位置的確定方法是，先求出方格網(wǎng)中邊線兩端施工高度有“ + ” “ ”中的“零點(diǎn)”，將相鄰兩“零點(diǎn)”連接起來，即為“零線”。 確定“零點(diǎn)”的方法如圖 所示，設(shè) h 1 為填方角點(diǎn)的填方高度， h 2 為挖方角點(diǎn)的挖方高度， O 為零點(diǎn)位置。則由兩個(gè)相似三角形求得： （ ） 式中 x ——零點(diǎn)至計(jì)算基點(diǎn)的距離； a ——方格邊長(zhǎng)。 同理，亦可根據(jù)邊長(zhǎng) a 和兩端的填挖高度 h 1 , h 2 , 采用作圖法直接求得零點(diǎn)位置。即用相同的比例尺在邊長(zhǎng)的兩端標(biāo)出填，挖高度，填，挖高度連線與邊長(zhǎng)的相交點(diǎn)就是零點(diǎn)。 ? 計(jì)算場(chǎng)地挖，填土方量 零線求出后，也就劃出了場(chǎng)地的挖方區(qū)和填方區(qū)，便可按平均高度法分別計(jì)算出挖，填區(qū)各方格的挖，添土方量。 場(chǎng)地邊坡土方量計(jì)算 場(chǎng)地平整時(shí)，還要計(jì)算邊坡土方量（圖 ），其計(jì)算步驟如下： ? 標(biāo)出場(chǎng)地四個(gè)角點(diǎn) A 、 B 、 C 、 D 填、挖高度和零線位置； ? 根據(jù)土質(zhì)確定填、挖邊坡的邊坡率 m 1 、 m 2 ； ? 算出四個(gè)角點(diǎn)的放坡寬度，如 A 點(diǎn) =m 1 h a ， D 點(diǎn) =m 2 h d ； ? 繪出邊坡圖； ? 計(jì)算邊坡土方量 A 、 B 、 C 、 D 四個(gè)角點(diǎn)的土方量，近似地按正方錐體計(jì)算。例如， A 點(diǎn)土方量為： （ ） AB 、 CD 兩邊土方量按平均斷面法計(jì)算。例如 AB 邊的土方量為： （ ） AC 、 BD 兩邊分段按三角錐體計(jì)算。例如 AC 邊 AO 段的土方量為： （ ） 土方調(diào)配 土方調(diào)配是土方規(guī)劃中的一個(gè)重要內(nèi)容，其工作包括：劃分調(diào)配區(qū)；計(jì)算土方調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距（或單位土方運(yùn)價(jià)，或單位土方施工費(fèi)用）；確定土方最