第6章 土石方工程
土石方工程是供水排水管道和构筑物工程施工中的主要项目之一，土方开挖、填筑、运输等工作所需的劳动和机械动力消耗均很大，往往是影响供水排水管道和构筑物工程施工进度、成本及工程质量的因素。土石方工程施工前，应做好调查研究，收集足够的资料，充分了解施工区域地形地物、水文地质和气象资料，并掌握土石方类别和工程性质，明确土石方施工质量要求，据此拟定施工方案、计算土石方工程量、选择土壁边坡和支撑、进行施工排水设计、选择土方机械、运输工具及施工方法等。本章主要叙述土石方分类、场地平整及挖方填方、土石方工程的质量检验、施工排水等内容，侧重讨论基坑土石方工程（管道沟槽土石方工程详见第8章），供建设与施工时参考。
6.1 土石方分类
土石方的种类繁多，其分类方法各异。在土石方工程施工中，通常按土石坚硬程度和现场鉴别方法，将土分为8类16级，如表6-1。表中一至四类为土，五至八类为岩石，选择施工挖土机械和建筑安装工程劳动定额时也通常依据土的工程类别。
土壤及岩石分类表 表6-1 土的分类 一类土 (松软土) 二类土 (普通土) 三类十 (坚土〕 四类土 (砂砾坚土) 土的 级别 Ⅰ 土(岩)的名称 略有粘性的砂土；粉砂土；腐殖土；疏松的种植上及泥炭(淤泥) 潮湿的粘性土和黄土；软的盐土和碱士；含有建筑材料碎屑，碎石、卵石的堆积土和种植土 中等密实的粘性土或黄土；含有碎石、卵石或建筑材料碎屑的潮湿的粘性土或黄土 坚硬密实的粘性土或黄土；含有碎石、砾石(体Ⅳ 积在10%～30%，重量在25kg以下石块)的中等密实粘性土或黄土；硬化的重盐土；软泥灰岩 硬的石炭纪粘土；胶结不紧的砾岩；软的、节Ⅴ～Ⅵ 理多的石灰岩及贝壳石灰岩；坚实的白垩岩；中等坚实的页岩、泥灰岩 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 开挖方法及工具 用锹，少许用脚蹬或用板锄挖掘 用锹、条锄挖掘、需用脚蹬，少许用镐 主要用镐、条锄，少许锹 全部用镐、条锄挖掘，少许用撬棍挖掘 Ⅱ Ⅲ 五类土 (软石) 2
表6-1续表 土的分类 土的 级别 土(岩)的名称 坚硬的泥质页岩；坚实的泥灰岩；角砾状花岗六类土 (次坚石) 岩；泥灰质石灰岩；粘土质砂岩；云母页岩及砂Ⅶ～Ⅸ 质页岩；风化的花岗岩、片麻岩及正长岩；骨石质的蛇纹岩；密实的石灰岩；硅质胶结的砾岩；砂岩；砂质石灰质页岩 白云岩；大理石；坚实的石灰岩、石灰质及石七类土 (坚石) 英质的砂岩；坚硬的砂质页岩；蛇纹岩；粗粒正Ⅹ～Ⅻ 长岩；有风化痕迹的安山岩及玄武岩；片麻岩、粗面岩；中粗花岗岩；坚实的片麻岩，粗面岩；辉绿岩；玢岩；中粗正常岩 坚实的细料花岗岩；花岗片麻岩；闪长岩；坚八类土 （特坚石) Ⅻ～XVI 实的粉岩、角闪岩、辉长岩、石英岩；安山岩、玄武岩；最坚实的辉绿岩；特别坚实的辉长岩、石英岩及玢岩 用爆破方法开挖 用爆破方法开挖 开挖方法及工具 用爆破方法开挖，部分用风镐
6.2 场地平整及挖方填方
6.2.1 场地平整施工
场地平整是土石方工程施工的主要内容。组织场地平整施工，一般需要计算场区挖填土方工程量，确定挖填土方的调配，选择施工机械及拟定施工方案等。
场地平整应以建设工程的规模和性质，场区设计的标高，现场地形地貌、施工期限和技术力量等条件为依据，确定给排水工程的场地平整标高，应在满足建筑规划和生产工艺的要求下，尽量考虑填挖平衡，使总的土方量最小。
6.2.1.1 场地平整的施工顺序
确定场地平整的施工顺序，须按照工程建设的分期分批部署，并结合基坑沟槽开挖的要求加以选择。一般可有三种情况：
1、先进行整个场地平整，而后开挖构筑物及地下管线基坑和管沟等。这种方案可为土方机械施工提供较大的工作面，能充分发挥其工作效率，但工期较长。一般适用于场区高低不平，填挖土方量较大的施工现场。
2、先开挖构筑物、管道等的基坑（沟槽），后进行场地平整。这种方案多适用于地形平坦的施工现场，可以加快土建工程的施工进度及减少重复填挖土方数量。
3、划分施工区（段），平整与开挖结合。这种方案是根据工程特点和现场具体条件，将场地划分若干施工区，分别进行平整和开挖基坑。对于管道沟槽，则
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划分若干施工段，组织倒段施工挖填综合平衡。
6.2.1.2 场地平整的准备工作
在场地平整施工前，先须做好必要的准备工作，其主要内容包括： 1、清理场地 在施工区域内，对原有地上地下房屋、构筑物、管线、河渠等进行拆除、疏通或改建，对耕植土及淤泥等进行清理。
2、排除地面积水 在排除地面积水的同时，尽量利用自然地形设置排水沟，防止雨季雨水积存，使场地保持干燥，以利于土方施工。
3、修筑临时道路以供机械进场和土方运输等。
6.2.1.3 场地平整施工方法
场地平整的施工过程包括：土方的开挖、运输、填筑与压实等，当遇有坚硬土层、岩石或障碍物时，还常需爆破。
场地平整的施工方法，在大面积平整时，通常采用机械施工。常用的机械有推土机、铲运机和挖土机。 1、推土机施工
推土机是土方工程施工的主要机械之一，是在履带式拖拉机上安装推土铲刀等工作装置而成的机械。按铲刀的操纵机构不同，推土机分为索式和液压式两种。索式推土机的铲刀借本身自重切入土中，在硬土中切土深度较小。液压式推土机由于用液压操纵，能使铲刀强制切入土中，切入深度较大。同时，液压式推土机铲刀还可以调整角度，具有更大的灵活性，是目前常用的一种推土机（图6.1）。
图6-1 液压式推土机外形图
推土机操纵灵活，运转方便，所需工作面较小、行驶速度快、易于转移，能爬30°左右的缓坡，因此应用范围较广。推土机用于平整场地，既可挖土也可短距离运土，移挖作填，适用于开挖一至三类土；可开挖深度1.5m内的基坑（槽）及回填基坑（槽）和管沟土方，以及配合挖土机从事平整与集中土方、清理石块或树木等障碍物及修筑道路，为挖土机清理余土和创造工作面等。
推土机的运距宜在100m以内，效率最高的推运距离为40～60m。
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2、铲运机施工
铲运机是一种能够独立完成铲土、运土、卸土、填筑、整平的土方机械。按行走机构可分为拖式铲运机（图6-2）和自行式铲运机（图6-3）两种。拖式铲运机由拖拉机牵引，工作靠拖拉机油泵或卷扬机进行操纵。自行式铲运机的行驶和作业都靠本身的动力设备均靠自身的动力设备进行操纵。铲运机的工作装置是铲斗，铲斗前方有一个能开启的斗门，铲斗前设有切土刀片。切土时，铲斗门打开，铲斗下降，刀片切入土中。铲运机前进时，被切入的土挤入铲斗；铲斗装满土后，提起土斗，放下斗门，将土运至卸土地点。
图6-2 自行式铲运机外形图
图6-3拖式铲运机外形图
铲运机操纵灵活，运转方便，对行驶道路要求低，能综合完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等多项工作。其斗容量一般为2.5～9m3，切土深度15～30cm，铺土厚度为23～40cm。适合于开挖一～三类土。适用运距为600～1500m，效率最高的铲运距离为200～350m。常用于地形起伏不大，坡度在20°以内的大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，以及填筑路基、堤坝等工程。不适于砾石层和冻土地带、以及土壤含水量超过27%和沼泽区工作。
影响铲运机作业效率的因素有运土坡度、填筑高度及运行路线距离等。运行路线有环形路线、“8”字形开行路线和锯齿形路线。铲运机开行路线对提高生产效率影响较大，应根据填、挖方区的分布情况并结合现场具体条件合理选择。 3、挖土机施工
挖土机适用于开挖场地为一～四类、含水量不大于27%的丘陵地带土壤及经爆破后的岩石和冻土。多使用在挖土高度一般在3m以上（使每次挖土可装满铲
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斗），运输距离超过1Km，且土方量大而集中的工程。一般挖土机作业时，需配合自卸汽车运土，并在卸土区配备推土机平整土堆。
6.2.2 挖 方
6.2.2.1土方开挖的机械施工
土方挖方除工程量不大而又分散时可采用人工或小型机械施工外，施工时应尽可能采用机械化、半机械化施工，以减轻繁重的体力劳动，加快施工进度、降低工程造价。常用开挖机械特性及适用情况见表6-2，正铲、反铲、拉铲、抓铲挖土机工作简图见图6-4。
常用开挖机械特性及适用情况 表6-2 机械 名类型 称 正铲 挖 掘 机 特 征 能开挖地面以上土方。挖方高度在1.5m以下，生产率高，适于装车外运。可用于冻土、砂卵石、漂砾、爆破石方、崩塌石方等开挖 能开挖地面以下及水下土石方，适于就地甩土，也可装车外运；开挖断面的误差较大 适 用 情 况 大量土石方开挖，基坑开挖，深挖方渠道、溢洪道开挖，土料和石料开采，堆渣开挖等 基坑、渠道开挖，水下砂砾料开采等 拉铲 反铲 抓铲 能开挖不深的地面以下土石方，可就地中小型沟渠和土方量不大的基坑甩土或装车外运;斗容较小，生产率较低 开挖 能抓取水下土方，开挖深度大，生产率低 井下及槽孔开挖，水下清基、清淤 图6-4 挖土机工作简图
(a)正铲挖土机 （b）反铲挖土机 （c）拉铲挖土机 (d)抓铲挖土机
1、正铲挖土机
正铲挖土机的挖土特点是：“前进向上，强制切土”，开挖停机面以上的土壤，其挖掘力大，生产效率高。能开挖停机面以上的I～IV级土，宜用于开挖高度大于2m的干燥基坑，但需设置上下坡道。
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