第一章土石方工程.doc

建筑施工技术 土石方工程
§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
土的分类
土的级别
土的名称
坚实系数f
密度（t/m3）
开挖方法及工具
一类土
（松软土）
I
砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）
0.5~0.6
0.6~1.5
用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬
二类土
（普通土）
II
粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵（碎）石；种植土、填土
0.6~0.8
1.1~1.6
用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松
三类土
（坚土）
III
软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土
0.8~1.0
1.75~1.9
主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍
四类土
（砂砾坚土）
IV
坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩
1.0~1.5
1.9
整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤
五类土
（软石）
V~VI
硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石
1.5~4.0
1.1~2.7
用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法
六类土
（次坚石）
VII~IX
泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩
4.0~10.0
2.2~2.9
用爆破方法开挖，部分用风镐
七类土
（坚石）
X~XIII
大理石；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩；微风化安山岩；玄武岩
10.0~18.0
2.5~3.1
用爆破方法开挖
八类土
（特坚石）
XIV~XVI
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、粉岩、角闪岩
18.0~25.0以上
2.7~3.3
用爆破方法开挖
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
类别
饱和单轴抗压强
度标准值frk（MPa）
定性鉴定
代表性岩石
硬质岩
坚硬岩
frk＞60
锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；
基本无吸水反应
未风化~微风化的花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、硅质砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等
较硬岩
60≥frk＞30
锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；有轻微吸水反应
1．微风化的坚硬岩；
2．未风化~微风化的大理岩、板岩、石灰岩、钙质砂岩等
软质岩
较软岩
30≥frk＞15
锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；
指甲可刻出印痕
1．中风化的坚硬岩和较硬岩；
2．未风化~微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩等
软岩
15≥frk＞5
锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；
浸水后，可捏成团
1．强风化的坚硬岩和较硬岩；
2．中风化的较软岩；
3．未风化~微风化的泥质砂岩、泥岩等
极软岩
frk≤<5
锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；
浸水后，可捏成团
1．风化的软岩；
2．全风化的各种岩石；
3．各种半成岩

3、按岩体完整程度划分
岩体完整程度的划分 表1-3
类别
完整性指数
结构面组数
控制性结构面平均间距（m）
代表性结构类型
完整
＞0.75
1~2
＞1.0
整状结构
较完整
0.75~0.55
2~3
0.4~1.0
块状结构
较破碎
0.55~0.35
＞3
0.2~0.4
镶嵌状结构
破碎
0.35~0.15
＞3
＜0.2
碎裂状结构
极破碎
＜0.15
无序
-
散体状结构
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IP分类 表1-4
粘性土的分类名称
粘土
粉质粘土
塑性指数IP
IP＞17
10＜IP≤17
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．IP＜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%，IP＜10）、砂质粉土（粉粒＞0.5mm占50%以上，IP＜10）。
二、土的基本性质：
土的基本物理性质指标 表1-5
指标名称
符号
单位
物理意义
表达式
附注
密度
ρ
t/m3
单位体积土的质量，又称质量密度

由试验方法（一般用环刀法）直接测定
重度
γ
kN/m3
单位体积土所受的重力，又称重力密度

由试验方法测定后计算求得
相对密度
ds

土粒单位体积的质量与4℃时蒸馏水的密度之比

由试验方法（用比重瓶法）测定
干密度
ρd
t/m3
土的单位体积内颗粒的重量

由试验方法测定后计算求得
干重度
γd
kN/m3
土的单位体积内颗粒的重力

由试验方法直接测定
含水量
w
%
土中水的质量与颗粒质量之比

由试验方法（烘干法）测定
饱和密度
ρsat
t/m3
土中孔隙完全被水充满时土的密度

由计算求得
饱和重度
γsat
kN/m3
土中孔隙完全被水充满时土的重度

由计算求得
有效重度
γ'
kN/m3
在地下水位以下，土体受到水的浮力作用时土的重度，又称浮重度

由计算求得
孔隙比
e

土中孔隙体积与土粒体积之比

由计算求得
孔隙率
n
%
土中孔隙体积与土的体积之比

由计算求得
饱和度
Sr
%
土中水的体积与孔隙体积之比

由计算求得
注：表中
W——土的总重力（量）； Ws——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：
（1-1）
式中 1000——单位换算系数； a——土的压缩系数（MPa-1）；
p1、p2——固结压力（kPa）； e1、e2——相对应于p1、p2时的孔隙比。
评价地基压缩性时，按p1为100kPa，p2为200kPa，相应的压缩系数值以a1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：
（1）当a1-2＜0.1MPa-1时，为低压缩性土；
（2）当0.1≤a1-2＜0.5MPa-1时，为中压缩性土；
（3）当a1-2≥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Es作为土的压缩性指标，压缩模量按下式计算：
（1-2）
式中 Es——土的压缩模量（MPa）； e0——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φ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＝σ·tgφ＋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）；
φ——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Ks＝V2/V1；最终可松性系数K's＝V3/V1；
V1——开挖前土的自然体积；V2——开挖后土的松散体积；V3——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
土的类别
体积增加百分比（%）
可松性系数
最初
最终
Ks
K's
一类（种植土除外）
8~17
1~2.5
1.08~1.17
1.01~1.03
一类（植物性土、泥炭）
20~30
3~4
1.20~1.30
1.03~1.04
二类
14~28
1.5~5
1.14~1.28
1.02~1.05
三类
24~30
4~7
1.24~1.30
1.04~1.07
四类（泥灰岩、蛋白石除外）
26~32
6~9
1.26~1.32
1.06~1.09
四类（泥灰岩、蛋白石）
33~37
11~15
1.33~1.37
1.11~1.15
五~七类
30~45
10~20
1.30~1.45
1.10~1.20
八类
45~50
20~30
1.45~1.50
1.20~1.30

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
土的类别
土的名称
土的压缩率
每m3松散土压实后的体积（m3）
一~二类土
种植土
20%
0.80
一般土
10%
0.90
砂土
5%
0.95
三类土
天然湿度黄土
12%~17%
0.85
一般土
5%
0.95
干燥坚实黄士
5%~7%
0.94
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
土的名称
干土
湿润土
潮湿土
角度（°）
高度与底宽比
角度（°）
高度与底宽比
角度（°）
高度与底宽比
砾石
40
1：1.25
40
1：1.25
35
1：1.50
卵石
35
1：1.50
45
1：1.00
25
1：2.75
粗砂
30
1：1.75
35
1：1.50
27
1：2.00
中砂
28
1：2.00
35
1：1.50
25
1：2.25
细砂
25
1：2.25
30
1：1.75
20
1：2.75
重粘土
45
1：1.00
35
1：1.50
15
1：3.75
粉质粘土、轻粘土
50
1：1.75
40
1：1.25
30
1：1.75
粉土
40
1：1.25
30
1：1.75
20
1：2.75
腐殖土
40
1：1.25
35
1：1.50
25
1：2.25
填方的土
35
1：1.50
45
1：1.00
27
1：2.00
4、土的渗透系数：k=Q/A·I
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
土的名称
湿润时用刀切
湿土用手捻摸时的感觉
土的状态
湿土搓条情况
干土
湿土
粘土
切面光滑，有粘刀阻力
有滑腻感，感觉不到有砂粒，水分较大，很粘手
土块坚硬，用锤才能打碎
易粘着物体，干燥后不易剥去
塑性大，能搓成直径小于0.5mm的长条（长度不短于手掌），手持一端不易断裂
粉质粘土
稍有光滑面，切面平整
稍有滑腻感，有粘滞感，感觉到有少量砂粘
土块用力可压碎
能粘着物体，干燥后较易剥去
有塑性，能搓成直径为2~3mm的土条
粉土
无光滑面，切面稍粗糙
有轻微粘滞感或无粘滞感，感觉到有砂粒较多、粗糙
土块用手捏或抛扔时易碎
不易粘着物体，干燥后一碰就掉
塑性小，能搓成直径为2~3mm的短条
砂土
无光滑面，切面粗糙
无粘滞感，感觉到全是砂粒、粗糙
松散
不能粘着物体
无塑性，不能搓成土条

2、碎石土的现场鉴别：
碎石土密实度现场鉴别方法 表1-10
密实度
骨架颗粒含量和排列
可挖性
可钻性
密实
骨架颗粒含量大于总重的70%，呈交错排列，连续接触
锹镐挖掘困难，用撬棍方能松动，井壁一般较稳定
钻进极困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动剧烈，孔壁较稳定
中密
骨架颗粒含量等于总重的60%~70%，呈交错排列，大部分接触
锹镐可挖掘，井壁有掉块现象，从井壁取出大颗粒处，能保持颗粒凹面形状
钻进较困难，冲击钻探时，钻杆、吊锤跳动不剧烈，孔壁有坍塌现象
稍密
骨架颗粒含量等于总重的55%~60%，排列混乱大部分不接触
锹可以挖掘，井壁易坍塌，从井壁取出大颗粒后砂土立即坍落
钻进较容易，冲击钻探时，钻杆稍有跳动，孔壁易坍塌
松散
骨架颗粒含量小于总重的55%，排列十分混乱绝大部分不接触
锹易挖掘，井壁极易坍塌
钻进很容易，冲击钻探时，钻杆无跳动，孔壁极易坍塌
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（A3、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H0并根据相关影响因素进行调整H0＇；
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H0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：H0值可由下式求得：
（1-2)
式中 a——方格网边长（m）； N——方格网数（个）；
H1——一个方格共有的角点标高（m）； H2——二个方格共有的角点标高（m）；
H3——三个方格共有的角点标高（m）； H4——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H0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H0＇＝ H0 ＋ l·i （ 1-3 ）
双向排水时H0＇＝ H0 ± lxix ± lyiy （ 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）：
（1-5）
式中 x1、x2——角点至零点的距离（m）；
h1、h2——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·H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： (1-6)
式中 V——相邻两横截面间的土方量（m3）；
A1、A2——相邻两横截面的挖（－）或填（＋）的截面积（m2）；
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。
①三角楞锥体体积计算V=F·L
②三角棱柱体体积计算V=（F1+F2）·L
③当两端横截面面积差异较大时：V=(F1+F2+4F0)
（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：
⑴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。
⑵计算各调配区的土方量并标明在图上。
⑶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。
⑷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。
⑸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。
⑹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）。
⑺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
项次
挖土性质
边坡坡度
1
在天然湿度、层理均匀、不易膨胀的粘土、粉质粘土和砂土（不包括细砂、粉砂）内挖方深度不超过3m
1：1.00~1：1.25
2
土质同上，深度为3~12m
1：1.25~1：1.50
3
干燥地区内土质结构未经破坏的干燥黄土及类黄土，深度不超过12m
1：0.10~1：1.25
4
在碎石土和泥灰岩土的地方，深度不超过12m，根据土的性质、层理特性和挖方深度确定
1：0.50~1：1.50
5
在风化岩内的挖方，根据岩石性质、风化程度、层理特性和挖方深度确定
1：0.20~1：1.50
6
在微风化岩石内的挖方，岩石无裂缝且无倾向挖方坡脚的岩层
1：0.10
7
在未风化的完整岩石内的挖方
直立的
土质边坡坡度允许值 表1-13
土的类别
密实度或状态
坡度允许值（高宽比）
坡高在5m以内
坡高为5~10m
碎石土
密实
1：0.35~1：0.50
1：0.50~1：0.75
中密
1：0.50~1：0.75
1：0.75~1：1.00
稍密
1：0.75~1：1.00
1：1.00~1：1.25
粘性土
坚硬
1：0.75~1：1.00
1：1.00~1：1.25
硬塑
1：1.00~1：1.25
1：1.25~1：1.50
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
岩石类土
风化程度
坡度允许值（高宽比）
坡高在8m以内
坡高8~15m
坡高15~30m
硬质岩石
微风化
1：0.10~1：0.20
1：0.20~1：0.35
1：0.30~1：0.50
中等风化
1：0.20~1：0.35
1：0.35~1：0.50
1：0.50~1：0.75
强风化
1：0.35~1：0.50
1：0.50~1：0.75
1：0.75~1：1.00
软质岩石
微风化
1：0.35~1：0.50
1：0.50~1：0.75
1：0.75~1：1.00
中等风化
1：0.50~1：0.75
1：0.75~1：1.00
1：1.00~1：1.50
强风化
1：0.75~1：1.00
1：1.00~1：1.25

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，