第一节 土方工程概述

土方工程是建筑工程施工的首项工程，主要包括土的开挖、运输和填筑等施工，有时还要进行排水、降水和土壁支护等准备与辅助工作。土方工程具有量大面广、劳动繁重和施工条件复杂等特点，受气候、水文、地质、地下障碍等因素影响较大，不确定因素较多，存在较大的危险性。因此，在施工前必须做好调查研究，选用合理的施工方案，采用先进的施工方法和机械施工，以保证工程的质量和安全。

一、土方工程施工特点

1．土方工程的工程内容

常见的土方工程施工包括平整场地、挖基槽、挖基坑、挖土方、回填土等。

（1）平整场地。平整场地是指工程破土开工前对施工现场厚度300mm以内地面的挖填和找平。

（2）挖基槽。挖基槽是指挖土宽度在3m以内且长度大于宽度3倍时设计室外地坪以下的挖土。

（3）挖基坑。挖基坑是指挖土底面积在20m2以内且长度小于或等于宽度3倍时设计室外地坪以下挖土。

（4）挖土方。凡是不满足上述平整场地、基槽、基坑条件的土方开挖，均为挖土方。

（5）回填土。回填土可分为夯填和松填。基础回填土和室内回填土通常都采用夯填。

2．土方工程的施工特点

（1）土方量大，劳动繁重，工期长。因此，为了减轻土方施工繁重的劳动、提高劳动生产率、缩短工期、降低工程成本，在组织土方工程施工时，应尽可能采用机械化施工的方法。

（2）施工条件复杂。土方施工一般为露天作业，受地区、气候、水文地质条件的影响大，同时，受周围环境条件的制约也很多。因此，在组织土方施工前，必须根据施工现场的具体施工条件、工期和质量要求，拟订切实可行的土方工程施工方案。

二、土的工程分类

土的种类繁多，分类方法各异。在土方工程施工中，土的工程分类按土的开挖难易程度可以分为八类，见表1-1。表中一类土至四类土为土，五类土至八类土为岩石。在选择施工挖土机械和套用建筑安装工程劳动定额时要依据土的工程类别进行选择。

三、土的性质

土一般由土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）三部分组成，这三部分之间的比例关系随着周围条件的变化而变化。三者之间比例不同，反映出土的物理状态也不同，如干燥、稍湿或很湿，密实、稍密或松散。这些指标是最基本的物理性质指标，对评价土的工程性质，进行土的工程分类具有重要的意义。

土的三相物质是混合分布的，为阐述方便，一般用土的三相图表示，如图1-1所示。三相图中将土的固体颗粒、水、空气各自划分开来。

图中符号的意义 m——土的总质量（m=ms+mw）（kg）；

ms——土中固体颗粒的质量（kg）；

mw——土中水的质量（kg）；

V——土的总体积（V=Vs+Vw+Va）（m3）；

Va——土中空气体积（m3）；

Vs——土中固体颗粒体积（m3）；

Vw——土中水所占的体积（m3）；

Vv——土中孔隙体积（Vv=Va+Vw）（m3）。

1．土的天然密度和干密度

土在天然状态下单位体积的质量，称为土的天然密度。土的天然密度用ρ表示，计算公式为

ρ=m/V

式中 m——土的总质量（kg）；

V——土的总体积（m3）。

单位体积中土的固定颗粒的质量称为土的干密度，土的干密度用ρd表示，计算公式为

ρd=ms/V

式中 ms——土中固体颗粒的质量（kg）；

V——土的总体积（m3）。

土的干密度越大，表示土越密实。工程上常将土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的压实质量。土的干密度与土的天然密度之间的关系可表示为

2．土的天然含水率

土的含水率是土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率，即

式中 w——土的含水率；

mw——土中水的质量（kg）；

ms——土中固体颗粒的质量（kg）。

3．土的孔隙比和孔隙率

孔隙比和孔隙率反映了土的密实程度，孔隙比和孔隙率越小土越密实。孔隙比e是土中孔隙体积Vv与固体颗粒体积Vs的比值，可表示为

式中 Vv——土中孔隙体积（m3）；

Vs——土中固体颗粒体积（m3）。

孔隙率n是土中孔隙体积与总体积V的比值，用百分率表示，可表示为

式中 V——土的总体积（m3）。

对于同一类土，孔隙率e越大，孔隙体积就越大，从而使土的压缩性和透水性都增大，土的强度降低。故工程上也常用孔隙比来判断土的密实程度和工程性质。

4．土的可松性

土具有可松性，即自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性系数可表示为

式中 Ks——土的最初可松性系数；

K′s——土的最后可松性系数；

V原状——土在天然状态下的体积（m3）；

V松散——土挖出后在松散状态下的体积（m3）；

V压实——土经回填压（夯）实后的体积（m3）。

土的可松性对确定场地设计标高、土方量的平衡调配、计算运土机具的数量和弃土坑的容积，以及计算填方所需的挖方体积等均有很大影响。各类土的可松性系数见表1-2。

5．土的压缩性

土的压缩性是指土在压力作用下体积变小的性质。取土回填或移挖作填，松土经运输、填压以后，均会压缩，一般土的压缩率参考值见表1-3。

6．土的渗透性

土的渗透性是指土体被水透过的性质，通常用渗透系数K表示。渗透系数K表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d表示。根据渗透系数不同，土可分为透水性土（如砂土）和不透水性土（如黏土）。土的渗透性影响施工降水与排水的速度。土的渗透系数参考值见表1-4。