土石方工程包括挖掘、填築和運輸等施工過程及排水、降水、土壁支撐等輔助工程。
土石方施工的特點是工程量較大,施工條件複雜(指地形、水文地質等);多為露天作業,受氣候影響大;對於建築施工來說,人工開挖較多,勞動強度較大。因此,施工前必須做好準備工作,製訂出合理的施工方案,以達到降低勞動強度,加快施工進度和節省施工費用的目的。在開工前做好場地清理、地麵水的排除和測量放線等準備工作;施工中,及時做好施工排水與土壁支撐等工作以確保工程質量,防止塌方等意外事故的發生。
1.土的分類及工程性質
土的分類方法較多,根據施工時土的開挖難易程度,可將土分為八類,稱為土的工程分類,前四類屬一般土,後四類屬岩石。
土的工程性質對土方工程的施工有直接影響,其基本的工程性質有以下兩種。
(1)土的可鬆性
土的可鬆性指的是在自然狀態下的土經開挖後組織破壞,其體積因鬆散而增大,以後雖經回填壓實,也不能恢複成原來的體積。土的可鬆性程度,一般用最初可鬆性係數和最後可鬆性係數來表示,即:
式中:KS——最初可鬆性係數;
Ks——最後可鬆性係數;
V1——土在天然狀態下的體積(立方米);
V2——土經開挖後的鬆散體積(立方米);
V3——土經回填壓實後的體積(立方米)。
土的可鬆性與土質有關,根據土的工程分類,相應的可鬆性係數。
(2)土的含水量
一般土的幹濕程度,用含水量表示。含水量在5%以下的稱為幹土;在5%~30%以內稱為潮濕土;大於30%稱為濕土。含水量越大,土就越濕,對施工就越不利。含水量對挖土的難易,施工時的放坡,回填土的夯實等均有影響。在一定的含水量的條件下,用同樣的夯實方法,可使回填土達到最大的密實度,此含水量稱為最佳含水量(最優含水量)。此外,土的工程性質還有:滲透性、密實度、原狀土經機械壓實後的沉降量、抗剪強度、土壓力等,在此不再贅述。
2.土方施工準備工作
土方施工前的準備工作一般包括以下幾個方麵。
(1)場地清理
將施工區域內的管道、墳墓、溝坑等進行清理。對影響工程質量的樹根、垃圾、草皮、耕植土和河塘淤泥等進行清除。
(2)地麵水排除
在施工區域內設置排水設施,一般采用排水溝、截水溝、擋水土壩等,臨時性排水設施應盡量與永久性排水設施結合考慮。應盡量利用自然地形來設置排水溝,使水直接排至場外或流向低窪處。溝的橫斷麵可根據實際的排水量確定,縱向排水坡度不小於2%。
在山區施工時,應在較高一側的山坡上開挖截水溝。在低窪地區施工時,除開挖排水溝外,必要時應在場地周圍或需要的地段修築擋水堤壩,防止水流入施工區。
(3)修建臨時道路、臨時設施
主要道路應結合永久性道路一次修築。臨時道路除路麵寬度要能保證運輸車輛正常通行外,最好能在每隔30米~50米的距離設一會車帶。路基夯實後再鋪上碎石麵層即可,但在施工過程中隨時注意整平,以保證道路通暢。
(4)作好測量控製點
設置好軸線和標高的測量點並作好保護,施工時不得隨便搬移和碰撞。
3.土方邊坡與土壁支撐
為了防止塌方,保證施工安全,當挖方深度(或填方高度)超過一定限度時,則其邊沿應放坡。或者設置臨時支撐以保證土壁的穩定。
(1)土方邊坡
土方邊坡的坡度以其挖方深度(或填方高度)H與底寬B之比表示。
式中,m=B/H,稱為邊坡係數。
邊坡可以做成直線形邊坡、折線形邊坡等。
根據《土方與爆破工程施工及驗收規範》(GBJ201-83)的規定:當土質均勻、無地下水位的影響,且開挖後敞露時間不長時,其挖方邊坡可做成直立邊壁不放坡(也不加支撐),但挖方深度不宜超過規定。
當挖方深度超過上述條款規定時,則應作成直立壁加支撐或按規定放坡。
(2)土壁支撐
在基坑或溝槽開挖時,如地質條件和周圍環境允許,采用放坡開挖當然是比較經濟的。但在建築稠密的地區,因場地限製不能放坡時,或為了縮小施工麵,減少土方量,可采用設置支撐的方法施工,以保證施工安全,並減少對鄰近已有建築物的不利影響。
開挖較窄的溝槽或基坑,多用橫撐式土壁支撐。常用的橫撐式支撐根據擋土板的不同,分斷續式水平擋土板支撐,連續式水平擋土板支撐,和連續式垂直擋土板支撐。斷續式水平擋土板支撐適用於濕度小且挖土深度小於3米的粘土;連續式水平擋土板支撐適用於鬆散、濕度大的土壤,挖土深度可達5米;連續式垂直擋土板支撐用於鬆散和濕度很高的土,挖土深度不限。