土方工程是建築工程施工中主要分部工程之一，任何一項建築工程施工都是從土方工程開始。在大型建築工程中，由於土方工程量大、施工條件複雜、施工中受氣候條件、工程地質和水文地質條件的影響很大，凶此施工前應針對土方工程的施工特點，製定合理的施工方案。在建築工程施工中最常見的土方工程施工包括場地平整、地下室和基坑（槽）及管溝開挖、土壁支撐、施工排水、降水、路基填築及基坑（槽）的回填土等。
第一節概述
一、土方工程的分類及特點
（一）土方工程分類
根據土方工程的施工內容與方法不同，土方工程分類有以下幾種：
１．場地平整
場地平整是指將天然地麵改造成設計要求的平麵所進行的土方施工過程，這類土方工程施工麵積大，土方工程量大，應采用機械化作業。
２．基坑（槽）開挖
基坑（槽）開挖指開挖寬度在３ｍ以內，長寬比不小於３的基槽或長寬比小於３、底麵積在２０ｍ2以內的基坑進行的土方開挖工程。這類土方開挖時，要求開挖的標高、斷麵、軸線準確。因此，施工前，應製定合理的施工方案，盡量采用中小型施工機械，以提高生產效率，加快施工進度和降低工程成本。
３．基坑（槽）回填
基礎完成後，基槽、房心土需回填，為確保填方的強度和穩定性，必須正確選擇填方土料與填築方法。填築應分層進行，並盡量采用同類土填築。填土必須具有一定的壓實密度，以避免建築物產生不均勻沉降。
（二）土方施工特點
１．工程量大，勞動強度高
如大型項目的場地平整，土方量可達數百萬立方米以上，麵積達數十平方公裏，工期長。因此，為了減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產率，縮短工期，降低工程成本，在組織土方工程施工時，應盡可能采用機械化或綜合機械化方法進行施工。
２．施工條件複雜
土方工程施工，一般為露天作業。施工時受地下水文、地質、氣候和施工地區的地形等因素的影響較大，不可確定的因素也較多。因此，施工前必須做好各項準備工作，進行充分的調查研究，詳細研究各種技術資料，製定合理的施工方案進行施工．
３．受場地限製
任何建築物的基礎都需要有一定埋置深度，土方的開挖與土方的留置、存放都受到施工場地的限製，特別是城市內施工，場地狹窄，周圍建築較多，往往由於施工方案不當，導致周圍建築設施出現安全與穩定的問題。因此，施工前必須詳細了解周圍建築的結構形式，熟悉地質技術資料，製定切實可行的施工方案，充分利用施工場地。
二、土的分類與現場鑒別方法
土的種類繁多，其分類方法也很多，在工程上，土根據開挖難易程度分為八類。其中一～四類土為土，五～八類土為岩石。表中列出土的工程分類直觀的鑒別方法，就是根據開挖的難易程度和開挖中使用不同的工具和方法來進行分類。
土的開挖難易程度直接影響土方工程的施工方案，勞動量消耗和工程費用。土越硬，勞動量消耗越多，工程成本越高。三、土的工程性質土的工程性質對土方工程施工有直接影響，也是進行土方施工設計必須掌握的基本資料。土的主要工程性質有：土的可鬆性、土的含水量和土的滲透性。
（一）土的可鬆性
土的可鬆性是指自然狀態下的土經開挖後，其體積因鬆散而增加，以後雖經回填壓實，仍不能恢複成原來體積。由於土方工程量是以自然狀態的體積來計算的，所以在土方調配、計算土方機械生產率及運輸工具數量等的時候，應考慮土的可鬆性影響。土的可鬆性程度可用可鬆性係數表示，即
Ｋｓ＝Ｖ２／Ｖ１（１－１）
Ｋˊｓ＝Ｖ３／Ｖ１（１－２）式中Ｋｓ——土的最初可鬆性係數；
Ｋˊｓ——土的最終可鬆性係數；
Ｖ１——土在天然狀態下的體積，ｍ3；
Ｖ２——土經開挖後的鬆散體積，ｍ3；
Ｖˊ１——回填所需的天然狀態下的土體積，ｍ3；
Ｖ３——土經回填壓實後的體積，ｍ3。
在土方施工中，Ｋｓ是計算開挖工程量、施工機械及運土車輛等的主要參數，Ｋˊｓ是計算土方調配、回填用土量等的參數。
（二）土的天然含水量
土的天然含水量是指土中水的質量與土顆粒質量的百分比。表達式為
ω＝ｍｗ／ｍｓ×１００％（１－３）
式中ω——土的天然含水量，％；
ｍｗ——土中水的質量，ｋｇ；
ｍｓ——土中固體顆粒的質量，ｋｇ。
土的含水量大小會影響土方的開挖及填築壓實等施工，當土的含水量超過２５％～３０％就不能使用機械施工，含水量超過２０％會造成運土車的打滑或陷車，甚至影響挖土機的使用，回填土含水量過大，壓實時會產生橡皮土。因此，對含水量過大的土，施工時應采取有效的排水、降水措施。
（三）土的滲透性
土的滲透性是指土體被水透過的性質。土的滲透性用滲透性係數表示，即單位時間內水穿透土層的能力，一般由試驗確定，常見土的滲透性係數。滲透性係數是計算降低、地下水時湧水量的主要參數。根據土的滲透性不同，可分為透水性土（如砂土）和不透水性土（如粘土）。
四、土方邊坡
為保證土方工程施工時土體的穩定，防止塌方，保證施工安全，當挖土超過一定的深度時，應留置一定的坡度。
土方邊坡的坡度以其高度ｈ與底寬度ｂ之比來表示，邊坡可以做成直線形邊坡、階梯形邊坡及折線形邊坡。
土方便破坡度＝ｂ／ｈ＝ｂ／ｈ／１＝１：ｍ（１－４）式中，ｍ＝ｈ／ｂ稱為坡度係數，即當邊坡高度為ｈ時，邊坡寬度為ｂ＝ｍｈ。
當土質均勻且地下水位低於基坑（槽）或管溝底標高時，挖方邊坡可做成直立土壁而不加支撐，但深度不宜超過下列規定：
密實、中密的砂土和碎石類土１．０ｍ
硬塑、可塑的粉土及粉質粘土１．２５ｍ
硬塑、可塑的粘土和碎石類土（填充物為粘性土）１．５ｍ
堅硬的粘土２．０ｍ
當地質條件良好，土質均勻且地下水位低於基坑（槽）或管溝底標高時，挖土深度在５ｍ以內不加支撐的邊坡最陡坡度應符合表２－３規定，即使按規定放坡，施工中也要隨時檢查邊坡的穩定情況。
第二節土方工程量計算
在土方工程施工前，通常要計算土方的工程量，根據土方工程量的大小擬定土方施工的方案，組織土方工程的施工。但土方工程的地形往往複雜，不規則，要進行精確計算比較困難。通常都是將其假設或劃分成為一定的幾何形狀，並采用具有一定精度又與實際情況相近似的方法進行計算。
一、基坑（槽）土方量的計算
１．基坑土方量計算
所謂基坑是指長寬比小於等於３的矩形土體，其土方量可按立體幾何中棱柱體（由兩個平行的平麵作底的一種多麵體）的體積公式計算，即
Ｖ＝６（Ａ１＋４Ａ０＋Ａ２）（１－５）式中Ｖ——土方工程量，ｍ3；
Ｈ——基坑深度，ｍ；
Ａ１、Ａ２－基坑上下的底麵積，ｍ2；
Ａ０——基坑中截麵的麵積，ｍ2。
２．基槽土方量計算
基槽的土方量可以沿長度方向分段後，再用同樣方法計算，即
Ｖ１＝Ｌ１／６（Ａ１＋４Ａ０＋Ａ２）（１－６）式中Ｖ１——第一段的土方量，ｍ3；
Ｌ１——第一段的長度，ｍ。
則總土方量為各段的和，即
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２＋…＋Ｖｎ式中Ｖ１、Ｖ２、…、Ｖｎ——各段的土方量，ｍ3。
二、場地平整土方量計算
（一）場地設計標高確定
較大麵積的場地平整，正確地選擇設計標高是十分重要的，選擇設計標高時應考慮以下因素：滿足生產工藝和運輸的要求；盡量利用地形，以減少挖方數量；場地以內的挖方與填方能達到相互平衡（麵積大、地形又複雜時則例外），以降低土方運輸費用；要有一定的泄水坡度（≥２‰），滿足排水要求；考慮最高洪水位的要求。
當設計文件上對場地標高無特定要求時，場地的設計標高，可按下述步驟和方法確定。
將地形圖劃分方格。每個方格的角點標高，一般根據地形圖上相鄰兩等高線的標高，用插入法求得；在無地形圖情況下，也可在地麵用木樁打好方格網，然後用儀器直接測出。
一般說來，理想的設計標高，應該使場地內的土方在平整前和平整後相等而達到挖方和填方的平衡，即
Ｈ０Ｎ2α＝∑（α2Ｈ１１＋Ｈ１２＋Ｈ２１＋Ｈ２２／４）
所以Ｈ０＝／Σ（Ｈ１１＋Ｈ１２＋Ｈ２１＋Ｈ２２／４Ｎ）式中Ｈ０——所計算的場地設計標高，ｍ；
α——方格邊長；
Ｎ——方格數；Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２——任一方格的四個角點的標高。
從圖１－４所示可看出，Ｈ１１係一個方格的角點標高，Ｈ１２和Ｈ２１均係兩個方格公共的角點標高，Ｈ２２則係四個方格公共的角點標高。如果將所有方格的四個角點標高相加，那麼類似Ｈ１１這樣的角點標高加到一次，類似Ｈ１２的標高加到兩次，而類似Ｈ２２的標高則要加到四次。凶此，上式可改寫成下列的形式Ｈ０＝∑Ｈ１＋２∑Ｈ２＋３∑Ｈ３＋４∑Ｈ４／４Ｎ（１－７）
式中Ｈ１——一個方格僅有的角點標高，ｍ；
Ｈ２——兩個方格共有的角點標高，ｍ；
Ｈ３——三個方格共有的角點標高，ｍ；
Ｈ４——四個方格共有的角點標高，ｍ。
２．計算設計標高的調整值
式（１－７）所計算的設計標高，純係一理論數值，實際上，還需考慮以下因素進行調整。
（１）由於土具有可鬆性，必要時應相應地提高設計標高；
（２）由於設計標高以上的各種填方工程用土量而影響設計標高的降低，或者由於設計標高以下的各種挖方工程的挖土量而影響設計標高的提高；
（３）由於邊坡填挖方土方量不等（特別是坡度變化大時）而影響設計標高的增減；
（４）根據經濟比較結果，而將部分挖方就近棄土於場外，或將部分填方就近取土於場外，根據挖填土方量的變化來增減設計標高。
３．考慮泄水坡度對設計標高的影響
如果按照式（１－７）計算出的設計標高進行場地平整，那麼整個場地表麵將處於同一個水平麵；但實際上由於排水要求，場地表麵均有一定的泄水坡度。因此，還需根據場地泄水坡度的要求（單麵泄水或雙麵泄水），計算出場地內各方格角點實際施工時所采用的設計標高。
（１）單向泄水時，場地各點設計標高的求法。當考慮場內挖填平衡的情況下，用式（１－７）計算出的設計標高Ｈ０，作為場地中心線的標高。場地內任一點的設計標高則為
Ｈｎ＝Ｈ０±ｌｉ（１－８）式中Ｈｎ——任意一點的設計標高，ｍ；
ｌ——該點至Ｈ０的距離，ｍ；
ｉ——場地泄水坡度，不小於２‰；
±——該點比Ｈ０點高則取“＋”號，反之取“一”號。
例如欲求Ｈ５２角點的設計標高，則
Ｈ５２＝Ｈ０－ｌｉ＝Ｈ０－１．５αｉ
（２）雙向泄水時，場地各點設計標高的求法。其原理與前相同。Ｈ０為場地中心點標高，場地內任意一點的設計標高為
Ｈｎ＝Ｈ０±ｌｘｉｘ±ｌｙｉｙ（１－９）式中Ｌｘ、Ｌｙ——該點於ｘ—ｘ、ｙ－ｙ方向距場地中心線的距離；
ｉｘ、ｉｙ——該點於ｘ—ｘ、ｙ－ｙ方向的泄水坡度。
其餘符號表示的內容同前。
例如欲求Ｈ４２角點的設計標高，則Ｈ４２＝Ｈ０－ｌｘｉｘ－ｌｙｉｙ＝Ｈ０－１．５αｉｘ－０．５αｉｙ
（二）場地土方量計算
編製土方工程施工方案，以及檢查驗收實際土方工程數量等，都需要進行土方量的計算。場地土方量的計算方法，通常有方格網法和斷麵法兩種。方格網法適用於地形較為平坦的地區，斷麵法則多用於地形起伏變化較大的地區。