土木工程中土方工程相关问题综述

万小军

【摘 要】土方工程是每一项土木工程当中必不可少的一项工作，故土方工程的优劣直接关系到土木工程的质量问题。本研究通过探讨土的性质，提出了挖地基土时的相关要求及过程，总结了各种挖土机在施工时的费用问题及在挖土过程中常遇到的问题。

【关键词】土木工程；土方工程；质量问题

土方工程或土方挖运工程指的是把地表面过高处的土壤挖去（挖方），并把它倾卸到地表面过低的其他地方（填方）。在大量的土木工程建筑施工过程中，土方工程的施工往往具有工程量大，施工工期长，劳动强度大，施工条件复杂且多为露天作业等特点；土方施工又受气候、水文、地质、场地限制、地下障碍等因素的影响，进一步加大了施工的难度。[1]因此，在组织土方工程施工前，应详细分析与核对各项技术资料，进行现场调查并根据现有施工条件，制定出技术上可行、经济上合理的施工设计方案。组织土石方施工时，尽可能采用机械化施工。另外，要合理安排施工计划，尽可能避免在雨季施工，否则，应做好防洪排水等工作。

1 土的性质与分类

覆盖在地球大部分表面的土是一种矿物颗粒的聚合体，在岩土工程中，在力的作用下土壤体中的颗粒间经常发生相对位移，因此，一项土力学方面的研究必须是建立在对材料的颗粒性质足够了解的基础上，土的另一个重要特征是它们的三相体系，三相体系包括固相、液相和气相。由于土颗粒的大小和矿物成分差别很大，在固体、液体和气体组成的三相体系中会发生复杂的物理和化学作用，特别是黏土颗粒，它与周围介质相互作用，对黏性土的性质变化具有重要的影响。所以三相组成的相对比例是随着时间和荷载相对变化的，因此，三相组成了土的性状和定量描述的一个标准。

许多土壤描述和分类是基于土壤颗粒的大小。土壤通常命名为砾石，沙，淤泥和粘土等。土壤可通过任何以下方法进行分类：（1）物理性质，（2）地质起源，（3）化学成分，（4）粒度。

2 地基土开挖的施工作业要求及施工工艺

由于土体有很多分类，所以在土木建筑施工中要遵循相应的作业要求：

1）在土方工程开挖之前，应根据施工方案要求，将施工区域内地下、地上障碍物清除干净。

2）建筑物或构筑物的位置或场地的定位控制线（桩）标准水平桩及开槽的灰线尺寸，必须经过检验合格，并办完预检手续。

3）在夜间施工时，应有足够的照明设施：在危险地段应设置明显标志，并要合理安排开挖顺序，防止错挖或超挖。

4）开挖有地下水位的基坑（槽）、管沟时，应根据当地工程地质资料，采取措施降低地下水位。一般要降至低于开挖面0.5m，然后才能开挖。

5）在机械施工无法作业的部位和修整边坡坡度和清理均应配备人工进行。

6）临时土方开挖的边坡值应符合相应的规范。

7）土方开挖的质量检验标准应符合的要求相应的规范。

施工工艺：

1）挖土机沿挖方边缘移动时，机械距离边坡上缘的宽度不得小于基坑深度的12。

2）在开挖过程中，应随时检查槽壁和边坡的状态。

3）开挖基坑（槽）和管沟，不得挖至设计标高以下，如不能准确地挖至设计地基标高时，可在设计标高以上暂留一层土不挖，以便在找平后，由人工挖出。暂留土层约20cm左右。

4）在机械施工挖不到的土方，应配合人工随时进行挖掘，并用手推车把土方运到机械挖到的地方，以便及时挖走。

5）修帮和清底。在距槽底设计标高50cm槽帮处，找出水平线，钉上小木橛，然后用人工将暂留土层挖走。

6）开挖基坑（槽）的土方，在场地有条件堆放时，一定留足回填需用的好土；多余的土方，应一次运走，避免二次搬运。

3 挖土机施工分析

由于和土木工程中任何其他工种的施工方法与费用相比较，土方挖运的施工方法与费用的变化都要快得多。在1935年，目前所采用的利用轮胎式机械设备进行土方挖运的方法大多数还没有出现。那时大部分土方是采用窄轨铁路运输，主要的开挖方式是使用正铲、反铲、拉铲或抓斗等挖土机。因此，土木工程师为了使自己在土方挖运设备方面的知识跟得上时代的发展，应当花费一些时间去研究现代的机械。[2，4]

为了降低土方工程费用，填方量应该等于挖方量，而且挖方地点应尽可能靠近土方量相等的填方地点，以减少运输量和填方的二次搬运。土方设计这项工作落到了从事道路设计的工程师的身上，因为土方工程的设计比其他任何工作更能决定工程造价是否低廉。费用最低的运土方法是用同一台机械直接挖方取土并且卸土作为填方。这并不是经常可以做到的，但若能做到则是很理想的，因为这样既快捷又省钱。拉铲挖土机，推土机和正铲挖土机都能做到这点。拉铲挖土机的工作半径最大。推土机所推运土的数量最多，只是运输距离很短。拉铲挖土机的缺点是只能挖比它本身低的土，不能施加压力挖入压实的土壤内，不能在陡坡上挖土，而且挖卸都不准确。

正铲挖土机介于推土机和拉铲挖土机之间，其作用半径大于推土机，但小于拉铲挖土机。正铲挖土机能挖取竖直陡峭的工作面，这种方式对推土机司机来说是危险的，而对拉铲挖土机则是不可能的。正铲挖土机不能挖比其停机平面低很多的土，而深挖坚实的土壤时，反铲挖土机最适用，但其卸料半径比起装有正铲的同一挖土机的卸料半径则要小很多。在比较平坦的场地开挖，如果用拉铲或正铲挖土机运输距离太远时，则装有轮胎式的斗式铲运机就是必不可少的。它能在比较平的地面上挖较深的土（但只能挖机械本身下面的土），需要时可以将土运至几百米远，然后卸土并在卸土的过程中把土大致铲平。在挖掘硬土时，人们发现在开挖场地经常用一辆助推拖拉机（轮式或履带式），对返回挖土的铲运机进行助推这种施工方法是经济的。一旦铲运机装满，助推拖拉机就回到开挖的地点去帮助下一台铲运机。

斗式铲运机通常是功率非常大的机械，许多厂家制造的铲运机铲斗容量为8m3，满载时可达10m3。翻斗机可能是使用最为普遍的轮胎式运输设备，因为它们还可以被用来送混凝土或者其他建筑材料。翻斗车的车斗位于大橡胶轮胎车轮前轴的上方，尽管铰接式翻斗车的卸料方向有很多种，但大多数车斗是向前翻转的。最小的翻斗车的容量大约为0.5立方米，而最大的标准型翻斗车的容量大约为4.5m3。特殊型式的翻斗车包括容量为4m3的自装式翻斗车，和容量约为0.5m3的铰接式翻斗车。

4 土方工程施工中应注意的质量问题[3]

1）基底超挖：开挖基坑（槽）、管沟不得超过基底标高，如个别地方超挖时，其处理方法应取得设计单位的同意。

2）基底未保护：基坑（槽）开挖后应尽量减少对基土的扰动。如果基础不能及时施工时，可在基底标高以上预留30cm土层不挖，待做基础时再挖。

3）施工顺序不合理：应严格按施工方案规定的施工顺序进行开挖土方，应注意宜先从低处开挖，分层、分段依次进行，形成一定坡度，以利排水。

4）施工机械下沉：施工时必须了解土质和地下水位情况。推土机、铲土机一般需要在地下水位0.5m以上推铲土；挖土机一般需在地下水位0.8m以上挖土，以防机械自身下沉。正铲挖土机挖方的台阶高度，不得超过最大挖掘高度的1.2倍。

5）开挖尺寸不足，边坡过陡：基坑（槽）或管沟底部的开挖宽度和坡度，除应考虑结构尺寸要求外，应根据施工需要增加工作面宽度。如排水设施、支撑结构等所需宽度。

5 结论

土方工程是土木建筑必不可少的一部分，本文分析了土的主要性质及分类，阐述了地基土开挖的施工作业要求及施工工艺，分析了各种挖土机在施工作业时的优缺点，并总结了土方工程施工中常遇到的质量问题。

【参考文献】

[1]朱忠贤.浅谈土方工程的施工[J].科技资讯，2008（17）.

[2]席居法.土方工程机械的合理选择和安全使用[J].建筑，2014（04）.

[3]李晓玲.浅谈土方工程施工[J].建材技术与应用，2009（05）.

[4]张文渊.土方工程机械化施工管理[J].筑路机械与施工机械化，2004（08）.

[责任编辑：汤静]