基坑土方工程量计算方法探讨

罗 剑

(内江师范学院 建筑工程学院，四川 内江 641100)

0 前 言

基础作为建筑的重要组成部分，有着不可替代的作用，它有着承受上部传来的荷载，保障建筑物在建造及后期使用的过程中不会出现问题的用途，同时能把荷载传递到地基。是荷载传递中的重要桥梁，好的基础能防止建筑物倾斜，开裂、沉降等。而基坑开挖是基础施工的重要步骤之一，在基础施工之前都需要一个能供建筑工人或者机械能够正常施工或工作的空间，也称工作面。在实际施工过程中有时候会遇到不同的开挖方式，主要有分段分块开挖、分层开挖、“中心岛”式开挖、“盆”式开挖。

1 土石方工程的特点及辅助工作

1.1 施工特点

土石方工程主要可以分为以下几类，主要以场地平整，基坑挖掘前基坑和深基坑、基坑回填、地下土石方工程、路基建筑。这些工程项目最主要的特点为工程量较大、涉及范围极广、施工条件繁琐复杂。

1.2 辅助工作要点

1)斜柱支撑。斜柱支撑主要是指在水平挡土板桩向内一侧，以斜撑底支柱在木桩上,在挡土板内侧采用回填土支撑该开挖支撑方式，主要是用于大型土石方工程，但该土石方工程的深度不大或者可以利用机械挖掘。

2)锚拉支撑。锚拉支撑主要是指将水平挡土板支撑在桩柱的内侧，桩柱底部需要打入土中，起到支撑作用，在挡土板内侧采用回填土支撑该土石方工程，主要适用于大型工程但深度较浅的，但是不能使用安设横撑。

3)短柱横隔支撑。短柱横隔支撑主要是指将短柱部分埋入土中，露出地面的部分则安装上挡土板，在背面进行压实，该支撑方法主要用于挖掘宽度较大的基坑，或者用来解决部分工程地下放坡不足的问题。

4)临时挡土墙支撑。该方式主要是在坡地端采用建筑材料进行堆砌，使得坡度更加平稳，在实际工程中主要适用于挖掘宽度较大的基坑，或者用来解决部分工程地下放坡不足的问题。

5)放坡支撑优缺点。①造价低廉，不需要额外支付支护成本；②工期短，节省了支护施工的时间，工艺简单，技术含量较低；③不能承受边坡坡顶的大荷载；④放坡坡度大，需要施工场地较大；⑤土方开挖量大；⑥坡顶变形较大。自然放坡的适用范围较小，局限于施工场地，受限制，坡顶无荷载或荷载小，对边坡坡顶位移要求不严格的工程适用。

1.3 降水与排水工程要点

1)在外部直接构建排水系统的明排水法，主要作用在土层颗粒较粗的地理环境或者渗水量较小的黏土层中。

2)井点降水法。井点降水法主要分为3～6 m轻型点渗井，8～20 m喷射井点，3～5 m管井点，以及大于15 m的深井。

3)在针对轻型井点使用了抽水设备，一般为真空泵，该抽水泵主要由离心泵和水气分离及共同组成，主要布置基坑结构应当宽度小于6 m，深度则不超过5 m，双排布置则主要用于大于6 m，并且本身基坑土质情况较差的时候，布置方式为环形布置则主要用于基坑面积较大工程。

4)井点系统首先需要挖掘井点槽随后铺设总体管道，对管道进行冲孔和沉降井点工序，然后将总管道与弯联管连接，最后安装抽水装置进行实验性工作。

1.4 工程机械在施工中的要点

在基坑施工过程中，工程机械是必不可少的施工设备，最为广泛采用的是推土机与挖掘机两种施工设备，为了保证工程的顺利展开，就需要明确工程机械在施工中的主要工作方法。首先推土机主要运送距离不要超过100 m，一般工程控制在30～60 m最为合适，工程施工方法主要采用一次推土法、并列推土法等施工方案，但需要根据工程项目的实际特点来选择操作流程。而对于挖掘机的工作要点则需要独立完成挖掘出土壤的处理工作，而对于大面积场地的平整与基坑的挖掘工作，运送距离需要控制在1 500 m以下，一般工程控制距离为200～350 m。而对于运行路线，则主要采用环形路线，8字形路线，在实际操作过程中也需要根据工程的实际特点来选择施工方案。

2 土石方开挖在建筑工程计量与计价中的作用

土石方开挖也是计价过程中重要的分部工程之一，是建筑工程中最先开始施工的部分，将它完成后才能完成接下来的基础施工及建筑主体的施工。通常土石方工程按照设计图示的尺寸以立方米计算。现有的计价方法有两种：一是定额计价，二是工程量清单计价。其中定额计价与工程量清算计价对于土方工程量的计算方式差异性较大。工程量清单计价模式主要使用在国有资本投资或者国有资本投资为主的施工工程。或者是采用非国有资金投资但是该工程模式比较适合工程量清单计价法。而当前我国大部分定额计价主要采用设计概算报价。定额计价模式在我国传统的计价模式中被广泛使用，并且已经在我国工程建筑行业使用了较长的时间，该计价模式简单方便，影响较大，如果没有新的计算方法出现还会长时间延用，但是定额计价工程量计算规则也不能忽略。

3 土石方开挖的计算公式

根据《建筑工程施工手册》基坑开挖又分为两种形式，即放坡开挖，不放坡开挖。本文主要是对定额计价模式下基坑放坡土方工程量计算公式进行探讨。

3.1 沟槽与基坑的主要特点

一般来说主要是以底宽3 m并且底长大于宽3倍以上才叫做沟槽，而底面积如果在20 m2之内，则主要被称为基坑。但如果底宽大于3 m而坑底面积也大于20 m2左右需要按挖掘出土的体积来计算。挖土方又分为：①凡挖土厚度在30 cm以上的场地平整工程，按挖土方计算；②凡槽长不超过槽宽的3倍，且底面积大于20 m2的为挖土方；③槽长大于槽宽的3倍，而槽宽在3 m以上的为挖土方工程，基坑和基槽的区别主要是计价时不同，施工方法区别不大。

3.2 土体的分类

首先土体的种类可以按硬度来分类。在基坑建设过程中其挖掘出的土壤类型可以按照坚硬程度来划分。而对于干土和湿土的划分标准，则需要以地下水位的具体数值为主，地下水位以上则被称为干土，而在地下水位以下的部分则成为湿土。建筑土石方工程所用到的工程用途则主要分为一类、二类、三类、四类土质结构。其中一类土主要是指砂石和腐殖土，二类土被称之为黄土类，一、二类土坚硬程度较低，只需要运用简单的挖掘工具即可展开工作。而三类土主要是指黏土以及一些重土壤，含有碎石的黄土，其坚硬系数较高，则需要使用尖锹挖掘。四类土主要是指硬黏土、含碎石的重土壤、含巨砾的冰碛黏土，属于在基坑建筑施工过程中坚硬系数最高的，挖掘难度较大，需要采用尖锹、镐和撬棍同时工作。

3.3 不同类别土体放坡起点(见表1)

表1 不同类别土体的放坡起点

坡度系数：指坡面水平方向的投影长度与它在垂直方向的投影长度的比值，与坡度互为倒数。坡度系数用K表示，即K=b/a。首先，土方边坡坡度=H/B(基坑高度/放坡宽度)，然后，(定额中)放坡系数=1/(B/H)，所以，m=B/H称为坡度系数。普土：放坡起点：1.2 m，放坡系数,人工挖：1∶0.5，机械挖：1∶0.33坑内，1∶0.75坑上作业。坚土：放坡起点：1.8 m，放坡系数，人工挖：1∶0.3，机械挖：1∶0.2，坑内作业，1∶0.5，坑上作业。放坡系数为高宽比。

3.4 不放坡条件下

计算公式：

V=h(a+2c)(b+2c)

式中，a为垫层宽度，m；H为挖土深度，m；b为垫层长度，m；c为工作面宽，m。

图1为规则基坑留工作面不放坡时土方量的计算。

图1 规则基坑留工作面不放坡时土方量的计算

3.5 放坡条件

计算公式：

V=(a+2c+kH)(b+2c+kH)*H+ 1/3k2H3

式中，V为基坑土方工程量，m3;H为基坑开挖深度，m；a为基坑长边边长，m；b为基坑短边边长，m；c为工作面宽度，m；k为坡度系数。

图2为规则基坑留工作面四面放坡时土方量的计算。

图2 规则基坑留工作面四面放坡时土方量的计算

在讲述上述计算公式的过程中，通常不是把公式理解记忆，而是通过死记硬背的方式记忆，一旦长时间不用公式，势必会遗忘。此情况下，如果没有参考书籍或者其他工具可查的话，计算起来就存在困难，同时上述公式对空间想象要求高，而学生实际经验少，很难理解。所以在教学过程中，为了让学生便于理解计算方法，提出另外一个可参考的能通过讲解后自行推导出来的计算公式。把图2中的工程量分为三个部分计算(见图3～4)，第一部分中间虚线立方体(加粗部分)，体积V1=h×(a+2c)×(b+2c)，第二部分即为四周放坡之后的楔形体(加粗部分)，总共四块。体积V2=1/2kH×H×(a+2c)×2+1/2kH×H×(b+2c)×2。第三部分为四个角落位置的四棱锥，体积V3=1/3kH×kH×H×4。

图3为第一部分体积，图4为第二部分体积。

图3 第一部分体积

图4 第二部分体积

总体积V=V1+V2+V3= h×(a+2c)×(b+2c)+kH2(a+b+4c)+4/3k2H3，此公式相比与之前的原始公式来说形式上可能较复杂，但是总体内容理解上要简单明了许多，即使忘记也能通过自己的方式回忆起来。

4 土石方工程建设的注意事项

1)针对于土石方体积，需要以天然密实体积的自然方法展开计算，回填土则按照压实过后的实际体积计算，随后再根据定额的土石方体积换算表换算，最终得到统一标准更加精确的土石方体积数据。

2)对于干湿土的划分要根据当地实际地质勘察情况为准，按照实际含水率是否超过25%来划分干湿土种类或者按照地下水的水位为准确界限点，如果在水位以上的则为干土，而在水位以下的则为湿土，在挖掘湿土时，由于土壤重量增加，并且由于土壤含有水分带有一定的粘结性，人工操作和机械操作都要乘以系数1.18，但是机械在运湿土时则不需要。

3)对于定额中的所有填土，包括经过松填夯实碾压等松铺的土壤，均按照近5 m内取土考核标准为准，超过5 m则需要采用其他计算方式，首先对于取松土或堆积土回填的,除按回填土定额执行外，另按运土方定额计算土方费用。而对于外购土者，应按实际计算土方费用。

4)石方工程量按照设计图纸尺寸，如果需要增加挖掘量，已开挖坡面每侧允许超拉量为准，松、次坚石20 cm，特坚石15 cm。但是如果采用人工则不计入超量。

5)对于有特殊工艺需求的石方工程需要额外计算，而其他的作业量则按照增加的石方工程量以及沟槽全部的石方工程量的2.5%结算，管沟回填土应扣除各种管道、基础、垫层和构筑物所占的体积。

6)对于放坡系数和工作面宽度：首先需要将定额列为参考值，如在施工过程中已经批准并且有明确规定的施工组织设计，则应当按照施工组织设计的具体要求来执行，如果没有明确规定，就可以按照定额执行；其次，在挖土交接处所产生的重复工程量不可扣除，但是在施工过程中，如果采用联合沟槽开挖方式进行工程施工，则土石方工程量需要以实际情况计算为准；最后，对于管道结构宽，对于没有管道座的情况，按照管道外直径计算，有管道座则按照管道基础外缘计算，构建物按照基础外缘计算。如果是一些具有特殊工艺要求的管道，则每次工作面宽度按照施工组织设计的实际情况来进行确认。

7)机械挖沟槽基坑土石方中如果需要人工进行辅助挖掘工作，人工量也需要加以计算，人工挖土方量则按照套用额定乘以系数1.5。

8)自卸型汽车运土运石碴的用具与定额出现较大差异时可以以千米为单位运用插入法来进行计算，但如果运送距离超过最远运距时，就需要特殊对待额外计算。

5 总 结

通过以上基础知识的介绍以及图示的讲解，把原来的基坑放坡开挖工程量计算公式分解，换成了另外一个计算公式，以更加直观的公式构成展现出来。

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