土木工程中土方工程相關問題綜述

萬小軍

【摘 要】土方工程是每一項土木工程當中必不可少的一項工作，故土方工程的優劣直接關系到土木工程的質量問題。本研究通過探討土的性質，提出了挖地基土時的相關要求及過程，總結了各種挖土機在施工時的費用問題及在挖土過程中常遇到的問題。

【關鍵詞】土木工程；土方工程；質量問題

土方工程或土方挖運工程指的是把地表面過高處的土壤挖去（挖方），并把它傾卸到地表面過低的其他地方（填方）。在大量的土木工程建筑施工過程中，土方工程的施工往往具有工程量大，施工工期長，勞動強度大，施工條件復雜且多為露天作業等特點；土方施工又受氣候、水文、地質、場地限制、地下障礙等因素的影響，進一步加大了施工的難度。[1]因此，在組織土方工程施工前，應詳細分析與核對各項技術資料，進行現場調查并根據現有施工條件，制定出技術上可行、經濟上合理的施工設計方案。組織土石方施工時，盡可能采用機械化施工。另外，要合理安排施工計劃，盡可能避免在雨季施工，否則，應做好防洪排水等工作。

1 土的性質與分類

覆蓋在地球大部分表面的土是一種礦物顆粒的聚合體，在巖土工程中，在力的作用下土壤體中的顆粒間經常發生相對位移，因此，一項土力學方面的研究必須是建立在對材料的顆粒性質足夠了解的基礎上，土的另一個重要特征是它們的三相體系，三相體系包括固相、液相和氣相。由于土顆粒的大小和礦物成分差別很大，在固體、液體和氣體組成的三相體系中會發生復雜的物理和化學作用，特別是黏土顆粒，它與周圍介質相互作用，對黏性土的性質變化具有重要的影響。所以三相組成的相對比例是隨著時間和荷載相對變化的，因此，三相組成了土的性狀和定量描述的一個標準。

許多土壤描述和分類是基于土壤顆粒的大小。土壤通常命名為礫石，沙，淤泥和粘土等。土壤可通過任何以下方法進行分類：（1）物理性質，（2）地質起源，（3）化學成分，（4）粒度。

2 地基土開挖的施工作業要求及施工工藝

由于土體有很多分類，所以在土木建筑施工中要遵循相應的作業要求：

1）在土方工程開挖之前，應根據施工方案要求，將施工區域內地下、地上障礙物清除干凈。

2）建筑物或構筑物的位置或場地的定位控制線（樁）標準水平樁及開槽的灰線尺寸，必須經過檢驗合格，并辦完預檢手續。

3）在夜間施工時，應有足夠的照明設施：在危險地段應設置明顯標志，并要合理安排開挖順序，防止錯挖或超挖。

4）開挖有地下水位的基坑（槽）、管溝時，應根據當地工程地質資料，采取措施降低地下水位。一般要降至低于開挖面0.5m，然后才能開挖。

5）在機械施工無法作業的部位和修整邊坡坡度和清理均應配備人工進行。

6）臨時土方開挖的邊坡值應符合相應的規范。

7）土方開挖的質量檢驗標準應符合的要求相應的規范。

施工工藝：

1）挖土機沿挖方邊緣移動時，機械距離邊坡上緣的寬度不得小于基坑深度的12。

2）在開挖過程中，應隨時檢查槽壁和邊坡的狀態。

3）開挖基坑（槽）和管溝，不得挖至設計標高以下，如不能準確地挖至設計地基標高時，可在設計標高以上暫留一層土不挖，以便在找平后，由人工挖出。暫留土層約20cm左右。

4）在機械施工挖不到的土方，應配合人工隨時進行挖掘，并用手推車把土方運到機械挖到的地方，以便及時挖走。

5）修幫和清底。在距槽底設計標高50cm槽幫處，找出水平線，釘上小木橛，然后用人工將暫留土層挖走。

6）開挖基坑（槽）的土方，在場地有條件堆放時，一定留足回填需用的好土；多余的土方，應一次運走，避免二次搬運。

3 挖土機施工分析

由于和土木工程中任何其他工種的施工方法與費用相比較，土方挖運的施工方法與費用的變化都要快得多。在1935年，目前所采用的利用輪胎式機械設備進行土方挖運的方法大多數還沒有出現。那時大部分土方是采用窄軌鐵路運輸，主要的開挖方式是使用正鏟、反鏟、拉鏟或抓斗等挖土機。因此，土木工程師為了使自己在土方挖運設備方面的知識跟得上時代的發展，應當花費一些時間去研究現代的機械。[2，4]

為了降低土方工程費用，填方量應該等于挖方量，而且挖方地點應盡可能靠近土方量相等的填方地點，以減少運輸量和填方的二次搬運。土方設計這項工作落到了從事道路設計的工程師的身上，因為土方工程的設計比其他任何工作更能決定工程造價是否低廉。費用最低的運土方法是用同一臺機械直接挖方取土并且卸土作為填方。這并不是經?？梢宰龅降?，但若能做到則是很理想的，因為這樣既快捷又省錢。拉鏟挖土機，推土機和正鏟挖土機都能做到這點。拉鏟挖土機的工作半徑最大。推土機所推運土的數量最多，只是運輸距離很短。拉鏟挖土機的缺點是只能挖比它本身低的土，不能施加壓力挖入壓實的土壤內，不能在陡坡上挖土，而且挖卸都不準確。

正鏟挖土機介于推土機和拉鏟挖土機之間，其作用半徑大于推土機，但小于拉鏟挖土機。正鏟挖土機能挖取豎直陡峭的工作面，這種方式對推土機司機來說是危險的，而對拉鏟挖土機則是不可能的。正鏟挖土機不能挖比其停機平面低很多的土，而深挖堅實的土壤時，反鏟挖土機最適用，但其卸料半徑比起裝有正鏟的同一挖土機的卸料半徑則要小很多。在比較平坦的場地開挖，如果用拉鏟或正鏟挖土機運輸距離太遠時，則裝有輪胎式的斗式鏟運機就是必不可少的。它能在比較平的地面上挖較深的土（但只能挖機械本身下面的土），需要時可以將土運至幾百米遠，然后卸土并在卸土的過程中把土大致鏟平。在挖掘硬土時，人們發現在開挖場地經常用一輛助推拖拉機（輪式或履帶式），對返回挖土的鏟運機進行助推這種施工方法是經濟的。一旦鏟運機裝滿，助推拖拉機就回到開挖的地點去幫助下一臺鏟運機。

斗式鏟運機通常是功率非常大的機械，許多廠家制造的鏟運機鏟斗容量為8m3，滿載時可達10m3。翻斗機可能是使用最為普遍的輪胎式運輸設備，因為它們還可以被用來送混凝土或者其他建筑材料。翻斗車的車斗位于大橡膠輪胎車輪前軸的上方，盡管鉸接式翻斗車的卸料方向有很多種，但大多數車斗是向前翻轉的。最小的翻斗車的容量大約為0.5立方米，而最大的標準型翻斗車的容量大約為4.5m3。特殊型式的翻斗車包括容量為4m3的自裝式翻斗車，和容量約為0.5m3的鉸接式翻斗車。

4 土方工程施工中應注意的質量問題[3]

1）基底超挖：開挖基坑（槽）、管溝不得超過基底標高，如個別地方超挖時，其處理方法應取得設計單位的同意。

2）基底未保護：基坑（槽）開挖后應盡量減少對基土的擾動。如果基礎不能及時施工時，可在基底標高以上預留30cm土層不挖，待做基礎時再挖。

3）施工順序不合理：應嚴格按施工方案規定的施工順序進行開挖土方，應注意宜先從低處開挖，分層、分段依次進行，形成一定坡度，以利排水。

4）施工機械下沉：施工時必須了解土質和地下水位情況。推土機、鏟土機一般需要在地下水位0.5m以上推鏟土；挖土機一般需在地下水位0.8m以上挖土，以防機械自身下沉。正鏟挖土機挖方的臺階高度，不得超過最大挖掘高度的1.2倍。

5）開挖尺寸不足，邊坡過陡：基坑（槽）或管溝底部的開挖寬度和坡度，除應考慮結構尺寸要求外，應根據施工需要增加工作面寬度。如排水設施、支撐結構等所需寬度。

5 結論

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質及分類，闡述了地基土開挖的施工作業要求及施工工藝，分析了各種挖土機在施工作業時的優缺點，并總結了土方工程施工中常遇到的質量問題。

【參考文獻】

[1]朱忠賢.淺談土方工程的施工[J].科技資訊，2008（17）.

[2]席居法.土方工程機械的合理選擇和安全使用[J].建筑，2014（04）.

[3]李曉玲.淺談土方工程施工[J].建材技術與應用，2009（05）.

[4]張文淵.土方工程機械化施工管理[J].筑路機械與施工機械化，2004（08）.

[責任編輯：湯靜]