基坑土方工程量計(jì)算方法探討

羅 劍

(內(nèi)江師范學(xué)院 建筑工程學(xué)院，四川 內(nèi)江 641100)

0 前 言

基礎(chǔ)作為建筑的重要組成部分，有著不可替代的作用，它有著承受上部傳來(lái)的荷載，保障建筑物在建造及后期使用的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的用途，同時(shí)能把荷載傳遞到地基。是荷載傳遞中的重要橋梁，好的基礎(chǔ)能防止建筑物傾斜，開(kāi)裂、沉降等。而基坑開(kāi)挖是基礎(chǔ)施工的重要步驟之一，在基礎(chǔ)施工之前都需要一個(gè)能供建筑工人或者機(jī)械能夠正常施工或工作的空間，也稱(chēng)工作面。在實(shí)際施工過(guò)程中有時(shí)候會(huì)遇到不同的開(kāi)挖方式，主要有分段分塊開(kāi)挖、分層開(kāi)挖、“中心島”式開(kāi)挖、“盆”式開(kāi)挖。

1 土石方工程的特點(diǎn)及輔助工作

1.1 施工特點(diǎn)

土石方工程主要可以分為以下幾類(lèi)，主要以場(chǎng)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。這些工程項(xiàng)目最主要的特點(diǎn)為工程量較大、涉及范圍極廣、施工條件繁瑣復(fù)雜。

1.2 輔助工作要點(diǎn)

1)斜柱支撐。斜柱支撐主要是指在水平擋土板樁向內(nèi)一側(cè)，以斜撐底支柱在木樁上,在擋土板內(nèi)側(cè)采用回填土支撐該開(kāi)挖支撐方式，主要是用于大型土石方工程，但該土石方工程的深度不大或者可以利用機(jī)械挖掘。

2)錨拉支撐。錨拉支撐主要是指將水平擋土板支撐在樁柱的內(nèi)側(cè)，樁柱底部需要打入土中，起到支撐作用，在擋土板內(nèi)側(cè)采用回填土支撐該土石方工程，主要適用于大型工程但深度較淺的，但是不能使用安設(shè)橫撐。

3)短柱橫隔支撐。短柱橫隔支撐主要是指將短柱部分埋入土中，露出地面的部分則安裝上擋土板，在背面進(jìn)行壓實(shí)，該支撐方法主要用于挖掘?qū)挾容^大的基坑，或者用來(lái)解決部分工程地下放坡不足的問(wèn)題。

4)臨時(shí)擋土墻支撐。該方式主要是在坡地端采用建筑材料進(jìn)行堆砌，使得坡度更加平穩(wěn)，在實(shí)際工程中主要適用于挖掘?qū)挾容^大的基坑，或者用來(lái)解決部分工程地下放坡不足的問(wèn)題。

5)放坡支撐優(yōu)缺點(diǎn)。①造價(jià)低廉，不需要額外支付支護(hù)成本；②工期短，節(jié)省了支護(hù)施工的時(shí)間，工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)含量較低；③不能承受邊坡坡頂?shù)拇蠛奢d；④放坡坡度大，需要施工場(chǎng)地較大；⑤土方開(kāi)挖量大；⑥坡頂變形較大。自然放坡的適用范圍較小，局限于施工場(chǎng)地，受限制，坡頂無(wú)荷載或荷載小，對(duì)邊坡坡頂位移要求不嚴(yán)格的工程適用。

1.3 降水與排水工程要點(diǎn)

1)在外部直接構(gòu)建排水系統(tǒng)的明排水法，主要作用在土層顆粒較粗的地理環(huán)境或者滲水量較小的黏土層中。

2)井點(diǎn)降水法。井點(diǎn)降水法主要分為3～6 m輕型點(diǎn)滲井，8～20 m噴射井點(diǎn)，3～5 m管井點(diǎn)，以及大于15 m的深井。

3)在針對(duì)輕型井點(diǎn)使用了抽水設(shè)備，一般為真空泵，該抽水泵主要由離心泵和水氣分離及共同組成，主要布置基坑結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)寬度小于6 m，深度則不超過(guò)5 m，雙排布置則主要用于大于6 m，并且本身基坑土質(zhì)情況較差的時(shí)候，布置方式為環(huán)形布置則主要用于基坑面積較大工程。

4)井點(diǎn)系統(tǒng)首先需要挖掘井點(diǎn)槽隨后鋪設(shè)總體管道，對(duì)管道進(jìn)行沖孔和沉降井點(diǎn)工序，然后將總管道與彎聯(lián)管連接，最后安裝抽水裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性工作。

1.4 工程機(jī)械在施工中的要點(diǎn)

在基坑施工過(guò)程中，工程機(jī)械是必不可少的施工設(shè)備，最為廣泛采用的是推土機(jī)與挖掘機(jī)兩種施工設(shè)備，為了保證工程的順利展開(kāi)，就需要明確工程機(jī)械在施工中的主要工作方法。首先推土機(jī)主要運(yùn)送距離不要超過(guò)100 m，一般工程控制在30～60 m最為合適，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，但需要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)來(lái)選擇操作流程。而對(duì)于挖掘機(jī)的工作要點(diǎn)則需要獨(dú)立完成挖掘出土壤的處理工作，而對(duì)于大面積場(chǎng)地的平整與基坑的挖掘工作，運(yùn)送距離需要控制在1 500 m以下，一般工程控制距離為200～350 m。而對(duì)于運(yùn)行路線(xiàn)，則主要采用環(huán)形路線(xiàn)，8字形路線(xiàn)，在實(shí)際操作過(guò)程中也需要根據(jù)工程的實(shí)際特點(diǎn)來(lái)選擇施工方案。

2 土石方開(kāi)挖在建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)中的作用

土石方開(kāi)挖也是計(jì)價(jià)過(guò)程中重要的分部工程之一，是建筑工程中最先開(kāi)始施工的部分，將它完成后才能完成接下來(lái)的基礎(chǔ)施工及建筑主體的施工。通常土石方工程按照設(shè)計(jì)圖示的尺寸以立方米計(jì)算。現(xiàn)有的計(jì)價(jià)方法有兩種：一是定額計(jì)價(jià)，二是工程量清單計(jì)價(jià)。其中定額計(jì)價(jià)與工程量清算計(jì)價(jià)對(duì)于土方工程量的計(jì)算方式差異性較大。工程量清單計(jì)價(jià)模式主要使用在國(guó)有資本投資或者國(guó)有資本投資為主的施工工程。或者是采用非國(guó)有資金投資但是該工程模式比較適合工程量清單計(jì)價(jià)法。而當(dāng)前我國(guó)大部分定額計(jì)價(jià)主要采用設(shè)計(jì)概算報(bào)價(jià)。定額計(jì)價(jià)模式在我國(guó)傳統(tǒng)的計(jì)價(jià)模式中被廣泛使用，并且已經(jīng)在我國(guó)工程建筑行業(yè)使用了較長(zhǎng)的時(shí)間，該計(jì)價(jià)模式簡(jiǎn)單方便，影響較大，如果沒(méi)有新的計(jì)算方法出現(xiàn)還會(huì)長(zhǎng)時(shí)間延用，但是定額計(jì)價(jià)工程量計(jì)算規(guī)則也不能忽略。

3 土石方開(kāi)挖的計(jì)算公式

根據(jù)《建筑工程施工手冊(cè)》基坑開(kāi)挖又分為兩種形式，即放坡開(kāi)挖，不放坡開(kāi)挖。本文主要是對(duì)定額計(jì)價(jià)模式下基坑放坡土方工程量計(jì)算公式進(jìn)行探討。

3.1 溝槽與基坑的主要特點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō)主要是以底寬3 m并且底長(zhǎng)大于寬3倍以上才叫做溝槽，而底面積如果在20 m2之內(nèi)，則主要被稱(chēng)為基坑。但如果底寬大于3 m而坑底面積也大于20 m2左右需要按挖掘出土的體積來(lái)計(jì)算。挖土方又分為：①凡挖土厚度在30 cm以上的場(chǎng)地平整工程，按挖土方計(jì)算；②凡槽長(zhǎng)不超過(guò)槽寬的3倍，且底面積大于20 m2的為挖土方；③槽長(zhǎng)大于槽寬的3倍，而槽寬在3 m以上的為挖土方工程，基坑和基槽的區(qū)別主要是計(jì)價(jià)時(shí)不同，施工方法區(qū)別不大。

3.2 土體的分類(lèi)

首先土體的種類(lèi)可以按硬度來(lái)分類(lèi)。在基坑建設(shè)過(guò)程中其挖掘出的土壤類(lèi)型可以按照?qǐng)?jiān)硬程度來(lái)劃分。而對(duì)于干土和濕土的劃分標(biāo)準(zhǔn)，則需要以地下水位的具體數(shù)值為主，地下水位以上則被稱(chēng)為干土，而在地下水位以下的部分則成為濕土。建筑土石方工程所用到的工程用途則主要分為一類(lèi)、二類(lèi)、三類(lèi)、四類(lèi)土質(zhì)結(jié)構(gòu)。其中一類(lèi)土主要是指砂石和腐殖土，二類(lèi)土被稱(chēng)之為黃土類(lèi)，一、二類(lèi)土堅(jiān)硬程度較低，只需要運(yùn)用簡(jiǎn)單的挖掘工具即可展開(kāi)工作。而三類(lèi)土主要是指黏土以及一些重土壤，含有碎石的黃土，其堅(jiān)硬系數(shù)較高，則需要使用尖鍬挖掘。四類(lèi)土主要是指硬黏土、含碎石的重土壤、含巨礫的冰磧黏土，屬于在基坑建筑施工過(guò)程中堅(jiān)硬系數(shù)最高的，挖掘難度較大，需要采用尖鍬、鎬和撬棍同時(shí)工作。

3.3 不同類(lèi)別土體放坡起點(diǎn)(見(jiàn)表1)

表1 不同類(lèi)別土體的放坡起點(diǎn)

坡度系數(shù)：指坡面水平方向的投影長(zhǎng)度與它在垂直方向的投影長(zhǎng)度的比值，與坡度互為倒數(shù)。坡度系數(shù)用K表示，即K=b/a。首先，土方邊坡坡度=H/B(基坑高度/放坡寬度)，然后，(定額中)放坡系數(shù)=1/(B/H)，所以，m=B/H稱(chēng)為坡度系數(shù)。普土：放坡起點(diǎn)：1.2 m，放坡系數(shù),人工挖：1∶0.5，機(jī)械挖：1∶0.33坑內(nèi)，1∶0.75坑上作業(yè)。堅(jiān)土：放坡起點(diǎn)：1.8 m，放坡系數(shù)，人工挖：1∶0.3，機(jī)械挖：1∶0.2，坑內(nèi)作業(yè)，1∶0.5，坑上作業(yè)。放坡系數(shù)為高寬比。

3.4 不放坡條件下

計(jì)算公式：

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

式中，a為墊層寬度，m；H為挖土深度，m；b為墊層長(zhǎng)度，m；c為工作面寬，m。

圖1為規(guī)則基坑留工作面不放坡時(shí)土方量的計(jì)算。

圖1 規(guī)則基坑留工作面不放坡時(shí)土方量的計(jì)算

3.5 放坡條件

計(jì)算公式：

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

式中，V為基坑土方工程量，m3;H為基坑開(kāi)挖深度，m；a為基坑長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)，m；b為基坑短邊邊長(zhǎng)，m；c為工作面寬度，m；k為坡度系數(shù)。

圖2為規(guī)則基坑留工作面四面放坡時(shí)土方量的計(jì)算。

圖2 規(guī)則基坑留工作面四面放坡時(shí)土方量的計(jì)算

在講述上述計(jì)算公式的過(guò)程中，通常不是把公式理解記憶，而是通過(guò)死記硬背的方式記憶，一旦長(zhǎng)時(shí)間不用公式，勢(shì)必會(huì)遺忘。此情況下，如果沒(méi)有參考書(shū)籍或者其他工具可查的話(huà)，計(jì)算起來(lái)就存在困難，同時(shí)上述公式對(duì)空間想象要求高，而學(xué)生實(shí)際經(jīng)驗(yàn)少，很難理解。所以在教學(xué)過(guò)程中，為了讓學(xué)生便于理解計(jì)算方法，提出另外一個(gè)可參考的能通過(guò)講解后自行推導(dǎo)出來(lái)的計(jì)算公式。把圖2中的工程量分為三個(gè)部分計(jì)算(見(jiàn)圖3～4)，第一部分中間虛線(xiàn)立方體(加粗部分)，體積V1=h×(a+2c)×(b+2c)，第二部分即為四周放坡之后的楔形體(加粗部分)，總共四塊。體積V2=1/2kH×H×(a+2c)×2+1/2kH×H×(b+2c)×2。第三部分為四個(gè)角落位置的四棱錐，體積V3=1/3kH×kH×H×4。

圖3為第一部分體積，圖4為第二部分體積。

圖3 第一部分體積

圖4 第二部分體積

總體積V=V1+V2+V3= h×(a+2c)×(b+2c)+kH2(a+b+4c)+4/3k2H3，此公式相比與之前的原始公式來(lái)說(shuō)形式上可能較復(fù)雜，但是總體內(nèi)容理解上要簡(jiǎn)單明了許多，即使忘記也能通過(guò)自己的方式回憶起來(lái)。

4 土石方工程建設(shè)的注意事項(xiàng)

1)針對(duì)于土石方體積，需要以天然密實(shí)體積的自然方法展開(kāi)計(jì)算，回填土則按照壓實(shí)過(guò)后的實(shí)際體積計(jì)算，隨后再根據(jù)定額的土石方體積換算表?yè)Q算，最終得到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)更加精確的土石方體積數(shù)據(jù)。

2)對(duì)于干濕土的劃分要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際地質(zhì)勘察情況為準(zhǔn)，按照實(shí)際含水率是否超過(guò)25%來(lái)劃分干濕土種類(lèi)或者按照地下水的水位為準(zhǔn)確界限點(diǎn)，如果在水位以上的則為干土，而在水位以下的則為濕土，在挖掘濕土?xí)r，由于土壤重量增加，并且由于土壤含有水分帶有一定的粘結(jié)性，人工操作和機(jī)械操作都要乘以系數(shù)1.18，但是機(jī)械在運(yùn)濕土?xí)r則不需要。

3)對(duì)于定額中的所有填土，包括經(jīng)過(guò)松填夯實(shí)碾壓等松鋪的土壤，均按照近5 m內(nèi)取土考核標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)，超過(guò)5 m則需要采用其他計(jì)算方式，首先對(duì)于取松土或堆積土回填的,除按回填土定額執(zhí)行外，另按運(yùn)土方定額計(jì)算土方費(fèi)用。而對(duì)于外購(gòu)?fù)琳撸瑧?yīng)按實(shí)際計(jì)算土方費(fèi)用。

4)石方工程量按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸，如果需要增加挖掘量，已開(kāi)挖坡面每側(cè)允許超拉量為準(zhǔn)，松、次堅(jiān)石20 cm，特堅(jiān)石15 cm。但是如果采用人工則不計(jì)入超量。

5)對(duì)于有特殊工藝需求的石方工程需要額外計(jì)算，而其他的作業(yè)量則按照增加的石方工程量以及溝槽全部的石方工程量的2.5%結(jié)算，管溝回填土應(yīng)扣除各種管道、基礎(chǔ)、墊層和構(gòu)筑物所占的體積。

6)對(duì)于放坡系數(shù)和工作面寬度：首先需要將定額列為參考值，如在施工過(guò)程中已經(jīng)批準(zhǔn)并且有明確規(guī)定的施工組織設(shè)計(jì)，則應(yīng)當(dāng)按照施工組織設(shè)計(jì)的具體要求來(lái)執(zhí)行，如果沒(méi)有明確規(guī)定，就可以按照定額執(zhí)行；其次，在挖土交接處所產(chǎn)生的重復(fù)工程量不可扣除，但是在施工過(guò)程中，如果采用聯(lián)合溝槽開(kāi)挖方式進(jìn)行工程施工，則土石方工程量需要以實(shí)際情況計(jì)算為準(zhǔn)；最后，對(duì)于管道結(jié)構(gòu)寬，對(duì)于沒(méi)有管道座的情況，按照管道外直徑計(jì)算，有管道座則按照管道基礎(chǔ)外緣計(jì)算，構(gòu)建物按照基礎(chǔ)外緣計(jì)算。如果是一些具有特殊工藝要求的管道，則每次工作面寬度按照施工組織設(shè)計(jì)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行確認(rèn)。

7)機(jī)械挖溝槽基坑土石方中如果需要人工進(jìn)行輔助挖掘工作，人工量也需要加以計(jì)算，人工挖土方量則按照套用額定乘以系數(shù)1.5。

8)自卸型汽車(chē)運(yùn)土運(yùn)石碴的用具與定額出現(xiàn)較大差異時(shí)可以以千米為單位運(yùn)用插入法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，但如果運(yùn)送距離超過(guò)最遠(yuǎn)運(yùn)距時(shí)，就需要特殊對(duì)待額外計(jì)算。

5 總 結(jié)

通過(guò)以上基礎(chǔ)知識(shí)的介紹以及圖示的講解，把原來(lái)的基坑放坡開(kāi)挖工程量計(jì)算公式分解，換成了另外一個(gè)計(jì)算公式，以更加直觀的公式構(gòu)成展現(xiàn)出來(lái)。

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