羅 劍

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

0 前 言

基礎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的荷載，保障建筑物在建造及后期使用的過程中不會出現(xiàn)問題的用途，同時能把荷載傳遞到地基。是荷載傳遞中的重要橋梁，好的基礎能防止建筑物傾斜，開裂、沉降等。而基坑開挖是基礎施工的重要步驟之一，在基礎施工之前都需要一個能供建筑工人或者機械能夠正常施工或工作的空間，也稱工作面。在實際施工過程中有時候會遇到不同的開挖方式，主要有分段分塊開挖、分層開挖、“中心島”式開挖、“盆”式開挖。

1 土石方工程的特點及輔助工作

1.1 施工特點

土石方工程主要可以分為以下幾類，主要以場地平整，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。這些工程項目最主要的特點為工程量較大、涉及范圍極廣、施工條件繁瑣復雜。

1.2 輔助工作要點

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，在背面進行壓實，該支撐方法主要用于挖掘?qū)挾容^大的基坑，或者用來解決部分工程地下放坡不足的問題。

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

5)放坡支撐優(yōu)缺點。①造價低廉，不需要額外支付支護成本；②工期短，節(jié)省了支護施工的時間，工藝簡單，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，需要施工場地較大；⑤土方開挖量大；⑥坡頂變形較大。自然放坡的適用范圍較小，局限于施工場地，受限制，坡頂無荷載或荷載小，對邊坡坡頂位移要求不嚴格的工程適用。

1.3 降水與排水工程要點

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

3)在針對輕型井點使用了抽水設備，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)應當寬度小于6 m，深度則不超過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)井點系統(tǒng)首先需要挖掘井點槽隨后鋪設總體管道，對管道進行沖孔和沉降井點工序，然后將總管道與彎聯(lián)管連接，最后安裝抽水裝置進行實驗性工作。

1.4 工程機械在施工中的要點

在基坑施工過程中，工程機械是必不可少的施工設備，最為廣泛采用的是推土機與挖掘機兩種施工設備，為了保證工程的順利展開，就需要明確工程機械在施工中的主要工作方法。首先推土機主要運送距離不要超過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)工程項目的實際特點來選擇操作流程。而對于挖掘機的工作要點則需要獨立完成挖掘出土壤的處理工作，而對于大面積場地的平整與基坑的挖掘工作，運送距離需要控制在1 500 m以下，一般工程控制距離為200～350 m。而對于運行路線，則主要采用環(huán)形路線，8字形路線，在實際操作過程中也需要根據(jù)工程的實際特點來選擇施工方案。

2 土石方開挖在建筑工程計量與計價中的作用

土石方開挖也是計價過程中重要的分部工程之一，是建筑工程中最先開始施工的部分，將它完成后才能完成接下來的基礎施工及建筑主體的施工。通常土石方工程按照設計圖示的尺寸以立方米計算?，F(xiàn)有的計價方法有兩種：一是定額計價，二是工程量清單計價。其中定額計價與工程量清算計價對于土方工程量的計算方式差異性較大。工程量清單計價模式主要使用在國有資本投資或者國有資本投資為主的施工工程?；蛘呤遣捎梅菄匈Y金投資但是該工程模式比較適合工程量清單計價法。而當前我國大部分定額計價主要采用設計概算報價。定額計價模式在我國傳統(tǒng)的計價模式中被廣泛使用，并且已經(jīng)在我國工程建筑行業(yè)使用了較長的時間，該計價模式簡單方便，影響較大，如果沒有新的計算方法出現(xiàn)還會長時間延用，但是定額計價工程量計算規(guī)則也不能忽略。

3 土石方開挖的計算公式

根據(jù)《建筑工程施工手冊》基坑開挖又分為兩種形式，即放坡開挖，不放坡開挖。本文主要是對定額計價模式下基坑放坡土方工程量計算公式進行探討。

3.1 溝槽與基坑的主要特點

一般來說主要是以底寬3 m并且底長大于寬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計算。挖土方又分為：①凡挖土厚度在30 cm以上的場地平整工程，按挖土方計算；②凡槽長不超過槽寬的3倍，且底面積大于20 m2的為挖土方；③槽長大于槽寬的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)別主要是計價時不同，施工方法區(qū)別不大。

3.2 土體的分類

首先土體的種類可以按硬度來分類。在基坑建設過程中其挖掘出的土壤類型可以按照堅硬程度來劃分。而對于干土和濕土的劃分標準，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、二類、三類、四類土質(zhì)結(jié)構(gòu)。其中一類土主要是指砂石和腐殖土，二類土被稱之為黃土類，一、二類土堅硬程度較低，只需要運用簡單的挖掘工具即可展開工作。而三類土主要是指黏土以及一些重土壤，含有碎石的黃土，其堅硬系數(shù)較高，則需要使用尖鍬挖掘。四類土主要是指硬黏土、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程中堅硬系數(shù)最高的，挖掘難度較大，需要采用尖鍬、鎬和撬棍同時工作。

3.3 不同類別土體放坡起點(見表1)

表1 不同類別土體的放坡起點

坡度系數(shù)：指坡面水平方向的投影長度與它在垂直方向的投影長度的比值，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稱為坡度系數(shù)。普土：放坡起點：1.2 m，放坡系數(shù),人工挖：1∶0.5，機械挖：1∶0.33坑內(nèi)，1∶0.75坑上作業(yè)。堅土：放坡起點：1.8 m，放坡系數(shù)，人工挖：1∶0.3，機械挖：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土方量的計算。

圖1 規(guī)則基坑留工作面不放坡時土方量的計算

3.5 放坡條件

計算公式：

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

式中，V為基坑土方工程量，m3;H為基坑開挖深度，m；a為基坑長邊邊長，m；b為基坑短邊邊長，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土方量的計算。

圖2 規(guī)則基坑留工作面四面放坡時土方量的計算

在講述上述計算公式的過程中，通常不是把公式理解記憶，而是通過死記硬背的方式記憶，一旦長時間不用公式，勢必會遺忘。此情況下，如果沒有參考書籍或者其他工具可查的話，計算起來就存在困難，同時上述公式對空間想象要求高，而學生實際經(jīng)驗少，很難理解。所以在教學過程中，為了讓學生便于理解計算方法，提出另外一個可參考的能通過講解后自行推導出來的計算公式。把圖2中的工程量分為三個部分計算(見圖3～4)，第一部分中間虛線立方體(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說形式上可能較復雜，但是總體內(nèi)容理解上要簡單明了許多，即使忘記也能通過自己的方式回憶起來。

4 土石方工程建設的注意事項

1)針對于土石方體積，需要以天然密實體積的自然方法展開計算，回填土則按照壓實過后的實際體積計算，隨后再根據(jù)定額的土石方體積換算表換算，最終得到統(tǒng)一標準更加精確的土石方體積數(shù)據(jù)。

2)對于干濕土的劃分要根據(jù)當?shù)貙嶋H地質(zhì)勘察情況為準，按照實際含水率是否超過25%來劃分干濕土種類或者按照地下水的水位為準確界限點，如果在水位以上的則為干土，而在水位以下的則為濕土，在挖掘濕土時，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，人工操作和機械操作都要乘以系數(shù)1.18，但是機械在運濕土時則不需要。

3)對于定額中的所有填土，包括經(jīng)過松填夯實碾壓等松鋪的土壤，均按照近5 m內(nèi)取土考核標準為準，超過5 m則需要采用其他計算方式，首先對于取松土或堆積土回填的,除按回填土定額執(zhí)行外，另按運土方定額計算土方費用。而對于外購土者，應按實際計算土方費用。

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

5)對于有特殊工藝需求的石方工程需要額外計算，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，管溝回填土應扣除各種管道、基礎、墊層和構(gòu)筑物所占的體積。

6)對于放坡系數(shù)和工作面寬度：首先需要將定額列為參考值，如在施工過程中已經(jīng)批準并且有明確規(guī)定的施工組織設計，則應當按照施工組織設計的具體要求來執(zhí)行，如果沒有明確規(guī)定，就可以按照定額執(zhí)行；其次，在挖土交接處所產(chǎn)生的重復工程量不可扣除，但是在施工過程中，如果采用聯(lián)合溝槽開挖方式進行工程施工，則土石方工程量需要以實際情況計算為準；最后，對于管道結(jié)構(gòu)寬，對于沒有管道座的情況，按照管道外直徑計算，有管道座則按照管道基礎外緣計算，構(gòu)建物按照基礎外緣計算。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計的實際情況來進行確認。

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

8)自卸型汽車運土運石碴的用具與定額出現(xiàn)較大差異時可以以千米為單位運用插入法來進行計算，但如果運送距離超過最遠運距時，就需要特殊對待額外計算。

5 總 結(jié)

通過以上基礎知識的介紹以及圖示的講解，把原來的基坑放坡開挖工程量計算公式分解，換成了另外一個計算公式，以更加直觀的公式構(gòu)成展現(xiàn)出來。

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