1.1 概述

1.1.1 土石方工程特点

土在方工程是一切建筑物施工的先行，也是建筑工程施工中的重要环节之一。它包括场地平整、土方开挖、土方填筑等主要施工过程，也包括施工排水、降水和土壁支撑等辅助施工过程。土方工程的施工有如下特点：

（1）工程量大，劳动强度高。大型场地的平整工程，土方量可达数百立方米，施工面积达数平方千米。大型基坑的开挖，有的甚至深达二十几米，而且施工工期长、任务重、劳动强度高。因此，在组织施工时，为了减轻繁重的体力劳动，提高生产效率，加快施工进度，降低工程成本，应尽可能地采用机械化施工。

（2）施工条件复杂。土方工程施工多为露天作业，受气候条件、水文地质条件影响很大，施工中不确定性因素较多。因此，施工前必须进行充分的调查与研究，做好各项施工准备工作，制定合理的施工方案，确保施工顺利进行，保证工程质量。

（3）受施工场地影响大。任何建筑物基础都有一定的埋置深度，基坑（槽）的开挖、土方的留置和存放都受到施工场地的影响。特别是城市内施工，场地狭窄，往往由于施工方案不妥，导致周围建筑物与道路等出现安全问题。因此，施工前必须充分熟悉施工场地情况，了解周围建筑结构形式和地质技术资料，科学规划，制定切实可行的施工方案，确保周围建筑物和道路的安全。

1.1.2 土的分类

在土方工程施工中，一般根据土体开挖的难易程度将土划分为松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石八类，前四类属于一般土，后四类属于岩石，土的分类和鉴别方法见表1-1。

土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案、劳动消耗量和工程费用。土体越硬，劳动消耗量越大，工程成本越高。正确区分和鉴别土的种类，可以合理地选择施工方法和准确套用定额，计算土方工程费用。

1.1.3 土的基本性质

1.1.3.1 土的含水率

土的含水率是指土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。

式中 w——土的含水率；

m_湿——含水状态土的质量，kg；

m_干——烘干后土的质量，kg；

m_W——土中水的质量，kg；

m_S——固体颗粒的质量，kg。

含水率表示土体的干湿程度。含水率在5%以下称为干土，在5%~30%称为潮湿土，大于30%称为湿土。土体的含水率随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响。

1.1.3.2 土的质量密度

土的质量密度分为天然密度和干密度，表示土体的密实程度。

（1）土的天然密度。土的天然密度是指在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水率有关。土的天然密度计算如下：

式中 ρ——土的天然密度，kg/m³；

m——土的总质量，kg；

V——土的体积，m³。

土的天然密度随着土颗粒的组成、孔隙的多少和含水率的变化而变化，一般黏土的天然密度为1600~2200kg/m³，密度越大，土体越硬，挖掘程度越难。

（2）土的干密度。干密度是指土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：

式中 ρ_d——土的干密度，kg/m³；

m_S——固体颗粒质量，kg；

V——土的体积，m³。

在一定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度。土的干密度越大，表示土越密实。在填土压实时，土经过碾压，质量不变，体积变小，干密度增加。通过测定土的干密度，从而可以判断土是否达到要求的密实度。

1.1.3.3 土的可松性

天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。土的可松性用可松性系数表示，即

式中——土的最初、最终可松性系数；

V₁——土在天然状态下的体积，m³；

V₂——土挖出后在松散状态下的体积，m³；

V₃——土经压(夯)实后的体积，m³。

土的最初可松性系数K_S是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1-1。

1.1.3.4 土的渗透系数

土的渗透性指土体被水透过的性质。土的渗透性用渗透系数K表示，它表示单位时间内水穿透土层的能力，一般由试验确定，以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关，是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见表1-2。