土方工程15.doc

土方工程概 述土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工土方填筑第一节 概述 一、土方工程的分类、特点 1、施工分类 主要：场地平整； 坑、槽开挖； 土方填筑。 辅助：施工排、降水； 土壁支撑。 2、施工特点 （1）量大面广； （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； （3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响大，不确定因素多。二、土的工程分类 按开挖的难易程度分为八类 一类土（松软土）、二类土（普通土) 、 三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土） 机械或人工直接开挖 五类土（软石）、六类土（次坚石）、七类土（坚石）、八类土（特坚石） 爆破开挖三、土的工程性质 1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系数 KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积。 V2 土经开挖后松散状态下的体积。 V3 土经回填压实后的体积。 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土2、土的渗透性 土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。 K的意义：水力坡度（I=h/L）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（V=KI） K的单位：m / d 。粘土 0.1，粗砂5075 ，卵石100200 用途：降低水位方法，回填。 3、土的质量密度： 天然密度 r：一般r =1620 KN/m3 干密度 rd：是检测填土密实程度的指标。（105，烘干34h）4、土的密实度: 影响土的碾压性能5、土的孔隙比和孔隙率6、土的含水量： 天然含水量 W=（G湿-G干）/G干 开挖、行车（2530%陷车）、边坡稳定 最佳含水量在使用同样的压实功进行压实条件下使填土压实获得最大密实度的含水量（击实试验、手握经验确定）。第二节 土方量计算与调配一、基坑、基槽、路堤土方量计算1、基坑土方量：按拟柱体法 V=(A下+4A中+A上)H/62、基槽（路堤）土方量沿长度方向分段计算Vi，再 V = SVi 断面尺寸不变的槽段：Vi =AiLi 断面尺寸变化的槽段：Vi =(Ai1+4Ai0+Ai2)Li/6 槽段长Li：外墙槽底中中， 内墙槽底净长二、场地平整土方量 方格网法、累高法平均断面法 （一）确定场地设计标高 考虑的因素： (1) 满足生产工艺和运输的要求； (2) 尽量利用地形，减少挖填方数量； (3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费; (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： (1)小型场地挖填平衡法 (2)大型场地最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）1、初步标高（按挖填平衡方法：将场地划分为每格边长1040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法） 。则场地初步标高： H0=S（H11+H12+H21+H22）/4N H11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点的自然地面标高； N 方格个数。 或：H0=（SH1+2SH2+3SH3+4SH4）/4N H1一个方格所仅有角点的标高； H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高2、场地设计标高的调整 按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。 按泄水坡度调整各角点设计标高 ：(1)单向排水时，各方格角点设计标高为: Hn = H0 L i (2)双向排水时，各方格角点设计标高为：Hun = H0 Lx ix L yi y （3）施工高度 hn ： hn= HnHn 即：hn=该角点的设计标高自然地面标高（m）3、场地土方量的计算： 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量（1）四角棱柱体法1）全挖、全填格： V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角点施工高度绝对值 V挖（填）挖方或填方的体积。2）部分挖、部分填格：V挖（填） = a2S h挖（填） 2 / 4S h S h挖（填） 方格角点挖或填施工高度绝对值之和； Sh 方格四个角点施工高度绝对值总和。（2）四方棱柱体平均高度法（略）（3）三角棱柱体法（略） 均见教材 【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。解 ：（1）初步设计标高（场地平均标高）H0=（SH1+2SH2+3SH3+4SH4）/4N =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49） =70.29（m）（2）按泄水坡度调整设计标高： Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.32 H2 =70.29102+303=70.36 H3=70.29+102+303=70.40 其它见图（二）场地土方量计算 1、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= HnHn 即：hn=该角点的设计标高自然地面标高（m） h1 =70.3270.09=0.23 （m）； 正值为填方高度。 h1 =70.3270.09=0.23 （m）； 正值为负值为挖方高度 填方高度。 2、确定零线（挖填分界线） 插入法、比例法找零点 零点连线70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.443、计算土方量据方格网的挖填图形，按表1-3所列公式计算土方工程量。 方格1-3，2-1，2-3，3-1四角全为挖（填）方，按正方形计算，其土方量为：三、土方的调配：（注：选学内容 ） 在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。 1、要求： 总运输量最小； 土方施工成本最低。 2、步骤： （1） 找出零线，画出挖方区、填方区； （2）划分调配区 注意： 1）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序； 2）大小满足主导施工机械的技术要求； 3）与方格网协调，便于确定土方量； 4）借、弃土区作为独立调配区划分调配区示例： （3）找各挖、填方区间的平均运距（即土方重心间的距离） 可近似以几何形心代替土方体积重心 （4）列挖、填方平衡及运距表 挖 填 B1 B2 B3 挖方量 A1 50 70 100 500 A2 70 40 90 500 A3 60 110 70 500 A4 80 100 40 400 填方量 800 600 500 1900 （5）调配 方法：最小元素法就近调配。 顺序：先从运距小的开 始，使其土方量最大。填方量 填挖 B1 B2 B3 挖方量 A1 50 70 100 500 A2 70 40 90 500 A3 60 110 70 500 A4 80 100 40 400 800 600 500 1900 结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。 （总运输量97000m3-m) （6）画出调配图（略） 3、调配方案的优化（线性规划中表上作业法） （1）确定初步调配方案（如上） 要求：有几个独立方程土方量要填几个格，即应填m+n-1个格，不足时补“ 0 ”。如例中：m+n1=3+41=6，已填6个格，满足。 （2）判别是否最优方案 用位势法求检验数lij，若所有lij 0，则方案为最优解。 1）求位势Ui和Vj： 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零，而对调配方案的选取没有影响 计算方法：平均运距（或单方费用）Cij = Ui+Vj挖 填位势数B1 B2 B3 位势数 Ui Vj A1 500 50 70 100 A2 70 500 40 90 A3 300 60 100 110 100 70 A4 80 100 400 40 设 U1=0， 则V1= C11U1=500=50； U3= C31V1=6050=10； V2=11010=100； 2）求空格的检验数lij lij= Cij Ui Vj ; l11=500500（有土）; l12=70010030 l1