土方工程——场地平整PPT课件.ppt

第1章土方工程 1 1概述1 2场地平整1 3基坑工程1 4土方的填筑与压实 1 学习要求 了解土木工程施工技术的研究方向 掌握学习方法 熟悉施工中土的工程分类及分类依据 掌握土的可松性 熟悉原状土压实后的沉降量 2 1 1概述 1 1 1土方工程的特点1 内容主要 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 3 3 施工设计应注意 1 摸清施工条件 选择合理的施工方案与机械 2 合理调配土方 使总施工量最少 3 合理组织机械施工 以发挥最高效率 4 作好道路 排水 降水 土壁支撑等准备及辅助工作 5 合理安排施工计划 避开冬 雨季施工 6 制定合理可行的措施 保证工程质量和安全 4 1 1 2土的工程分类 5 6 1 1 2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 7 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 V1 土在自然状态下的体积 m3V2 土经开挖后松散状态下的体积 m3V3 土经回填压实后的体积 m3最初可松性系数1 08 1 5最后可松性系数1 01 1 3用途 KS 可估算装运车辆和挖土机械KS 可估算填方所需挖土的数量 1 1 3土的工程性质 8 案例1 某基坑208m3 现需回填 用2m3的装载车从附近运土 问需要多少车次的土 KS 1 20 KS 1 04 答 填方用土 V1 V3 KS 208 1 04 200m3 原状土 V2 KSV1 1 02 200 240m3 松散土 2m3的装载车运土需要车次 n 240 2 120车次 9 2 原状土经机械压实后的沉降量 经验公式 S P CS 原状土经机械压实后的沉降量 cm P 机械压实的有效作用力 kg cm2 C 原状土的抗陷系数 kg cm3 按表取值 10 3 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50 75 卵石100 200用途 降低水位 回填 11 4 土的天然密度 在天然状态下 单位体积土的重量 它与土的密实程度和含水量有关 土的天然密度按下式计算 式中 土的天然容重 t m3 m 土的天然重量t V 土的体积 m3 干密度 土的固体颗粒重量与总体积的比值 用下式表示 式中rd 土的天然容重 t m3 ms 土的总重量t 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 土的干密度愈大 表示土愈密实 土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制 1 6t m3 12 5 土的天然含水量土的含水量 土中水的重量与固体颗粒重量之比的百分率式中 gw 土中水的重量 t gS 固体颗粒的重量 t 土的含水量随气候条件 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 对工程施工的影响 土方开挖的难易程度 开挖机械的选择 地基处理的方法 夯实填土的质量 最佳含水量 砂土8 12 亚砂土9 15 亚粘土12 15 粘土19 23 行车 25 30 陷车 边坡稳定 开挖 行车 25 30 陷车 边坡稳定最佳含水量 可使填土获得最大密实度的含水量 击实试验 手握经验确定 13 1 2场地平整 场地竖向规划设计场地平整土方量计算土方调配场地平整土方机械及其施工 14 1 2 1场地的竖向规划设计 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 15 1 初步计算场地设计标高H0 方法 将场地划分为每格边长10 40m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 原则 场地内挖填方平衡 平整前后土方量相等 16 初步计算场地设计标高H0 H0 H11 H12 H21 H22 4MH11 H12 H21 H22 一个方格各角点的自然地面标高M 方格个数 或 H0 H1 2 H2 3 H3 4 H4 4MH1 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 17 案例2 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和施工高度 答 1 初步计算场地的设计标高H0H0 H1 2 H2 3 H3 4 H4 4M 70 09 71 43 69 10 70 70 2 70 40 70 95 69 71 4 70 17 70 70 69 81 70 38 4 9 70 29 m 70 09 18 2 场地设计标高的调整 H0 土具有可松性 必要时应相应的提高H0 挖方量 填方量 受局部填挖的影响 沟渠 经过经济比较后 认为就近借土或弃土一部分更合理 案例2答 2 不考虑土的可松性H0 H0 70 29m 19 3 根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高Hn 单向排水时 H H0 l i双向排水时 各方格角点设计标高Hn 为 以场地中心点为H0 Hn H0 Lxix Lyiy 按要求的泄水坡度调整各角点设计标高Hn 20 70 09 3 按泄水坡度调整设计标高Hn Hn H0 Lxix Lyiy 70 32 70 36 70 40 70 44 70 26 70 30 70 34 70 38 70 20 70 24 H0 70 29 H2 70 29 10 2 30 3 70 36 H3 70 29 10 2 30 3 70 40 H1 70 29 30 2 30 3 70 32 其它见图 案例2 21 4 计算场地各角点施工高度hn 施工高度 指各角点挖方或填方的高度 它等于各角点的实际设计标高和原地形标高之差 hn Hn Hn hn 施工高度 填 挖 Hn 设计标高 Hn 原地形标高 22 案例2 4 计算各方格角点的施工高度hn hn Hn Hn即 hn 该角点的设计标高 自然地面标高 m h1 70 32 70 09 0 23 m 正值为填方高度 0 23 0 04 0 55 0 99 0 55 0 13 0 36 0 84 0 83 h2 70 36 70 40 0 04 m 负值为挖方高度 23 5 确定零线 挖填分界线 零线 在一个方格网内同时有填方或挖方时 应先算出方格网边上的零点的位置 并标注于方格网上 连接零点即得填方区与挖方区的分界线 即零线 不填不挖点的连线 是挖方区和填方区的分界线 方法 插入法 比例法找零点 i j hi hj Xi j a Xi j 施工高度绝对值代入 24 案例2 5 确定零线 挖填分界线 0 0 Xi j X1 2 20 0 23 0 23 0 04 17 04m 25 1 四角棱柱体法 1 方格四个角点全挖或全填 1 2 2场地平整土方量的计算 h1 h4 方格角点施工高度的绝对值 a 方格网一个方格的边长 V挖 填 挖方或填方的体积 m3 分别按方格求出挖 填方量 再求场地总挖方量 总填方量 26 h挖 填 方格角点挖或填施工高度绝对值之和 h 方格四个角点施工高度绝对值总和 2 方格四个角点有填有挖 27 2 三角棱柱体法 公式见教材 28 当三角形三个角点全部为挖或全部为填时 当三角形三个角点有填有挖时 29 1 2 3土方调配 在施工区域内 挖方 填方或借 弃土的综合协调 土方调配的目的土方调配的原则土方调配图的编制步骤用线性规划的表上作业法进行土方调配 30 1 土方调配的目的 总运输量最小 成本最低 缩短工期和降低成本 合理确定调配方向和数量 31 2 土方调配的原则 力求挖填平衡 运量最小合理划分调配区 应考虑近期施工与后期施工利用应考虑分区和全场相结合尽可能与大型地下建筑物的施工相结合 一期先平整 余土 欠土 二期 数量 堆放位置 T W 天然地基 32 3 土方调配图的编制步骤 1 划分调配区注意 1 与建筑物 开工顺序协调 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 2 求出各挖 填方区间的平均运距即每对调配区土方重心间的距离 可近似以几何形心代替土方体积重心 在图上将重心连起来 用比例尺量出来 3 进行土方调配 线性规划法 4 画出土方调配图 在图上标出各调配区的调配方向 数量及平均运距 5 列出土方调配平衡表 33 土方调配平衡表及运距表 34 4 用线性规划的表上作业法进行土方调配 1900 500 600 800 填方量 m3 400 40 x43 100 x42 80 x41 W4 500 70 x33 110 x32 60 x31 W3 500 90 x23 40 x22 70 x21 W2 500 100 x13 70 x12 50 x11 W1 挖方量 m3 T3 T2 T1 填方区 挖方区 35 1 列出土方平衡 运距表 36 2 用最小元素法求初始调配方案 最小元素法 即对运距 或单价 最小的一对挖填分区 优先地最大限度地供应土方量 满足该分区后 以此类推 直至所有的挖方分区土方量全部分完为止 400 500 500 300 100 100 37 3 判断调配方案是否最优 用矩阵法求假想运距 将有土方量的运距填入表中 利用矩形对角线角点之和相等的原则 求出未知的假想运距 50 40 60 110 70 40 10 100 80 0 60 30 38 3 判断调配方案是否最优 求检验数 ij ij 运距cij 假想运距cij 全部 ij 0 方案最优 若有 ij 0 非优 需调整 39 4 对非优方案进行调整 闭回路法 闭回路法 从负数方格出发 沿水平或垂直方向前进 遇到有土方量的方格可转90度角再前进 如此转弯和前进 必将能回到原位置 形成折线形闭回路 40 4 对非优方案进行调整 闭回路法 调整土方量 从奇数转角点格子中 找一个土方量最小的格子 将此格子变为零 并以此为调整值 奇数角点的土方量减去该值 欧数角点的土方量加上该值 形成一个新的调配方案 100 0 400 400 41 5 判断新方案是否最优 重复第三步步骤 若不是最优 继续调整 直至最优 20 80 30 60 50 30 由于所有的检验数 ij 0 故该方案已为最优方案 42 6 绘出土方调配图 最优方案的总运输量 400 50 100 70 500 40 400 60 100 70 400 40 94000m3 m 初始方案的总运输量 500 50 500 40 300 60 100 110 100 70 400 40 97000m3 m 43 1 2 4场地平整土方机械及其施工 1 推土机 T2 100型液压操纵推土机 适用于 1 平整场地 经济运距在100m内 效率最高60m 一 三类土的挖运 压实 2 坑槽开挖 深度在1 5m内 一 三类土 3 回填土方 44 45 并列推土法 46 下坡推土法 47 槽形推土法 48 斜角推送法作业 49 分堆集中 一次推送法 50 跨铲法作业示意图 A 铲刀宽 B 不大于拖拉机履带净宽 沟槽 土埂 51 2 铲运机 自行式 拖式 特点 能综合完成挖 装 运 卸 平土的机械 适用于 运距60 800m 坡度20度以内的一 二类土的大型场地平整或大型基坑开挖 堤坝填筑等 52 铲运机开行路线示意图 b 8 字形路线 a 环形路线 53 铲运机锯齿形开行路线 1 路堤 2 取土槽 54 铲运机下坡铲土法 55 助铲法示意图 铲运机铲土 推土机助铲 56 双铲联运法示意图 57 3 单斗挖土机 正铲 拉铲 抓铲 反铲 58 1 正铲挖掘机正铲挖掘机外型如图1 44所示 它适用于开挖停机面以上的土方 且需与汽车配合完成整个挖运工作正铲挖掘机挖掘力大 适用于开挖含水量较小的一类土和经爆破的岩石及冻土 图1 44正铲挖掘机外形 59 正铲作业示意 60 2 反铲挖掘机反铲适用于开挖一至三类的砂土或粘土 主要用于开挖停机面以下的土方 一般反铲的最大挖土深度为4 6m 经济合理的挖土深度为3 5m 反铲也需要配备运土汽车进行运输 反铲的外型如图1 46所示 图1 46液压反铲挖掘机外形 61 反铲作业示意 62 63 3 抓铲挖掘机它适用于开挖较松软的土 对施工面狭窄而深的基坑 深槽 深井采用抓铲可取得理想效果 抓铲还可用于挖取水中淤泥 装卸碎石 矿碴等松散材料 抓铲也有采用液压传动操纵抓斗作业 抓铲挖