土方工程－概述和土方量计算ppt课件

1、第一章第一章 土方工程土方工程概概 述述土方量计算与调配土方量计算与调配土方开挖的辅助工作土方开挖的辅助工作土方工程机械化施工土方工程机械化施工土方填筑土方填筑第一节 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。 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

2、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。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

3、：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土2、土的渗透性、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） LhK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：、土的质量密度： 天然密度天然密度 ：普通：普通 =1620 KN/m3 干密度干密度 d：是检测填土密实程度的：是检测填土密实程度的指标。（指标。（105，烘干，烘干34h）4、土的含水量：、土的含水量： 天然含水量天然含水量 W=（G湿湿-G干）干）/G干干 开挖、行车开挖、行车2530%陷车）、

4、边陷车）、边坡稳定坡稳定 最佳含水量最佳含水量可使填土获得最大密可使填土获得最大密实度的含水量击实试验、手握经验确实度的含水量击实试验、手握经验确定）。定）。第二节第二节 土方量计算与调配土方量计算与调配一、基坑、基槽、路堤一、基坑、基槽、路堤土方量计算土方量计算1 1、基坑土方量：、基坑土方量：按拟柱体法按拟柱体法 V=(FV=(F下下+4F+4F中中+F+F上上)H/6)H/6F下F上上F中中HHIIFi2 2、基槽路堤土方量：、基槽路堤土方量：沿长度方向分段计算Vi，再 V = Vi断面尺寸不变的槽段：Vi =FiLi断面尺寸变化的槽段：Vi =(Fi1+4Fi0+Fi2)Li/6 槽段

5、长Li：外墙槽底中中， 内墙槽底净长IIL2L1L5二、场地平整土方量二、场地平整土方量 方格网法、累高法平均断面法方格网法、累高法平均断面法（一确定场地设计标高（一确定场地设计标高考虑的因素：考虑的因素： (1) 满足生产工艺和运输的要求；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；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。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：场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： (1)小型场地小型场地挖填平衡

6、法挖填平衡法 (2)大型场地大型场地最佳平面设计法用最小二乘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）法，使挖填平衡且总土方量最小）1、初步标高按挖填平衡）、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） 。aaaaaaH11H12H21H22则场地初步标高： 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+2H2+3H3+4H4）/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

7、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 ：LyLxixiyH0(2)双向排水时，各方格角点设计标高为：LH 11H0H0iH 12H 21 Hn = H0 L i Hn = H0 Lx ix L yi y(1)单向排水时，各方格角点设计标高为: Hn【例】某建筑场地方【例】某建筑场地方格网、地面标高如图格网、地面标高如图,格边长格边长a=20m。泄水。泄水坡度坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的不考虑土的可松性的影响，确定方格各角影响，确定方格各角点的设计标高。点的设计标高。解：解：（1初步设计标高场地平均标高）

8、初步设计标高场地平均标高）H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/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） /（49） =70.29m）70.0970.09（2按泄水坡度调整设计标高：按泄水坡度调整设计标高：Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29H2 =70.

9、29102+303=70.36H3=70.29+102+303=70.40 其它见图70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09（二场地土方量计算（二场地土方量计算1、计算各方格角点的施工高度、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= HnHn 即：即：hn=该角点的设计标高该角点的设计标高自然地面标高自然地面标高m）h1 =70.3270.09=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+0.8

10、3+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2 =70.3670.40=0.04 （m）； 负值为挖方高度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+0.02-0.4470.09 2、确定零线挖填分界线） 插入法、比例法找零点零点连线h10 0 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

11、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） = a2 h挖填） 2 / 4 h 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。（2四方棱柱体平均高度法略）（3三角棱柱体法略） 均见教材三、土方的调配：三、土方的调配：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 留意： 1位置与建、构筑物协调，且考虑开、施

12、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。B1A1A2A3A4B2B30000（3找各挖、填方区间的平均找各挖、填方区间的平均运距即土方重心间的距离）运距即土方重心间的距离） 可近似以几何形心代替土方可近似以几何形心代替土方体积重心体积重心 挖 填B1B2B3挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70 500A4 80 100 40400填方量800600500 1900划分调配区示例：划分调配区示例：（4列挖、填方平衡及运距表列挖、填方平衡及运距表（5调配调配 方法：最小元素法就

13、近调配。方法：最小元素法就近调配。 顺序：先从运距小的开顺序：先从运距小的开 始，使其土方量最大。始，使其土方量最大。n 列列填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70500A4 80 100 40400800600 500 1900m 行行400500500300100100结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。（总运输量（总运输量97000m3-m) （6画出调配图略）画出调配图略） 3、调配方案的优化线性规划中、调配方案的优化线性规划中表上作业法）表上作业

14、法） （1确定初步调配方案如上）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，要求：有几个独立方程土方量要填几个格，即应填即应填m+n-1个格，不足时补个格，不足时补“ 0 ”。如例中：如例中：m+n1=3+41=6，已填，已填6个格，满足。个格，满足。 （2判别是否最优方案判别是否最优方案 用位势法求检验数用位势法求检验数ij，若所有，若所有ij 0，则，则方案为最优解。方案为最优解。 1求位势求位势Ui和和Vj： 位势和就是在运距表的行或列中用运距或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单价同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零

15、，而对调配方案的选取没有影响。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 设 U1=0，挖挖 填填位势数位势数B1B2B3位势数位势数Ui VjA1500 50 70 100A2 70 500 40 90 A3300 60 100 110100 70 A4 80 100 400 40U1= 0V1=50U3=10V2=100U2=60V3= 60U4=20U3= C31V1=6050=10；则V1= C11U1=500=50；V2=11010=100； 2求空格的检验数求空格的检验数ij ij= Cij Ui Vj ; 11=500500有土）;

16、 结论：表中结论：表中12为负值，不是最优方案。应对初始方案进行调为负值，不是最优方案。应对初始方案进行调整。整。-30+40+80+90+50+2013=10006040; 挖挖 填填 B1B2B3 Ui VjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070 090 A3U3=10000A4U4=-2080100 0位势数位势数5060110404070求检验数表21=70(60)5080; 12=70010030（三方案调整（三方案调整 调整方法：闭回路法。调整方法：闭回路法。 调整顺序：从负值最大的格开始。调整顺序：从负值最大的格开始。1)找闭回路 沿水平或垂

17、直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到出发点。 2调整调配值 从空格出发，在奇数次转角点的数字中，挑最小的土方数调到空格中。且将其它奇数次转角的土方数都减、偶数次转角的土方数都加这个土方量，以保持挖填平衡。 填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500500300100100X12(100) (0)(400)(400)3再求位势及空格的检验数再求位势及空格的检验数 若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。 +40+50+60+50+50U1= 0V1=50V2=70U2=30U3=10V