2020土木工程施工―ch1土方工程ppt课件

1、土木工程施工土木工程施工重庆大学土木工程学院重庆大学土木工程学院2019年年2月月 土木工程施工是土木工程专业的主要专业课之一土木工程施工是土木工程专业的主要专业课之一 土木工程的施工技术、施工组织土木工程的施工技术、施工组织 经过学习使学生掌握土木工程施工的根本知识、经过学习使学生掌握土木工程施工的根本知识、根本实际和决策方法，使学生具有处理土木工程施根本实际和决策方法，使学生具有处理土木工程施工技术和施工组织方案问题的初步才干。工技术和施工组织方案问题的初步才干。一、目的：一、目的：二、内容：二、内容：设计、施工、管理、预算的才干设计、施工、管理、预算的才干土木工程土木工程施工施工第一章第

2、一章 土方工程土方工程 场地平整、基坑基槽的开挖、土壁支护、降水方法、土的分类及土的工程性质、土方量计算、施工辅助任务、土方机械化施工及土方工程质量验收；主要内容：主要内容： 土的工程性质及其对施工的影响土的工程性质及其对施工的影响; ;土壁支护与土壁支护与边坡边坡( (平安平安););降低地下水位的方法降低地下水位的方法( (排水施工方便排水施工方便););流砂的防治流砂的防治( (土方施工中的困难土方施工中的困难););回填土的压实回填土的压实 ( (质质量量) )以及土方工程量计算。以及土方工程量计算。学习重点：学习重点：土木工程土木工程施工施工了解土的分类和土的工程性质；了解土的分类和

3、土的工程性质；掌握基坑掌握基坑( (槽槽) )、场地平整土石方工程量的计算方法；、场地平整土石方工程量的计算方法；熟习降低地下水的方法及其运用；熟习降低地下水的方法及其运用；了解土壁塌方和发生流砂景象的缘由及防止方法；了解土壁塌方和发生流砂景象的缘由及防止方法；熟习常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及熟习常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高消费率的方法；提高消费率的方法；掌握回填土施工方法及保证工程质量。掌握回填土施工方法及保证工程质量。学习要求学习要求: :第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工场地平整场地平整基坑槽开挖基坑槽开挖土壁支护土壁支护降水降水土方填筑与

4、压实土方填筑与压实主要内容主要内容1.21.3 1.41.1 1.1 概述概述第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1、土方工程施工的特点、土方工程施工的特点 1面广量大、劳动繁重；面广量大、劳动繁重；2施工条件复杂；施工条件复杂； 3机械化程度高。机械化程度高。1.1 1.1 概述概述一、土方工程的特点与施工要求一、土方工程的特点与施工要求 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2、组织土方工程施工的要求、组织土方工程施工的要求 1在条件允许的情况下应尽能够采用机械化在条件允许的情况下应尽能够采用机械化施工；施工；2要合理安排施工方案，尽量避开冬、雨期要合理安

5、排施工方案，尽量避开冬、雨期施工；施工； 3为了降低土石方工程施工费用，减少运输为了降低土石方工程施工费用，减少运输量和占用农田，要对土方进展合理调配、统筹安量和占用农田，要对土方进展合理调配、统筹安排。排。 4在施工前要做好调查研讨，在施工前要做好调查研讨， 拟定合理的施拟定合理的施工方案和技术措施，以保证工程质量和平安，加工方案和技术措施，以保证工程质量和平安，加快施工进度。快施工进度。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工二、土的分类二、土的分类土的分类方法很多，种类也很多；土的分类方法很多，种类也很多；掌握土的工程分类掌握土的工程分类 按土开挖的难易程度将土分为：松软土

6、、普通按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特巩固石等八类。巩固石等八类。 松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；推土机、挖土机施工； 坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；预先松土，部分用爆破的方法施工； 次坚石、坚石和特巩固石普通要用爆破方法施次坚石、坚石和特巩固石普通要用爆破方法施工。工。关于关于“土土 狭义的土狭义的土普氏系数普氏系数1.5； 石石普氏系数普氏系数1

7、.5分类根据分类根据类别：四类土，四类石类别：四类土，四类石第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工土的工程分类表土的工程分类表土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs一类土(松软土) 砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥) 1.081.17 1.011.03 能用锹、锄头挖掘 二类土(普通土) 亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 1.141.28 1.021.05 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 三类土(坚土) 软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 1.241.30 1.041.

8、07 要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍 四类土(砂砾坚土) 重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石 1.261.32 1.061.09 整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs五类土(软石) 硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石炭岩 1.301.45 1.101.20 用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土(次坚石) 泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩，泥灰岩，密实的石灰岩，风化花岗岩，片麻岩

9、1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖,部分用风镐 七类土 (坚石) 大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖 八类土(特坚硬石) ) 安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩 1.451.50 1.201.30 用爆破方法开挖 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工土的工程分类表土的工程分类表第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工三、土的工程性质三、土的工程性质1土的可松性土的可松性概概 念：

10、自然形状下的土，经过开挖念：自然形状下的土，经过开挖后体积因松散而增大，后虽经回填后体积因松散而增大，后虽经回填压实，仍不能恢复原来体积的性质。压实，仍不能恢复原来体积的性质。对土方工程施工的影响：计算施对土方工程施工的影响：计算施工机械及土方运输量；填方所需工机械及土方运输量；填方所需挖方量；场地设计标高调整；挖方量；场地设计标高调整；表示方法：表示方法：13VVKs12VVKs321、V、VV分别为自然形状、分别为自然形状、开挖后松散形状和开挖后松散形状和压实后土的体积压实后土的体积第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2原状土经机械压实后的沉降量原状土经机械压实后的沉降量

11、另外：土的浸透性概念、表示方法另外：土的浸透性概念、表示方法 土的含水量概念、表示方法土的含水量概念、表示方法CPS S：沉降量；：沉降量；P：有效：有效作用功；作用功；C：抗陷系数：抗陷系数第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工*1、土的质量密度：、土的质量密度： 分天然密度和干密度。土的天然密度，是指土分天然密度和干密度。土的天然密度，是指土在天然形状下单位体积的质量，用在天然形状下单位体积的质量，用表示；它影表示；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干密度，是指单位体积土中固体颗粒的质量，用密度，是指单位体积土中固体颗粒的

12、质量，用d表示；它是检验填土压本质量的控制目的。表示；它是检验填土压本质量的控制目的。 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工*2、土的含水量 土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示： 式中 G湿含水形状时土的质量； G干烘干后土的质量。 含水量是影响回填土压本质量的重要要素。%100干干湿GGGW第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工* *3 3、土的浸透性、土的浸透性 土的浸透性是指水在土体中渗流的性能，土的浸透性是指水在土体中渗流的性能，普通以浸透系数普通以浸透系数K K表示。表示。 达西地下水流动速度公式：达西地下水流动速度公式

13、：v =KIv =KI K K：浸透系数表示单位时间内水穿透：浸透系数表示单位时间内水穿透土层的才干，以土层的才干，以m/dm/d表示；它同土的颗粒级配、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。类井点的主要参数。 I I：水力坡度：水力坡度第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工 主要相关规范主要相关规范1建筑地基根底工程施工质量验收规范建筑地基根底工程施工质量验收规范GB502022019 中华人民共和国国家规范中华人民共和国国家规范2建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120 20

14、19 中华人民共和国行业规范中华人民共和国行业规范3基坑土钉支护规程基坑土钉支护规程CECS：2019 中国工程建立规范化协会中国工程建立规范化协会4建筑与市政降水工程技术规范建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111-98 中华人民共和国行业规范中华人民共和国行业规范第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1.2 1.2 场地平整场地平整场地平整：自然地面场地平整：自然地面设计平面设计平面改造 对于在地形起伏的山区、丘陵地带建对于在地形起伏的山区、丘陵地带建筑较大厂房、体育场、车站等占地宽广工筑较大厂房、体育场、车站等占地宽广工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方程的平整场地，

15、主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。要求的平面。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1.2.1 场地竖向规划设计场地竖向规划设计1 1、确定场地设计标高的原那么：、确定场地设计标高的原那么：满足规划要求满足规划要求满足消费工艺及运输要求满足消费工艺及运输要求满足排水及防洪要求满足排水及防洪要求力求使场地内挖填方平衡、土方量最小力求使场地内挖填方平衡、土方量最小自然地坪设计地坪运用：规划、消费运、防洪排水减少土方量：挖填方平衡拟建建筑第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2、确定场地设计标高的

16、方法、确定场地设计标高的方法方 法原 理适用范围效 果挖填方平衡法（一般方法）水平面场地内挖、填方相等，即不取不弃场地面积较小、原地形比较平缓、场地设计标高无特殊要求挖方量、填方量平衡（不能保证总的土方量最小）最佳设计平面法（有一定坡度的平面）最小二乘法 场地面积较大或地形比较复杂挖、填方平衡且总土方量最小第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工3、挖填方平衡法普通方法、挖填方平衡法普通方法将场地划分成假设干方格将场地划分成假设干方格标出各方格角点的标标出各方格角点的标高高初定设计标高初定设计标高调整设计标高调整设计标高)432(41)(432100zzzznzH1z2z3z4z

17、n第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工)432(41)(432100zzzznzH第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工设计标高的调整设计标高的调整土的可松性的影响土的可松性的影响设计标高调整表示图设计标高调整表示图实际设计标高调整后设计标高TWVVTW、FFsK式中：式中： 按实际设计标高计算的按实际设计标高计算的总挖方、总填方体积；总挖方、总填方体积；按按实际设计标高计算的按按实际设计标高计算的挖方区、填方区面积；挖方区、填方区面积；土的最终可松性系数土的最终可松性系数调整后：hHH00sWTsWKFFKVh1第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程

18、施工施工设计标高的调整设计标高的调整泄水坡度的影响泄水坡度的影响yyxxnililHH0场地双向泄水坡度表示图场地双向泄水坡度表示图ilHHn0场地单向泄水坡度表示图场地单向泄水坡度表示图第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工设计标高的调整设计标高的调整 就近取土或就近弃土的影响；就近取土或就近弃土的影响； 其它情况的影响：如填方区部分挖土或其它情况的影响：如填方区部分挖土或挖方区部分填土等。挖方区部分填土等。200naQHH设计步设计步骤骤 将场地划分成假设干方格 标出各方格角点的标高 初定设计标高 调整设计标高公式计公式计算算4个要个要素素第一章第一章 土方工程土方工程土木

19、工程土木工程施工施工1.2.2 场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算1 1、步骤：、步骤：计算各方格角点的施工高度计算各方格角点的施工高度确定场地零线确定场地零线计算各方格或部分、边坡的土方量计算各方格或部分、边坡的土方量汇总挖填方区土方量汇总挖填方区土方量确定场地设计标高确定场地设计标高第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2、计算各方格角点的施工高度、计算各方格角点的施工高度 角点的自然地面标高 角点的设计标高施工高度“为填，“为挖HHhnn第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工3、确定、确定“零线零线零点：不挖不填的点；零点：不挖不填的点；零线：一切零

20、点的连线，即不挖不填的线。零线：一切零点的连线，即不挖不填的线。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工4、计算土方量、计算土方量平均高度法平均高度法第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1 1全挖全填格全挖全填格四方棱柱体法四方棱柱体法 平均高度平均高度式中：式中： V V挖方或填方的土方量挖方或填方的土方量m m； H1 H1、h2h2、h3h3、h4h4方格四个角点的方格四个角点的挖填高度，以绝对值代人挖填高度，以绝对值代人m m。 )hhh(h4aV43212第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2 2部分挖部分填格部分挖部分填格h)h(4

21、aV22挖挖h)h(4aV22填填第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工(2(2两挖两填两挖两填( (平均面积法平均面积法) )3222412124aVhhhhhh挖ahhh322B2322212121AhahhhhB3223412424aVhhhhhh填aah4h1h2h3B图图- 两挖两填方格两挖两填方格A1h2h3aBA1h1第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工(2(2两挖两填两挖两填( (中延续面法中延续面法) )h)h(4aV22挖挖h)h(4aV22填填ahhhhhh432121BahhhhhhhhhhB21432121211412121AaB21

22、21hh 4321hh aah4h1h2h3B图图- 两挖两填方格两挖两填方格第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工(3(3三挖一填或三填一挖三挖一填或三填一挖 三角棱柱楔体三角锥体h1h2h3h4零线aa图图- 三挖一填方格三挖一填方格第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2)2)锥体部分的体积锥体部分的体积)h)(hh(hh6aV3221332锥h1h3h400三角锥体h3h4aBh1ahhh434B第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2 2三角棱柱体法三角棱柱体法1 1全挖全填全挖全填式中：式中：aa方格边长方格边长(m)(m)； hl

23、hl、h2h2、h3h3三角形各角点的施工高三角形各角点的施工高度度(m)(m)，用绝对值代人。，用绝对值代人。 )hh(h6aV3212图113 按地形将方格划分成三角形第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工3)3)楔体部分的体积：楔体部分的体积： = =四棱锥体四棱锥体- -三棱柱体三棱柱体+ +三棱锥体三棱锥体)h)(hh(hh6aV4341342三锥43124341261222131Vhhhaaahhhh四锥4242612131Vhaha三棱柱h1h3h400四棱锥体三棱柱体锥体楔体第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工3)3)楔体部分的体积：楔体部分的

24、体积：3144341342hhh)h)(hh(hh6aV楔h1h3h400四棱锥体三棱柱体锥体楔体第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工【例】某建筑场地方格网如图【例】某建筑场地方格网如图1.71.7所示，方格边长为所示，方格边长为20m20m20m20m，填方区边坡坡度系数为，填方区边坡坡度系数为1.01.0，挖方区边坡坡度，挖方区边坡坡度系数为系数为0.50.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。自然标高自然标高 地面设计标地面设计标高高第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工【解】【解】 (1) (1) 根据所给方格网

25、各角点的地面设计标高和自然根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图标高，计算结果列于图1.81.8中。中。 由公式得：由公式得： h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h5=

26、251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=- h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.440.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06 h11=251.50-251.70 =-0.20 h1

27、2=251.46-251.40=0.06HHhnn第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工(2) 计算零点位置。从图1.8中可知，15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同，阐明此方格边上有零点存在。 由公式求得： 15线 x1=4.55(m) 26线 x1=13.10(m) 67线 x1=7.69(m) 711线 x1=8.89(m) 1112线 x1=15.38(m) 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工h3h4axl 将各零点标于图上，并将相邻的零点衔接起来，即得零线位置，如图1

28、.8。 (3) 计算方格土方量。方格、底面为正方形，土方量为： V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格底面为两个梯形，土方量为： V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3) V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3)第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工 方格方格、底面为三边形和五边形，土方量为：底面为三边形和五边形，土方量为： V(+)=65.73 (m3) V(+)=

29、65.73 (m3) V(-)=0.88 (m3) V(-)=0.88 (m3) V(+)=2.92 (m3) V(+)=2.92 (m3) V(-)=51.10 (m3) V(-)=51.10 (m3) V(+)=40.89 (m3) V(+)=40.89 (m3) V(-)=5.70 (m3) V(-)=5.70 (m3) 方格网总填方量：方格网总填方量： V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) 方格网总挖方量：方格网总挖方量： V(-)=171+24.5

30、9+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3) V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3)第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工(4) (4) 边坡土方量计算。如图边坡土方量计算。如图1.91.9，、按三角棱，、按三角棱柱体计算外，其他均按三角棱锥体计算，柱体计算外，其他均按三角棱锥体计算，可得：可得： V V(+)=0.003 (m3) (+)=0.003 (m3) V V(+)=V(+)=V(+)=0.0001 (m3) (+)=0.0001 (m3) V V(+)=5.22 (m3) (+)=5.22 (m3) V V

31、(+)=V(+)=V(+)=0.06 (m3) (+)=0.06 (m3) V V(+)=7.93 (m3) (+)=7.93 (m3) 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工V V(+)=V(+)=V(+)=0.01 (m3)(+)=0.01 (m3) V V=0.01 (m3)=0.01 (m3) V11=2.03 (m3) V11=2.03 (m3) V12=V13=0.02 (m3) V12=V13=0.02 (m3) V14=3.18 (m3) V14=3.18 (m3) 边坡总填方量：边坡总填方量：V(+)=0.

32、003+0.0001+5.22+2V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.06+7.93+20.01+0.010.01+0.01 =13.29(m3) =13.29(m3) 边坡总挖方量：边坡总挖方量： V(-)=2.03+2 V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25 (m3) 0.02+3.18=5.25 (m3) 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1.2.3 土方调配土方调配费用最低较低的前提下，确定土方调配去向。费用最低较低的前提下，确定土方调配去向。计算平均运距、确定施工单价计算平均运距、确定施工单价 1调配步骤调配步骤土

33、方量计算土方量计算划分调配区划分调配区 计算各区土方量计算各区土方量 编制土方调配图及土方平衡表编制土方调配图及土方平衡表用线性规划方法进展土方调用线性规划方法进展土方调配配第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2、调配区的划分，平均运距、施工单价确实定、调配区的划分，平均运距、施工单价确实定调配区划分：为方便调配将整个场地划分为假设干个挖、 填区域。其大小与施工机械顺应，与方格网协调。平均运距：挖方区重心至填方区重心的间隔。 cij施工单价：根据运距和相关定额确定W1W2W3T1T2第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工土方平衡调配与施工运距土方平衡调配与施工

34、运距 T1Tn挖方量（m3）W1x11c11x1nc1na1W2x21c21x2nc2na2Wmxm1cm1xmncmnam填方量（m3）b1bnWT mjjniiab11第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工jniijax 1imjijbx 1土方调配就是确定从挖方区到填方区的调配量土方调配就是确定从挖方区到填方区的调配量xij；共有共有mn个。个。按按 ； ；只需只需m+n1个独立方程约束条件。个独立方程约束条件。 mjjniiab11未知量的个数大于独立方程数，其解为无穷个。未知量的个数大于独立方程数，其解为无穷个。求一组最优解满足：求一组最优解满足： 最小。最小。)(1

35、1ijnimjijcxZ 土方平衡调配土方平衡调配第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工3、用、用“线性规划方法进展土方调配线性规划方法进展土方调配土方调配土方调配运输问题运输问题线性规划线性规划运筹学运筹学可用单纯形法或表上作业法求解。可用单纯形法或表上作业法求解。给定一初始方案给定一初始方案终了终了是是判别为最优？判别为最优？ 调整调整否否第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工假想价钱系数法。假想价钱系数法。1 1编制初始方案编制初始方案最小元素法，可保证方案较优不一定最优最小元素法，可保证方案较优不一定最优就近调配就近调配最小的施工单价取最大的土方量最小的

36、施工单价取最大的土方量 挖方量（m3）507010050070409050060110705008010040400填方量（m3）80060050019001T2T3T1W2W3W4W400500500300100100第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2 求解无调配土方方格的检验数求解无调配土方方格的检验数ijijijcc求解各个方格的假想价钱系数：求解各个方格的假想价钱系数：有调配土方的方格：有调配土方的方格： 假想价钱系数等于平假想价钱系数等于平均运距均运距无调配土方的方格：无调配土方的方格：构成任一矩形的四个方格

37、内对角线上的假想价构成任一矩形的四个方格内对角线上的假想价钱系数这之和相等钱系数这之和相等ijijcc 判别：一切无调配数方格的检验数判别：一切无调配数方格的检验数，方案最优，否那么不为最，方案最优，否那么不为最优，需调整。优，需调整。方案最优性判别方案最优性判别假想价钱系数法假想价钱系数法pfcqpqcfccccijc cfccqcpfcpqc第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工 挖方量（m3）507010050070409050060110705008010040400填方量（m3）80060050019001T2T3T1W2W3W4W400500500300100100

38、5060401107040-101008030 0602方案最优性判别假想价钱系数法第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工方案的调整方案的调整闭回路法闭回路法 挖方量（m3）507010050070409050060110705008010040400填方量（m3）80060050019001T2T3T1W2W3W4W4005005003001001005060401107040-101008030 060将最小的负检验数对应的变量作为调整对象找出其闭合回路 调整 100400400第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工34方案重新判别方案重新判别5计算土方总运

39、输量、绘制土方调配图计算土方总运输量、绘制土方调配图总运输量总运输量Z=40050 10070 50040 40060 10070 40040 = 94000)(3mm 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工* *几点阐明几点阐明1、前提条件：挖、填方平衡。、前提条件：挖、填方平衡。2、初始调配方案及调配过程中必需保证、初始调配方案及调配过程中必需保证m+n-1 个有调配土方的格子。假设多一个空格，应令其个有调配土方的格子。假设多一个空格，应令其为为aa0，继续进展判别调整。，继续进展判别调整。3、不平衡问题的求解、不平衡问题的求解添加一个假想的取土点或弃土点，将其转添加一个假

40、想的取土点或弃土点，将其转化为平衡问题，再求解。化为平衡问题，再求解。4、多个最优解的判别及求解、多个最优解的判别及求解判别：有判别：有 阐明存在多个最优解；阐明存在多个最优解；0ij求解：以求解：以 的格子为出发点，按闭回路法调整；的格子为出发点，按闭回路法调整；性质：多个最优解的目的函数值相等。性质：多个最优解的目的函数值相等。0ij第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1.2.4场地平整土方机械及其施工场地平整土方机械及其施工1、推土机、推土机2、铲运机、铲运机主要用于场地平整，主要用于场地平整，掌握其掌握其任务特点任务特点适用范围适用范围提高消费率的措施提高消费率的措施

41、3、发掘机、发掘机少量用于场地平整工程，少量用于场地平整工程， 多用于基坑槽开挖。详见多用于基坑槽开挖。详见1.3.4第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1 1、推土机、推土机特点：操作灵敏、运转方便、所需任务面小、行使速度特点：操作灵敏、运转方便、所需任务面小、行使速度快、易于转移，能爬快、易于转移，能爬30度左右的缓坡；度左右的缓坡；适用范围：推挖适用范围：推挖类土，用于场地平整，移挖作填，类土，用于场地平整，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及与挖土机配合施工。经济运距回填土方，堆筑堤坝以及与挖土机配合施工。经济运距100m 以内，以内，60m最正确。最正确。第一章第一章

42、土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工提高消费率的措施：提高消费率的措施：并列推土并列推土下坡推土下坡推土槽形推土槽形推土第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2、铲运机、铲运机特点：支配简单、不受地形限制，能独立完成铲土、运土、特点：支配简单、不受地形限制，能独立完成铲土、运土、卸土任务，行使速度快，消费效率高；卸土任务，行使速度快，消费效率高；适用范围：大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，填筑适用范围：大面积场地平整，开挖大型基坑、沟槽，填筑路基等，不适用于砾石层、冻土地带和沼泽地域。适用间路基等，不适用于砾石层、冻土地带和沼泽地域。适用间隔隔6001500m，20035

43、0m时效率最高；时效率最高；提高消费率的措施：下坡铲土、跨铲法、推土机助铲等。提高消费率的措施：下坡铲土、跨铲法、推土机助铲等。自行式铲运机自行式铲运机拖式铲运机拖式铲运机第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1.3 1.3 基坑工程基坑工程1.3.1 土方边坡及其稳定土方边坡及其稳定1、土方边坡的方式及坡度的表示方法、土方边坡的方式及坡度的表示方法土方边坡坡度土方边坡坡度 BHHBm1:1HBm 称为坡度系数式中：第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2、确定土方边坡坡度应思索的要素、确定土方边坡坡度应思索的要素土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载、

44、土质、开挖深度、施工工期、地下水水位、坡顶荷载、气候条件等气候条件等稳定机理：土颗粒之间存在内聚力和摩擦力，使土体具稳定机理：土颗粒之间存在内聚力和摩擦力，使土体具有一定的抗剪强度；有一定的抗剪强度；失稳缘由：引起土体下滑力添加的或引起土体抗剪强度失稳缘由：引起土体下滑力添加的或引起土体抗剪强度降低的要素都能够引起边坡失稳，如：坡顶荷载、雨水降低的要素都能够引起边坡失稳，如：坡顶荷载、雨水或地下水渗入土中、气候使土质松软、细砂等液化等。或地下水渗入土中、气候使土质松软、细砂等液化等。3、土方边坡稳定的机理及失稳缘由、土方边坡稳定的机理及失稳缘由第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工

45、施工5、保证边坡稳定的措施、保证边坡稳定的措施放足边坡放足边坡土壁支护土壁支护其它：改善土体性质等其它：改善土体性质等4、边坡稳定的分析方法、边坡稳定的分析方法 摩擦圆法摩擦圆法 条分法条分法 详见相关课程详见相关课程GTNC土体重力土体重力下滑力下滑力土体抗滑力土体抗滑力外荷载外荷载当下滑力当下滑力T 大于大于 土体的抗滑力土体的抗滑力C时产生塌方时产生塌方第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工普通沟槽的支护方法普通沟槽的支护方法普通沟槽的支护方法普通沟槽的支护方法1.3.2 土壁支护土壁支护第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工普通基坑的支护方法普通基坑的支

46、护方法普通基坑的支护方法普通基坑的支护方法第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工深基坑的支护方法深基坑的支护方法第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1.3.3 1.3.3 降排水降排水降降(排排)水水地表水：截地表水：截(水沟水沟)、(筑堤筑堤)堵、排等堵、排等地下水地下水集水井坑降水集水井坑降水井点降水井点降水人工降水人工降水/暗降暗降明排明排*普通浅根底的基坑槽开挖，主要是地表水，普通浅根底的基坑槽开挖，主要是地表水，其次是高水位地域的地下水问题。其次是高水位地域的地下水问题。目的：目的：* 保证土体相对枯燥保证土体相对枯燥 改善施工条件、维护地基土；改善

47、施工条件、维护地基土；* 防止基底冲溃破坏：基坑下有承压水时，应降水减压。防止基底冲溃破坏：基坑下有承压水时，应降水减压。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1、集水井坑降水、集水井坑降水 在基坑底部周围挖排水沟，每隔一定间隔挖集在基坑底部周围挖排水沟，每隔一定间隔挖集水井，水从沟底流入排水沟，再沿排水沟流入集水水井，水从沟底流入排水沟，再沿排水沟流入集水井，最后用水泵抽走。井，最后用水泵抽走。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工流砂景象流砂景象概念概念/景象景象防治途径、措施防治途径、措施 动水压力动水压力外因外因土质土质内因内因减小减小/ 消除动水压力：

48、消除动水压力：改动动水压力方向：改动动水压力方向：改善土质：改善土质：产生的缘由产生的缘由 第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工* 流砂景象流砂景象概念概念/景象：土颗粒景象：土颗粒(细颗粒、均匀颗粒、松散的饱和土细颗粒、均匀颗粒、松散的饱和土)在动在动水压力作用下，水压力作用下，(能够失去自重，处于悬浮形状，土失去承载能够失去自重，处于悬浮形状，土失去承载才干才干)随着水一同流动的景象。构成流砂后，将使地面沉陷，随着水一同流动的景象。构成流砂后，将使地面沉陷，边坡坍塌，恶化施工条件，并能够产生严重的平安事故。边坡坍塌，恶化施工条件，并能够产生严重的平安事故。缘由：外因缘由：

49、外因-动水压力地下水流动；动水压力地下水流动； 内因内因-土质土颗粒组成中粘土少土质土颗粒组成中粘土少30%，粉砂土多，粉砂土多70%；含水量大；含水量大30%动水压力：水在土中渗动水压力：水在土中渗流时对土体的作用力。流时对土体的作用力。其大小与水头差成正比，其大小与水头差成正比，与渗流途径成反比；方与渗流途径成反比；方向与水流方向一致。向与水流方向一致。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工流砂防治途径及措施流砂防治途径及措施枯水期施工：地下水位降低，那么动水压力变小；枯水期施工：地下水位降低，那么动水压力变小；抛大石块法：坑底抛大石块，以增大土的压重，平抛大石块法：坑底抛

50、大石块，以增大土的压重，平 衡动水压力；衡动水压力；打板桩法：增大水渗流途径，减小动水压力；打板桩法：增大水渗流途径，减小动水压力；水下挖土：坑内外水压平衡，不产生水头差；水下挖土：坑内外水压平衡，不产生水头差；人工降水：改动水流方向，加大土颗粒之间的压力；人工降水：改动水流方向，加大土颗粒之间的压力；土壤冻结法：化学物质改善土质；土壤冻结法：化学物质改善土质； “治砂必治水是防止流砂的总原那么，其途径在于减少或平衡动水压治砂必治水是防止流砂的总原那么，其途径在于减少或平衡动水压力、或改动水流方向。力、或改动水流方向。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2 2、井点降水、井点

51、降水概念：基坑开挖前，概念：基坑开挖前，在基坑周围打入井在基坑周围打入井点管，利用抽水设点管，利用抽水设备抽水，使地下水备抽水，使地下水位降低到基坑底部位降低到基坑底部以下，至根底施工、以下，至根底施工、回填土施工终了，回填土施工终了，才停顿抽水。才停顿抽水。特点：降水效果好，从根本上防止了流砂景象的发生，但特点：降水效果好，从根本上防止了流砂景象的发生，但技术复杂，本钱较高，对周围环境影响大。技术复杂，本钱较高，对周围环境影响大。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1井点类别井点类别井点的分类井点的分类轻型井点轻型井点管井点管井点普通轻型井点普通轻型井点放射井点放射井点电渗

52、井点电渗井点一级轻型井点一级轻型井点多级轻型井点多级轻型井点管井井点管井井点深井井点深井井点第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工轻型井点的组成轻型井点的组成轻型井点由管路系统和抽水设备组成。轻型井点由管路系统和抽水设备组成。管路系统管路系统包括：滤包括：滤管、井点管、井点管弯联管管弯联管和总管等。和总管等。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工A、普通轻型井点、普通轻型井点可分为一级、二级、多级轻型井点。可分为一级、二级、多级轻型井点。一级轻型井点适用：一级轻型井点适用：浸透系数：浸透系数：k=0.150(m/d)降水深度：降水深度：36m多级轻型井点适用：多

53、级轻型井点适用：浸透系数：浸透系数：k=0.150(m/d)降水深度：视井点降水深度：视井点级数而定级数而定第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工放射井点放射井点B B、放射井点、放射井点放射井点适用：放射井点适用：浸透系数：浸透系数：k=0.150(m/d)降水深度：降水深度：820m放射井点管分内放射井点管分内管和外管两部分、管和外管两部分、内管装有放射安内管装有放射安装与滤管相接。装与滤管相接。经过高压水或气经过高压水或气从而将地下水抽从而将地下水抽出。出。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工C、电渗井点、电渗井点原理：井点管作负极，原理：井点管作负极，

54、以打入的钢筋作正极，以打入的钢筋作正极，通直流电，土颗粒自傲通直流电，土颗粒自傲极向正极挪动，水那么极向正极挪动，水那么在正极向负极挪动而被在正极向负极挪动而被集中排出。集中排出。电渗井点适用：电渗井点适用：浸透系数：浸透系数：K0.1 (m/d)降水深度：降水深度：视选用的井点而定视选用的井点而定第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工管井点管井点沿基坑每隔沿基坑每隔2050米设置一个管井，米设置一个管井，每个管井单独用一台水泵抽水。每个管井单独用一台水泵抽水。A、管井井点、管井井点如降水深度较大，可用特制的深井泵。如降水深度较大，可用特制的深井泵。管井井点适用：管井井点适用：

55、浸透系数：浸透系数：K=20200 (m/d)K=20200 (m/d)降水深度：降水深度：35m35mB、深井泵、深井泵深井泵适用：深井泵适用：浸透系数：浸透系数：K=10250(m/d)降水深度：降水深度：15m第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工井点适用范围及选用井点适用范围及选用优先选用一级优先选用一级 轻型井点，假设轻型井点，假设降水深度不够降水深度不够多级轻型井点或放射井点多级轻型井点或放射井点K过小、水不易排出过小、水不易排出电渗井点电渗井点K大、大、Q大大管井井点管井井点K大、大、Q大且降水深度大大且降水深度大深井井点深井井点工程问题：判别能否需求降水工程问题

56、：判别能否需求降水 优先选用集水坑降水优先选用集水坑降水 采用井点降水采用井点降水不行不行是是第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2 2轻型井点降水轻型井点降水1 1、降水设备：管路系统和抽水设备、降水设备：管路系统和抽水设备2 2、布置和计算、布置和计算 A A、平面布置、平面布置 B B、高程布置、高程布置 C C、计算工程近似、计算工程近似3 3、施工及本卷须知、施工及本卷须知第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工1 1降水设备：管路系统和抽水设备降水设备：管路系统和抽水设备第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工2 2布置和计算布置和计算

57、A、平面布置、平面布置单排布置：基坑槽单排布置：基坑槽宽度小于宽度小于6米，且降米，且降水深度不超越水深度不超越5米；米；双排布置：基坑槽双排布置：基坑槽宽度大于宽度大于6米或地质米或地质不良；不良；环形布置：大面积基环形布置：大面积基坑；坑；U形布置：思索土方形布置：思索土方机械进出场方便。机械进出场方便。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工B、高程布置、高程布置Lihhh 1式中：式中：单排取单排取1/41/5;双排取双排取1/7;环形取环形取1/10第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工C、计算、计算*完备的轻型井点设计内容，除包括平面设计和 高程设计外

58、，尚应确定井点的数量/间距。*Q涌水量涌水量q单根井点管的最大出水量单根井点管的最大出水量 井点的数量井点的数量/间距间距*Q涌水量的求解方法根据水井类型不同，分为涌水量的求解方法根据水井类型不同，分为4种：种： 无压完好井无压完好井 无压非完好井无压非完好井 承压完好井承压完好井 承压非完好井承压非完好井第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工基坑涌水量计算阐明基坑涌水量计算阐明阐明：阐明：基坑涌水量受水文地质和井点设备等许多不易确定基坑涌水量受水文地质和井点设备等许多不易确定的要素的影响，计算结果不是非常准确。的要素的影响，计算结果不是非常准确。假设能仔细地分析水文地质资料，

59、并选用适宜的数假设能仔细地分析水文地质资料，并选用适宜的数据和计算公式，其误差可坚持在一定的范围内，根天据和计算公式，其误差可坚持在一定的范围内，根天性满足工程需求。性满足工程需求。工程阅历丰富的地域，可参照过去积累的资料，按工程阅历丰富的地域，可参照过去积累的资料，按普通常用的方法进展布置。普通常用的方法进展布置。目前计算轻型井点的公式均有一定的适用条件，例目前计算轻型井点的公式均有一定的适用条件，例如矩形基坑的长、宽比大于如矩形基坑的长、宽比大于5或基坑宽度大于或基坑宽度大于2倍抽倍抽水影响半径时，不能按现有公式计算，需求将原有基水影响半径时，不能按现有公式计算，需求将原有基坑划分成几小块

60、，使其符适宜用条件再计算、再汇总。坑划分成几小块，使其符适宜用条件再计算、再汇总。第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工井点类型井点类型第一章第一章 土方工程土方工程土木工程土木工程施工施工Q涌水量的计算涌水量的计算023661xlgRlgSSHK.Q无压完好井：无压完好井：KQHSR0 x井点系统的涌水量井点系统的涌水量土壤的浸透系数土壤的浸透系数含水层厚度含水层厚度基坑中心降水深度基坑中心降水深度抽水影响半径抽水影响半径环状井点系统的假想圆半径环状井点系统的假想圆半径 dm /3 dm / m m m m式中：式中： Fx 0HKSR95. 1 F环状井点系统包围的面积2m