土方工程习题

1、土方工程习题课土方工程习题课2014.10.20轻型井点系统设计计算示例 【例1.1】某高层住宅楼地下室形状及平面尺寸如图所示： 其地下室底板垫层的底面标高为-5.90m，天然地面标高为-0.50m。根据地质勘察报告，地面至-1.8m为杂填土，-1.8m至-9.6m为细砂层，-9.6m以下为粉质粘土，地下常水位标高为-1.4m，经实验测定，细砂层渗透系数K=6.8m/d。 因场地紧张，基坑北侧直立开挖（有支护结构挡土，不放坡），其余三面放坡开挖，边坡采用1：0.5，为施工方便，坑底开挖平面尺寸比设计平面尺寸每边放出0.5m。试进行轻型井点系统设计。轻型井点系统设计计算示例 解： 轻型井点系统布

2、置轻型井点系统布置 根据本工程条件，轻型井点系统选用单层环形布置。总管直径选用127mm，布置于天然地面上，基坑上口尺寸基坑上口尺寸为： 长： 49 +0.5 2 + (5.9 - 0.5) 0.5 2 = 55.4m 宽 ：15.4+0.52+(5.9-0.5)0.5 = 19.1m 井点管距离基坑壁为1.0m，则总管长度为： 2 55.4 + 2 1.0) + ( 19.1 + 21.0 ) = 157m 基坑中心要求的降水深度S为： S = 5.9-1.4+0.5=5.0m轻型井点系统设计计算示例 井点管所需埋置深度 H = H1+ h + iL = (5.9-0.5)+0.5+ 21.

3、1/2 1/10 = 6.95m 选用井点管长度7m，直径50mm的钢管，滤管长度1.0m，井点管露出地面0.2m，则 6.95m 7.0-0.2 = 6.8m 不满足要求。 因此，将总管埋设于地面下0.3m处。 即先挖去0.3m深的沟槽，然后在槽底铺设总管，此时井点所需长度有所改变： 2 55.1 + 2 1.0) + ( 18.95 + 21.0 ) = 156m 基坑上口长：49+0.52+(5.9- 0.8) 0.52 = 55.1m 宽：15.4+0.52+(5.9-0.8)0.5 = 18.95m 井点管埋置深度： H= (5.9-0.8)+0.5+20.95/2 1/10 = 6

4、.65m 此时， 6.65m 7.0-0.2=6.8m 满足要求。轻型井点系统设计计算示例 抽水设备根据总管长度选用两套，其布置位置与总管的划分范围如图示。 基坑涌水量计算基坑涌水量计算 滤管底部距不透水层距离： 9.6-0.8-6.8-1.0=1.0m 则按无压非完整井计算 抽水影响深度H0按表计算：002366. 1LgxLgRSSHKQ）（ 无压非完整井点系统，地下水不仅从井的侧面流入，还从井点底部渗入，因此涌水量较完整井大。简化计算，但H0应换成有效抽水影响深度。当H0大于实际含水量厚度H时，仍取H值。S原地下水位线到井点底部的距离l 滤管长度轻型井点系统设计计算示例S原地下水位线到井

5、点底部的距离S=7.0-0.2-(1.4-0.8)=6.2ml 滤管长度1.0m取H0=H=8.2m 由前可知，S=5mmFXmKHSR52.1914. 31 .5795.208 .728 . 62 . 80 . 595. 195. 100环形井点的假想半径抽水影响半径：对于矩形基坑的长宽比不大于5时，X0按上式计算。轻型井点系统设计计算示例 确定井点管数及井距确定井点管数及井距 单根井点最大出水量：所以，轻型井点系统设计计算示例井点管数量 n = 1.1 Q/q = 1.1 925.63/19.3 = 53根mDmnLD4 . 295. 2532) 1 .5795.25(取井点管间距取实际总

6、根数： (20.95+57.1)22.4=65根 抽水设备选择抽水设备选择 总管长度156m，选用W5型干式真空泵2台。 (每台真空泵所带总管长度不大于100m)方格网法计算土方量示例【例1.2】某建筑场地方格网如图如图1.7所示所示，方格边长为20m20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试计算挖方和填方的总土方量。方格网法计算土方量示例【解】 (1) 根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算各方格角点的施工高度： 由公式1.9得： h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.

7、53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=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 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06 结果列于图图1.8中。nnhHH方格网法计算土方量示例方格网法计算土方量示例（2）计算零点位置。 从图图1.8中可知，15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号

8、不同，说明此方格边上有零点存在。 由公式1.10 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) 将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如图1.8。1112ahXhh2212ahXhh方格网法计算土方量示例（3）计算方格土方量。 方格、底面为正方形，土方量为： V(+)=20/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) V(-)=20/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格底面为两个梯形，土方量为： V(+)=2

9、0/8(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)方格网法计算土方量示例方格、底面为三边形和五边形，土方量为： V(+)=65.73 (m3) V(-)=0.88 (m3) V(+)=2.92 (m3) V(-)=51.10 (m3) V(+)=40.89 (m3) V(-)=5.70 (m3) 方格网总填方量： V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) 方格网总挖方量： V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.

10、26 (m3)方格网法计算土方量示例(4) 边坡土方量计算。 如图如图1.9，、按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，依式 1.11、1.12 可得： V(+)=0.003 (m3) V(+)=V(+)=0.0001 (m3) V(+)=5.22 (m3) V(+)=V(+)=0.06 (m3) V(+)=7.93 (m3) 11 113VAl12442AAVl44102(4)6lVAAA方格网法计算土方量示例方格网法计算土方量示例 V(+)=V(+)=0.01 (m3) V=0.01 (m3) V11=2.03 (m3) V12=V13=0.02 (m3) V14=3.18 (m3)

11、边坡总填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01 =13.29(m3) 边坡总挖方量： V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25 (m3) 方格网法计算土方量示例 【例1.3】场地平整土方量计算例题 某建筑场地地形图如图所示，方格网a=20m，土质为中密的砂土，设计泄水坡度ix=3%，iy=2%,不考虑土的可松性对设计标高的影响，试确定场地各方格角点的设计标高，并计算挖填土方量。1234561143.5042.5043.0044.5044.0045.001-11-21-31-42-12-22-32-41210131415789方格

12、网法计算土方量示例 解： 1) 计算角点地面标高 用插入法求出等高线 44.044.5 间角点4的地面标高H4，xAijABxABxhHHxLHHhxLHHh)( :mhHHmhA34.4434. 00 .4434. 05 .15446 .220 .445 .444方格网法计算土方量示例图124 通常采用图解法来求得各角点的自然地面标高。如图1-24所示 用一张透明纸，上面画出六根等距离的平行线（线条尽量画细些，以免影响读数的准确），把该透明纸放到标有方格网的地形图上，将六根平行线的最外两根分别对准点A与点B，这时六根等距离的平行线将 A 、B之间的0.5m的高差分成五等分，于是便可直接读得角

13、点4的地面标高 H4=44.34。其余各角点的标高均可类此求出。 方格网法计算土方量示例 2) 计算场地设计标高H0米）（米）（米12.52517.4476.4335.43440372.69894.429 .4223.4367.4367.4434.4494.4367.432279.17458.4217.448 .4424.434321HHHHmnHHHHH71.438412.52572.69899.174443243210方格网法计算土方量示例3)场地设计标高的调整以场地中心点8为H0，其余各角点设计标高为：mHHHHiLiLHHyyxxij63.4304. 012. 071.43002. 0

14、20003. 04001000 mHHmHHmHHmHH55.4304. 012. 071.43002. 020003. 04065.4306. 071.43003. 02059.4312. 071.430003. 04069.4304. 006. 071.43002. 020003. 020011070602mHH61.4304.006.071.43002.020003.020012方格网法计算土方量示例方格网法计算土方量示例4) 计算各方格角点施工高度mhmhmhHijHnHnHijhn19. 094.4375.4302. 067.4369.4339. 024.4363.43321设计标高

15、；自然地面标高；5) 计算零点，标出零线mhmhahhhxahhhx19. 002. 03232323221方格网法计算土方量示例mxmx1 .1819. 002. 019. 0209 . 119. 002. 002. 02021方格网法计算土方量示例6) 计算土方量 四棱柱法 A、全挖全填方格3241323132123243212112704 . 084. 093. 053. 042011705. 04 . 053. 019. 042026397. 071. 03 . 065. 0420136)()65. 03 . 002. 039. 0(420)(4mVmVmVmhhhhaV）（）（）（）

16、（）（）（挖挖填填方格网法计算土方量示例B、方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时（图125），其挖方或填方体积分别为：32223232223232222132222141243223232222121230.40)()04. 006. 006. 005. 044. 044. 0(42028.356 . 04 . 04 . 044. 005. 005. 04209 .25)()19. 002. 002. 05 . 03 . 03 . 0(42091.17)()3 . 005. 005. 002. 019. 019. 0(420)(4)(4mVmVmVmVhhhhhhaVhhhhhhaV）（）

17、（挖填挖方格网法计算土方量示例C、方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时（图125）44321232132413424)22(4)(4VhhhhaVhhhhhaV、其挖方体积为：32423324232223322204.234)(038. 0)06. 038. 0284. 04 . 02(420038. 084. 038. 04 . 006. 006. 042003.21403. 005. 044. 0271. 03 . 0242003. 071. 044. 03 . 005. 005. 0420mVmVmVmV）（）（）（）（）（）（填填挖方格网法计算土方量示例总挖方量总挖方量 = 17.9

18、1+117+270+0.03+35.28+234.04=674.26m3总填方量总填方量 =136+25.9+263+214.03+40.3+0.038=679.27m3 边坡土方量计算 首先确定边坡坡度，因场地土质系中密的砂土，且地质条件较差，挖方区边坡坡度采用1：1.25，填方区边坡坡度采用1：1.50，场地四个角点的挖填方宽度为：角点5挖方宽度 0.931.25=1.16米角点15挖方宽度 0.381.25=0.48米角点1挖方宽度 0.391.5=0.59米角点11挖方宽度 0.971.5=1.46米方格网法计算土方量示例方格网法计算土方量示例挖方区边坡土方量：挖方区边坡土方合计： 2

19、4.11立方米立方米）（立方米）（立方米）（）（）（立方米）（立方米、52.03 .17238.048.03103.06 .0238.048.03126 .1240238.048.0293.016.121215 .04 .1293.016.131246.10)(1 .58293.016.13131765214321VVLFFVVFLV方格网法计算土方量示例填方区边坡土方量：填方区边坡土方量合计： 33.05立方米立方米立方米立方米）（立方米立方米、84. 09 .21259. 039. 03105. 068. 0259. 039. 021246.1640259. 039. 0246. 197. 02190. 090. 1246. 197. 031280.147 .62246. 197. 031141312111098VVVVV方格网法计算土方量示例场地及边坡土方量总计: 挖方 674.26+24.11=69