土的工程性质和方量计算

1、第五章 土的工程性质和方量计算第一节 土的工程性质及分级在进行土石方开挖及确定挖运组织时， 须根据各种土石的工程性 质及其具体指标来选择施工方法及施工机具， 确定工料消耗和劳动定 额。对土石方工程施工影响较大的因素有土壤级别与特征。从广义的角度而言，土，包括土质土和岩石两大类。由于开挖的 难易程度不同， 水利水电工程中沿用十六级分类法时， 通常把前 级叫土（即土质土） , 级以上的都叫做岩石。一、土的工程性质1. 土的颗粒分类根据土的颗粒级配，土可分为碎石类土、砂土和粘性土。按土的 沉积年代，粘性土又可分为老粘性大， 一般粘性土和新近沉积粘性土。 按照土的颗粒大小分类，又可分为块石、碎石、砂粒

2、等，详见表5l。表 5 1 土的颗粒分类颗粒名称粒径（ mm）颗粒名称粒径（ mm ）漂石或块石 200砂粒2.0 0.05卵石或碎石20020粉粒0.05 0.005圆砾或角砾202.0粘粒 0.0052. 土的松实关系自然状态下的土， 经开挖扰动之后， 因土体变得松散而使体积增 大，这种性质叫做土的松散性，各种土的松散系数见表 5 2。表 5 2 土的容重和松散系数 当自然状态的土挖松后，再经过人工或机械的碾压、振动，土可 被压实，例如：在填筑拦河坝时，从土区取 lm3 的自然方，经过挖松 运至坝体进行碾压后的实体方，就小于原 lm3，的自然方，这种性质 叫做土的可缩性。在土方工程施工中，

3、经常有三种土方的名称即：自然方、松方、 实体方。它们之间有着密切的关系。（1）土的体积关系。 土体在自然状态下是由土粒（矿物颗粒）、水和气体三相组成。 当自然土体松动后，气体体积（即孔隙）增大，当土粒数量不变，原 自然土体积 V 自松动后的土体积 V松；当经过碾压或振动后， 气体 被排出，则压实后的土体 V实 V自。三者之间的关系即： V 实 V 自V松， V实为经压实后的实体方； V松为经扰动后的松方。对于砾、卵石和爆破后的块碎石，由于它们的块度大或颗粒粗， 可塑性远小于土粒，因而它们的压实方自然方，详见表53。表 5 3 几种典型土的体积变化换算系数单位体积土的重量称为容重当 lm3 的自

4、然土体松动后，土体增大了，因而单位体积的重量变 轻了；再经过碾压或振动， 使土粒紧密度增加，因而单位体积重量增 大。即， 松自 实。见表 54 。3 松开挖后的土体容量 t m 自未扰动的土体容量 t m 实碾压后的土体容量 t m3 。（2）自然方和压实成品方的关系。在土方工程施工中， 设计工程量为压实后的成品方， 取料场的储 量是自然方。 在计算压实工程的备料量和运输量时， 应该将二者之间 的关系考虑进去， 并考虑施工过程中技术处理、 要求以及其它不可避 免的各种损耗。水利水电系统在多年施工实践经验的基础上，在水 利水电建筑工程预算定额 （ 1986年版）中，提出了压实成品方与所 需自然方

5、的换算公式：式中综合系数 ! 考虑了施工中各种损失。它包括：坝上运输、雨 后清理、边坡削坡、接缝削坡、施工沉陷、取土坑、试验坑和不可避 免的压坏等损失因素。综合系数 A见表 5-5.二、土的工程分级 土的工程分级按照十六级分类法，前级称为土（表 5-6 ）。同 一级土中各类土壤的特征有着很大的差异。 例如坚硬粘土和含砾石粘 土，前者含粘粒量 （粒径 0.005mm在 50%左右，而后者含砾石量在 50%左右。它们虽都属级土，但颗粒组成不同，开挖方法也不尽相同。在实际工程中， 对土壤的特性及外界条件应在分级的基础上， 进 行分析研究认真确定土的级别。第二节 土石方工程量的计算和分配土石方工程规模

6、大小常以工程量多少来衡量， 但有时完成的土石 方量相同， 耗费的劳动量都不一定相等。 这是因为土石的工程级别不 同开挖的难易程度也不一样， 弃土的推放运距有远近之分。 所以土石 方工程量的大小除了计算土石方量外， 还必须按照不同的土石工程级 别、运距、施工条件等有关因素，通过定额手册把工程量折算成劳动 工日数。劳动工日数是土石方工程投资包干和任务分配的重要依据。一、土石方工程量计算方法土石方工程量计算基本方法有平均断面法和平均高度法两种。 平 均断面法主要用于土坎、渠道、基槽等土石方量计算，平均高度法主 要用于场地平整土方量计算。1. 平均断面法3平均断面法计算土方体积 V（m3）有近似的和较

7、精确的两种公式， 如图 5 1 所示。（1）近似计算。V F1 F2 L （ 5 2）22）较精确计算V L F1 4F0 F2 （53）6式中 F 1、F2 两端的断面面积， m；2F0L2 处的断面面积， m2；L计算段的长度， m 。2. 平均高度法（ 1）四方棱柱体法图 5 2 （a）。四方棱柱体法是将施工 区域划分为若干个边长等于 a 方格网，每个方格网的土方体积等于底 面积乘以四个角点高度的平均值2aVh1 h2 h3 h4 （ 5 4）4同一四方形方格内有挖方和填方时，则应分别计算。（2）三角棱柱体法图 52（b）、（ c）。三角棱柱体法是 将每一个方格顺地形等高线沿对角线划分成

8、两个三角形， 然后分别计 算每一个三角形棱柱体的土方量a2V a h1 h2 h3 （ 55） 6当三角形有填有挖时， 则沿挖填平面将挖填土体分成两部分， 一 个是底面为三角形的锥体， 一个是底面为四边形的楔体。 其土方量分 别为V三角形h33(h1 h3 )(h 2 h3)( 5 6 )V四角形2a62h33(h1 h3 )(h2 h3)h3 h2 h1(57)上述两种计算方法公式不同， 计算精确度也不同。 当地形起伏变化较大时，采用三角棱柱体法比用四方棱柱体法计算准确。所以，在 地形平坦时，可采用四方棱柱体法，并将方格网的尺寸分得大些，而 在地形起伏较大时，宜采用三角棱柱体法，并将网格尺寸划小些。二、工期计算与任务分配1. 先定工期计算需投入的劳动人员数量，计算公式为劳动人员数58）总工日数工期 出勤率 1 雨工（） 休假（）般出勤率按 90 、雨工 10 % ，休假利用雨天进