1土方工程.ppt

1、Civil engineering construction,土木工程施工,主讲：彭刚辉,1.1 土方规划,1.1.1 土方工程的内容及施工要求,1.内容,注意：a.在土方工程施工前，应完成场地清理，以及地面水的排除和测量放线工作； b.在施工中，则应及时采取有关技术措施，预防产生流砂和塌方现象，确保施工安全。,（1）场地平整 其中包括确定场地设计标高，计算挖、填土方量，合理地进行土方调配等。,（2）开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝，其中包括施工排水、降水，土壁边坡和支护结构等。,（3）土方回填与压实 其中包括土料选择，填土压实的方法及密实度检验等。,2、土方工程的特点：,1）工程量

2、大，劳动力或机械设备用量大且施工工期较长；,2）施工难度较大，受地质、水文、气候、地下障碍物等因素影响；,3）事故多，基坑深度大、面积大的易出现较大事故。,3、施工要求：,3）土体有足够的强度和稳定性;,1）在施工前，首先要进行调查研究;,2）标高、断面准确;,4）土方量少，工期短，费用省;,5）采用先进的施工工艺和施工组织;,4、土方工程施工前应准备资料：,3）土石方施工图或基础结构图；,1）当地实测地形图（包括测量成果），比例一般为1：5001：1000；,2）原有地下管线、构筑物的竣工图,4）工程地质资料；,5）平面控制桩和水准点的有关资料；,6）施工组织设计或施工方案：由施工单位编制且

3、经上级技术主管部门批准，并已得到建设单位和监理单位审核；,注意：地下室工程的土方工程，必须经市级建设主管部门组织的技术专家组审核通过。,1.1.2 土的分类,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、特坚硬石等八类。,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；,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；,次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。,土的工程分类与现场鉴别方法见表1.1所示。,表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法,土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。,1.1.3 土的工程性质

4、,1.1.3.1 土的含水量,式中：G1含水状态土的质量，kg； G2烘干后土的质量，kg； mW 土中水的质量，kg； mS固体颗粒的质量，kg。,注意：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。,(1.1),1.土的天然密度: 在天然状态下，单位体积土的质量。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：,1.1.3.2 土的天然密度和干密度,式中土的天然密度，kg/m3； m 土的总质量，kg； V 土的体积，m3。,(1.2),2.土的干密度: 土的固体颗粒质量与总体积的比值，用下式表示：,式中d土的干密度，kg/m3； m

5、S 固体颗粒质量，kg； 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。在土的质量一定的情况下，土的干密度愈大，表示土愈密实。,(1.3),1.1.3.3 土的可松性系数,土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。 土的可松性用可松性系数表示，即,式中 KS、KS土的最初、最终可松性系数； V1土在天然状态下的体积，m3； V2土挖出后在松散状态下的体积，m3； V3土经压(夯)实后的体积，m3。,(1.4),(1.5),土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；,土的最终可松

6、性系数是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表1.1所示或书上表1.4。,1.1.3.4 土的渗透性,土的渗透性：指土体被水透过的性质。土的渗透 性用渗透系数表示。,渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力，以m/d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类井点的主要参数。土的渗透系数见表1.2所示。,表1.2 土的渗透系数参考表,1.2土方边坡与土壁稳定,1.2.1 土方边坡,1.土方边坡的坡度: 以挖方深度(或填方深度) h与底宽b之比表示(图1.11)，即：土方边坡坡度i= h/b=1/(b/h)=1m 式中m=b/h称为边坡系数。,2.注意事

7、项： （1）当地质条件良好、土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方边坡可做成直立壁不加支撑，但深度不宜超过下列规定： 密实、中密的砂土和碎石类土(充填物为砂土)：1.0m； 硬塑、可塑的粉土及粉质粘土： 1.25m； 硬塑、可塑的粘土和碎石类土(充填物为粘性土)：1.5m； 坚硬的粘土： 2m。,注意：挖土深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。,（2）基坑(槽)或管沟挖好后，应及时进行基础工程或地下结构工程施工。在施工过程中，应经常检查坑壁的稳定情况。,（3）当挖地基坑较深或晾槽时间较长时，应根据实行情况采取护面措施。常用的坡面保护方法有帆布、塑料薄膜覆盖法，坡面拉

8、网法或挂网。,（4）当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑(槽)或管沟底面标高时，挖方深度在5m以内且不加支撑的边坡的最陡坡度应符合表1.4规定。,表1.4 深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的坡度(不加支撑),永久性挖方边坡坡度应按设计要求放坡。临时性挖方的边坡值应符合表1.5的规定。,表1.5 临时性挖方边坡值 (书上表1.5),1.2.2 土壁稳定,土壁稳定，主要是由土体内摩阻力和粘结力保持平衡，一旦失去平衡，土壁就会塌方。造成土壁塌方的主要原因有：,(1)边坡过陡，使土体本身稳定性不够，尤其是在土质差、开挖深度大的坑槽中，常引起塌方。 ,(3)雨水、地下水渗入基坑，使土体重力增大及

9、抗剪能力降低，是造成塌方的主要原因。,(2)基坑(槽)边缘附近大量堆土，或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体产生的剪应力超过土体的抗剪强度。,(4)土方开挖顺序及方法没遵守“从上往下，分层开挖，开槽支撑，先撑后挖”的原则。,防止塌方的措施：,合理设置边坡。,设置支撑。,支撑结构： （1）钢支撑 （2）钢筋砼支撑 （3）钢管支撑 （4）土锚杆（土钉）拉锚,土壁支撑形式应根据开挖深度和宽度、土质和地下水条件以及开挖方法、相邻建筑物等情况进行选择和设计。,横撑式支撑由挡土板、楞木和工具式横撑组成，用于宽度不大、深度较小沟槽开挖的土壁支撑。 根据挡土板放置方式不同，分为 水平挡土板 垂直挡土板

10、,(1) 横撑式支撑(见图1.12),一. 沟槽支撑,(2) 板桩式支撑 板桩式支撑特别适用于地下水位较高且土质为细颗粒、松散饱和土的支护，可防治流砂现象产生。 一般有木板桩、钢筋砼板桩 、钢板桩,板桩支撑作用： 使地下水在土中的渗流路线延长，减小了动水压力，从而可预防流砂的产生； 板桩支撑既挡土又防水，特别适于开挖较深、地下水位较高的大型基坑； 可以防止基坑附近建筑物基础下沉。,打入板桩的质量要求： 板桩位置在板桩的轴线上，板壁面垂直，保证平面尺寸准确和垂直度； 封闭式板桩墙要求封闭合拢； 埋置达到规定深度要求，有足够的抗弯强度和防水性能。,钢板桩又可分平板桩和波浪式板桩两类。 适用软土、淤

11、泥土， 挖深15m 平板桩(下图(c)防水和承受轴向压力性能良好，易打入地下，但长轴方向抗弯强度较小； 波浪式板桩（下图(b)）的防水和抗弯性能都较好，施工中多采用。,钢板桩施工,钢板桩施工要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以保证打设后的板桩墙有足够的刚度和防水作用。,钢板桩打入法一般分为单独打入法、双层围檩插桩法和分段复打法。 单独打入法适用于桩长小于10m，且工程要求不高的钢板桩支撑施工。,A 选择打桩方法,双层围檩插桩法是在桩的轴线两侧先安装双层围檩(一定高度的钢制栅栏)支架后，将钢板桩依次锁口咬合全部插入双层围檩间。详见图1.14。,分段复打法是在板桩轴线一侧安装好单层围檩支架

12、，将1020块钢板桩拼装组成施工段插入土中一定深度，形成一段钢板桩墙，即屏风墙。详见图1.15。,B 合理划分流水段,施工流水段的划分应使板桩墙面垂直，满足墙面支撑安装要求，有利于封闭合拢，使行车路线短。,C 钢板桩打设准备工作,E 钢板桩的拔除,D 钢板桩的打设,钢板桩、围檩支架的矫正修理 按施工图放板桩的轴线进行测标高，作为控制板桩入土深度的依据。 桩锤不宜过重，以防桩头因过大锤击而产生纵向弯曲。 准确安装好围檩支架。,二. 基坑支护结构,(一)挡土结构：,1.水泥土墙 又称搅拌桩挡墙 ，利用一种特殊的搅拌头或钻头，钻进地基至一定深度后，喷出固化剂，与地基土强行拌和而形成的加固土桩体。 M

13、ixed-In-Place Method MIP(美国) Deep Mixing Method (日本) 固化剂采用水泥或石灰； 适用:加固淤泥质土、粘土； 特点：施工无震动、噪音、无废水泥浆； 坑内无需支撑拉锚，优良的抗渗特性。 支挡高度:国外最大深度60m ，国内1218m；一般为9m;,(1)水泥土墙的结构形式,(2)水泥土墙的构造,4,1,(3)水泥土搅拌桩的施工,水泥土墙按施工机具和方法不同，分为深层搅拌法、旋喷法和粉喷法。,图142 搅拌水泥土墙施工流程 （a）定位；（b）预埋下沉；（c）提升喷浆搅拌；（d）重复下沉搅拌 （e）重复提升搅拌；（f）成桩结束,三土钉墙与喷锚支护 (1

14、)土钉墙支护 土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和喷射砼面板组成，形成一个以土挡土的重力式挡土墙。 土钉墙自上而下施工，步步为营，土钉墙是靠土钉的相互作用形成复合整体作用。,注意：,土层锚杆的失效影响较大，不应用于没有临时自稳能力的淤泥、饱和软弱土层。 适用:一般粘性土、中密以上砂土挖深15m,(2)土钉墙支护的施工,若土质较好亦可采取如下顺序：开挖工作面、修坡绑扎钢筋网成孔安设土钉注浆、安设连接件喷射混凝土面层。,土钉墙的施工顺序为：按设计要求自上而下分段、分层开挖工作面，修整坡面埋设喷射混凝土厚度控制标志，喷射第一层混凝土钻孔，安设土钉钢筋注浆，安设连接件绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土设

15、置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。,(3)喷锚支护 喷锚支护（Shootcrete and Bolting）是采用喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土或锚杆钢筋网喷射混凝土等在毛洞开挖后及时地对地层进行加固的结构。,图145 喷锚支护 (a)喷锚支护结构；(b)土钉墙与喷锚网复合支护；(c)锚杆头与钢筋网和加强筋的连接 1喷射混凝土面层；2钢筋网层；3锚杆头；4锚杆(土钉)； 5加强筋；6锁定筋二根与锚杆双面焊接,施工中开挖基坑时，流入坑内的水有：地面水和地下水。为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作。,1.2.3 地下水的处理,井点降水

16、法又有轻型井点、喷射井点和电渗井点 、管井井点和深井泵等。,地下水处理方法归结成两种：一种是降水；第二种是止水防水帷幕。常采用降水的方法有明排水法（集水井降水法）和人工降低地下水位法（井点降水法）两类 。,排除地面水(包括雨水、施工用水、生活污水等)常采用的方法：在基坑周围设置排水沟、截水沟或筑土堤。,一. 明排水法（集水井降水法）,明排水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低水位的方法。 1）施工工艺： 开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外(见图1.16)。,2）设置： 四周的排水

17、沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游。基坑面积较大时，可在基础范围内设置盲沟。,截、疏、抽,根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔2040m设置一个；基坑四个角应各设一个。集水井大小：直径或宽度一般为0.60.8m,深度低于挖土面0.51.0m。集水井井壁用竹、木等加固，并在井底铺设碎石滤水层，以免在抽水时将泥砂抽出。,3)适用范围：明排水法适用于水流较大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。,井点降水：基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井)，在基坑开挖前和开挖过程中，

18、利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。 井点降水有两类： 一类为轻型井点(包括电渗井点与喷射井点)； 另一类为管井点(深井泵)。 对不同的土质应采用不同的降水形式，表1.6为常用的降水形式。,二. 井点降水法,表1.6 降水类型及适用条件,1. 轻型井点,轻型井点(图1.17)就是沿基坑周围或一侧以一定间距将井点管(下端为滤管)埋入蓄水层内，井点管上部与总管连接，利用抽水设备将地下水经滤管进入井管，经总管不断抽出，从而将地下水位降至坑底以下。,轻型井点法适用于土壤的渗透系数为0.150m/d的土层中； 降低水位深度：一级轻型井点36m， 二级井点可

19、达69m。,轻型井点设备由管路系统和抽水设备组成。管路系统包括滤管、井点管、弯联管及总管等。 滤管(图1.18)为进水设备，其构造是否合理对抽水设备影响很大。,轻型井点的布置 当基坑或沟槽宽度小于6m，水位降低深度不超过5m时，可用单排线状井点布置在地下水流的上游一侧，两端延伸长度一般不小于沟槽宽度(图1.19)。,在考虑到抽水设备的水头损失以后，井点降水深度一般不超过6m。井点管的埋设深度H(不包括滤管)按下式计算(图1.19(b)：,式中 H1井点管埋设面至基坑底的距离，m； h基坑中心处坑底面(单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘)至降低后地下水位的距离，一般为0.51.0m； i地下水降

20、落坡度；环状井点为1/10，单排线状井点为1/4； L井点管至基坑中心的水平距离(单排井点中为井点管至基坑另一侧的水平距离)，m。,(1.14),如宽度大于6m或土质不定，渗透系数较大时，宜用双排井点，面积较大的基坑宜用环状井点(图1.20)； 为便于挖土机械和运输车辆出入基坑，可不封闭，布置为U形环状井点。,当一级井点系统达不到降水深度时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加（图1.21）。,轻型井点使用 轻型井点运行后，应保证连续不断地抽水。,井点淤塞，一般可以通过听管内水流声响、手摸管壁感到有振动、手触摸管壁有冬暖夏凉的感觉等简便方法

21、检查。,地下基础工程(或构筑物)竣工并进行回填土后，停机拆除井点排水设备。,2.喷射井点 当基坑开挖较深，降水深度要求较大时，可采用喷射井点降水。其降水深度可达820 m，可用于渗透系数为0.150 md的砂土、淤泥质土层。,3.管井井点 管井井点就是沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每个管井单独用一台水泵不断抽水来降低地下水位。,在土的渗透系数大(20200md)的土层中，宜采用管井井点。,管井井点的设备主要是由管井、吸水管及水泵组成。,4.深井井点 当要求井内降水深度超过15m时，可在管井中使用深井泵抽水。这种井点称为深井井点（或深管井井点）。深井井点一般可降低水位3040m，有的甚至可达百

22、米以上。 常用的深井泵有两种类型。一种是深井潜水泵， 另一种是电动机安装在地面上，通过传动轴带动多级叶轮工作而排水。,5.电渗井点 电渗井点是在轻型或喷射井点中增设电极而形成，主要用于渗透系数小于0.1md的土层。,图137 电渗井点 1一井点管；2一电极；3直流电源,三、降水对周围地面的影响及预防措施 降低地下水位时，由于土颗粒流失或土体压缩固结，易引起周周地面沉降。由于土层的不均匀性和形成的水位呈漏斗状，地面沉降多为不均匀沉降，可能导致周围的建筑物倾斜、下沉、道路开裂或管线断裂。因此，井点降水时，必须采取相应措施，以防造成危害。,1回灌井点法,2设置止水帷幕法,3减缓降水速度法,止水墙,止

23、水帷幕施工方法： （1）高压喷射注浆法成幕质量好，适用土层广，但成本高； （2）深层搅拌法成本低，只适用软粘土地基； （3）压力灌浆法适用土层较广，施工方便，但注浆可控性差，形成完整帷幕较难。,四.流砂及其防治 1.流砂现象及其危害 1)流砂现象：当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。 2)流砂现象的危害： 土失去承载力，引起塌方，土边挖边冒，难以施工。,2.产生流砂的原因 原因：内因和外因 1）内因：取决于土的性质，当土的孔隙比大、含水量大、粘粒含量少、粉粒多、渗透系数小

24、、排水性能差等均产生流砂现象。流砂现象极易发生在细砂、粉砂和亚粘土中。,2）外因：动水压力 动水压力是流砂发生的重要条件。流动中的地下水对土颗粒产生的压力称为动水压力。,动水压与水力坡度I成正比，水位差越大，动水压力越大，而渗透路程越长，动水压力越小。,产生流砂现象主要是由于地下水的动水压力大，土不仅受水的浮力，而且受动水压力的作用，有向上举的趋势，当动水压力等于或大于土的浸水密度时，土颗粒处于悬浮状态，并随地下水一起流入基坑，即发生流砂现象。,3流砂的防治,（6）冻结法,（7）采用桩基或沉井,（1）抢挖法,流砂防治的主要途径是减小或平衡动水压力、截住地下水流、改变动水压力方向。具体措施为：,

25、（2）水下挖土法：水中挖土时，不抽水或减少抽水，保持坑内水压与地下水压基本平衡；,（3）打钢板桩或作地下连续墙法,（4）在枯水季节开挖：如条件许可，尽量安排枯水期施工，使最高地下水位不高于坑底0.5m；,（5）井点降水法,1.3.1.1 推土机 按行走的方式，可分为履带式推土机和轮胎式推土机；按铲刀的操作方式分为索式和液压式，按铲刀的安装方式又分为固定式和回转式。 履带式推土机附着力强，爬坡性能好，适应性强； 轮胎式推土机行驶速度快，灵活性好。 推土机是一种自行式的挖土、运土工具。适于运距在l00m以内的平土或移挖作填，以4060m为最佳。一般可挖运一三类土。 。,1.3 土方机械化施工,1.

26、3.1 常用土方施工机械,提高生产率的方法：,(1)下坡推土法 (2)分批集中，一次推送法 (3)沟槽(槽形)推土法 (4)并列推土法 (5)斜角推土法,1.3.1.2 铲运机 按行走方式分为拖式铲运机和自行式铲运机；按铲斗操纵系统分，有液压操纵和索式两种。,特点：一是能独立完成铲土、运土、卸土、填筑、压实等工作；二是适用于大面积场地平整；三是生产效率高。,运距：自行式铲运机的经济运距为800-1500m，最大可达3500m;拖式铲运机的运距以600m为宜，当为200-350m时效率最高。,开行路线：环形路线、“8”字形路线,1.3.1.3 单斗挖土机 单斗挖土机按工作装置不同，可分为正铲、反

27、铲、拉铲和抓铲四种。 单斗挖土机按其操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。,(1) 正铲挖土机 正铲挖土机的工作特点：前进向上，强制切土 前进行驶，铲斗由下向上强制切土，挖掘力大；适用于土质较好、无地下水的土，可以挖掘大型干燥基坑和土丘等；开挖停机面以上土；且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业； 。 正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆的相对位置的不同，挖土和卸土的方式有以下两种： 正向挖土，侧向卸土(图1.26(b) 正向挖土，反向卸土(图1.26(a),(2) 反铲挖土机 反铲挖土机的工作特点：后退向下，强制切土 机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土，用于开挖停机面以下的一至三类

28、土，适用于挖掘深度不大于4m的基坑、基槽、管沟，也适用湿土、含水量较大的及地下水位以下的土壤开挖。 反铲挖土机的开行方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。 沟端开挖(图1.28(a)反铲挖土机停在沟端，向后退着挖土。 沟侧开挖(图1.28(b)挖土机在沟槽一侧挖土，挖土机移动方向与挖土方向垂直。,(3) 拉铲挖土机：后退向下，自重切土 拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土，可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟等地面以下的挖土工程，特别适用于含水量大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲相似，可沟端开挖，也可沟侧开挖。 (4) 抓铲挖

29、土机：直上直下，自重切土 能开挖一二类土，适于施工面狭窄而深的基坑、深槽、沉井等开挖，清理河泥等工程，最适于水下挖土，或装卸碎石、矿渣等松散材料。土质坚硬时不能用抓铲施工。,1.3.2.1 土方机械选择的原则,1.3.2 土方机械的选择,施工机械的选择应与施工内容相适应；,土方施工机械的选择与工程实际情况相结合；,主导施工机械确定后，要合理配备完成其他辅助施工过程的机械；,选择土方施工机械要考虑其他施工方法，辅助土方机械化施工。,1.3.2.2 土方开挖方式与机械选择,(1) 平整场地常由土方的开挖、运输、填筑和压实等工序完成。,地势较平坦、含水量适中的大面积平整场地，选用铲运机较适宜。,地形

30、起伏较大，挖方、填方量大且集中的平整场地，运距在1000m以上时，可选择正铲挖土机配合自卸车进行挖土、运土，在填方区配备推土机平整及压路机碾压施工。,挖填方高度均不大，运距在100m以内时，采用推土机施工，灵活、经济。,(2) 地面上的坑式开挖 单个基坑和中小型基础基坑开挖，在地面上作业时，多采用抓铲挖土机和反铲挖土机。抓铲挖土机适用于一、二类土质和较深的基坑；反铲挖土机适于四类以下土质，深度在4m以内的基坑。,(3) 长槽式开挖 指在地面上开挖具有一定截面、长度的基槽或沟槽，适于挖大型厂房的柱列基础和管沟，宜采用反铲挖土机； 若为水中取土或土质为淤泥，且坑底较深，则可选择抓铲挖土机挖土。 若

31、土质干燥，槽底开挖不深，基槽长30m以上，可采用推土机或铲运机施工。地面上的坑式开挖,(4) 整片开挖 对于大型浅基坑且基坑土干燥，可采用正铲挖土机开挖。若基坑内土潮湿，则采用拉铲或反铲挖土机，可在坑上作业。,(5)对于独立柱基础的基坑及小截面条形基础基槽的开挖，则采用小型液压轮胎式反铲挖土机配以翻斗车来完成浅基坑(槽)的挖掘和运土。,1.4 土方计算与调配,在土方工程施工之前，必须计算土方的工程量，包括场地土方开挖量计算、场地平整土方量计算、调配量计算。 一般情况下，将土方分成一定的几何形状，采用一定精度的方法进行计算。,主要有平均高度法和平均断面法 1.平均高度法 （1）四方棱柱体法 1）

32、全挖全填格 式中： V挖方或填方的土方量（m）； h1,h2,h3,h4方格四个角点的施工高度，以绝对值代人（m）。,1.4.1、场地土方开挖量计算的简化公式,2）部分挖部分填格,方格角点中挖方、填方施工高度的总和，取绝对值。,（2）三角棱柱体法 1）全挖全填 式中 a方格边长(m)； hl，h2，h3三角形各角点的施工高度(m)，用绝对值代人。,图113 按地形将方格划分成三角形,2.平均断面法 常用于基坑、基槽和路堤等的土方量计算。 较精确的体积公式 式中L基坑长度(m)； F1、F2基坑上下两底面积( )； F0F1与F2之间的中截面面积( )；,当基槽和路堤沿长度方向断面呈连续性变化时

33、其土方量可以用同样方法分段计算。 式中 V1第一段的土方量(m3)； L1第一段的长度(m)； 将各段土方量相加即得总土方量，即： 式中 V1，V2Vn为各分段土的土方量体积(m3)。,1.4.2、场地平整设计标高 1、初步确定场地设计标高,(1).确定设计标高的原则：,满足生产工艺和运输的要求；,充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；,填挖平衡，使土方量最少；,要有一定的泄水坡度，能满足排水要求；,要考虑最高洪水位的影响；,在地形图上将施工区域划分方格网。,(2).确定设计标高的步骤：,确定各小方格角点的高程。,按填挖方平衡确定设计标高。,按填挖方平衡确定设计标高。,式中：

34、 H。所计算的场地设计标高(m)； a方格边长(m)； N方格数； H1l，H22任一方格的四个角点的标高(m)。,如令H11个方格仅有的角点标高； H22个方格共有的角点标高； H33个方格共有的角点标高； H44个方格共有的角点标高。 则场地设计标高H0可改写成下列形式,2.场地设计标高的调整 (1)土的可松性影响,式中：Vw按理论标高计算出的总挖方体积； FW，FT按理论设计标高计算出的挖方区、填方区总面积； 土的最后可松性系数。,式中Q为场地根据 平整后多余或不足的土方量。,(2)场内挖方和填土的影响,(3)场地泄水坡度的影响 1）单向泄水时各方格角点的设计标高 HnH0li,2）双向

35、泄水时各方格角点的设计标高 HnH0lxixlyiy,1.计算场地各方格角点的施工高度各方格角点的施工高度(即挖、填方高度)hn (113) 式中 hn该角点的施工(挖、填)高度，以“”为填方高度，以“”为挖方高度(m)； Hn该角点的设计标高(m)； H 该角点的自然地面标高(m)。,1.4.3、场地土方量计算,2.绘出“零线” 方格线上的零点位置见图19，可按下式计算： 式中：h1，h2相邻两角点挖、填方施工高度(以绝对值代入)； a方格边长； x零点距角点A的距离。,图19 零点位置计算,57,54,55,56,56.5,55.5,54.5,56.8,56.3,54.9,55.4,56.

36、2,+1.1,54.7,55.1,55.3,54.3,55.7,54.8,55.3,55.7,+0.2,+1.0,+1.6,-1.3,53.9,54.3,54.6,54.9,55.4,54.2,+0.5,+0.1,-0.1,-0.5,-1.0,+0.2,-0.3,-0.6,-0.9,+0.5,-0.3,+0.1,-0.4,-0.9,A1,B1,C1,D1,A2,A3,A4,B2,B5,B4,B3,C2,C3,C4,C5,D2,D3,D4,D5,3.计算场地挖、填土方量 锥体部分的体积为: 楔体部分的体积为:,(一) 划分土方调配区，计算平均运距或土方施工单价 1调配区的划分 2平均运距的确定

37、3土方施工单价的确定 (二）最优调配方案的确定,1.4.4、土方调配与优化,土方的总运输量为： Z050050+50040+30060100110+10070+ 4004097000(m3m),1.编制初始调配方案,500,300,500,100,100,400,2.最优方案判别 利用“最小元素法”编制初始调配方案，其总运输量是较小的。但不一定是总运输量最小，因此还需判别它是否为最优方案。判别的方法有“闭回路法”和“位势法”，其实质相同，都是用检验数ij来判别。只要所有的检验数ij0，则该方案即为最优方案；否则，不是最优方案，尚需进行调整。 下面介绍用“位势法”求检验数：,（1）求位势Ui和V

38、j 位势数就是在运距表的行或列中用运距（或单价）Cij同时减去的数，目的是使有调配数字的方格检验数ij为零，而对调配方案的选取没有影响。 计算方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。 式中 Cij平均运距(或单位土方运价或施工费用)； Ui，Vj位势数。,例如，本例两组位势数计算：,U1=0,U2=-60,U3=10,U4=-20,V1=50,V2=100,V3=60,（2）求检验数ij,+80,-30,+40,+90,+50,+20,0,0,0,0,0,ijCijUiVj,3.方案的调整 （1）在所有负检验数中选取最小的

39、一个（本例中为C12)，把它所对应的变量X12作为调整的对象。 （2）找出X12的闭回路：从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到调调配土方数字的格作可以做90转弯，然后依次继续前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路(表15)。 （3）从空格X12出发，沿着闭回路方向，在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的土方量(本表即为500、100中选100)，将它调到空格中 (即由X32调到X12中)。 （4）同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去该调动值（100m3），偶次转角上数字都增加该调动值，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便得到了新的调配方案。见表16中括号内数字。,(4

40、00),(0),(100),X12,(400),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。,（4）绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。 （5） 求出最优方案的总运输量： 40050100705004040060100704004094000m3-m 。,+40,+50,+60,+50,+50,U1= 0,V1=50,V2=70,U2=30,U3=10,V3=60,U4=20,+30,4.绘制土方调配图,图117 土方调配图 箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）,1.5 填土与压实,1.6.1 填土的要求,填土的土料应符合设计要求

41、。 含有大量有机物、石膏和水溶性硫酸盐(含量大于5%)的土以及淤泥、冻土、膨胀土等，均不应作为填方土料；,以粘土为土料时，应检查其含水量是否在控制范围内，含水量大的粘土不宜作填土用； 一般碎石类土、砂土和爆破石渣可作表层以下填料，其最大粒径不得超过每层铺垫厚度的2/3。,填土应按整个宽度水平分层进行，当填方位于倾斜的山坡时，应将斜坡修筑成12阶梯形边坡后施工，以免填土横向移动，并尽量用同类土填筑。 回填施工前，填方区的积水采用明沟排水法排除，并清除杂物。,填方应尽量采用同类土填筑。当采用土料的透水性不同时，不得掺杂乱倒，应分层填筑，并将透水性较小的土料填在上层，严禁不均匀地混杂在一起使用。,1.6.2 土的压实方法,填土的压实方法一般有碾压、夯实、振动压实等几种。,图1-65 碾压机械 (a)自行式平碾； (b)拖式羊足碾,碾压法是靠沿填筑面滚动的鼓筒或轮子的压力压实填土的，适用于大面积填土工程。碾压机械有平碾(压路机)、羊足碾、振动碾和汽胎碾。碾压机械进行大面积填方碾压，宜采用“薄填、低速、多遍”的方法，且应从两边向中心碾压。,夯实