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1、第一章 2 第一章 土方工程 第五节 土方工程的机械化施工 第六节 土方的填筑与压实 第四节 土方工程的准备与辅助工作 第三节 土方工程量的计算与调配 第二节 场地设计标高的确定 第一节 概述 第一节 4 第一节 概 述 n土方工程的内容 n土方工程的特点 n土方工程的设计要求 5 一、土的工程分类 在建筑工程施工中，按土的开挖难易 程度将土分为八类: 第一类 松软土 第二类 普通土 第三类 坚土 第四类 砂砾坚土 第五类 软石 第六类 次坚石 第七类 坚石 第八类 特坚石 6 二、土的工程性质 式中： Ks 最初可松性系数 最后可松性系数 V1 土在天然状态下的体积（m3） V2 土经开挖后
2、的松散体积（m3） V3 土经回填压实后的体积（m3） 1. 土的可松性 7 2. 土的含水量 式中 G1含水状态时土的重量 土的含水量是土中所含的水与土的固体颗 粒的重量比，以百分数表示 G2烘干后土的重量 8 3. 土的压缩性 松土经填压后会压缩，回填时对松土可按填方 断面增加10%20%考虑松土的土方数量 各类土的压缩率可参考下表 9 土的压缩率 土的类别土的名称 土的压缩率 （%） 单位体积松散 土压实后体积 一二类土 种植土200.80 一般土100.90 砂土50.95 三类土 天然湿度黄土12170.85 一般土5100.95 干燥坚实黄土570.94 10 原状土经机械压实后的
3、沉降量 根据不同的土质，沉陷量一般在330cm之间， 可按经验公式计算 沉陷量 （cm） P机械压实的有效作用力（MPa） C原状土的抗陷系数（MPa）按下表参考 11 原状土质C（MPa）原状土质C（MPa） 沼泽土 凝滞的土、细粒砂 松砂、松湿粘土、耕土 0.010.015 0.0180.025 0.0250.035 大块胶结的砂、潮湿粘土 坚实的粘土 泥灰石 0.0350.06 0.10.125 0.130.18 不同土C值参考表 第二节 13 第二节 场地设计标高的确定 一 场地设计标高确定的一般方法 二 用最小二乘法原理求最佳设计平面 三 设计标高的调整 VW VT VW VT h
4、14 一 场地设计标高确定的一般方法 1.场地中心设计标高的确定 将场地划分成边长为a的若干方格，如图 图 场地设计标高计算示意图 地形图方格网 等高线 自然地面 15 按照挖填土方量相等的原则，场地设计标高 可按下式计算： 即 式中： 场地设计标高 第 个方格四个角点的原地形标高 方格数 16 考虑各角点标高在计算过程中被应用的次数 ，式（1-4）可改写为 式中： 一个方格独有的角点标高 分别为二、三、四个方格所共有的角 点标高 17 2.场地任意点设计标高的确定 图 场地泄水坡度 18 式中： 场地任意角点i 的设计标高 lx、ly该点对场地中心线xx， yy的距离 ix、iy场地 xx、
5、yy方向的泄水坡度 19 1.场地最佳设计平面的概念 2.最小二乘法原理 二 用最小二乘法原理求最佳设计平面 在直角坐标系中任何一 个平面都可以用三个参 数 来确定， 其平面方程为 图 一个平面的空间位置 20 zi= c + xi ix+ yi iy 式中：xi i点在 x 方向的坐标 yi i点在 y 方向的坐标 ix、iy场地 x、y方向的坡度 c 原点标高 平面上任意点i 的标高 21 该场地方格网各角点的施工高度Hi 为 Hi = zi - zi = c + xiix+ yiiy - zi （i=1, n） 式中： 场地任意角点i 的设计标高 场地任意角点i 的原地形标高 Hi 角点
6、施工高度，即填挖高度，以“” 为填，“”为挖 22 施工高度之和与土方工程量成正比，令 为土方施工高度平方和，则 式中： 该角点施工高度在土方工程量计算 中被使用的次数 23 当的值最小时，该设计平面能使土方 工程量最小。即最小二乘法 将上述公式代入得 24 对上式的 分别求偏导数，并 令其等于零，得 25 经整理可得下列准则方程： 26 式中 27 解联立方程组，可求得c，ix，iy 三 个参数，即得最佳设计平面，然后算 出各角点的施工高度Hi = zi - zi 3. 最佳设计平面的确定 28 三 设计标高的调整 对计算所得的设计标高，应考虑以下因素进 行调整 1.考虑土的可松性 2.考虑
7、工程余土或工程用土 3.考虑场外取土或弃土等 第 三 节 30 第三节 土方工程量的计算与调配 一 基坑（槽）和路堤的土方量计算 二 场地平整的土方工程量计算 三 土方调配 31 一 基坑（槽）和路堤的 土方量计算 基坑土方量可按立体几何中的拟柱体体积 公式计算 图 基坑土方量计算 式中： F1、F2基坑上下底面积 F0基坑中截面的面积 H基坑深度 32 基槽和路堤的土方量可沿长度方向分段后 ，用同样的方法计算 图 基槽土方量计算 33 二 场地平整的土方量计算 1.计算场地各方格角点的施工高度 式中： 场地任意角点i的设计标高 场地任意角点i的原地形标高 场地任意角点i的施工高度 34 2确
8、定“零线” 填方区与挖方区的分界线，即“零线”。 在相邻角点施工高度为 一挖一填的方格边线上 ，用插入法求出零点（ 0）的位置，连接相邻 的零点组成的线即为零 线 a x h1 h2 图 求零点的图解法 0 35 3计算场地填挖土方量 （1）四方棱柱体的体积计算方法 a）角点全填或全挖b）角点二填二挖c）角点一填(挖)三挖(填 ) 图 四方棱柱体的体积计算 36 a）角点全填或全挖 式中 a小方格的边长 H1、H2、H3、H4小方格四角的施工高 度，取绝对值 37 b）角点部分填部分挖 式中 H方格四角的施工高度，取绝对值 H挖、H填方格角点的挖方或填方施工高度 38 三 土方调配 土方调配工
9、作是土方施工设计的一个重要 内容 土方调配的目的是在使土方总运输量最小 或土方运输成本、土方施工费用最小的条件下 ，确定填挖方区土方的调配方向和数量，从而 达到缩短工期和降低成本的目的【连云港装饰 公司】 39 1.土方调配区的划分，平均运距和土方施工单 价的确定 调配区的划分应注意下列几点： 1）应与房屋或构筑物的平面位置相协调，并 考虑它们的开工顺序、工程的分期施工顺序 2）调配区的大小应满足土方施工主导机械的 技术要求 40 3）调配区的范围应该和土方工程量计算时的 方格网和零线相协调，这样可以方便地计算各 调配区的工程量 4）当考虑平整场地以外的取土或弃土时，一 个取土区或弃土区可作为
10、一个独立的调配区 41 任意两个挖填调配区之间的平均运距按 下式计算 式中 从挖方区i到填方区j的平均运距 挖方区i的重心坐标 填方区j的重心坐标 平均运距和土方施工单价的确定 42 各调配区的重心坐标按下式计算 式中 调配区i中每方格的土方量 第i调配区的重心坐标 每方格的几何中心坐标 重 心 x y 图 重心示意图 0 43 当采用多种机械施工时，运距并不能确切反 映施工的经济性问题，这时可用土方的施工单价 进行计算 44 2. 用线性规划法建立土方调配的数学模型 设各挖方区的挖方量为ai，（i=1，m） 设各填方区的填方量为bj，（j=1，n） 因挖填平衡得 ai=bj 45 设由挖方区
11、Wi到填方区Tj的价格系数（平均 运距或土方运价）为Cij，土方运量为xij，于是 土方调配问题可以用下列数学模型表达，求一 组xij的值，使目标函数 为最小，并满足以下约束条件： 46 47 3. 用“表上作业法”求土方调配的最优解 下面结合一个例子，说明表上作业法求土方 调配最优解的步骤与方法 48 图 各调配区的土方量和平均运距 500 800 500 400 500 600 500 50 60 70 70 40 100 110 90 80 70 100 40 W1 W2 W3 W4 T1 T2 T3 49 （1）编制初始调配方案 首先将已知数据填入计算表 用最小元素法确定初始调配方案
12、50 W TT1T2T3 ai W1 5070100500 W2 704090500 W3 6011070500 W4 8010040400 bj 8006005001900 51 W TT1T2T3ai W15070100500 W2704090500 W36011070500 W48010040400 bj 8006005001900 1 3 6 2 546 500 400 500 300100100 52 W TT1T2T3ai W15005070100500 W2705004090500 W33006010011010070500 W48010040040400 bj 80060050
13、01900 53 该初始方案的目标值为： Z1=50050+50040+30060+100110 +10070+40040=97000 54 即构成任意一矩形的四个方格中，对角线 上的假想价格系数相等。 令有调配土方格 的假想价格系数 无调配土方格 的假想价格系数用下式计算： （2）最优方案判别（假想价格系数法） 1）求出表中各方格的假想价格系数 55 W TT1T2T3ai W15005070100500 50 W2705004090500 40 W33006010011010070500 6011070 W48010040040400 40 bj 8006005001900 有土方格的假想
14、价格系数=该格的实际价格系数 56 W TT1T2T3ai W15005070100500 50 W2705004090500 40 W33006010011010070500 6011070 W48010040040400 40 bj 8006005001900 -10 80 100 30 60 0 其他格的假想价格系数按四边形对角相加相等的原则计算 57 2）最优性检验 计算无调配土方方格的检验数 若所有的则该方案为最优解 否则，该方案不是最优解，需进一步调整 58 W TT1T2T3ai W15005070100500 5010060 W2705004090500 -10400 W33006010011010070500 6011070 W48010040040400 308040 bj 8006005001900 + + + + 在无土方格中，用该格的实际价格系数-假想价格系数 得到该格的检验数（+ 或 - ） - 59 3）方案调整 4）对调整后方案进行最优性检验 60 40 40 70 70 80 100 110 110 30 80 60 60 1900500600800 bj 400400W4 500100100300W3 040-10 500 9040 500 70 W2 60
