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1、,土木工程施工,淮海工学院 土木工程系,主讲:黄 明,联系电话:13861439429,1.1.1 土方工程的内容及施工要求,1、内容: (1)场地平整: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。 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:包括土料选择,填土压实的方法 及密实度检验等。 ()在土方工程施工前,应完成场地清理,地面水的排除 和测量放线工作。 ()在施工中,则应及时采取有关技术措施,预防产生流 砂、管涌和塌方现象,确保施工安全。,2、施工要求: 土方工程施工: ()要求标高、断面准确,
2、土体有足够的强度,稳定性。 ()土方量少,工期短,费用省。 在施工前: ()调查研究。 ()编制切实可行施工组织设计,拟定合理地施工方案。 ()实现土方工程施工综合机械化。,3、土方工程的特点: () 工程量大。 ()劳动繁重。 ()施工条件复杂。,1.1.2.1 土的质量密度: ()天然密度:是指土在天然状态下单位体积的质量, 它影响土的承载力、土的压力及边坡的稳定性。 ()土的干密度:是指单位体积中固体颗粒干燥后的质 量,它是用以检验填土压实质量的控制指标。,1.1.2.2 土的含水量 1、土的含水量是土中所含的水与干燥后土的固体颗 粒的质量比,以百分数表示: 含水状态下的土的质量 土烘干
3、后的质量 2、土的含水量作用: (1)影响施工方法的选择。 (2)影响边坡的稳定。 (3)回填土的质量(回填土需有最佳含水量,方能夯压密实,获得最大干密度。,土的最佳含水量和最大干重度参考值见下表:,1.1.2.3 土的渗透性 1、定义:是指水在土体中渗流的性能。一般用渗透系数 K表示。 达西公式V=KI 其中:V水在土中的渗透速度m/d I水力坡度,即A、B两点水头差与其水平距离之比 K土的渗透系数m/d 2、渗透系数K值将直接影响降水的选择和涌水量计算的 准确性,可以通过室内的渗透试验或现场的扬水试验 确定。,1.1.2.4 土的可松性 1、定义:土具有可松性,即在自然状态下的土,经过开挖
4、 后,其体积因松散而增加,以后虽然回填压实, 仍不能恢复其原有的体积。 土的可松性程度用可松性系数表示,即: 最初可松性系数 最终可松性系数,2、用途: 土方量的平衡调配,确定运土机具的数量及弃土体积, 以及计算基坑填土所需的填方量。 计算挖土的体积:实际的基坑大小,即指在自然状态下 土的体积 机具运土的体积:开挖后松散体积 即; 基坑回填体积=基坑体积基础在基坑内的体积,例题分析: 某工程基础(地下室)外围尺寸35m20m,埋深4.5m,为满足施工要求,基坑底面尺寸在基础外每侧留0.6m宽的工作面,基坑长边采用1:0.5放坡,短边按1:0.33放坡。已知Ks=1.25, =1.05,试计算:
5、 (1)基坑开挖土方量。 (2)现场留作回填土用的土方量。 (3)如果现场多余土用容量6立方米汽车外运,应 安排多少车次?,解: (1)计算挖方量 A1=(35+0.62) (20+0.62)=36.221.2=767.44m3 A2=(35+0.62+0.334.52) (20+0.62+.054.52) =1006.67m3,(2)现场留作回填土的土方量(松散) (3)计算车次,1.1.3土方边坡 1、定义:边坡的表示方法为1:m,m为坡度系数 即: 土方边坡坡度= :m 2、影响坡度的因素:土质、开挖深度、开挖方法、施工工期 地下水位、坡顶荷载的大小、及气候条件。 3、m的确定原则: 保
6、证土体稳定、施工安全,又要节省土方,4、开挖的形式:,5、几种情况下边坡坡度: 1)使用年限较长(一年以上),土质较均匀,高度在10m以内按 表1-5。,2)当土质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑、沟槽底面 标高时,挖方深度在5m以内,不加支撑的边坡按表1-6。,3)使用年限在一年以上的临时性填方边坡则为:当填方高 度在10m以内,可采用1:1.5;高度超过10m,可作成 折线形,上部采用1:1.5,下部采用1:1.75。 4)永久性挖方或填方边坡,则均应按设计施工(边坡稳定 计算)。,1.1.4 土方量计算的基本方法,1、基坑(槽)和路堤的土方量计算(平均截面法) 1)基坑(槽):基坑(
7、槽)和路堤的土方量按拟柱体体积计 算公式计算:,2、场地平整土方量计算-方格网法 方格网大小:10m10m,15m15m,20m20m,25m25m,30m30m,35m35m,40m40m,45m45m, 50m50m。在场地设计标高确定后,需平整的场地各角点的施工高度即可求得,然后按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量,并计算场地边坡的土方量,这样可以求得整个场地的填、挖土方总量。 填挖土方的计算首先要知道“零线”的位置,在该线上,施工高度为0。 “零线”:挖方区与填方区的交线。即不填不挖的交线。确定方法:在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上,用插入法求出零点位置(图1-7),将各
8、相邻的零点连接起来就为零线。如不需要计算零线的确切位置,则绘出零线的大致走向即可。,1)四方棱柱体的体积计算方法 方格四个角点全部为填或全部为挖时(图1-8a): 式中: 挖方或填方体积(m3); 方格四个角点的填挖高度,均取绝对值 方格四个角点,部分为填方、部分为挖方时(图1-8b、c) 方法一: 式中: 方格角点中填(挖)方施工高度的总和,取绝对值 方格四角点施工高度之总和,取绝对值(m) 方格边长(m)。,方法二:(表1-7),2)三角棱柱体法 三角棱柱体法,是将每一个方格顺地形的等高线沿对角划分成两个三 角形,然后计算每一个三角棱柱体的土方量。 当三角形为全挖或全填时(图1-3a):
9、当三角形有填有挖时(图1-3b),则其零线将三角形分成两部分, 一个是底面为三角形的锥体,一个是底面为四边形的楔体。 土方量计算分别为:,1.1.5 场地平整土方量计算,1.1.5.1 场地设计标高的确定 1、场地设计标高确定应满足的条件 1)满足建筑规划、生产工艺及运输、场地排水和最高 洪水位等要求; 2)力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小。 3)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。,2、场地设计标高确定的具体步骤: 1)在地形图上将施工区域划分为边长1050m若干个方格网; 2)确定各小方格角点的高程; 方法:水准仪测量; 根据地形图上相邻两等高线的高程,用插入法求
10、得; 用一条透明纸带,在上面画6根等距离的平行线, 把 该透明纸带放在标有方格网的地形图上,将6根平行线 的最外两根分别对准A点和B点,这时6根等距离的平行 线将A、B之间的0.5M或1m(等高线的高差)均分成5等分 于是就可直接得到点的地面标高。,3)按填挖方平衡确定设计标高 按每一个方格的角点的计算次数,即方格的角点为几个方格共有的情况。 式中: 方格网数; 一个方格仅有的角点坐标; 两个方格共有的角点坐标; 三个方格共有的角点坐标; 四个方格共有的角点坐标。,例如:图1-9中的为: (252.45+251.40+250.60+251.60) +2(252.00+251.70+251.90
11、+250.95 +251.25+250.85)+4(251.60+251.28) =251.45m,1.1.5.2 场地设计标高的调整 1)土的可松性影响,由于土具有可松性,一般填土需相应提高设计标高(图1-11),设为因土的可松性引起设计标高的增加值,则设计标高调整后总的挖方体积 为: 其中 为挖土时预留沉降部分 总的填方体积为: 因为 此时,填方区的标高也应与挖方区一样,提高 即: 当 时,有:,故考虑了土的可松性后,场地设计标高调整为: 式中: 按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积; 按理论设计标高计算的挖方区、填方区总 面积; 土的最后可松性系数。,2)场内挖方和填方的影响 弃土于场
12、外、从场外取土回填等情况。 场地设计标高的调整值 为: 式中:Q-场地根据平衡后多余或不足的土方量。 3)场地泄水坡度的影响 泄水坡度有单面泄水、双面泄水 单面泄水:场地内只有一个方向排水; 双面泄水:场地内只有两个方向排水,且互相垂直。 场地有单面泄水坡度时的设计标高 场地内已调整的设计标高 为场地中心线的标高(因此将场地 中心作为坐标的原点),图1-12,场地内任意点的设计标高则为:,说明: 的取值: 坐标原点位于场地的中心点, 方向逆着泄水坡度方向,按坐标象限判断正、负号,即位于第一象限 的 皆为正,第二象限为 负, 为正。 式中: 场地内任一点的设计标高; 该点至设计标高的距离; 场地
13、泄水坡度(不小于2) 例如: 角点的设计标高为:,场地有双面泄水坡度时的设计标高 场地内已调整的设计标高为场地纵横方向中心线的标高(因此将场地中心作为坐标的原点) 式中: 该点沿X-X,Y-Y方向距场地中心线的距离; 场地沿X-X,Y-Y方向的泄水坡度。,1.1.5.3 场地土方量计算 场地土方量计算步骤如下:,(1) 场地设计标高的确定,先计算出 (2) 场地设计标高的调整,一般考虑土的可松性和场地泄水坡度的影响 (分清单面泄水或双面泄水),计算出 ; (3)求各方格角点的施工高度 式中: 角点的施工高度,以“+”为填土,“”为挖土; 角点的设计标高(考虑泄水坡度); 角点的自然地面标高。,
14、(4) 绘出零线 (5) 计场算地挖、填土方量,例如:图1-14中,已知场地方格边长 场地设计标高 : (43.24+44.34+42.58+43.31)+2(43.67+43.97+42.94+44.17 +42.90+43.23)+4(43.35+43.76)=43.48m 考虑泄水坡度后的设计标高 依次类推,见图1-14 各方格角点的的施工高度 (挖),1.1.6 土方调配,工作内容:划分调配区;计算土方调配区之间的平均运距 (或单位土方运价,或单位土方施工费用);确定 土方最优调配方案;绘制土方调配图表。 1.1.6.1 土方调配区的划分 1、原则: 1)应力求挖填平衡、运距最短、费用
15、最省; 2)便于改土造田、支援农业; 3)考虑土方的利用,以减少土方的重复挖填和运输。,2、划分调配区应注意: 1)调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调,满足工程 施 工顺序和分期施工的要求,使近期施工和后期利用相 结合。 2)调配区的大小,应考虑土方及运输机械的技术性能,使其功 能得到充分发挥。例如,调配区的长度应大于或等于机械的 铲土长度;调配区的面积最好与施工段的大小相适应。 3)调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调,通常可由 若干个方格网组成一个调配区。 4)从经济效益出发,考虑就近借土或就近弃土区均可作为一个 独立的调配区。 5)调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合,避