[工学]1 土方工程知识课件

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1、,淮海工学院 土木工程系,施工教研室,土木工程施工,1.土方工程,1.1 土方规划,1.1.1 土方工程的内容及施工要求,1、内容： （1）场地平整：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）土方开挖、施工排水、降水，土壁边坡和支护结构等。 （3）土方回填与压实：土料选择，填土压实的方法及回填 土质量检验等。,第一章：土方工程,1.土方工程,2、施工要求： 1)标高、断面准确； 2)土体有足够的强度和稳定性； 3)土方量少，工期短，费用省。,1.土方工程,施工前的准备工作： 1、进行调查研究，了解土壤的种类和工程性质； 2、土方工程的施工工期、质量要求及施工条件，施工

2、地区 的地形、地质、水文、气象等资料； 3、编制切实可行的施工组织设计，拟定合理地施工方案； 4、采用先进的施工工艺和施工组织，实现土方工程施工综 合机械化。,1.土方工程,4、土方工程施工前应准备资料： 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； 3）土方施工图或基础结构图； 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；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.土方工程,5、土方工

3、程施工组织设计（或施工方案）的内容： 1）根据工程条件，选择合理适宜的施工方案和效率较高、费用较低的施工 机械进行施工。施工方案的内容： A、工程概况：工程名称、性质、规模、基础资料、占地面积，建筑面积等； B、工程地质资料，场地周边条件，弃、堆土场地条件； C、挖土方法：人工、机械（机械型号、台套数以及配备）； D、土方运输路线； E、工期及进度计划，降低工期的合理措施； F、现场劳动力计划、技术管理组织机构配备 并包括以下几条,1.土方工程,2）合理调配土方，使总的土方施工工作量达到最小，并调配好挖土、留土（回填土）、运土等计划； 3）合理组织机械施工，保证机械发挥最大的使用效率；挖土机械

4、与运土机械的配合 4）安排好运输道路、排水、降水、止水、土壁支护等一切有效措施； 5）合理安排施工进度计划，尽量避免雨季施工。如无法避免，应有有效的雨季施工措施和排水措施； 6）确保工程质量的有效措施，主要为边坡稳定、流砂现象的处理； 7）确保安全施工的措施，如：人员、机械设备等。,1.土方工程,1.1.2 土的工程分类及性质,1、土的分类：依开挖难易程度分为八类。,1.土方工程,1.1.2 土的工程分类及性质,一类土,八类土,土的软硬程度,土方开挖 难易程度,定额费用,软,低,高,易,难,硬,1.土方工程,1.1.2 土的工程分类及性质,土的分类目的： 1、确定合理的施工方法； 2、制定土方

5、工程劳动定额。,1.土方工程,2、土的工程性质： 性质：土的密度（重度）、含水量、渗透性和可松性。 影响因素： 土方施工方法的选择，边坡的稳定，回填土的质量。 回填土的回填质量： 回填土的质量控制为获取最大干重度，而最大干 重度的获得必需有最佳含水量，方能将土夯压密实。,1.土方工程,土的最佳含水量和最大干重度参考值见下表：,1.土方工程,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。 表1-3表示常用的K值,1.土方工程,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，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽然回填压实，仍不能恢复

6、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,1.土方工程,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,1.土方工程,各种土的可松性系数可参考表1-4,1.土方工程,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= =1 ：m 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

7、的确定原则： 保证土体稳定、施工安全，又要节省土方,1.土方工程,4、开挖的形式：,1.土方工程,A,5、土方开挖（直壁开挖）的条件,A点的土压力为零即：,1.土方工程,1.1.4 土方量计算的基本方法,计算立方体体积或平面面积 1、基坑（槽）和路堤的土方量计算 1）基坑（槽）：基坑（槽）和路堤的土方量按拟柱体体积计算公式计算： 式中： 土方工程量（m3） 如图所示。 对基坑来说： 为基坑的深度， 分别为基坑的上下底面积（m2 ）； 对基槽或路堤： 为基槽或路堤的长度（m）， 为两端的面积（m2） 之间的中截面面积（m2）。,1.土方工程,1.土方工程,2、场地平整土方量计算-方格网法 方格网

8、大小（aa）：10m10m，15m15m，20m20m，25m25m，30m30m，35m35m，40m40m，45m45m，50m50m。 1) 场地设计标高确定； 2）平整的场地各角点的施工高度； 3）按每个方格角点的施工高度计算出填、挖土方量； 4）计算场地边坡的土方量，求得整个场地的填、挖土方总量。,1.土方工程,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

9、零线的大致走向即 可。,1.土方工程,1.土方工程,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（m） 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（m）； 方格四角点施工高度之总和，取绝对值（m）； 方格边长（m）。,1.土方工程,1.土方工程,1.1.5 场地平整土方调配,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、场地排水等要求； 2）力求使场地内土方

10、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。,1.土方工程,2、场地设计标高确定的具体步骤： 1）划分为边长为1050m若干个方格网； 2）确定各小方格角点的高程(自然地面标高）； 方法： 水准仪测量； 根据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得；,1.土方工程,1.土方工程,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。,1.土方工程,例如：图1-9中的为： （252.45+25

11、1.40+250.60+251.60） +2(252.00+251.70+251.90+250.95 +251.25+250.85)+4(251.60+251.28)=251.45m,1.土方工程,1、单向泄水坡度时的设计标高（施工时） 式中： 场地内任一点的设计标高（施工时的设计标高）； 该点至设计标高的距离； 场地泄水坡度（不小于2） 场地中心点处的标高（设计标高）,1.1.5.2 场地设计标高的调整,1.土方工程,的取值,坐标原点在场地中心点； 逆着泄水方向为数轴的箭头方向； 根据数轴方向的 确定。,1.土方工程,图1-12，场地内任意点的设计标高则为：,1.土方工程,场地有双面泄水坡度

12、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。,说明： 的取值：（与单向泄水一致） 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 皆为正；第二象限 为负， 为正；第三象限、 皆为负；第四象限 为正， 为负。,1.土方工程,1.土方工程,1.1.5.3 场地土方量计算 场地土方量计算步骤如下：,1.土方工程,1）场地设计标高的确定，先计算出 （2）场地设计标高的调整，一般考虑场地泄水坡度的影响（分清单面泄水或双面泄

13、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。,(4)绘出零线 (5)计场算地挖、填土方量,1.土方工程,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.土方工程,1.1.6 土方调配,工作内容：划分调配区；计算土方调配

14、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。,1.土方工程,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。 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

15、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，避免土方重复开挖。,1.土方工程,1.1.6.2 调配区之间的平均运距 1、定义：平均运距就是指挖方区土方重心至填方区重心的距离。 因此，求平均运距，需先求出每个调配区重心。 2、方法： 取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，分别求出各区土方的重心位置，即： ； 式中： 挖或填方调配区的重心坐标； 每个方格的土方量； 每个方格的重心坐标。,1.土方工程,重心求出后，则标于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距，或按下式计算： 式中： 挖、填方区之间的平均运距； 填方区的重心坐标； 挖方区的重心坐标。,1.土方工程,1.1.6.3 最优调配方案的确定 方法：表上作业法 已知某场地有四个挖方区和三个填方区，其相应的挖填土方量和各对调配区的运距如表1-8所示。 （1）用“最小元素法”编制初始调配方案 即先在运距表（小方格）中找一个最小数值， 使其尽可能的大， 然后同理按小方个格最小依次填入土方 格内画上“”号。重复上述步骤，依次确定其余的数值