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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