土方工程打印课件

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1、11 土的分类与性质,一、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,二、土的工程性质,1、土的质量密度： （1）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。一般 =1620 KN/m3 （2）干密度 d 土的固体颗粒质量与总体积的比值，在一

2、定程度上，土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度，是检测填土密实程度的指标。 (105，烘干34h）,2、土的含水量： （1）天然含水量 土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率。 W =（G湿-G干）/G干 5%干土，530%潮湿土，30%湿土 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。 （2）最佳含水量 可使填土获得最大密实度的含水量。 （击实试验、手握经验确定）,3、土的可松性： 自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系数 KS=V3 /V1

3、1.011.3 V1 土在自然状态下的体积。 V2 土经开挖后松散状态下的体积。 V3 土经回填压实后的体积。 用途：开挖，运输、存放，土方调配，留土量。,4、土的渗透性 表示单位时间内水穿透土层的能力，用K表示。 K的意义：水力坡度（I=h/L）为1时，单位时间 内水穿透土体的速度（V=KI） K的单位：m / d 粘土 0.1， 粗砂5075， 卵石100200 用途：涌水量，回填。,12 土方量计算与调配,一、基坑（槽）土方 量计算 1、基坑土方量：,V=(F下+4F中+F上)H/6,F下,F上,Fi,2、基槽（路堤）土方量：,沿长度方向分段计算Vi，再 V = Vi 断面尺寸不变的槽段

4、：Vi =FiLi 断面尺寸变化的槽段：Vi =(Fi1+4Fi0+Fi2)Li/6 槽段长Li：外墙槽底中中， 内墙槽底净长,二、场地平整设计标高的确定,1、确定场地设计标高应考虑的因素： (1) 与已有建筑物的标高相适应，满足生产工艺和运输 的要求； (2) 尽量利用地形，减少挖填方数量； (3) 争取在场区内挖填平衡，降低运输费; (4) 有一定泄水坡度，满足排水要求； (5) 必要时考虑最高洪水位的影响。 2、场地设计标高的确定 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：,(1)小型场地挖填平衡法 (即平整前后土方量相等) ， 将场地划分为每格边长10 40m的方格网，则场地设计标高

5、：,H0=（H11+H12+H21+H22）/4M H11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点 的自然地面标高； M 方格个数。 或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M H1一个方格所仅有角点的标高； H2、H3、H4分别为两个、三个、四 个方格共用角点的标高。,(2)大型场地按泄水坡度调整各角点设计标高 ：,H0,B.双向排水： Hn = H0 Lx ix Ly iy,H11,H12,H21,（3）最佳设计平面的概念： ix iy 也未定， 挖填平衡 不表示总土方量最小， 最小二乘法，使挖填平衡 且总土方量最小。,A.单向排水: Hn = H0 Li,Hn,3、场地设计标

6、高的调整,（1）土的可松性，可提高设计标高 h=Vw（ KS-1）/（FT+FW KS） （2）设计标高以上填土，降低设计标高 设计标高以下挖土，提高设计标高 （3）场外弃土，降低设计标高 场外取土，提高设计标高 （4）边坡对设计标高的影响,三、场地土方量的计算： 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量 1、计算场地各方格网角点的施工高度 hn = Hn - H （施工高度 = 设计标高 自然标高） 2、确定零线 hn = 0 的点为零点，相邻两个零点相连成零线，即挖 填方的交界线。 可用插入法或作图法 求零点位置。,3、计算场地挖填方量 (1). 四方棱柱体法 A. 全挖、

7、全填格： V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角点施工高度绝对值 V挖（填） 挖方或填方的体积。 B. 部分挖、部分填格： V挖（填） = a2 h挖（填） 2 / 4 h h挖（填） 方格角点挖或填施工高度绝对值之和； h 方格四个角点施工高度绝对值总和。 (2). 三角棱柱体法（略）,【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。,解： （1）初步设计标高（场地平均标高） H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M =70.09+71.43+69.10+70.70+2（

8、70.40+70.95+69.71+）+4（70.17+70.70+69.81+70.38） /（49） =70.29（m）,70.09,70.09,（2）按泄水坡度调整设计标高：,Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.32,70.32,70.36,70.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29 102+303 =70.36,H3=70.29+102+3 03=70.40,其它见图,（3）场地土方量计算,A、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= HnHn 即

9、：hn=该角点的设计标高自然地面标高（m）,h1 =70.32 70.09 =0.23（m）； 正值为填方高度,+0.23,-0.04,-0.55,-0.99,+0.55,+0.13,-0.36,-0.84,+0.83,h2 =70.36 70.40 =0.04（m）；,负值为挖方高度,B、确定零线（挖填分界线） 插入法、比例法找零点 零点连线,0,0,四、土方调配： 土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。 编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距

10、(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本。,1、调配目标： 总运输量最小； 土方施工成本最低。 2、用最小元素法编制初始调配方案： （1）找出零线，画出挖方区、填方区； （2）划分调配区 注意： A.位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序； B.大小满足主导施工机械的技术要求； C.与方格网协调，便于确定土方量； D.借、弃土区作为独立调配区。,T1,T2,T3,（3）确定各挖、填方区间的平均 运距，即土方重心间的距离。 （可近似以几何形心代替土方 体积重心）,划分调配区示例：,（4）

11、编制土方平衡运距表,（5）编制初始调配方案 方法：最小元素法就近调配。 顺序：先从运距小的开 始，使其土方量最大。,n 列,m 行,400,500,500,300,100,100,结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。 （总运输量97000m3-m),3、调配方案的检验 用位势法或假想运距法检验初始调配方案是否最优 求检验数ij ，若所有ij 0，则方案为最优解。 A.求位势Ui 和Vj ： 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零，而对调配方案的选取没有影响。,计算方法：平均运距（或单方费用）Cij = Ui+Vj,设 U1=0，,U1=

12、 0,V1=50,U3=10,V2=100,U2=60,V3= 60,U4=20,U3= C31V1=6050=10；,则 V1= C11U1=500=50；,V2=11010=100； ,B.求空格的检验数 ij, Ij= Cij Ui Vj 11= 500500 12= 70010030 13= 10006040 21= 70(60)5080 ,结论：表中 12为负值，不是最优方案。应对初始方案进行调整。,-30,+40,+80,+90,+50,+20,4.方案调整 调整方法：闭回路法。 调整顺序：从负值最大的格开始。,A. 找闭回路 沿水平或垂直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到

13、出发点。,B. 调整调配值 从空格出发，在奇数次转角点的数字中，挑最小的土方数调到空格中。且将其它奇数次转角的土方数都减、偶数次转角的土方数都加这个土方量，以保持挖填平衡。,X12,(100),(0),(400),(400),5.再检验调整，直至方案最优,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。,+40,+50,+60,+50,+50,U1= 0,V1=50,V2=70,U2=30,U3=10,V3=60,U4=20,+30,由于所有的检验数 ij 0，故该方案已为最优方案。,7. 求出最优方案的总土方运输量： 4005010070500404006010070400

14、4094000m3-m 。,6. 绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。,有借、弃土时的土方调配图,13 土方开挖的辅助工作,一、场地平整施工准备工作： 1、场地清理 2、地面水排除 3、通路、通电、通水,二、土方边坡稳定,T C T土体下滑力。下滑土体的分 力，受坡上荷载、雨水、静 水压力影响。,1、边坡稳定的条件,C土体抗剪力。由土质决定，受气候、含水量等影响。 或者说，土体的稳定条件是：在土体的重力及外部荷载作 用下所产生的剪应力小于土体的抗剪强度。 2、确定边坡大小的因素 土质、开挖深度、开挖方法、留置时间、排水情况、坡上荷载,3、放坡与护面 （1）直壁（不加支撑）的允许深度：

15、 密实、中密的砂土和砂填碎石土：1.00m； 硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m； 硬塑、可塑的粘土和粘填碎石土：1.50m； 坚硬的粘土： 2m 。 （2）边坡 A. 边坡坡度,m坡度系数。mB/H B. 边坡形式：斜坡、折线坡、踏步（台阶）式,1:m,i=H/B=1:(B/H)=1:m,C. 深度在5m内的基坑、基槽、管沟边坡的最陡坡度 （适用条件：地下水位以上）,（3）边坡护面措施： 覆盖法，挂网法，挂网抹面法，土袋、砌砖压坡法， 喷混凝土法、土钉墙,基坑边坡护面方法示意图,（d）土袋或砌石压坡护面,（c）钢丝网混凝土或钢筋混凝土护面,（a）薄膜或砂浆覆盖,（b）挂网或挂网抹砂浆护面,三、支护结构 1、选型 （1）土壁支撑 A.横撑式支撑 a.水平挡土板式： 断续式湿度小的粘性土， 挖土深度小于3m,连续式较潮湿的或散粒的土，挖土深度小于5m b.垂直挡土板式： 适用于：较窄且施工操作简单的管沟、基槽，深度不限 B.锚碇式支撑 适用于：基坑宽度较大时,（2）护坡桩挡墙 A. 挡墙类型 a. 钢板桩 b. H型钢桩 C. 钻孔灌注桩 d. 人工挖孔桩 e. 深层搅拌桩 f. 旋喷桩,B. 锚固形式 a. 悬臂式基坑深度5m b. 斜撑式基坑内有支设位置 C. 锚拉式在滑坡面