平整土方量计算1

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1、1 土方工程,本章主要内容：,概述（土方规划） 土方工程施工要点 土方工程机械化施工 爆破施工,1.1 概述,土方工程的内容及施工要求： 1、土方工程内容场地平整（设计标高、土方量、调配）坑、槽开挖（施工排、降水、土壁支撑）土方填筑（土料选择、压实方法、密实度）,施工特点:（1）量大面广（2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长（3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响 大，不确定因素多,施工设计应注意的问题 （1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械； （2）合理调配土方，使总施工量最少； （3）合理组织机械施工，以发挥最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅 助工作； （

2、5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。,1.2、土的工程分类,1、 按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）、二类土（普通土)三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土） 机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石）爆破开挖根据颗粒级配与塑性指数可分岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。,2、土的工程性质 土的构成：固体颗粒、水和气体三部分。 （1）土的体积：V=Vw+Va+VsVv+Vs（式中：Vw水的体积，Vs土颗粒的体积，Va气体体积，Vv孔隙的体积。）（2）土的质量：M=Mw+Ms （式中：Mw水的质

3、量，Ms土颗粒的质量,（3）土的密度（天然密度）：土天然状态下单位体积的质量 M/V一般黏土 =18002000 kg/m3， （4）土的干密度：单位体积土中固体颗粒的质量。是检测填土密实程度的指标。,（5）土的含水量：指土中水的质量与土的固体颗粒质量之比。W=Mw/Ms （注：分母为固体颗粒的质量而不是土的总质量。）最佳含水量回填土获得最大密实度的含水量。含水量的多少影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量,（6）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。土的最初可松性系数： KS=V2 /V1 土的最后可松性系数： KS=V3 /V1 注：

4、V2V3V1KsKs1.0 （式中：V1自然状态下土的体积；V2开挖后的松散体积；V3回填压实后的体积。） 问：分类级别越小的土则可松性就越小？可松性越小的土就越好挖？ 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土,（7）土的渗透性：土体孔隙中的自由水在重力作用下会透过土体运动，这种被水透过的性质称为土的渗透性。,当水力坡度i=1 时，地下水在土中渗流的速度，称渗透系数K。,渗透系数参考值：表1.3 粘土 0.1， 粗砂 5075， 卵石 100200K值影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性。,1.3 土方边坡,m=B/H，m坡度系数,m的物理意义：当基坑深为H米时，边坡宽度B等于mH。,边

5、坡可以做成：直线形、折线形、踏步形。,1.,临时性挖方边坡的取值 （见表1.5）当地质条件良好，土质均匀且地下水位低于基坑、沟槽地面标高时，挖方深度在5m以内，不加支撑的边坡应按表1.6的规定。,1.5 场地平整土方量的计算,场地平整是将场地平整成施工所要求的设计平面，场地平整前首先确定场地的设计标高，计算挖填土方工程量，确定土方平衡调配方案，根据现场的施工条件选择土方机械，拟定施工方案。,场地平整土方量的计算包含三个步骤： 一、场地设计标高的确定场地初步设计标高的计算场地设计标高的调整 二、土方量计算确定零线挖填方的分界线计算各方格土方量计算挖方和填方总工程量 三、土方调配的规划,一、场地设

6、计标高的确定 （1）场地设计标高的确定原则：挖、填土方量平衡主要考虑因素:满足工艺和运输的要求尽量利用地形，减少挖填方量场地内挖、填方平衡，土方运输总费用最少有一定的泄水坡度（0.002），满足排水要求，并考虑最大洪水水位的影响。场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定可按以下步骤和方法确定。,按挖填平衡确定标高步骤：,1、初步标高 (1)将场地划分为每格边长1040m的方格网，(2)找出每个方格各个角点的地面标高（实测 法、等高线插入法）。,(3)利用公式计算场地标高（设计标高）H0=（H11+H12+H21+H22）/4nH11 H12 H21 H22一个方格各角点的自然地面标高n 方格

7、个数。H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n 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、场地设计标高的调整,设计标高H0为理论值，考虑实际情况还需对设计标高进行调整。考虑土具有可松性，按设计标高计算，填土有剩余，必要时提高设计标高。考虑调整前进行场地平整时场地处于同一水平面但实际排水要求有泄水坡度。就近借弃土,2、场地设计标高的调整按泄水坡度调整各角点设计标高 ：,Hn = H0 L i,(1)单向排水时，各方格角点设计标高为:,(2)双向排水时，各方格角点设计标高为：,Hn = H0 Lx ix L yi y,（2）土可松性的影响,

8、挖方区有：,填方区有：,【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（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

9、.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3=70.29+102+303=70.40,其它见图,三、 土方量计算 1、计算各角点的施工高度施工高度： 方格角点的施工高度： hn= HnHHn：该角点的设计标高(m)；H：该角点的自然地面标高(m)。+”填；“-”挖 2、确定“零线”“零点”方格边界上施工高度为0的点。“零线”“零点”所连成的线。,h1，h2相邻两角点挖、填方施工高度(以绝对值代入)； a方格边长； x零点距角点A的距离,3.场地土方量计算 平均高度法1、四方棱柱体法

10、2、三角棱柱体法（了解） 平均断面法(基坑、基槽、管沟、路堤、场地平整土方量的计算)（了解）1、近似计算2、较精确计算,平均高度法（四方棱柱体法）,1.1.5.4 场地边坡土方量的计算,1.1.6 土方调配,土方调配原则：要求挖填平衡，运距最短，成本最低。 步骤 ：1、基本调配方案（1）土方调配区的划分找出零线画出挖方区、填方区 划分调配区 注意：1）位置与建、构筑物协调，且考虑施工顺序2）大小满足主导施工机械的技术要求；3）与方格网协调，便于确定土方量； 4）借、弃土区作为独立调配区。,B1,B2,B3,（2）找各挖、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

11、,划分调配区示例：,（3）列挖、填方平衡及运距表,（4）调配 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。,400,500,500,300,100,100,土方的总运输量为50050+50040+30060100110+10070+40040 97000(m3m)。利用“最小元素法”编制初始调配方案，其总运输量是较小的。但不一定是总运输量最小，因此还需判别它是否为最优方案,2.最优方案判别判别的方法有“闭回路法”和“位势法”，其实质相同，都是用检验数ij来判别。只要所有的检验数ij0，则该方案即为最优方案；否则，不是最优方案，尚需进行调整。下面介绍用“位势法”求检验数：

12、（1）求位势Ui和Vj位势和就是在运距表的行或列中用运距Cij同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数ij为零，而对调配方案的选取没有影响。,计算方法：将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。CijUiVj 式中 Cij平均运距；Ui，Vj位势数。为了使线性方程有解，要求初始方案中调动的土方量要填够mn1个格（m为行数，n为列数），不足时可在任意格中补“0”。,本例两组位势数计算 （ CijUiVj ） ：设 U10，则 V1 C11U150050； U3 C31V1605010；V211010100；,50,0,10,100

13、,60,-20,-60,（2）求检验数ij ijCijUiVj,+80,-30,+40,+90,+50,+20,其中120，所以这个方案不是最优方案,(400),(0),(100),X12,(400),（1）在所有负检验数中选取最小的一个（本例中为C12)，把它所对应的变量X12作为调整的对象。,（2）找出X12的闭回路：从X12出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有调配土方数字的格作可以做90转弯，然后依次继续前进，直到再回到出发点，形成一条闭回路,（3）从空格X12出发，沿着闭回路方向，在各奇数次转角点的数字中，挑出一个最小的土方量(本表即为500、100中选100)，将它调到空格中 (即由X32调到X12中)。,（4）同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减去 该调动值（100m3），偶次转角上数字都增加该调动值，使得填、挖 方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便得到了新的调配方案。,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。 （4）绘出调配图：包括调运的流向、数量、运距。 （5） 求出最优方案的总运输量： 40050100705004040060100704004094000m3.m 。,（5）绘出调配图：（包括调运的流向、数量、运距）。,