第一章 土石方工程课件

第一篇第一篇 专业工种工程施工技术专业工种工程施工技术Teacher Chen Hong第一章：土石方工程第一章：土石方工程Teacher Chen Hong第一节第一节概述概述一土石方工程施工内容：一土石方工程施工内容：一切土石的挖掘，填筑和运输以及一切土石的挖掘，填筑和运输以及为施工作准备的排水，降水和土壁支撑为施工作准备的排水，降水和土壁支撑等工程称等工程称土石方工程土石方工程。常见的内容有：。常见的内容有：场地平整，基槽坑的开挖，地坪填土，场地平整，基槽坑的开挖，地坪填土，路基填筑及基坑回填土。路基填筑及基坑回填土。Teacher Chen Hong二土石方工程的施工特点和要求：二土石方工程的施工特点和要求：1.特点：特点：施工面广，工程量大，施工条件差，施工面广，工程量大，施工条件差，劳动繁重，受气候、水文地质影响较大劳动繁重，受气候、水文地质影响较大Teacher Chen Hong2.要求要求(七方面七方面)：（1）要要满满足足场场地地及及基基槽槽坑坑标标高高,断断面面准准确确,施施工工安安全全,土土体体有有足足够够的的强强度度和和稳稳定定性性,达到工程量少达到工程量少,工期短工期短,费用省费用省;（2）合合理理调调配配土土石石方方量量,使使总总的的施施工工工工作作量最少量最少;（3）合合理理选选择择机机械械,保保证证机机械械发发挥挥最最大大的的效益效益;Teacher Chen Hong（4）做做好好运运输输道道路路,排排、降降水水,土土壁壁支支撑撑等准备工作等准备工作;（5）合合理理安安排排施施工工计计划划,避避免免冬冬雨雨季季施施工工;（6）保保证证工工程程质质量量,对对工工程程中中遇遇到到的的实实际际问题提出解决措施问题提出解决措施;（7）城城市市施施工工应应特特别别注注意意文文明明施施工工和和确确保安全保安全.Teacher Chen Hong三三.土的工程性质土的工程性质:1.土的分类土的分类:定额将土分为定额将土分为11类类普氏分类将土分为普氏分类将土分为16类。类。Teacher Chen Hong（1）在建筑工程中，根据工程性质，）在建筑工程中，根据工程性质，将能作为建筑用的土分为五大类：将能作为建筑用的土分为五大类：I.粘性土粘性土II.砂土，砂土，III.碎石土碎石土IV.岩土，岩土，V.人工填土。人工填土。Teacher Chen Hong（2）按开挖的难易程度分类为八大类：）按开挖的难易程度分类为八大类：松软土松软土普通土普通土坚土坚土砂砾坚土砂砾坚土软石软石次坚石次坚石坚石坚石特坚石特坚石Teacher Chen Hong2土的含水量（干湿度）土的含水量（干湿度）是是指指在在天天然然状状态态下下，土土中中水水的的质质量量与与土颗粒质量之比的百分率称为土的含水量。土颗粒质量之比的百分率称为土的含水量。Teacher Chen Hong3土的可松性和可松性的系数：土的可松性和可松性的系数：（1）土的可松性：）土的可松性：是指自然状态下的土，经开挖后，是指自然状态下的土，经开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复到原体积的这种性质称实，仍不能恢复到原体积的这种性质称为为土的可松性土的可松性：Teacher Chen Hong（2）可松性系数：）可松性系数：Ks=V2/V1;Ks=V3/V1式中：式中：Ks为最初可松性系数为最初可松性系数,如如；松土松土1.081.17,普通土普通土1.141.28,坚坚土土1.241.30；Ks为最后可松性系数为最后可松性系数,如如：松土松土1.011.04普通土普通土1.021.05,坚土坚土1.041.07;Teacher Chen HongV1土土在在天天然然状状态态时时的的体体积积;(坑坑槽槽的的体积体积)V2土土经经开开挖挖后后的的松松散散体体积积;（堆堆积积体体积）积）V3土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。Teacher Chen Hong4土的透水性：土的透水性：是指土中水流通过土孔隙的难易程度。是指土中水流通过土孔隙的难易程度。其衡量指标是：渗透系数其衡量指标是：渗透系数K，它表示单位，它表示单位时间内水穿透土的能力。由时间内水穿透土的能力。由K的的大小将土大小将土分为分为2类：类：不透水性土不透水性土K 0.005m/天天，透透水性土水性土K 0.005m/天，天，K值一般通过室内值一般通过室内实验和现场抽水实验测定（扬水实验）。实验和现场抽水实验测定（扬水实验）。Teacher Chen Hong5土的粘结力土的粘结力.摩擦力和摩擦力和抗剪强度。抗剪强度。是表明土体承受外是表明土体承受外荷荷作用的强度和稳定性作用的强度和稳定性.（1 1）粘结力：是指土固体之间的凝聚能力；粘结力：是指土固体之间的凝聚能力；（2 2）摩擦力：是指土体产生相对移动时产摩擦力：是指土体产生相对移动时产生的力；生的力；（3 3）抗剪强度：是指土在外力作用下将要抗剪强度：是指土在外力作用下将要产生剪应力，土对剪应力的抵抗能力。产生剪应力，土对剪应力的抵抗能力。Teacher Chen Hong第二节第二节土石方的计算与调配土石方的计算与调配Teacher Chen Hong一基槽坑和路堤的土方量计算一基槽坑和路堤的土方量计算一般用平均断面法一般用平均断面法1.平均断面法：平均断面法：是是指指将将不不规规则则的的土土石石方方用用相相互互平平行行的的平平面面划划分分为为比比较较规规则则的的断断面面，利利用用数数学的原理进行体积计算的方法。学的原理进行体积计算的方法。一般基坑采用拟柱体计算，基槽和一般基坑采用拟柱体计算，基槽和路基采用沿长度方向分段计算。路基采用沿长度方向分段计算。Teacher Chen Hong2.计算公式：计算公式：（1）基坑：）基坑：V=H（F1+4F+F2）/6式中式中:H基坑深度基坑深度；F1、F2基坑上下两底面积；基坑上下两底面积；F基坑中截面面积。基坑中截面面积。Teacher Chen Hong（2）基槽和路堤：）基槽和路堤：Vi=Li（F1+4F+F2）/6式中：式中：Vi第第i段的土方量段的土方量；Li第第i段的长度段的长度。各各段段算算法法相相同同，然然后后将将各各段段土土方方量量叠加即得总土方量；叠加即得总土方量；V=V1+V2+.+Vn。Teacher Chen Hong二场地平整的土方量计算：二场地平整的土方量计算：1.场地最佳设计平面场地最佳设计平面；是指在满足建筑规划，生产工艺和是指在满足建筑规划，生产工艺和运输，排水等要求的前提下，尽量使土运输，排水等要求的前提下，尽量使土方填挖平衡并使总的土方运输量达到最方填挖平衡并使总的土方运输量达到最少，这样的设计平面称为少，这样的设计平面称为最佳设计平面最佳设计平面。Teacher Chen Hong 一般运用最小二乘法原理求出最佳设计一般运用最小二乘法原理求出最佳设计平面的参数平面的参数(原点标高及地面坡度原点标高及地面坡度)。填挖高。填挖高度的平方和为最小的平面即为最佳。度的平方和为最小的平面即为最佳。由图由图1-1-3可知可知:在平面在平面ABC上任一点上任一点i的标高的标高Teacher Chen HongTeacher Chen HongTeacher Chen HongTeacher Chen Hong2、讨论最佳设计平面的几种情况：、讨论最佳设计平面的几种情况：(1)场地为水平面时：场地为水平面时：ix=iy=0，H0=C(2)C为一定值为一定值(已知已知),根据根据(4)式求式求ix,iy；(3)ix或或iy已知已知,根据根据(4)式求出另两个参数。式求出另两个参数。Teacher Chen Hong3、场地设计标高调整、场地设计标高调整（1）土的可松性系数影响）土的可松性系数影响设设挖挖方方区区面面积积为为Fw，体体积积为为Vw,填填方方区区面面积积FT，体体积积VT，求求设设计计标标高高达达到到挖填平衡时的提高值挖填平衡时的提高值H，则有：，则有：Teacher Chen Hong（2）根根据据场场地地竖竖向向规规划划时时要要满满足足生生产产工工艺艺、运运输输、排排水水等等要要求求及及地地下下工工程程施施工工后后的的余余土土或或路堤，池塘等填土而需调整设计标高：路堤，池塘等填土而需调整设计标高：（3）场地取御土，要达到最经济。）场地取御土，要达到最经济。Teacher Chen Hong 4.4.场地平整土方量计算：场地平整土方量计算：一一般般计计算算采采用用方方格格网网平平均均高高度度法法（取取角角点点施施工工高高度度的的平平均均值值）进进行行计计算算，计计算算过过程程中中只只有有一一挖挖一一填填的的两两点点会会出出现现零零线线（零零线线：是是指指填填挖挖土土的的交交界界线线，施施工工高高度度为为零零）。用用插插入入法法来来确确定定出出零零线线点点的的位位置置，连接即成零线。连接即成零线。Teacher Chen Hong(1)(1)四棱柱体法：（人工设计）四棱柱体法：（人工设计）A.A.当当方方格格网网和和各各角角点点的的施施工工标标高高均均为为正正或为负时：或为负时：V=V=（H H1 1+H+H2 2+H+H3 3+H+H4 4）a a2 2/4/4 B.B.方格网中有挖有填时：方格网中有挖有填时：V V填填=a=a2 2(H H填填)2 2/4/4 H;H;V V挖挖=a=a2 2(H H挖挖)2 2/4/4 H H 式中：式中：H H取绝对值取绝对值 Teacher Chen Hong(2)(2)三角梭柱体法：（计算机使用）三角梭柱体法：（计算机使用）Teacher Chen Hong5 5、场地土方量计算的步骤（、场地土方量计算的步骤（整理整理）：）：（1 1）划分方格网；）划分方格网；（2 2）确确定定场场地地方方格格网网中中各各角角点点的的原原始始标标高，（插入法、图解法、实测法）高，（插入法、图解法、实测法）（3 3）求最佳设计平面；）求最佳设计平面；（4 4）计算各方格土方量；）计算各方格土方量；（5 5）分别求出挖填方量的总和。）分别求出挖填方量的总和。Teacher Chen Hong三、土方调配：三、土方调配：是是指指在在场场地地平平整整中中，挖挖土土的的利利用用和和堆堆弃与填土的取得三者之间关系的确定。弃与填土的取得三者之间关系的确定。目的目的：使挖填平衡时土方量最小，土：使挖填平衡时土方量最小，土方总输运量最少，运输成本和施工费用最方总输运量最少，运输成本和施工费用最低的情况下，确定土方调配的数量和方向，低的情况下，确定土方调配的数量和方向，从而达到缩短工期，降低施工费用。从而达到缩短工期，降低施工费用。Teacher Chen Hong 程程序序：划划分分土土方方调调配配区区，计计算算土土方方调调配配区区之之间间的的平平均均运运距距，单单位位土土方方的的运运价价或或单单位位土土方方施施工工费费用用，然然后后确确定定土土方方的最优调配方案，绘出调配图。的最优调配方案，绘出调配图。Teacher Chen Hong1.1.划分调配区划分调配区,土方运距土方运距,单位土方运价或施工费用单位土方运价或施工费用:(1)(1)土方调配的原则：土方调配的原则：a.a.力求达到挖填平衡，运输量最少。力求达到挖填平衡，运输量最少。b.b.近期施工与后期利用要相适合。近期施工与后期利用要相适合。c.c.分区调配与全场调配相结合分区调配与全场调配相结合,以求总体平衡；以求总体平衡；d.d.尽尽可可能能与与地地下下建建,构构筑筑物物相相结结合合,以以便便就就近近分分配配;e.e.合理划分填挖方区合理划分填挖方区,选择合理调配方向和路线选择合理调配方向和路线,便于发挥机械效率。便于发挥机械效率。Teacher Chen Hong（2 2）划分调配区应注意的几点：）划分调配区应注意的几点：a.a.调调配配区区的的划划分分应应与与房房屋屋及及构构筑筑物物的的平平面面位位置置相相协