kAAA土工程課件

1、建建筑筑施施工工第一章第一章 土方工程土方工程河南大學(xué)土木工程教研室 建建筑筑施施工工 第一節(jié) 土的分類(lèi)及性質(zhì) 按地基土分類(lèi)：巖石、 碎石土、 砂土、粉土 、粘性土、人工填土按施工的難易程度分八類(lèi):松軟土、普通土、堅(jiān)土、砂礫堅(jiān)土、 軟石、次堅(jiān)石、 堅(jiān)石、特堅(jiān)石一、土的分類(lèi)建建筑筑施施工工 二、土的性質(zhì) 1、可松性（1）定義 自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過(guò)開(kāi)挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)到原來(lái)的體積，這種性質(zhì)稱為土的可松性 12vvks v2 開(kāi)挖后土的松散體積 v1 土的自然體積 （2）可松性的表示可松性系數(shù) 1） 最初可松性系數(shù) ks建建筑筑施施工工 2） 土的最終可松性系數(shù)1

2、3vvks v3 土壓實(shí)后的體積 v1 土的自然體積 sk建建筑筑施施工工（3）工程中對(duì)土的可松性的考慮1）借土、棄土?xí)r應(yīng)考慮土的可松性 sstwkkvvq)(vw vt2 2）確定運(yùn)土工具時(shí)，應(yīng)考慮土的可性松性）確定運(yùn)土工具時(shí)，應(yīng)考慮土的可性松性影響。影響。建建筑筑施施工工sstwkkvvq)(例題： 某場(chǎng)地的挖方體積為1000m3，填方體積為1500m3，ks=1.08，ks=1.03，問(wèn)該場(chǎng)地是借土還是棄土？若用運(yùn)土量為5m3/車(chē)汽車(chē)運(yùn)土，問(wèn)應(yīng)運(yùn)多少車(chē)次？ 解：根據(jù)公式建建筑筑施施工工 2、土的含水量 （1）定義：土中水的重量與土的固體顆粒重量之比稱為土的含水量。（2）應(yīng)用:填土?xí)r應(yīng)考慮

3、土的最佳含水量；含水量的高低對(duì)土的承載力和邊坡的穩(wěn)定性有影響。建建筑筑施施工工 3、土的滲透性（1）定義：土體孔隙中的自由水在重力的作用下會(huì)透過(guò)土體而運(yùn)動(dòng)，土體這種被水透過(guò)的性質(zhì)稱為土的滲透性。（2）應(yīng)用地下降水、計(jì)算涌水量應(yīng)考慮滲透系數(shù)的大小。流砂的防治應(yīng)考慮建建筑筑施施工工第二節(jié)土方量的計(jì)算第二節(jié)土方量的計(jì)算一、基坑、基槽的土方量的計(jì)算、基坑 對(duì)于基坑土方量可按立體幾何中的擬柱體（由兩個(gè)平行平面作為上、下底的一種多面體）體積計(jì)算，先計(jì)算上、下兩個(gè)面的面積f1、f2，再計(jì)算其體積。如圖示，計(jì)算公式為 建建筑筑施施工工b22113ffffhv建建筑筑施施工工2 、 基槽 溝槽土方量可沿其長(zhǎng)度方

4、向分段（截面相同的不分段）計(jì)算，先計(jì)算截面面積，再求長(zhǎng)度，累計(jì)各段計(jì)算土方量，如圖示，可按下式計(jì)算vi 第i段的體積（m3）；f1、f2 第i段的兩端面積（m2）； li 第i段的長(zhǎng)度； f0 第i段的中截面積；)4(6201ffflviiniivv1建建筑筑施施工工例 某建筑外墻采用毛石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底寬1.07m，開(kāi)挖深度1.8m，地基為硬塑粘土， 已知土的可松性系數(shù)ks1.3，ks1.05。試計(jì)算每100m長(zhǎng)基槽的挖方量； 若留土后填， 余土全部運(yùn)走，計(jì)算預(yù)留土量及棄土量。解：查硬塑粘土放坡起始深度為1.5m，放坡坡度為1 0.33，考慮工作面300mm基礎(chǔ)頂寬為：（107023001800

5、 0.33 2）2860mm基礎(chǔ)底寬為：（10702300）1670mm建建筑筑施施工工基礎(chǔ)開(kāi)挖截面積按梯形計(jì)算)(08. 428 . 167. 186. 22ma基礎(chǔ)所占的體積v基(0.441.07十0.50.67十0.9 0.37)100109.6(m3)）（基挖3m19.28405. 16 .109408kvsvv 棄土量（按松散體積計(jì)算）v棄（v挖v填）ks（408284.19）1.3160.95（m3）每100m長(zhǎng)基槽的挖方量 v挖=al=4.08100=408(m3)預(yù)留填方量(按原土計(jì)算)：建建筑筑施施工工二、場(chǎng)地平整土方量計(jì)算二、場(chǎng)地平整土方量計(jì)算1、計(jì)算步驟1）設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定

6、和調(diào)整 2） 施工節(jié)點(diǎn)施工高度的確定3）確定零線，即挖填的分界線4）土方量的計(jì)算(四方棱柱體法)建建筑筑施施工工求解初始設(shè)計(jì)標(biāo)高h(yuǎn)0設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定與調(diào)整1、設(shè)計(jì)標(biāo)高確定的原則挖填平衡2、設(shè)計(jì)標(biāo)高確定的步驟在圖上劃分方格，邊長(zhǎng)a=10-40m，常用20 m根據(jù)等高線按比例求解各節(jié)點(diǎn)的地面高程hijh0的調(diào)整和確定建建筑筑施施工工 圖 場(chǎng)地平整標(biāo)高計(jì)算 1等高線 2自然地坪 3設(shè)計(jì)標(biāo)高平面 4自然地面與設(shè)計(jì)標(biāo)高平面的交線（零線） 建建筑筑施施工工nhhhhh443243210h0達(dá)到挖填平衡的場(chǎng)地標(biāo)高（m）；a方格網(wǎng)邊長(zhǎng)（m）；n方格數(shù)（個(gè)）；h11h22各方格四個(gè)角點(diǎn)的標(biāo)高（m）;h11個(gè)方格共

7、有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）；h22個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）；h33個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）；h44個(gè)方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）。建建筑筑施施工工h0的調(diào)整1）考慮土的可松性影響 由于土有可松性，為了達(dá)到挖填平衡，則應(yīng)把h0提高h(yuǎn)，如圖示 vtvwhawat圖 標(biāo)高調(diào)整簡(jiǎn)圖建建筑筑施施工工)1(swtswkaakvh式中： vt、vw 設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整前的填挖方體積 at、aw 設(shè)計(jì)標(biāo)高調(diào)整前的填挖方面積； ks 土的最終可松性系數(shù)； h 設(shè)計(jì)標(biāo)高的增加值。調(diào)整高度建建筑筑施施工工2）考慮排水坡度后的標(biāo)高 h0為理論數(shù)值，可作施工粗略確定場(chǎng)地整平標(biāo)高用，實(shí)際場(chǎng)地均有排水坡度，如場(chǎng)地面積較大，一般有2以上的

8、排水坡度，應(yīng)考慮坡度對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)高的影響，如果以場(chǎng)地中心為基點(diǎn)，雙向排水41h1235 67891011 121314 15 16 ixiy 式中：hn場(chǎng)地內(nèi)任意一點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高 h0坐標(biāo)原點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高ix iyx方向y方向的排水坡度（不小于2）lx lyx，y方向至場(chǎng)地中心的距離由場(chǎng)地中心點(diǎn)沿x，y方向指向計(jì)算點(diǎn)，若其方向與ix iy反向則取“+”號(hào)，反之取“”號(hào)cabxzy則場(chǎng)地內(nèi)任一點(diǎn)實(shí)際施工時(shí)所采用的設(shè)計(jì)標(biāo)高h(yuǎn)n，可由下式求得yyxxnililhh0建建筑筑施施工工nnnhhh41h1h1h1235 67891011 121314 15 16 ixiy 各頂點(diǎn)的施工高度各頂點(diǎn)的施工高度建建筑

9、筑施施工工 當(dāng)一個(gè)方格內(nèi)同時(shí)有填方與挖方時(shí)，要確定挖填的分界線即“零線”。先確定零點(diǎn)，再把零點(diǎn)連起來(lái)得零線41235 67891011 121314 15 16 ixiy零線填 方 區(qū)挖 方 區(qū)挖填邊界的確定挖填邊界的確定建建筑筑施施工工|內(nèi)插法確定零點(diǎn)： 零點(diǎn)確定公式ahhhx2111ahhhx2122 h2h1o1x1x2h1h2h3h4o2零線o1圖 零點(diǎn)及零線的確定|式中hi取絕對(duì)值建建筑筑施施工工5 、土方量的計(jì)算(四方棱柱體法)如圖示按零線通過(guò)的位置不同，方格可分為三種類(lèi)型，即：全填或全挖、兩挖兩填、三挖一填或三填一挖41h1h1h1235 67891011 121314 15 1

10、6 ixiy方格網(wǎng)示意圖零線填 方 區(qū)挖 方 區(qū)建建筑筑施施工工1）全填或全挖)(443212hhhhavh1 h2h3h4a全填全挖41h1h1h1235 67891011 121314 15 16 ixiy填 方 區(qū)挖 方 區(qū)建建筑筑施施工工2） 兩挖兩填)(821hhcbavh1 h2cah3h4b兩填兩挖零線填方區(qū)挖方區(qū)零線41h1h1h1235 67891011 121314 15 16 ixiy建建筑筑施施工工3）三挖一填或三填一挖)(2(5143123hhhbcav2161bchvh1 h4h2h3b ca三填一挖或 三挖一填41h1h1h1235 67891011 121314

11、 15 16 ixiy填方區(qū)挖方區(qū)零線建建筑筑施施工工6、 求總挖填方量將所有的挖方填方累加起來(lái)即得總的挖填方量ttvvwwvv建建筑筑施施工工 （以5角點(diǎn)為中心），不考慮土的可松性影響，試按挖填平整的原則計(jì)算該場(chǎng)地平整的土方量。土方計(jì)算實(shí)例土方計(jì)算實(shí)例 某場(chǎng)地平整利用方格網(wǎng)法計(jì)算其土方量a=20m，各角點(diǎn)編號(hào)及自然標(biāo)高如圖示，場(chǎng)地考慮雙向排水，ix=0.2%，iy=0.3%ix0.2iy0.3xy9.75建建筑筑施施工工nhhhhh443243210解：（1）確定設(shè)計(jì)標(biāo)高h(yuǎn)0 mh25.488 . 89 . 910.100 .1045. 91mh75.372.930.95.925.92mh7

12、.93mh6 .94)(51. 9546 . 947 . 9375.37225.480mhix0.2iy0.3xy9.75建建筑筑施施工工2、考慮排水坡度影響，計(jì)算每個(gè)角點(diǎn)的計(jì)算標(biāo)高（以5角點(diǎn)為中心）mh46. 920%3 . 020%2 . 056. 91mh52.920%2.056.92mh58. 920%3 . 020%2 . 056. 93同理其余各角點(diǎn)的設(shè)標(biāo)高可計(jì)算出并標(biāo)在圖上h4=9.5; h5=9.56; h6=9.62; h7=9.68; h8=9.54; h9=9.6; h10=9.66; h11=9.72cabxzyacixbciyyxix0.2iy0.39.75建建筑筑施

13、施工工3.計(jì)算各角點(diǎn)的施工高度 同理計(jì)算其它各角點(diǎn)的施工高度結(jié)果標(biāo)在圖上。 mh01.045.946.91ix0.2iy0.39.75nnnhhh建建筑筑施施工工59線 610線1011線把零點(diǎn)連成零線mx65.172004. 03 . 03 . 0mx67. 62016. 008. 008. 0mx41. 92018. 016. 016. 0零線填 方 區(qū) 挖 方 區(qū)ix0.2iy0.39.75建建筑筑施施工工5.計(jì)算土方量 方格1245零線填 方 區(qū) 挖 方 區(qū)ix0.2iy0.3)(821hhcbav兩挖兩填v+=20（0.83+17.65）（0.01+0.3）/8=14.32m3 v=

14、20（19.17+2.35）（0.23+0.04）/8=14.53m39.75建建筑筑施施工工方格4589 零線填 方 區(qū) 挖 方 區(qū)ix0.2iy0.3)(2(5143123hhhbcav2161bchv)(443212hhhhav 一挖三填v+=（202.352.35 /2 ） （0.3+0.74+0.3）/5=106.46m3 v=1/22.352.350.04/3=0.04m3方格2356v=20（0.23+0.42+0.04+0.08）/4=77 m3 全挖9.75建建筑筑施施工工方格4589 v+=（20-2.352.35 /2 ） （0.3+0.74+0.3）/5=106.46m

15、3 v=1/22.352.350.04/3=0.04m3 方格2356 v=20（0.23+0.42+0.04+0.08）/4=77 m3 方格56910 v+=1/2（17.65+13.32）20（0.3+0.16）/4=35.63m3 v=20/8（2.35+6.67）（0.04+0.08）=2.71m3 方格671011 v+=1/6（13/339.41）0.16=3.35m3 v=（202-13.339.41）（0.08+0.42+0.18）/5=37.34m3 總土方量 v+=14.32+106.46+35.63+3.35=159.76m3 v=14.53+77+0.04+2.71+

16、37.34=131.62m3 建建筑筑施施工工第三節(jié) 土方調(diào)配1、調(diào)配原則填方、挖方基本平衡，減少運(yùn)土填、挖方量與運(yùn)距的乘積之和盡可能小，使總的運(yùn)費(fèi)最低好土應(yīng)用于回填質(zhì)量要求高的區(qū)域土方調(diào)配應(yīng)與地下構(gòu)筑物的施工相配合，地下設(shè)施的挖土，應(yīng)留土后填選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向及線路、避免對(duì)流與亂流現(xiàn)象，同時(shí)便利調(diào)配、機(jī)械化施工建建筑筑施施工工2、調(diào)配步驟1）劃分調(diào)配區(qū)在平面圖上劃出挖、填區(qū)的分界線，并在挖方區(qū)和填方區(qū)劃出若干調(diào)配區(qū)，確定調(diào)配區(qū)的大小和位置 w3 300 w4 350 t1 500 t2 600 t3 450 w1 500 w2 400調(diào)配區(qū)劃分（各調(diào)配區(qū)土方量如圖，單位：m3）2）計(jì)算各調(diào)配

17、區(qū)的土方量，并標(biāo)于圖上建建筑筑施施工工3）計(jì)算每對(duì)調(diào)配區(qū)的平均運(yùn)距（或運(yùn)輸單價(jià)），即挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)重心的距離lij（或單價(jià)cij），標(biāo)于表中l(wèi)mnlinl2nl1nlmjlijl2jl1jlm2li2l22l12lm1li1l21l11 wm wi w2 w1挖方量（m3） tnxmnxinx2nx1n bn. tjxmjxij.x2jx1j b3. t2xm2xi2x22x12 b2 t1xm1xi1x21x11 b1填方量（m3） am ai a2 a1挖方 填方表1 土方平衡與運(yùn)距表建建筑筑施施工工4）確定最優(yōu)調(diào)配方案先用“最小元素法”確定初始方案，再用“位勢(shì)法”進(jìn)行檢查方案總的

18、運(yùn)輸量：若)(11ijijnjmixls5）繪制土方調(diào)配圖，根據(jù)以上結(jié)果，標(biāo)出調(diào)配方向、土方數(shù)量及運(yùn)距為最小值，方案最優(yōu)；否則用“閉回路法”進(jìn)行調(diào)整，直到求得最優(yōu)方案lij從挖區(qū)i調(diào)配到j(luò)的平均運(yùn)距（m）或運(yùn)輸單價(jià)cij （元/m3） ；xij從挖區(qū)i調(diào)配到j(luò)區(qū)的土方量（m3）。建建筑筑施施工工3 例題矩形廣場(chǎng)各調(diào)配區(qū)的土方量如圖所示，相互之間的平均運(yùn)距見(jiàn)表2，試求最優(yōu)土方調(diào)配方案。 w3 300 w4 350 t1 500 t2 600 t3 450 w1 500 w2 400各調(diào)配區(qū)的土方量建建筑筑施施工工|解：（1）先將圖中的數(shù)值標(biāo)注在填、挖方平衡及運(yùn)距表2中 表2 挖填方平衡及運(yùn)距表建

19、建筑筑施施工工801104090501309015013080140100 1550 1550 350 300 400 500挖方量（m3） 450 t3 600 t2 500 t1填方量（m3） w4 w3 w2 w1挖方 填方40050350250300200在單位運(yùn)價(jià)表中將在單位運(yùn)價(jià)表中將t3 這一列運(yùn)價(jià)劃去，表示這一列運(yùn)價(jià)劃去，表示t3 的需求的需求 已滿足已滿足建建筑筑施施工工1）計(jì)算位勢(shì)數(shù) ui、v j對(duì)有調(diào)配數(shù)方格令 u10依次計(jì)算各ui、vjv1=100v2=150v3=90u1=0u3=-20u4=-100u2= -50(3) 最優(yōu)解的判別最優(yōu)解的判別cij =uiv j建建

20、筑筑施施工工2）計(jì)算檢驗(yàn)數(shù)ij。v1=100v2=150v3=90u1=0u3=-20u4=-100u2=-50+10 +表5 檢驗(yàn)數(shù)的計(jì)算檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表，從中可以知道檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表，從中可以知道22= 10 0 0，故初始方案不是最優(yōu)，故初始方案不是最優(yōu)無(wú)調(diào)配數(shù)方格的檢驗(yàn)數(shù) ij = cij （uiv j）若所有 ij 0 則方案最優(yōu)，結(jié)束否則方案不是最優(yōu)，繼續(xù)調(diào)整、檢驗(yàn)，直到達(dá)到最優(yōu)建建筑筑施施工工801104090501309015013080140100 1550 1550 350 300 400 500挖方量（m3） 45040050 t3 600350250 t2 500300200 t1填方量（m3） w4 w3 w2 w1挖方 填方(4) 用用“閉回路法閉回路法”進(jìn)行調(diào)整進(jìn)行調(diào)整1）找出x22的閉回路：從x22空格出發(fā)，沿水平或豎直方向前進(jìn)，遇到有適當(dāng)數(shù)字的空格作900的轉(zhuǎn)彎，然后依次繼續(xù)前進(jìn)，再回到出發(fā)點(diǎn)形成一條閉回路，如表6中形成的閉回路;x22表6 閉合回路建建筑筑施施工工801104090501309015013080140100 1550 1550 350 300 400 50