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文檔簡介
1、會計學(xué)1土方工程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)土方工程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)2022-5-72 是各類土木工程項目開始施工的第一個工序,土方工程具有工程量大、勞動強(qiáng)度大,施工條件復(fù)雜等特點,在土木工程施工中占有重要地位。 施工包括一切土的挖掘、填筑和運(yùn)輸?shù)冗^程以及排水、降水和土壁支承等過程。,2022-5-73碎石類土漂石土、塊石土、卵石土、 碎 石、 圓礫土、角礫土礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂粘土、亞粘土、輕亞粘土 土的顆粒級配或塑性指數(shù)根據(jù)土的沉積年代老粘性土、一般粘性土、 新近沉積粘性土、土的工程特性軟土、人工填土、黃土、 膨脹土、紅粘土、鹽漬土、凍土等 2022-5-74土方施工時土(石)的開挖難易程度 松軟土普通土堅土
2、砂礫堅土軟石次堅石堅石特堅石 土的工程分類2022-5-75土的分類土的分類土土 的的 名名 稱稱土的密度土的密度開挖方法開挖方法一類土一類土(松軟土松軟土)砂土、粉土、沖積砂土層、疏松的種植土、淤泥砂土、粉土、沖積砂土層、疏松的種植土、淤泥(泥炭泥炭)0.51.5用鍬、鋤頭挖掘,少許用腳蹬用鍬、鋤頭挖掘,少許用腳蹬二類土二類土(普通土普通土)粉質(zhì)粘土;潮濕的黃土;夾有碎石、卵石的砂;粉土混粉質(zhì)粘土;潮濕的黃土;夾有碎石、卵石的砂;粉土混卵卵(碎碎)石;種植土、填土石;種植土、填土0.116用鍬、鋤頭挖掘,少許用鎬翻用鍬、鋤頭挖掘,少許用鎬翻松松三類土三類土(堅土堅土)軟及中等密實粘土;重粉質(zhì)
3、粘土、礫石土;干黃土、含軟及中等密實粘土;重粉質(zhì)粘土、礫石土;干黃土、含有碎石卵石的黃土、粉質(zhì)粘土;壓實的填土有碎石卵石的黃土、粉質(zhì)粘土;壓實的填土1.751.9主要用鎬,少許用鍬、鋤頭挖主要用鎬,少許用鍬、鋤頭挖掘,部分用撬棍掘,部分用撬棍四類土四類土(砂礫堅土砂礫堅土)堅硬密實的粘性土或黃土;含碎石、卵石的中等密實的堅硬密實的粘性土或黃土;含碎石、卵石的中等密實的粘性土或黃土;粗卵石;天然級配砂石;軟泥灰?guī)r粘性土或黃土;粗卵石;天然級配砂石;軟泥灰?guī)r1.9先用鎬、撬棍,后用鍬挖掘,先用鎬、撬棍,后用鍬挖掘,部分用楔子及大錘部分用楔子及大錘五類土五類土(軟石軟石)硬質(zhì)粘土;中密的頁巖、泥灰?guī)r
4、、白堊土;膠結(jié)不緊的硬質(zhì)粘土;中密的頁巖、泥灰?guī)r、白堊土;膠結(jié)不緊的礫巖;軟石灰及貝殼石灰石礫巖;軟石灰及貝殼石灰石1.12.7用鎬或撬棍、大錘挖掘,部分用鎬或撬棍、大錘挖掘,部分使用爆破方法使用爆破方法六類土六類土(次堅石次堅石)泥巖、砂巖、礫巖;堅實的頁巖、泥灰?guī)r,密實的石灰泥巖、砂巖、礫巖;堅實的頁巖、泥灰?guī)r,密實的石灰?guī)r;風(fēng)化花崗巖、片麻巖及正長巖巖;風(fēng)化花崗巖、片麻巖及正長巖2.22.9用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬用爆破方法開挖,部分用風(fēng)鎬用爆破方法開挖用爆破方法開挖七類土七類土(堅石堅石)大理石;輝綠巖;玢巖;粗、中?;◢弾r;堅實的白云大理石;輝綠巖;玢巖;粗、中?;◢弾r;堅實的白云
5、巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r;微風(fēng)化安山巖;巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r;微風(fēng)化安山巖;玄武巖玄武巖2.53.1用爆破方法開挖用爆破方法開挖八類土八類土(特堅石)(特堅石)安山巖;玄武巖;花崗片麻巖;堅實的細(xì)?;◢弾r、閃安山巖;玄武巖;花崗片麻巖;堅實的細(xì)粒花崗巖、閃長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖、角閃巖長巖、石英巖、輝長巖、輝綠巖、玢巖、角閃巖2.73.3用爆破方法開挖用爆破方法開挖2022-5-76 自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后組織被破壞,其體積因松散而增大,以后雖經(jīng)回填壓實,也不能恢復(fù)為原來狀態(tài)時的體積。土的可松性程度,一般用最初可松性系數(shù)和最后可松性系數(shù)來表示 :12VVKs(1.1
6、.1)2022-5-77式中 V1土在天然狀態(tài)下的體積; V2土經(jīng)開挖后的松散體積; V3土經(jīng)回填壓實后的體積。 土的可松性與土的土質(zhì)有關(guān),根據(jù)土的工程分類,其相應(yīng)可松性系數(shù)見表1.1.1。13VVKs (1.1.2)2022-5-78松方)(124024. 1100032mv實方)(5 .96104. 1100033mv松方)留(1192.31.24961.53mv松方)(3 .119204. 124. 110003m松方)棄(47.71192.312403mv37 .47)04. 111 (24. 11000m2022-5-79 一般土的干濕程度用含水量表示,土的含水量()是土中水的質(zhì)量(
7、mw)與土的固體顆粒質(zhì)量(ms)之比,以百分比表示。%100swmm(1.1.3)含水量小于5%的稱為干土;在5%30%間的稱為潮濕土;大于30%的稱為濕土。2022-5-7102022-5-7111.1.1 水力坡度示意圖)(21LhhkiKv式中: v水在土中的滲流速度(md); K土的滲透系數(shù)(m/d); I 水力坡度,表示兩點水頭差(h1-h2) 與其水平距離L之比。2022-5-712地下管線、工程水文地質(zhì)、氣象等;建筑物、構(gòu)筑物、管道、墳?zāi)埂峡?、垃圾、樹根等?施工區(qū)域設(shè)置排水設(shè)施,如排水溝、截水溝、擋水土壩主要道路結(jié)合永久性道路一次修筑,臨時道路整平鋪上碎石面層即可;防洪、邊坡
8、穩(wěn)定、凍土開挖、填方等。2022-5-713 場地平整前,應(yīng)首先確定場地的設(shè)計標(biāo)高(一般設(shè)計文件上有規(guī)定),然后計算挖填方土方量進(jìn)行土方調(diào)配,選擇土方施工機(jī)械,擬定施工方案。平整前和平整后土方量相等,挖填方平衡大型廠礦建筑、設(shè)計單位進(jìn)行場平設(shè)計,施工單位進(jìn)行施工2022-5-714 當(dāng)小型場地?zé)o特殊要求時,一般可根據(jù)平整前和平整后土方量相等的原則確定設(shè)計標(biāo)高,但這僅意味著將場地推平,并不能保證總土方量最小。場地不同設(shè)計標(biāo)高的影響見圖1.2.1。 圖1.2.1 場地不同標(biāo)高的影響設(shè)計標(biāo)高為H1,填方大于挖方;設(shè)計標(biāo)高為H2,挖方大于填方2022-5-715計算前,將場地劃分為方格網(wǎng)(1010m4
9、040m),利用地形圖求出各方格角點的設(shè)計標(biāo)高,一般來說理想的設(shè)計標(biāo)高應(yīng)使場地內(nèi)土方在平整前和平整后相等。見圖1.2.2。圖1.2.2場地設(shè)計標(biāo)高簡圖(a) 地形圖上劃分方格; (b)設(shè)計標(biāo)高示意圖1等高線;2自然地坪;3設(shè)計標(biāo)高平面;4自然地面與設(shè)計標(biāo)高平面的交線(零線)2022-5-716即:)4(122211211220NHHHHaNaHNNHHHHH12221121104)((1.2.1)式中: H0所計算場地的設(shè)計標(biāo)高(m); a 方格邊長(m); N 方格數(shù)。 H11、H12、H21、H22某一方格的4個角點標(biāo)高(m)。2022-5-717 : H11一個方格的單獨角點標(biāo)高; H1
10、2、H212個方格共有的角點標(biāo)高; H224個方格共有的角點標(biāo)高。 因此,如果將所有方格的4個角點標(biāo)高相加,則類似H11這樣的角點加1次,類似H12、H21的角點加2次,類似H22的角點標(biāo)高加4次。因此,式(1.2.1)可改寫為: 2022-5-718式中: H11方格所獨有的角點標(biāo)高(m); H22個方格共有的角點標(biāo)高(m); H33個方格共有的角點標(biāo)高(m); H44個方格共有的角點標(biāo)高(m)。NHHHHH443243210(1.2.2)2022-5-719 按式(1.2.2)計算出的設(shè)計標(biāo)高為一理論值,而在實際施工過程中還要考慮下列因素的影響對設(shè)計標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。 由于土具有可松性,回填壓
11、實恢復(fù)不了原來狀態(tài),要相應(yīng)提高設(shè)計標(biāo)高。如圖1.2.3所示。 設(shè) 為土的可松性引起設(shè)計標(biāo)高的增加值,則設(shè)計標(biāo)高增加值 為:hwv2022-5-720式中 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后的總挖方體積; 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的總挖方體積; 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的挖方區(qū)總面積。 WVWVWF設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后,總填方體積變?yōu)椋篽FVVWWW(1.2.3)圖1.2.3 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整示意圖(a)理論設(shè)計標(biāo)高;(b)調(diào)整設(shè)計標(biāo)高2022-5-721 式中 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后的總填方體積; 土的最后可松性系數(shù)。 此時,填方區(qū)的標(biāo)高也應(yīng)與挖方區(qū)一樣,提高 ,即:式中: 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前的總填方體積; 設(shè)計標(biāo)高調(diào)整前總填方區(qū)總面積。)(SWWSWT
12、KhFVKVVTVSKhTTSWWTTTFVKhFVFVVh)(TvTF(1.2.4)2022-5-722 經(jīng)移項整理簡化得(當(dāng)VTVw):) 1(SWTSWKFFKVh故考慮土的可松性后,場地設(shè)計標(biāo)高的計算公式應(yīng)調(diào)整為: hHH00 (1.2.5)(1.2.6)2022-5-723按設(shè)計要求確定;無設(shè)計要求,一般要求泄水坡度不小于0.2。單向泄水場地較小,降水量較??;雙向泄水場地較大或降水量較大時。2022-5-724 按單向泄水或雙向泄水要求,計算出場地各方格角點實際施工時采用的設(shè)計標(biāo)高。將場地H0作為場地的中心線(或角點)標(biāo)高,場地任一點設(shè)計標(biāo)高為:yyxxnililHH0 式中:lx、
13、ly計算點沿x、y方向距中心點的距離; ix、iy場地沿x、y方向的泄水坡度。當(dāng)ix(或iy)為零時,為單向泄水; 計算點比中心點高時,取“+”;計算點比中心點低時,則取“-”。(1.2.7)2022-5-725(a)單向泄水;(b)雙向泄水圖1.2.4 考慮泄水坡度對設(shè)計標(biāo)高的影響例如,在圖1.2.4中,角點H52、H42的設(shè)計標(biāo)高為:1)對于H52點,屬單向泄水, aiHliHH5 . 100522022-5-7262) 對于H42點,屬雙向泄水, yxyyxxaiaiHililHH5 . 05 . 10042土方量計算四角棱柱體法近似計算,有時誤差達(dá)33;三角棱柱體法計算較為精確,一般采
14、用計算機(jī)計算。 小型場地計算一般采用四角棱柱體法,四角棱柱體法將所需計算的場地劃分為方格法,然后按方格網(wǎng)和確定的零線具體計算各方格的土方量。具體計算步驟如下:2022-5-727HHhnn (1.2.8)式中 hn 角點的施工高度(m),“+”號表示填方,“”表示挖方; Hn 角點的設(shè)計標(biāo)高(m); H 角點的自然地面標(biāo)高(m) 。 即確定相鄰一挖一填兩角點間方格邊線上的零點,此點即不挖也不填,方格中各相鄰邊線的零點間的連線即為零線(挖、填方分界線)。2022-5-728零點位置可通過下式確定 (見圖1.2.5):圖1.2.5 零點位置計算示意圖211hhahx式中: x零點至A點距離; h1
15、、h2施工高度;a 方格邊長(m)。 2022-5-729零線確定后,便可進(jìn)行土方量計算。 計算土方量時,先求出各方格挖、填土方量和場地周圍邊坡挖、填土方量,把挖、填土方量分別加起來,就得到場地總土方量。)(443212hhhhaV 式中 V填方或挖方體積(m3); h1、h2、h3、h4方格四個角點的施工高度(m); a 方格邊長(m)。(1.2.10)2022-5-730)hc)(h(bahacbV31842填 (1.2.11) 圖1.2.7 兩挖和兩填的方格2022-5-731 )he)(h(dahaedV42842挖 式中: h填方或挖方施工高程總和,用絕對值代入; b、c零點到一角點
16、的邊長。(1.2.12)2022-5-732圖1.2.8 三挖一填的方格 63bchV填(1.2.13)2022-5-7335hhh)2bc-(a5h)2bc-a42122(挖V(1.2.14)2022-5-734hhV4a22挖(填)挖(填)挖(填)V挖(填)hha挖方(或填方)的體積;方格角點中挖方(或填方)施工高度總和(均用絕對值相加);方格四個角點施工高度總和(均用絕對值相加);方格邊長。2022-5-735mHBBH1/1土方邊坡坡度坡度系數(shù)HBma、直線邊坡b、折線邊坡c、踏步式邊坡2022-5-736 邊坡的畫法可根據(jù), 假定填方坡度1:1.5,挖方坡度1:1.25,四個角點挖、
17、填方施工高度已知,計算角點挖、填方邊坡坡度(方格用1:1000,邊坡用1:100)邊坡計算示意圖L10.390.930.380.970.930.380.390.970.930.93挖方區(qū)填方區(qū)1234567891011121314151234567891011121413L42022-5-737邊坡土方量近似劃分為二種近似幾何圖形計算:三角棱錐體(1):例如11131LFv 25121mhF 三角棱柱體邊坡體積(4):4532LFFv 例如式中:F1邊坡斷面積;L1邊坡1的長度; h5 角點施工高度;m邊坡坡度系數(shù)。mh5h5F12022-5-738角點5邊坡寬度 0.931.251.16m
18、角點15邊坡寬度 0.381.250.48m角點1邊坡坡度 0.391.50.59m 角點11邊坡寬度 0.971.51.46m 2022-5-739 基坑土方量可按立體幾何中的擬柱體(由兩個平行的平面做底的一種多面體)體積公式計算,即:)(6)4(61111201babbaaabHFFFHv(1.2.13)式中: F1、F2基坑頂、底面積; F 0基坑中截面積; H基坑深度(m) a、b基坑上口寬度和長度(m); a1、b1基坑底面寬度和長度。2022-5-740有時為了計算方便,也可采用平均斷面法計算土方量,即:)(2)(21121baabhFFhv 基槽和路堤的土方量可以沿長度方向分段用
19、同樣方法計算:)4(620111FFFLvV1第一段土方量(m3);v總土方量(m3)L1第一段長度(m); F1、F2、F0兩端和中截面面積。2022-5-741 試計算如圖所示獨立基礎(chǔ)的挖方量,回填土量和棄土量(邊坡1:0.3,KS1.3,ks1.05)。解:上口:2500150220000.324000mm4m 下口:250015022800mm2.8m 中口: (40002800)23400mm3.4m 2022-5-74225001501505005002000500500500單位:mm2022-5-743(實方)實方)(5 . 415 . 05 . 05 . 15 . 05 .
20、23222mvj336.2326)8 . 28 . 244 . 34 . 344(mvw335.2305. 130. 1)5 . 436.23()mkkvvvssjW(留(松方)2022-5-744302. 735.233 . 136.23mvkvvsw留棄 某建筑場地地形圖方格網(wǎng)(a20m)布置如圖,地面泄水坡度ix3,iy2,試計算場地設(shè)計標(biāo)高,并計算挖填方土方量。2022-5-74542.5xi43.043.544.044.545.01-11-21-31-42-12-22-32-4yi20202020圖某建筑場地地形圖和方格網(wǎng)布置(單位:m)2022-5-746 按地形圖所標(biāo)等高線,用插
21、入法求出各方格角點地面標(biāo)高,采用插入法時假定兩根等高線之間地面坡度直線變化。 如角點4的地面標(biāo)高,根據(jù)相似三角形原理。Lxhx:5 . 0:xLhx5 . 0圖2 插入法計算簡圖H444.0hxxL0.544.5基面42022-5-747xhH00.444 在圖上只要量出x和L的長度,便可算出H4的數(shù)值,算出各點地面高度標(biāo)在方格網(wǎng)上。12345678910111214151343.2443.6743.9444.3444.8042.9443.3543.7644.1744.6742.5842.9043.2343.6744.1743.6343.6943.7543.8143.8743.5943.654
22、3.7143.7743.8443.5543.6143.6743.7343.790.390.020.19-0.53-0.930.650.30-0.050.40-0.840.970.710.440.66-0.381-11-21-31-42-12-22-32-4yixi12345678910111214151343.2443.6743.9444.3444.8042.9443.3543.7644.1744.6742.5842.9043.2343.6744.1743.6343.6943.7543.8143.8743.5943.6543.7143.7743.8443.5543.6143.6743.7343
23、.790.390.020.19-0.53-0.930.650.30-0.050.40-0.840.970.710.440.66-0.381-11-21-31-42-12-22-32-4yixi施工高度角點編號地面標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高322022-5-74879.17458.4217.4480.4424.431HmH72.698)67.4323.4390.4267.4494.4234.4494.4367.43(222mH12.525)17.4476.4335.43(444按公式(1.2.2)mNHHHH71.438412.52572.69879.17444242102022-5-749按設(shè)計要求的泄水坡
24、度計算方格各角點的設(shè)計標(biāo)高,以場地中心線角點8為H0,其余角點設(shè)計標(biāo)高為:挖)(53. 034.4481.434hmHH63.4304. 012. 071.4322034001填)(39. 024.4363.431hmHH43.610.04-0.06-43.712203200122022-5-750 零點:2-3,7-8,8-13,9-14,14-15零點距角2的距離m90. 119. 002. 002. 020零點距角7的距離m14.1705. 030. 030. 0202022-5-7513210.2850.560.05761000.050.300.190.020.050.194400mV
25、挖方格1-2挖、填土方量3218.2850.560.10241000.050.300.190.020.300.024400mV)()(填2022-5-752方格2-2土方量320.160.440.710.050.300.054400mV挖22140.160.440.710.050.300.440.710.304400mV填邊坡土方量挖423222413121VVVVVVV邊坡土方量填423222122111VVVVVVV2022-5-753 土方調(diào)配,就是對挖土的利用、堆棄和填土三者之間的關(guān)系進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)處理。土方調(diào)配的目的,挖、填方平衡,土方施工的費用最少。 .調(diào)配區(qū)的劃分應(yīng)與房屋或構(gòu)筑物的
26、位置相協(xié)調(diào),并滿足主導(dǎo)土方施工機(jī)械的要求; 當(dāng)土方運(yùn)距較大,可根據(jù)地形就近棄土或借土,每一個借土區(qū)或棄土區(qū)可作為一個獨立的調(diào)配區(qū); 調(diào)配區(qū)的范圍和方格網(wǎng)相協(xié)調(diào),若干個方格組成一個調(diào)配區(qū)。2022-5-754 計算平均運(yùn)距即挖土區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離。因此,確定平均運(yùn)距需先求出各個調(diào)配區(qū)土方重心,其方法如下: 取場地方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標(biāo)軸,分別求出各區(qū)土方重心的位置。iiiVxVX (1.3.1)iiiVyVY( 1.3.2)2022-5-755式中:調(diào)配區(qū)的重心坐標(biāo)(m); 每個方格的土方工程量(m3); 每個方格的重心坐標(biāo)(m)。 重心求出后,標(biāo)在相應(yīng)的調(diào)配區(qū)圖上,用比例尺量出
27、每對調(diào)配區(qū)平均運(yùn)距,或用公式進(jìn)行計算: 每對調(diào)配區(qū)的平均運(yùn)距l(xiāng)0為:220)()(TWTWYYXXl2022-5-756:計算平均運(yùn)距,假定各方格土方量已算出(以到為例)區(qū)方格 x10;y30方格 x26.66; y26.66yx136.00+25.90-17.90-117.00-270.00XXYY2020方格202002022-5-757區(qū)方格 x33.3 y33.3方格 x50 y30方格 x70 y30區(qū)66.129 .2513666.269 .2510136x47.299 .2513666.269 .2530136y6 .622701179 .1770270501173 .339 .
28、17x區(qū)3027011717.9302703011733.317.9ymL49.9429.473012.6662.6222022-5-758T1T2TjTn挖方量W1X11C11X12C12X1jC1jX1nC1na1W2X21C21X22C22X2jC2jX2nC2na2WiXi1Ci1Xi2Ci2XijCijXinCinaiWmXm1Cm1Xm2Cm2XmjCmjXmnCmnam填方量b1b2bjbnnjjmiiba11挖方區(qū)填方區(qū)2022-5-759整個場地劃分為:W1,W2,Wm 挖方量:a1 , a2 , am : T1,T2,Tn 填方量: b1 , b2 , bn假定挖填方平衡:
29、njjmiiba11從W1到T1的平均運(yùn)距為C11,調(diào)配的土方量為X11;從Wi到Tj的平均運(yùn)距為Cij,調(diào)配土方量為Xij。2022-5-760 土方調(diào)配問題求一組Xij的值,使目標(biāo)函數(shù)minjijijxcz11為最小值,并滿足下列條件:injijax 1;,mi 2 1jmiijbx 1;,nj 2 1 0ijx2022-5-761 從這個目標(biāo)函數(shù)可以看出這是線性規(guī)劃中的運(yùn)輸問題,可以用表上作業(yè)法和單純形法求解,運(yùn)輸問題用表上作業(yè)法較方便。所示是一矩形場地,現(xiàn)已知各調(diào)配區(qū)的土方量和各填、挖區(qū)相互之間的平均運(yùn)距,試求最優(yōu)土方調(diào)配方案。 用表上作業(yè)法是以線性理論為基礎(chǔ)的,其方法和步驟如下:20
30、22-5-762圖1.3.1 各調(diào)配區(qū)的土方量和平均運(yùn)距2022-5-763T1T2T3挖方量(m3)W1X1150X1270X13100500W2X2170X2240X2390500W3X3160X32110X3370500W4X4180X42100X4340400填方量(m3)8006005001900挖方區(qū)填方區(qū)2022-5-764 用最小元素法,所謂最小元素法,即對運(yùn)距最小的一對挖填方區(qū),優(yōu)先地,最大限度地供應(yīng)土方量 首先在 表1.3.2中找一運(yùn)距最小值(本例中,可在C22 、C43任取其中一個,如C43)。首先確定X43的值,使其盡可能的大,即X43min(400,500)400(再
31、大也不可能大于W4挖方區(qū)所能夠提供的土方量)。 由于W4挖方區(qū)的土方全部調(diào)到T3填方區(qū),所以X41X420,將400填入表1.3.3中的X43格內(nèi),同時在X41,X42格內(nèi)畫上一個“”號。2022-5-765T1T2T3挖方量W15005070100500W2705004090500W33006010011010070500W48010040040400填方量8006005001900填方量挖方量2022-5-766 然后在其余的沒有調(diào)配土方量和“”號的方格內(nèi),再選一個運(yùn)距最小的方格,即C22=40,讓X22值盡可能的大,即X22=min(500,600)500。同時使X21X230。 同樣將
32、500填入表1.3.3中X22格內(nèi),并且在X21、X23格內(nèi)畫上“”。閉回路法位勢法求檢驗數(shù)ij所有0ij為最優(yōu)方案 位勢法較閉回路法簡便,只介紹用位勢法求檢驗數(shù)2022-5-767 檢驗時首先將有調(diào)配數(shù)字的平均運(yùn)距列出來,然后根據(jù)這些數(shù)字方格,按下式求出兩組位勢數(shù):(1.3.8)(1.3.9) 位勢求出后,可根據(jù)式(1.3.9)求出檢驗數(shù)ijjivu ,) 2 1( ) 2 1(njvmiuji,;, jiijvucijc平均運(yùn)距; 位勢數(shù)。jiijijvuc所有檢驗數(shù)為正數(shù),說明該方案為最優(yōu)方案,否則需調(diào)整。2022-5-768位勢T1T2T3 v1=50v2=100v3=60 W1u1=
33、00-307040100W2u2=-60807009090W3u3=10000W4u4=-205080201000填方區(qū)挖方區(qū)uivj注:白的數(shù)字為有調(diào)配數(shù)字方格的平均運(yùn)距。注:白的數(shù)字為有調(diào)配數(shù)字方格的平均運(yùn)距。2022-5-769 位勢求出后,按公式(1.3.9)求檢驗數(shù)(求各空格檢驗數(shù))3010007012(出現(xiàn)負(fù)檢驗數(shù),不是最優(yōu)方案)80)60(507021 在所有負(fù)檢驗數(shù)中選一個(一般即選最小的一個),本例中便是12,把它對應(yīng)的變量x12作為調(diào)整的對象。 2022-5-770 2)找出x12的閉回路。從x12格出發(fā),沿水平或豎直方向前進(jìn),遇到有數(shù)字的方格作90轉(zhuǎn)彎(或不轉(zhuǎn)彎),然后繼
34、續(xù)前進(jìn)。如果路線恰當(dāng)經(jīng)有限步就回到出發(fā)點,形成一條以有數(shù)字的方格為轉(zhuǎn)角點、用水平和豎直線聯(lián)起來的閉回路(表1.3.5)。 再從空格x12出發(fā),沿著閉回路的一個方向一直前進(jìn),在各奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點的數(shù)字中挑一個最小的(本例中便是在“100,500”中選出“100”),將它由x32,調(diào)到方格x12中。2022-5-771 T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400填方區(qū)挖方區(qū)2022-5-772 將“100”填入方格x12中,被挑出數(shù)字的x32為0(該格變?yōu)榭崭?;同時將閉回路上其他的奇數(shù)次轉(zhuǎn)角上的數(shù)字都減去“100”,偶數(shù)次轉(zhuǎn)角上的數(shù)字都增加“100”,使得填挖的土方量仍然
35、保持平衡。這樣調(diào)整后,便可得到新調(diào)配方案如表1.3.6。2022-5-773位勢T1T2T3挖方量v1=50v2=70v3=60 W1u1=04005010070500W2u2=-307050040500W3u3=104006011010070500W4u4=-208040040400填方量8006005001900vjui填方區(qū)挖方區(qū)2022-5-774 對新調(diào)配方案,仍用位勢法檢驗,判斷是否為最優(yōu)方案,經(jīng)檢驗該方案所有檢驗數(shù)為正值。其目標(biāo)函數(shù)為:)(940004040070100604004050070100504003mmz土方調(diào)配圖為:圖1.3.2 土方調(diào)配圖2022-5-775 開挖
36、基坑或溝槽時,土壤中的含水層常被切斷,地下水將會不斷的涌入坑內(nèi),如不及時進(jìn)行排除,不僅影響正常施工,還會造成地基承載力降低或邊坡坍塌事故。 施工排水排除地面水降低地下水地下水的排除設(shè)置排水溝截水溝修筑土堤等2022-5-776 排水溝的設(shè)置利用地形,以便將水直接排除場外,或流至低洼處再用水泵抽走。橫斷面不小于0.50.5m2縱向坡度應(yīng)根據(jù)地形確定一般不小于3平坦地區(qū)不小于2沼澤地區(qū)可減至1 在山坡地區(qū)施工,在較高一面山坡處設(shè)置截水溝,阻止山坡處水流入施工現(xiàn)場。 在場地平坦處,除設(shè)置排水溝外,還要修筑土堤,以防止場外水流入施工現(xiàn)場。2022-5-777降低地下水位的方法主要有:集水井降水法、井點
37、降水法等。 集水井降水也稱基坑排水,是指在基坑開挖過程中,在基坑底設(shè)置集水井,并在基坑底四周或中央開挖排水溝,使水流入集水井內(nèi),然后用水泵抽走的一種施工方法。(圖1.4.1)。 特點為設(shè)備簡單,管理維護(hù)方便,主要適應(yīng)于土質(zhì)情況較好,地下水不很旺的情況。1(集水井降水).swf2022-5-778圖1.4.1 集水井降水1-排水溝;2-集水井;3-反濾層;4-進(jìn)水口;5-撐杠;6-豎撐板;7-撐板1(集水井降水).swf2022-5-779 集水井應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外,地下水走向的上游。根據(jù)地下水量大小、基坑平面形狀及水泵能力,集水井每隔2040m設(shè)置一個。直徑和寬度0.60.8m;深度低于挖土
38、面0.71m;集水井底低于基坑底12m;井底鋪碎石濾水層,坑壁加固以免泥砂流失。2022-5-780 靜水中有靜水壓力,動水中有動水壓力。在地下水流同樣也有壓力,它在地下水動力學(xué)中稱為“滲透壓力”。 當(dāng)坑底和地下水面存在水頭差,水在滲流過程中受到土粒的阻力(T),而水則對土粒產(chǎn)生一種反力(GD),這種反力叫做動水壓力。動水壓力GD的大小與水力坡度成正比,如圖1.4.2所示。2022-5-781 圖 1.4.2 動水壓力原理圖(a)水在土中滲流的力學(xué)現(xiàn)象;(b)動水壓力對地基土的影響1、2土顆粒 ww021FhrTLFFhrwwT單位土體阻力 ,GDTDwGLhhrT212022-5-782ww
39、DrlhrIG式中 GD 動水壓力(kN/m3); w 水的重力密度; I 水力坡度(等于水位差除以滲流路線長度)。 由上式可以看出,動水壓力GD與水力坡度 I 成正比,水位差越大,動水壓力越大,而滲透路程越長,動水壓力越小。2022-5-783 產(chǎn)生流砂現(xiàn)象主要是由于地下水的水力坡度大,即動水壓力大,而且動水壓力的方向(與水流方向一致)與土的重力方向相反,土不僅受到水的浮力,而且受到動水壓力的作用,有向上舉的趨勢,如上圖所示。 :wDrG 流砂宜發(fā)生在中。在粗大砂礫中,因孔隙大,水在其間流過時阻力小,動水壓力也小,不易出現(xiàn)流砂。(1.4.2)2022-5-784 此外當(dāng)基坑坑底位于不透水層內(nèi)
40、,而其下面為承壓水的透水層,基坑不透水層的覆蓋厚度的重量小于承壓水的頂托力時,基坑底部便可能發(fā)生管涌現(xiàn)象(圖1.4.3),即:rhrHw式中 H 壓力水頭(m); h 坑底不透水層厚度(m); rw 水的重力密度(1000kg/m3); r 土的重力密度(kg/m3)。(1.4.3)2022-5-785圖1.4.3 管涌冒砂1不透水層;2透水層;3壓力水位線;4承壓水的頂托力 發(fā)生流砂現(xiàn)象的重要條件是。防止流砂的途徑減小或平衡動水壓力;設(shè)法使動水壓力的方向向下;截斷地下水流。2022-5-786在枯水期施工 ,減少動水壓力;拋大石塊, 以平衡動水壓力;打板樁,增加水流途徑,減少動水壓力;水下挖
41、土 ,平衡或減少動水壓力; 井點降低地下水位,使動水壓力向下; 攪拌樁或地下連續(xù)墻,截水,支承土水壓力。 2022-5-787 井點降水法是在基坑開挖前,預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管(井),利用抽水設(shè)備從開挖前和開挖過程中不斷地抽水,使地下水位降低到坑底以下,直至基礎(chǔ)工程施工完畢。 各類井點適應(yīng)土層的滲透系數(shù),降低水位深度參照表1.4.1選用。井點降水的方法有:噴射井點電滲井點深井井點等選用土層的滲透系數(shù)降低水位的深度設(shè)備條件經(jīng)濟(jì)性比較2022-5-788井的類別土層滲透系數(shù)K(m/d)降低水位深度(m)單層輕型井點0.15036多層輕型井點0.150612噴射井點0.12820電滲井點
42、152022-5-789 輕型井點是沿基坑四周每隔一定距離埋入井點管(下端為濾管)至地下蓄水層內(nèi),井點管上端通過彎聯(lián)管與總管連接,利用抽水設(shè)備將地下水從井點管內(nèi)不斷抽出,使原有地下水位降至坑底以下(如圖1.4.4所示)。2022-5-790圖1.4.4 輕型井點全貌圖1井點管;2濾管;3集水總管;4彎聯(lián)管;5水泵房;6原地下水線;7降低后的地下水位線井點降水原理.wmv2022-5-791 輕型井點設(shè)備主要是由井點管、濾管、集水總管及抽水機(jī)組等組成。井點管 井點管直徑為3850mm、長為57m(一般為6m);下端配有外徑3851mm,長1.01.2m濾管;濾管上的濾孔面積占表面積2025;下端
43、為鑄鐵頭。其構(gòu)造如圖1.4.4b所示。集水總管集水總管為內(nèi)徑127mm的無縫鋼管;每段長4m,上面裝有與井點管連接的短接頭;接頭間距0.8m或1.2m。2022-5-792圖1.4.4 井點管的構(gòu)造a)井點管;b)濾管構(gòu)造;c)井點管壁眼孔布置1井點濾管;2濾孔;3塑料繩骨架;4纖維網(wǎng)眼布;5篩絹2022-5-793基坑寬度小于6m,降水深度不大于5m,單排井點布置在地下水流上游;基坑寬度大于6m或土質(zhì)不良,雙排線狀井點,布置在地下水流上游;基礎(chǔ)面積較大,環(huán)形井點,并在四角加密;井點管距井壁邊緣保持在0.71m,間距一般為0.81.6m。 單排井點和環(huán)形井點的布置方式見圖1.4.5和圖1.4.
44、6.2022-5-794圖1.4.5 單排井點1集水總管;2井點管;3抽水設(shè)備圖1.4.6 環(huán)形井點1集水總管;2井點管;3抽水設(shè)備H22022-5-795 輕型井點的降水深度,在井點管底部(不包括濾管)處,一般不超過6m。對井點系統(tǒng)進(jìn)行高程布置時,應(yīng)考慮井點管的標(biāo)準(zhǔn)長度,井點管露出地面的長度(約0.20.3m),以及濾管必須在透水層內(nèi) 井點管的埋設(shè)深度H1,可按下式計算(圖1.4.6):1121IlhHH式中 井點管埋置面至基坑底面的距離(m); 基坑底面至降低后的地下水位線的距離,一般取0.51m; 水力坡度,單排井點取14,環(huán)形井點取110; 井點管至基坑中心的水平距離(m)。2H1hI
45、1l2022-5-796 單層輕型井點系統(tǒng)所能降低的水位,一般為36m。當(dāng)用一層輕型井點達(dá)不到降水深度要求時,可采用二層輕型井點(圖1.4.7),即先挖去第一層井點降水后所排干的土,然后再在其底部裝設(shè)第二層井點。1第一層井點管;2第二層井點管;3原地下水位線;4降低后的地下水位線圖1.4.7 二層輕型井點2022-5-797 井點計算由于受水文地質(zhì)條件和井點設(shè)備等許多不易確定的因素影響,目前計算出的數(shù)值只是近似值。 井點系統(tǒng)的涌水量按水井理論進(jìn)行計算。輕型井點的計算內(nèi)容涌水量計算;井點管數(shù)量與間距確定;抽水設(shè)備選擇等。2022-5-798 水井根據(jù)其井底是否到達(dá)不透水層,分為完整井與非完整井。
46、井底到達(dá)不透水層的稱為完整井;否則為非完整井。無壓完整井井底到達(dá)不透水層,且地下水無壓力(圖1.4.8a); 無壓非完整井底未到達(dá)不透水層,且地下水無壓力(圖1.4.8b); 2022-5-799承壓完整井井底到達(dá)不透水層,兩不透水層間為有壓地下水(圖1.4.8c); 承壓非完整井井底未到達(dá)不透水層,兩不透水層間為有壓地下水(圖1.4.8d)2022-5-7100圖1.4.8 水井類型a)無壓完整井;b)無壓非完整井;c)承壓完整井;d)承壓非完整井2022-5-7101 目前計算輕型井點所用公式都有一定的使用條件。 若矩形基坑長寬比大于5,或基坑寬度大于2倍抽水影響半徑時;應(yīng)將基坑分成幾小塊
47、,使其符合計算公式使用條件,分別計算涌水量再相加。 2022-5-7102 井點系統(tǒng)理論計算,是以法國水力學(xué)家裘布依的水井理論為基礎(chǔ)。 根據(jù)該理論,當(dāng)均勻在井內(nèi)抽水時,井內(nèi)水位開始下降,而周圍含水層中的潛水流向水位降低處。 經(jīng)過一段時間,井周圍的水面由水平變成彎曲水面,最后趨于穩(wěn)定,成為向井傾斜的水位降落漏斗。2022-5-7103 根據(jù)達(dá)西直線滲透公式,無壓完整井的涌水量Q為:rRhHkQlglg366. 122(1.4.5)式中: Q涌水量(m3/d); H 含水層厚度(m); R抽水影響半徑(m); r 水井半徑(m); h 井內(nèi)水深(m); K滲透系數(shù)(md)。2022-5-7104
48、設(shè)水井水位降低值SH-h,得h HS;代入式(1.4.5)后則得無壓完整井單井涌水量計算公式:rRSSHkQlglg)2(366. 1(1.4.6) 井點系統(tǒng)是由許多井點同時抽水,各個單井水位降落漏斗相互影響,每個井的涌水量比單獨抽水時小,所以總涌水量并不等于各個單井涌水量之和。2022-5-7105 當(dāng)基坑的長寬比小于或等于長寬比小于或等于5;寬度小于或等于2倍抽水影響半徑(B2R),可將矩形井點系統(tǒng)換算成一個假想半徑為圓形井點系統(tǒng)計算, 其涌水量計算公式為:0lglg)2(366. 1xRSSHkQ(1.4.7) 式中 Q井點系統(tǒng)總涌水量(m3d); k土的滲透系數(shù)(md),可由實驗室或現(xiàn)
49、場抽水試驗確定; H含水層厚度(m), S水位降低值(m); R環(huán)狀井點系統(tǒng)的抽水影響半徑(m);可近似按下述經(jīng)驗公式計算:2022-5-7106)(95. 1mKHSR(1.4.8)x0環(huán)形井點系統(tǒng)的假想半徑(m),可按下式計算:)(0mFx (1.4.9)上式中,F(xiàn)為環(huán)狀井點系統(tǒng)所包圍的面積(m)。2022-5-7107 在實際工程中往往會遇到無壓非完整井的井點系統(tǒng),如圖1.4.8b所示。這時地下水不僅從井的側(cè)面流入,還從井底滲入。因此涌水量要比完整井大。 精確計算比較復(fù)雜,為了簡化計算仍可采用公式(1.4.6)。此時式中含水層厚度H換成有效深度H0,H0值系經(jīng)驗數(shù)值,可查表1.4.2。
50、但是要注意,如果算得的H0值大于實際含水層厚度H時,則仍取H值。無壓非完整井環(huán)狀井點系統(tǒng)涌水量計算公式為:2022-5-710800lglg)2(366. 1xRSSHkQ(1.4.10)式中 H0含水層有效深度(m) K、S、R、x0同上。表1.4.2 有效深度H0值S/(s+l)0.8H01.3(s+l)1.5(s+l)1.7(s+l)1.85(s+l)注:s井管處水位降低值;l 濾管長度2022-5-7109 井點管的數(shù)量n,根據(jù)井點系統(tǒng)涌水量Q和單根井點管最大出水量q,按下式計算:qQn1 . 1 (1.4.1)式中:365Kldq 濾管直徑(m); 濾管長度(m)。
51、dl2022-5-7110 井點管間距D,按下式計算:)(mnLD 式中 L總管長度(m) 輕型井點系統(tǒng)的施工,主要包括施工準(zhǔn)備、井點系統(tǒng)安裝與使用。 井點系統(tǒng)的安裝順序是:挖井點溝槽、鋪設(shè)集水總管沖孔、沉設(shè)井點管、灌填砂濾料用彎聯(lián)管將井點管與集水總管連接安裝抽水設(shè)備試抽。2022-5-7111 井點管的沉設(shè)方法,常用的有下列兩種: a)用沖水管沖孔后,沉設(shè)井點管; b) 直接利用井點管水沖下沉。圖1.4.9 沖水管沖孔法沉設(shè)井點管(a)沖孔;(b)埋管1沖管;2沖嘴;3膠皮管;4高壓水泵;5壓力表;6起重機(jī)吊鉤7井點管;8濾管;9填砂;10粘土封口沖管直徑5070mm;長度比井點管長1.5m
52、;水壓0.61.2MPa;孔徑不小于300mm;沖孔深度比濾管底部低0.5m。3(輕 型 井 點 ) .swf2022-5-7112 井孔沖成后,應(yīng)立即拔出沖水管,插入井點管,并在井點管與孔壁之間,填灌干凈粗砂做砂濾層,砂濾層厚度一般為60100mm,填灌高度至少達(dá)到濾管頂以上11.5m,以保證水流暢通。上端地面處0.51間用粘土填實封口。 井點管使用時應(yīng)連續(xù)抽水,否則井管易堵塞或使邊坡塌方。 2022-5-7113 例例1.4.1 某工程基坑開挖(圖1.4.10),坑底平面尺寸為2015m2,天然地面標(biāo)高為0.00,基坑底標(biāo)高為-4.2m,基坑邊坡坡度為1:0.5。土質(zhì)為:地面至-1.5m為
53、雜填土,-1.5m至-6.8m為細(xì)砂層,細(xì)砂層以下為不透水層。地下水位標(biāo)高為-0.70m,經(jīng)揚(yáng)水試驗,細(xì)砂層滲透系數(shù)K=18md,采用輕型井點降低地下水位。2022-5-7114圖1.4.10 輕型井點系統(tǒng)布置圖 試求:1) 輕型井點系統(tǒng)的布置; 2) 輕型井點的計算及抽水設(shè)備選用。 2022-5-7115 總管的直徑選用127mm,布置在0.000標(biāo)高上,基坑底平面尺寸為2015m2,上口平面尺寸為: 井點管布置距離基坑壁為1.0m,采用環(huán)形井點布置,則總管長度: m24.225 . 02 . 420長m19.220.5)4.2(15寬mL8 .942 .212 .2622022-5-711
54、6 井點管長度選用6m,直徑為50mm,濾管長為1.0m,井點管露出地面為0.2m,基坑中心要求降水深度:ms45 . 07 . 02 . 4 采用單層輕型井點,井點管所需埋設(shè)深度:mIlhHH678. 56 .101 . 05 . 02 . 41121符合埋深要求。2022-5-7117 井點管加濾管總長為7m,井管外露地面0.2m,則濾管底部埋深在-6.8m標(biāo)高處,正好埋設(shè)至不透水層上?;娱L寬比小于5,因此??砂礋o壓完整井環(huán)形井點系統(tǒng)計算。 輕型井點系統(tǒng)布置見圖1.4.10。按無壓完整井環(huán)形井點系統(tǒng)涌水量計算公式: 2022-5-71180lglg)2(366. 1xRSSHkQ其中:
55、含水層厚度: H=6.8-0.7=6.1m 基坑中心降水深度: S=4m抽水影響半徑 :mKHSR7 .81181 . 6495. 195. 1環(huán)形井點假想半徑: mFx3 .131416. 32 .212 .2602022-5-7119dmQ/9 .10203 .13lg7 .81lg4)41 . 62(18366. 13故: 單根井點出水量:dmKldq/7 .26180 . 105. 01416. 36565333井點管數(shù)量:根427 .26/9 .10201 . 11 . 1qQn2022-5-7120井點管間距:mmnLD6 . 1 26. 242/8 .94取,根606 . 18
56、.94則實際井點管數(shù)量:根據(jù)總管長度為94.8m,井點管數(shù)量60根。 水泵所需流量:2022-5-7121hmdmQ3318 .4611239 .10201 . 1 水泵的吸水揚(yáng)程:mHS0 . 70 . 10 . 6 根據(jù)以上參數(shù),查相關(guān)離心泵選用手冊,選用3B33型離心泵可滿足抽水要求2022-5-7122 為了保證填方工程在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面的要求,必須正確選擇土壤的種類和填筑方法,以確保工程質(zhì)量。 (一)填土要求 碎石類土、砂土(使用細(xì)、粉砂時應(yīng)取得設(shè)計單位同意)和爆破石碴,可用作表層以下的填料; 含水量符合壓實要求的粘性土,可用作各層填料; 碎塊草皮和有機(jī)質(zhì)含量大于8%的土,僅用于無壓
57、實要求的填方; 1.土料選擇2022-5-7123分層壓實人工打夯0.2m,動力打夯不大于0.4m同類土填筑土質(zhì)不同,將透水性較大的置于較小的土層之下。 淤泥和淤泥質(zhì)土一般不能用作填料,但在軟土或沼澤地區(qū)經(jīng)過處理使含水量符合壓實要求后,可用于填方中的次要部位; 填料中不得含有鹽晶、鹽塊或含鹽植物的根莖。2022-5-7124 1.碾壓法 大面積填土,如平碾,羊足碾、氣胎碾、分別適應(yīng)于碾壓粘性土和非粘性土;粘性土;氣胎碾土壤壓力較為均勻,填土質(zhì)好,碾壓時從填土兩邊向中心進(jìn)行,碾壓時宜先用輕型碾,再用重型碾。2022-5-71252.夯實法木夯石硪蛙式打夯機(jī)適應(yīng)于小面積填土石 硪蛙式打夯機(jī)2022
58、-5-71263.振動法 主要適應(yīng)于壓實非粘性土,如爆破石渣,碎石類土,雜填土; 用振動碾可使石塊重新排列,達(dá)到密實要求。2022-5-7127土壓實后的密度和壓實功并不成正比關(guān)系。圖1.5.12 土的密度壓實功的關(guān)系圖 開始壓實,土的密度急劇增加,接近最大密度時,壓實功增加,土的密度無變化。2022-5-7128同一壓實功條件下,填土含水量對壓實質(zhì)量有直接的影響。土干燥,摩阻力大,不易被壓實;土有適當(dāng)含水量,水起潤滑作用,容易被壓實;使用同樣壓實功,得到密度最大,稱作最佳含水量。圖1.5.13 土的含水量與密度關(guān)系2022-5-7129 土在壓實功的作用下,其應(yīng)力隨深度增加而逐漸減小,影響深
59、度與壓實機(jī)械,土的性質(zhì)和含水量有關(guān),鋪土厚度應(yīng)小于壓實機(jī)械機(jī)械作用深度。用動力打夯機(jī) 0.4m左右;用平碾 0.3m左右用羊足碾 0.5m左右 2022-5-7130 填土壓實后要達(dá)到一定的密實度要求。 填土密實度以壓實系數(shù)(土的控制干密度與最大干密度之比)表示。即: )maxddyD最大干密度()土的控制干密度(yD一般場地平整壓實系數(shù)為0.9左右; 地基填土為0.910.97;具體取值視結(jié)構(gòu)類型和填土部位確定。2022-5-7131 土的最大干密度可由實驗室擊實試驗確定,當(dāng)無擊實試驗時,可按下式計算:spsddd0max01. 01(1.5.7)式中 經(jīng)驗系數(shù),對于粘土取0.95,粉質(zhì)粘土取0.96,粉土取0.97; 水的密度(g/cm3); 土粒相對密度(比重) 最優(yōu)含水量,可按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗或取 ,粉土取1418。sdop2p2022-5-7132 土的最大干密度求出后,乘以壓實系數(shù),即可求得時土的控制干密度d,作為檢查施工質(zhì)量的依據(jù)。yddDmax壓實后土的實際干密度0 應(yīng)大于或等于土控制干密度d。即:d02022-5-7133 若計算結(jié)果 ,則符合要求,否則應(yīng)采取措施,提高土的密實度。 實
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