平整土方量計算1ppt課件

1、1 1 土方工程土方工程本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 概述土方規(guī)劃）概述土方規(guī)劃） 土方工程施工要點土方工程施工要點 土方工程機械化施工土方工程機械化施工 爆破施工爆破施工1.1 概述土方工程的內(nèi)容及施工要求：1、土方工程內(nèi)容 場地平整設(shè)計標高、土方量、調(diào)配） 坑、槽開挖施工排、降水、土壁支撐） 土方填筑土料選擇、壓實方法、密實度）施工特點施工特點: : （1 1量大面廣量大面廣 （2 2勞動強度大，人力施工效率低、工期長勞動強度大，人力施工效率低、工期長 （3 3施工條件復(fù)雜，受地質(zhì)、水文、氣侯影施工條件復(fù)雜，受地質(zhì)、水文、氣侯影響響 大，不確定因素多大，不確定因素多施工設(shè)計應(yīng)注意的問題施工

2、設(shè)計應(yīng)注意的問題（1 1摸清施工條件，選擇合理的施工方案與機械；摸清施工條件，選擇合理的施工方案與機械；（2 2合理調(diào)配土方，使總施工量最少；合理調(diào)配土方，使總施工量最少；（3 3合理組織機械施工，以發(fā)揮最高效率；合理組織機械施工，以發(fā)揮最高效率；（4 4作好道路、排水、降水、土壁支撐等準備及輔作好道路、排水、降水、土壁支撐等準備及輔 助工作；助工作；（5 5合理安排施工計劃，避開冬、雨季施工；合理安排施工計劃，避開冬、雨季施工；（6 6制定合理可行的措施，保證工程質(zhì)量和安全。制定合理可行的措施，保證工程質(zhì)量和安全。1.21.2、土的工程分類、土的工程分類1 1、 按開挖的難易程度分為八類按開

3、挖的難易程度分為八類 一類土松軟土）、二類土普通土一類土松軟土）、二類土普通土) ) 三類土堅土）、三類土堅土）、 四類土砂礫堅土）四類土砂礫堅土） 機械或人工直接開挖機械或人工直接開挖 五類土軟石）、六類土次堅石）五類土軟石）、六類土次堅石） 七類土堅石）、八類土特堅石）七類土堅石）、八類土特堅石） 爆破開挖爆破開挖 根據(jù)顆粒級配與塑性指數(shù)可分巖石、碎石土、砂土、根據(jù)顆粒級配與塑性指數(shù)可分巖石、碎石土、砂土、粉土、粘性土、人工填土。粉土、粘性土、人工填土。2、土的工程性質(zhì)土的構(gòu)成：固體顆粒、水和氣體三部分。（1土的體積：V=Vw+Va+VsVv+Vs （式中：Vw水的體積，Vs土顆粒的體積，

4、Va氣體體積，Vv孔隙的體積。）（2土的質(zhì)量：M=Mw+Ms（式中：Mw水的質(zhì)量，Ms土顆粒的質(zhì)量（3土的密度天然密度）：土天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量 M/V 一般黏土 =18002000 kg/m3，（4土的干密度：單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量。 是檢測填土密實程度的指標。Vmsd （5 5土的含水量：指土中水的質(zhì)量與土的固土的含水量：指土中水的質(zhì)量與土的固體顆粒質(zhì)量之比。體顆粒質(zhì)量之比。 W=Mw/Ms W=Mw/Ms（注：分母為固體顆粒的質(zhì)量而不是土的總質(zhì)（注：分母為固體顆粒的質(zhì)量而不是土的總質(zhì)量。）量。） 最佳含水量最佳含水量回填土獲得最大密實度的含水回填土獲得最大密實度的含水量。量。 含

5、水量的多少影響土方施工方法的選擇、含水量的多少影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量（6 6土的可松性：土的可松性： 自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后，體積因松散而增加，以后雖經(jīng)自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后，體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復(fù)?；靥顗簩?，仍不能恢復(fù)。 土的最初可松性系數(shù)：土的最初可松性系數(shù)： KS=V2 /V1 KS=V2 /V1 土的最后可松性系數(shù)：土的最后可松性系數(shù)： KS=V3 /V1 KS=V3 /V1 注：注：V2V2V3V3V1V1 Ks KsKsKs1.01.0（式中：（式中：V1V1自然狀態(tài)下土的體積；自然狀態(tài)下土的體積；V2V2開

6、挖后的松散體積；開挖后的松散體積；V3V3回填壓實后的體積。）回填壓實后的體積。）問：分類級別越小的土則可松性就越??？問：分類級別越小的土則可松性就越??？ 可松性越小的土就越好挖？可松性越小的土就越好挖？用途：開挖、運輸、存放，挖土回填，留回填松土用途：開挖、運輸、存放，挖土回填，留回填松土（7土的滲透性： 土體孔隙中的自由水在重力作用下會透過土體運動，這種被水透過的性質(zhì)稱為土的滲透性。 LhhKiK21Lh當(dāng)水力坡度當(dāng)水力坡度i=1 i=1 時，地下水時，地下水在土中滲流的速度，稱滲透在土中滲流的速度，稱滲透系數(shù)系數(shù)K K。滲透系數(shù)參考值：表滲透系數(shù)參考值：表1.31.3粘土粘土 0.1 0

7、.1，粗砂粗砂 5075 5075，卵石卵石 100200 100200 K K值影響降水方案的選擇和涌水量計算的準確值影響降水方案的選擇和涌水量計算的準確性。性。1.3 1.3 土方邊坡土方邊坡m=B/H，m坡度系數(shù)坡度系數(shù)m的物理意義：當(dāng)基坑深為的物理意義：當(dāng)基坑深為H米時，邊坡寬度米時，邊坡寬度B等于等于mH。邊坡可以做成：直線形、折線形、踏步形。邊坡可以做成：直線形、折線形、踏步形。mHBBH11土土方方邊邊坡坡坡坡度度1.邊坡坡度圖邊坡坡度圖BH 臨時性挖方邊坡的取值臨時性挖方邊坡的取值 （見表（見表1.51.5） 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻且地下水位低于當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好，土質(zhì)均勻且地下

8、水位低于基坑、溝槽地面標高時，挖方深度在基坑、溝槽地面標高時，挖方深度在5m5m以內(nèi)，不以內(nèi)，不加支撐的邊坡應(yīng)按表加支撐的邊坡應(yīng)按表1.61.6的規(guī)定。的規(guī)定。1.5 1.5 場地平整土方量的計算場地平整土方量的計算 場地平整是將場地平整成施工所要求的設(shè)計平面，場地平整是將場地平整成施工所要求的設(shè)計平面，場地平整前首先確定場地的設(shè)計標高，計算挖填場地平整前首先確定場地的設(shè)計標高，計算挖填土方工程量，確定土方平衡調(diào)配方案，根據(jù)現(xiàn)場土方工程量，確定土方平衡調(diào)配方案，根據(jù)現(xiàn)場的施工條件選擇土方機械，擬定施工方案。的施工條件選擇土方機械，擬定施工方案。場地平整土方量的計算包含三個步驟：場地平整土方量的

9、計算包含三個步驟：一、場地設(shè)計標高的確定一、場地設(shè)計標高的確定 場地初步設(shè)計標高的計算場地初步設(shè)計標高的計算 場地設(shè)計標高的調(diào)整場地設(shè)計標高的調(diào)整二、土方量計算二、土方量計算 確定零線確定零線挖填方的分界線挖填方的分界線 計算各方格土方量計算各方格土方量 計算挖方和填方總工程量計算挖方和填方總工程量三、土方調(diào)配的規(guī)劃三、土方調(diào)配的規(guī)劃一、場地設(shè)計標高的確定一、場地設(shè)計標高的確定（1場地設(shè)計標高的確定原則：場地設(shè)計標高的確定原則： 挖、填土方量平衡挖、填土方量平衡 主要考慮因素主要考慮因素: 滿足工藝和運輸?shù)囊鬂M足工藝和運輸?shù)囊?盡量利用地形，減少挖填方量盡量利用地形，減少挖填方量 場地內(nèi)挖

10、、填方平衡，土方運輸總費用最少場地內(nèi)挖、填方平衡，土方運輸總費用最少 有一定的泄水坡度（有一定的泄水坡度（0.002），滿足排水要求，），滿足排水要求，并考慮最大洪水水位的影響。并考慮最大洪水水位的影響。 場地設(shè)計標高一般在設(shè)計文件上規(guī)定，如無規(guī)定可場地設(shè)計標高一般在設(shè)計文件上規(guī)定，如無規(guī)定可按以下步驟和方法確定。按以下步驟和方法確定。 按挖填平衡確定標高步驟：按挖填平衡確定標高步驟： 1、初步標高 (1)將場地劃分為每格邊長1040m的方格網(wǎng)， (2)找出每個方格各個角點的地面標高實測 法、等高線插入法）。aaaaaaH11H12H21H22 (3)利用公式計算場地標高設(shè)計標高） H0=（H

11、11+H12+H21+H22）/4n H11 H12 H21 H22一個方格各角點的自然地面標高 n 方格個數(shù)。 H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4nH1一個方格所僅有角點的標高； H2、H3、H4分別為兩個、三個、四個方格共用角點的標高。 H11H12H21H22)4a22211211220HHHHaNH（ 2 2、場地設(shè)計標高的調(diào)整、場地設(shè)計標高的調(diào)整 設(shè)計標高設(shè)計標高H0H0為理論值，考慮實際情況還需對設(shè)計為理論值，考慮實際情況還需對設(shè)計標高進行調(diào)整。標高進行調(diào)整。 考慮土具有可松性，按設(shè)計標高計算，填土有?？紤]土具有可松性，按設(shè)計標高計算，填土有剩余，必要時提高設(shè)計標高。余，必

12、要時提高設(shè)計標高。 考慮調(diào)整前進行場地平整時場地處于同一水平面考慮調(diào)整前進行場地平整時場地處于同一水平面但實際排水要求有泄水坡度。但實際排水要求有泄水坡度。 就近借棄土就近借棄土 2 2、場地設(shè)計標高的調(diào)整、場地設(shè)計標高的調(diào)整 按泄水坡度調(diào)整各角點設(shè)計標高按泄水坡度調(diào)整各角點設(shè)計標高 ： Hn = H0 L i (1) (1)單向排水時，各方格單向排水時，各方格角點設(shè)計標高為角點設(shè)計標高為: : (2)雙向排水時，各雙向排水時，各方格角點設(shè)計標高為：方格角點設(shè)計標高為：Hn = H0 Lx ix L yi y（2土可松性的影響)(sWWsWTWWWKhFVKVVhFVV hFVVTTT )(s

13、WTsWKFFKVh 1hHH 00挖方區(qū)有：挖方區(qū)有：填方區(qū)有：填方區(qū)有：【例】某建筑場地方格網(wǎng)、地面標高如圖,格邊長a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考慮土的可松性的影響，確定方格各角點的設(shè)計標高。解：（1初步設(shè)計標高場地平均標高）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） =70.29m）70.0970.09（2按泄水坡度調(diào)整設(shè)計標高： Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=7

14、0.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29 H2 =70.29102+303=70.36H3=70.29+102+303=70.40 其它見圖三、 土方量計算1、計算各角點的施工高度施工高度：方格角點的施工高度： hn= HnH Hn：該角點的設(shè)計標高(m)； H：該角點的自然地面標高(m)。 +”填；“-”挖2、確定“零線” “零點”方格邊界上施工高度為0的點。 “零線”“零點所連成的線。h1，h2相鄰兩角點挖、填方施工高度(以絕對值代入)；a方格邊長

15、；x零點距角點A的距離3.3.場地土方量計算場地土方量計算平均高度法平均高度法 1 1、四方棱柱體法、四方棱柱體法 2 2、三角棱柱體法了解）、三角棱柱體法了解）平均斷面法平均斷面法( (基坑、基槽、管溝、路堤、場地平整土基坑、基槽、管溝、路堤、場地平整土方量的計算方量的計算) )（了解）（了解） 1 1、近似計算、近似計算 2 2、較精確計算、較精確計算平均高度法四方棱柱體法）平均高度法四方棱柱體法） 場地邊坡土方量的計算1.1.6 土方調(diào)配 土方調(diào)配原則：要求挖填平衡，運距最短，成本最低。步驟 ： 1、基本調(diào)配方案 （1土方調(diào)配區(qū)的劃分 找出零線畫出挖方區(qū)、填方區(qū) 劃分調(diào)配區(qū)

16、 留意： 1位置與建、構(gòu)筑物協(xié)調(diào)，且考慮施工順序 2大小滿足主導(dǎo)施工機械的技術(shù)要求； 3與方格網(wǎng)協(xié)調(diào)，便于確定土方量； 4借、棄土區(qū)作為獨立調(diào)配區(qū)。B1A1A2A3A4B2B30000 （2 2找各挖、填方區(qū)間的平均找各挖、填方區(qū)間的平均運運 距即土方重心間的距離）距即土方重心間的距離） 可近似以幾何形心代替土方可近似以幾何形心代替土方體積重心體積重心 挖 填B1B2B3挖方量挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70 500A4 80 100 40400填方量填方量800600500 1900劃分調(diào)配區(qū)示例：劃分調(diào)配區(qū)示例： （3 3列挖、填方

17、平衡及運距表列挖、填方平衡及運距表 （4 4調(diào)配調(diào)配 方法：最小元素法就近調(diào)配。方法：最小元素法就近調(diào)配。 順序：先從運距小的開始，使其土方量最大。順序：先從運距小的開始，使其土方量最大。填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70500A4 80 100 40400800600 500 1900400500500300100100 土方的總運輸量為土方的總運輸量為50050+50040+30060100110+10070+40040 97000(m3m)。利用。利用“最小元素法編制初始調(diào)配方案，其總運輸量是

18、較小的。但不一定是最小元素法編制初始調(diào)配方案，其總運輸量是較小的。但不一定是總運輸量最小，因此還需判別它是否為最優(yōu)方案總運輸量最小，因此還需判別它是否為最優(yōu)方案2.2.最優(yōu)方案判別最優(yōu)方案判別 判別的方法有判別的方法有“閉回路法和閉回路法和“位勢法位勢法”，其實質(zhì)相同，都是用檢驗數(shù)其實質(zhì)相同，都是用檢驗數(shù)ijij來判別。只要來判別。只要所有的檢驗數(shù)所有的檢驗數(shù)ij0ij0，則該方案即為最優(yōu)方，則該方案即為最優(yōu)方案；否則，不是最優(yōu)方案，尚需進行調(diào)整。案；否則，不是最優(yōu)方案，尚需進行調(diào)整。 下面介紹用下面介紹用“位勢法求檢驗數(shù)：位勢法求檢驗數(shù)：（1 1求位勢求位勢UiUi和和VjVj 位勢和就是在

19、運距表的行或列中用運距位勢和就是在運距表的行或列中用運距CijCij同時減去的數(shù)，目的是使有調(diào)配數(shù)字的格檢驗同時減去的數(shù)，目的是使有調(diào)配數(shù)字的格檢驗數(shù)數(shù)ijij為零，而對調(diào)配方案的選取沒有影響。為零，而對調(diào)配方案的選取沒有影響。 計算方法：將初始方案中有調(diào)配數(shù)方格的Cij列出，然后按下式求出兩組位勢數(shù)Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。 CijUiVj 式中 Cij平均運距； Ui，Vj位勢數(shù)。 為了使線性方程有解，要求初始方案中調(diào)動的土方量要填夠mn1個格m為行數(shù)，n為列數(shù)），不足時可在任意格中補“0”。挖挖 填填位勢數(shù)位勢數(shù)B1B2B3位勢數(shù)位勢數(shù)Ui VjA1 50 70 100

20、A270 40 90 A3 60 110 70 A4 80 100 40本例兩組位勢數(shù)計算本例兩組位勢數(shù)計算 （ Cij CijUiUiVj Vj ） ： 設(shè)設(shè) U1 U10 0， 那么那么 V1 V1 C11 C11U1U150500 05050； U3 U3 C31 C31V1V1606050501010； V2 V21101101010100100； 5001010060-20-60 （2 2求檢驗數(shù)求檢驗數(shù)ijijijijCijCijUiUiVj Vj 挖挖 填填 B1B2B3 Ui VjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070 090 A3U3=10000A4U4=-2080100 0位勢數(shù)位勢數(shù)5060110404070+80-30+40+90+50+20其中其中120120，所以這個方案不是最優(yōu)方案，所以這個方案不是最優(yōu)方案填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500500300100100(400) (0)(100)X12(400)（1在所有負檢