土的工程性質和方量計算.doc

第五章 土的工程性質和方量計算第一節(jié) 土的工程性質及分級在進行土石方開挖及確定挖運組織時，須根據各種土石的工程性質及其具體指標來選擇施工方法及施工機具，確定工料消耗和勞動定額。對土石方工程施工影響較大的因素有土壤級別與特征。 從廣義的角度而言，土，包括土質土和巖石兩大類。由于開挖的難易程度不同，水利水電工程中沿用十六級分類法時，通常把前級叫土（即土質土）, 級以上的都叫做巖石。一、土的工程性質1.土的顆粒分類根據土的顆粒級配，土可分為碎石類土、砂土和粘性土。按土的沉積年代，粘性土又可分為老粘性大，一般粘性土和新近沉積粘性土。按照土的顆粒大小分類，又可分為塊石、碎石、砂粒等，詳見表5l。表51 土的顆粒分類顆粒名稱粒徑（mm） 顆粒名稱粒徑（mm ) 漂石或塊石 200 砂粒2.00.05 卵石或碎石20020 粉粒0.05 0.005 圓礫或角礫202.0 粘粒 0.005 2.土的松實關系自然狀態(tài)下的土，經開挖擾動之后，因土體變得松散而使體積增大，這種性質叫做土的松散性，各種土的松散系數見表52。 表52 土的容重和松散系數當自然狀態(tài)的土挖松后，再經過人工或機械的碾壓、振動，土可被壓實，例如：在填筑攔河壩時，從土區(qū)取lm3 的自然方，經過挖松運至壩體進行碾壓后的實體方，就小于原lm3，的自然方，這種性質叫做土的可縮性。 在土方工程施工中，經常有三種土方的名稱即：自然方、松方、實體方。它們之間有著密切的關系。 （1）土的體積關系。 土體在自然狀態(tài)下是由土粒（礦物顆粒）、水和氣體三相組成。當自然土體松動后，氣體體積（即孔隙）增大，當土粒數量不變，原自然土體積V自松動后的土體積V松；當經過碾壓或振動后，氣體被排出，則壓實后的土體V實V自。三者之間的關系即：V實 V自V松，V實為經壓實后的實體方；V松為經擾動后的松方。 對于礫、卵石和爆破后的塊碎石，由于它們的塊度大或顆粒粗，可塑性遠小于土粒，因而它們的壓實方自然方，詳見表53。 表53 幾種典型土的體積變化換算系數單位體積土的重量稱為容重。當lm3的自然土體松動后，土體增大了，因而單位體積的重量變輕了；再經過碾壓或振動，使土粒緊密度增加，因而單位體積重量增大。即，松自實。見表54 。松開挖后的土體容量tm3自未擾動的土體容量tm3實碾壓后的土體容量tm3 。（2）自然方和壓實成品方的關系。在土方工程施工中，設計工程量為壓實后的成品方，取料場的儲量是自然方。在計算壓實工程的備料量和運輸量時，應該將二者之間的關系考慮進去，并考慮施工過程中技術處理、要求以及其它不可避免的各種損耗。水利水電系統(tǒng)在多年施工實踐經驗的基礎上，在水利水電建筑工程預算定額（1986年版）中，提出了壓實成品方與所需自然方的換算公式：式中綜合系數!考慮了施工中各種損失。它包括：壩上運輸、雨后清理、邊坡削坡、接縫削坡、施工沉陷、取土坑、試驗坑和不可避免的壓壞等損失因素。綜合系數A見表5-5.二、土的工程分級土的工程分級按照十六級分類法，前級稱為土（表5-6）。同一級土中各類土壤的特征有著很大的差異。例如堅硬粘土和含礫石粘土，前者含粘粒量（粒徑0.005mm在50%左右，而后者含礫石量在50%左右。它們雖都屬級土，但顆粒組成不同，開挖方法也不盡相同。在實際工程中，對土壤的特性及外界條件應在分級的基礎上，進行分析研究認真確定土的級別。第二節(jié) 土石方工程量的計算和分配土石方工程規(guī)模大小常以工程量多少來衡量，但有時完成的土石方量相同，耗費的勞動量都不一定相等。這是因為土石的工程級別不同開挖的難易程度也不一樣，棄土的推放運距有遠近之分。所以土石方工程量的大小除了計算土石方量外，還必須按照不同的土石工程級別、運距、施工條件等有關因素，通過定額手冊把工程量折算成勞動工日數。勞動工日數是土石方工程投資包干和任務分配的重要依據。一、土石方工程量計算方法土石方工程量計算基本方法有平均斷面法和平均高度法兩種。平均斷面法主要用于土坎、渠道、基槽等土石方量計算，平均高度法主要用于場地平整土方量計算。 1.平均斷面法 平均斷面法計算土方體積V（m3）有近似的和較精確的兩種公式，如圖51 所示。 （1）近似計算。（52） （2）較精確計算。（53）式中 F1、F2兩端的斷面面積，m2；F0L2處的斷面面積，m2；L計算段的長度，m 。 2.平均高度法 （1）四方棱柱體法圖52 （a）。四方棱柱體法是將施工區(qū)域劃分為若干個邊長等于a方格網，每個方格網的土方體積等于底面積乘以四個角點高度的平均值（54）同一四方形方格內有挖方和填方時，則應分別計算。 （2）三角棱柱體法圖52（b）、（c）。三角棱柱體法是將每一個方格順地形等高線沿對角線劃分成兩個三角形，然后分別計算每一個三角形棱柱體的土方量（55）當三角形有填有挖時，則沿挖填平面將挖填土體分成兩部分，一個是底面為三角形的錐體，一個是底面為四邊形的楔體。其土方量分別為( 56 )（57）上述兩種計算方法公式不同，計算精確度也不同。當地形起伏變化較大時，采用三角棱柱體法比用四方棱柱體法計算準確。所以，在地形平坦時，可采用四方棱柱體法，并將方格網的尺寸分得大些，而在地形起伏較大時，宜采用三角棱柱體法，并將網格尺寸劃小些。二、工期計算與任務分配1.先定工期計算需投入的勞動人員數量，計算公式為（58）一般出勤率按90 、雨工10 % ，休假利用雨天進行安排。2 .工段劃