平整土方量計算課件

1、平整土方量計算1 土方工程平整土方量計算本章主要內容：本章主要內容： 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 爆破施工爆破施工平整土方量計算1.1 概述土方工程的內容及施工要求：土方工程的內容及施工要求：1、土方工程內容、土方工程內容 場地平整場地平整（設計標高、土方量、調配）（設計標高、土方量、調配） 坑、槽開挖坑、槽開挖（施工排、降水、土壁支撐）（施工排、降水、土壁支撐） 土方填筑土方填筑（土料選擇、壓實方法、密實度）（土料選擇、壓實方法、密實度）平整土方量計算施工特點施工特點: : （1 1）量大面廣）量大面廣 （2 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）施工條件復雜，受地質、水文、氣侯影）施工條件復雜，受地質、水文、氣侯影響響 大，不確定因素多大，不確定因素多平整土方量計算施工設計應注意的問題施工設計應注意的問題（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）合理調配土方，使總施工量最少；）合理調配土方，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；（

3、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，保證工程質量和安全。）制定合理可行的措施，保證工程質量和安全。平整土方量計算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）

4、 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、粉土、粘性土、人工填土。平整土方量計算2、土的工程性質土的構成：固體顆粒、水和氣體三部分。（1 1）土的體積：）土的體積：V=Vw+Va+VsV=Vw+Va+VsVv+VsVv+Vs （式中：Vw水的體積，Vs土顆粒的體積，Va氣體體積，Vv孔隙的體積。）（2 2）土的質量：）土的質量：M=Mw+MsM=Mw+Ms（式中：Mw水的質量，Ms土顆粒的質量平整土方量計算（3 3）土的密度（天然密度）：土天然狀態(tài)下單位體）土的密度（天然密度）：土天然狀態(tài)下單位體積的質量積的質量 M/VM/V 一般黏土 =18002000 kg/m3，

5、（4 4）土的干密度：單位體積土中固體顆粒的質量。）土的干密度：單位體積土中固體顆粒的質量。 是檢測填土密實程度的指標。是檢測填土密實程度的指標。Vmsd 平整土方量計算（5 5）土的含水量：）土的含水量：指土中水的質量與土的固體顆指土中水的質量與土的固體顆粒質量之比。粒質量之比。 W=Mw/MsW=Mw/Ms（注：分母為固體顆粒的質量而不是土的總質量。） 最佳含水量最佳含水量回填土獲得最大密實度的含水量?；靥钔莲@得最大密實度的含水量。 含水量的多少影響土方施工方法的選擇、邊坡的含水量的多少影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質量穩(wěn)定和回填土的質量平整土方量計算（6 6）土的可松性：）

6、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?；靥顗簩?，仍不能恢復。 土的最初可松性系數(shù)：土的最初可松性系數(shù)： 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 注：V2V3V1 KsKsKsKs1.01.0（式中：V1自然狀態(tài)下土的體積；V2開挖后的松散體積；V3回填壓實后的體積。）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？用途：開挖、運輸、存放，挖土回填，留回填松土平整土方量計算（7 7）土的滲透性：）土的滲透性： 土體孔隙中的自由水在重力作用下會透

7、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稱為土過土體運動，這種被水透過的性質稱為土的滲透性。的滲透性。 LhhKiK21Lh當水力坡度當水力坡度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。平整土方量計算滲透系數(shù)參考值：表滲透系數(shù)參考值：表1.31.3粘土粘土 0.1 0.1，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性。值影響降水方案的選擇和涌水量計算的準確性。平整土方量計算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

8、義：的物理意義：當基坑深為當基坑深為H H米時，邊坡寬度米時，邊坡寬度B B等于等于mHmH。邊坡可以做成：邊坡可以做成：直線形、折線形、踏步形直線形、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平整土方量計算 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?shù)刭|條件良好，土質均勻且地下水位低于當?shù)刭|條件良好，土質均勻且地下水位低于基坑、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，不以內，不加支撐的邊坡應按表加支撐的邊坡應按表1.61.6的規(guī)定。的規(guī)定。平整土方量計算1.5 1.5 場地平整土方量的計算場

9、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計平面，場地平整是將場地平整成施工所要求的設計平面，場地平整前首先確定場地的場地平整前首先確定場地的設計標高設計標高，計算，計算挖填挖填土方工程量土方工程量，確定，確定土方平衡調配方案土方平衡調配方案，根據(jù)現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場的施工條件選擇的施工條件選擇土方機械土方機械，擬定施工方案。，擬定施工方案。平整土方量計算場地平整土方量的計算包含三個步驟：場地平整土方量的計算包含三個步驟：一、場地設計標高的確定一、場地設計標高的確定 場地初步設計標高的計算 場地設計標高的調整二、土方量計算二、土方量計算 確定零線挖填方的分界線 計算各方格土方量 計算挖

10、方和填方總工程量三、土方調配的規(guī)劃三、土方調配的規(guī)劃平整土方量計算一、場地設計標高的確定一、場地設計標高的確定（1）場地設計標高的確定原則： 挖、填土方量平衡挖、填土方量平衡 主要考慮因素: 滿足工藝和運輸?shù)囊?盡量利用地形，減少挖填方量 場地內挖、填方平衡，土方運輸總費用最少 有一定的泄水坡度（0.002），滿足排水要求，并考慮最大洪水水位的影響。 場地場地設計標高設計標高一般在設計文件上規(guī)定，如無規(guī)定可按以下一般在設計文件上規(guī)定，如無規(guī)定可按以下步驟和方法確定。步驟和方法確定。平整土方量計算 按按挖填平衡確定標高步驟：挖填平衡確定標高步驟： 1 1、初步標高、初步標高 (1) (1)將場

11、地劃分為每格邊長將場地劃分為每格邊長101040m40m的方格網(wǎng)，的方格網(wǎng)， (2) (2)找出每個方格各個角點的地面標高（實測找出每個方格各個角點的地面標高（實測 法、等高線插入法）。法、等高線插入法）。aaaaaaH11H12H21H22平整土方量計算 (3)(3)利用公式計算場地標高（設計標高）利用公式計算場地標高（設計標高） H H0 0= = （H H1111+ +H H1212+ +H H2121+ +H H2222）/4/4n n H11 H12 H21 H22一個方格各角點的自然地面標高 n 方格個數(shù)。 H H0 0= =（ H H1 1+2+2 H H2 2+3+3 H H3

12、 3+4+4 H H4 4）/4/4n nH1一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（平整土方量計算 2 2、場地設計標高的調整、場地設計標高的調整 設計標高設計標高H H0 0為理論值，考慮實際情況還需對設計為理論值，考慮實際情況還需對設計標高進行調整。標高進行調整。 考慮土具有可松性，按設計標高計算，填土有考慮土具有可松性，按設計標高計算，填土有剩余，必要時提高設計標高。剩余，必要時提高設計標高。 考慮調整前進行場地平整時場地處于同一水平考慮調整前進行場地平整時場地處于同一水

13、平面但實際排水要求有泄水坡度。面但實際排水要求有泄水坡度。 就近借棄土就近借棄土平整土方量計算 2 2、場地設計標高的調整、場地設計標高的調整 按泄水坡度調整各角點設計標高按泄水坡度調整各角點設計標高 ： Hn = H0 L i (1)(1)單向排水時，各方格單向排水時，各方格角點設計標高為角點設計標高為: : 平整土方量計算 (2)(2)雙向排水時，各方格角雙向排水時，各方格角點設計標高為：點設計標高為：Hn = H0 Lx ix L yi y平整土方量計算（2 2）土可松性的影響）土可松性的影響)(sWWsWTWWWKhFVKVVhFVV hFVVTTT )(sWTsWKFFKVh 1hH

14、H 00挖方區(qū)有挖方區(qū)有：填方區(qū)有：填方區(qū)有：平整土方量計算【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計標高。解：（1）初步設計標高（場地平均標高）H0=（ H1+2 H2+3 H3+4 H4）/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） =70.29（m）70.09平整土方量計算70.09（2）按泄水坡度調整設計標高： Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.2930

15、2+303=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29 H2 =70.29102+303=70.36H3=70.29+102+303=70.40 其它見圖其它見圖平整土方量計算三、 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： h hn n= H= Hn nH H Hn：該角點的設計標高(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。平整

16、土方量計算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；x零點距角點A的距離平整土方量計算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、場地平整基坑、基槽、管溝、路堤、場地平整土方量的計算土方量的計算)（了解）（了解） 1 1、近似計算、近似計算 2 2、較精確計算、較精確計算平整土方量計算平均高度法平均高度法（四方棱柱體法）平整土方量計算平整土方量計算 場地邊坡土方量的計算平整土方量計算平整土方量計算1.1.

17、6 土方調配 土方調配原則：要求挖填平衡，運距最短，成本最低。步驟 ： 1、基本調配方案 （1）土方調配區(qū)的劃分 找出零線畫出挖方區(qū)、填方區(qū) 劃分調配區(qū) 注意： 1）位置與建、構筑物協(xié)調，且考慮施工順序 2）大小滿足主導施工機械的技術要求； 3）與方格網(wǎng)協(xié)調，便于確定土方量； 4）借、棄土區(qū)作為獨立調配區(qū)。平整土方量計算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 挖挖 填填B1B2B3挖方量挖方量A1 50 70 10050

18、0A2 70 40 90 500A3 60 110 70 500A4 80 100 40400填方量填方量800600500 1900劃分調配區(qū)示例：劃分調配區(qū)示例： （3 3）列挖、填方平衡及運距表）列挖、填方平衡及運距表平整土方量計算 （4 4）調配）調配 方法：最小元素法就近調配。方法：最小元素法就近調配。 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 19004005

19、00500300100100 土方的總運輸量為土方的總運輸量為50050050+50+50050040+40+3003006060100100110+110+10010070+70+4004004040 97000(m3m)97000(m3m)。利用利用“最小元素法最小元素法”編制初始調配方案，其總運輸量是較小的。編制初始調配方案，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)方案平整土方量計算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“閉回路法閉回路法”和和“位勢法位勢法”，其實質相同，都是用其實質相同

20、，都是用檢驗數(shù)檢驗數(shù)ij來判別。只要所來判別。只要所有的檢驗數(shù)有的檢驗數(shù)ij00，則該方案即為，則該方案即為最優(yōu)方案最優(yōu)方案；否則，不是最優(yōu)方案，尚需進行調整。否則，不是最優(yōu)方案，尚需進行調整。 下面介紹用下面介紹用“位勢法位勢法”求檢驗數(shù)：求檢驗數(shù)：（1 1）求位勢）求位勢Ui和和Vj 位勢和就是在運距表的行或列中用位勢和就是在運距表的行或列中用運距運距Cij同同時減去的數(shù)，目的是使有調配數(shù)字的格檢驗數(shù)時減去的數(shù)，目的是使有調配數(shù)字的格檢驗數(shù)ij為零，而對調配方案的選取沒有影響。為零，而對調配方案的選取沒有影響。平整土方量計算 計算方法：將初始方案中有調配數(shù)方格的計算方法：將初始方案中有調配

21、數(shù)方格的Cij列出列出，然后按下式求出兩組位勢數(shù)然后按下式求出兩組位勢數(shù)Ui(i1，2，m)和和Vj(j1，2，n)。 CijUiVj 式中式中 Cij平均運距平均運距； Ui，Vj位勢數(shù)位勢數(shù)。 為了使線性方程有解，要求初始方案中調動為了使線性方程有解，要求初始方案中調動的土方量要填夠的土方量要填夠m mn n1 1個格（個格（m m為行數(shù)，為行數(shù)，n n為為列數(shù)），不足時可在任意格中補列數(shù)），不足時可在任意格中補“0”“0”。平整土方量計算挖挖 填填位勢數(shù)位勢數(shù)B1B2B3位勢數(shù)位勢數(shù)Ui VjA1 50 70 100A270 40 90 A3 60 110 70 A4 80 100 40

22、本例兩組位勢數(shù)計算本例兩組位勢數(shù)計算 （ CijUiVj ） ： 設設 U1 U10 0， 則則 V1 V1 C11 C11U1U150500 05050； U3 U3 C31 C31V1V1606050501010； V2 V21101101010100100； 5001010060-20-60平整土方量計算 （2 2）求檢驗數(shù)）求檢驗數(shù) ij ijCijUiVj 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121200，所以這個方案不是最優(yōu)方案，所以這個方案不是最優(yōu)方案平整土方量計算填方量填方量 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500500300100100(400) (0)(100)X12(400)（1）在所有負檢驗數(shù)中選取最小的一個（本例中為）在所有負檢驗數(shù)中選取最小的一個（本例中為C12)，把它所對應的，把它所對應的變量變量X12作為調