土木工程施工技術(shù)土方工程場(chǎng)地平整PPT課件

1、 學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求: :了解土木工程施工技術(shù)的研究方向； 掌握學(xué)習(xí)方法；熟悉施工中土的工程分類及分類依據(jù)；掌握土的可松性；熟悉原狀土壓實(shí)后的沉降量。 第1頁(yè)/共68頁(yè)1.1 1.1 概述概述 1.1.1 土方工程的特點(diǎn)土方工程的特點(diǎn) 1、內(nèi)容 主要：場(chǎng)地平整； 坑、槽開(kāi)挖； 土方填筑。 輔助：施工排、降水； 土壁支撐。 2、施工特點(diǎn) （1）量大面廣； （2）勞動(dòng)強(qiáng)度大，人力施工效率低、工期長(zhǎng)； （3）施工條件復(fù)雜，受地質(zhì)、水文、氣侯影響大，不確定因素多。第2頁(yè)/共68頁(yè) 3、施工設(shè)計(jì)應(yīng)注意 （1）摸清施工條件，選擇合理的施工方案與機(jī)械； （2）合理調(diào)配土方，使總施工量最少； （3）合理組織機(jī)械

2、施工，以發(fā)揮最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撐等準(zhǔn)備及輔助工作； （5）合理安排施工計(jì)劃，避開(kāi)冬、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保證工程質(zhì)量和安全。第3頁(yè)/共68頁(yè)1.1.2 1.1.2 土的工程分類土的分類土的級(jí)別土的名稱開(kāi)挖方法及工具一類土松軟土I砂土、粉土、沖積砂土層、疏松的種植土、淤泥（泥炭）用鍬、鋤頭挖掘，少許用腳蹬二類土普通土II粉質(zhì)粘土；潮濕的黃土；夾有碎石、卵石的砂；種植土、填土用鍬、鋤頭挖掘，少許用鎬翻松三類土堅(jiān)土III軟及中等密實(shí)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(shí)的填土主要用鎬，少許用鍬、鋤頭挖掘，部分用撬棍四類土砂礫

3、堅(jiān)土IV堅(jiān)硬密實(shí)的粘性土或黃土；含碎石卵石的中等密實(shí)的粘性土或黃土；粗卵石；天然級(jí)配砂石；軟泥灰?guī)r整個(gè)先用鎬、撬棍，后用鍬挖掘，部分用楔子及大錘第4頁(yè)/共68頁(yè)五類土軟石VVI硬質(zhì)粘土；中密的頁(yè)巖、泥灰?guī)r、白奎土；膠結(jié)不緊的礫巖；軟石灰及貝殼石灰石用鎬或撬棍、大錘挖掘，部分使用爆破方法六類土次堅(jiān)石VIIIX泥巖、砂巖、礫巖；堅(jiān)實(shí)的頁(yè)巖、泥灰?guī)r，密實(shí)的石灰?guī)r；風(fēng)化花崗巖、片麻巖及正長(zhǎng)巖用爆破方法開(kāi)挖，部分用風(fēng)鎬七類土堅(jiān)石XXIII大理石；輝綠巖；粉巖；粗、中?；◢弾r；堅(jiān)實(shí)的白云巖、砂巖、礫巖、片麻巖、石灰?guī)r；微風(fēng)化安山巖；玄武巖用爆破方法開(kāi)挖八類土特堅(jiān)石XIVXVI安山巖；玄武巖；花崗片麻巖；堅(jiān)

4、實(shí)的細(xì)?；◢弾r、石英巖、輝長(zhǎng)巖、粉巖、角閃巖用爆破方法開(kāi)挖第5頁(yè)/共68頁(yè)1.1.2 土的工程分類按開(kāi)挖的難易程度分為八類 一類土（松軟土） 二類土（普通土) 三類土（堅(jiān)土） 四類土（砂礫堅(jiān)土） 機(jī)械或人工直接開(kāi)挖 五類土（軟石） 六類土（次堅(jiān)石） 七類土（堅(jiān)石） 八類土（特堅(jiān)石）爆破開(kāi)挖第6頁(yè)/共68頁(yè) 1、土的可松性：自然狀態(tài)下的土經(jīng)開(kāi)挖后，體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實(shí)，仍不能恢復(fù)。 V1 土在自然狀態(tài)下的體積。 m3V2 土經(jīng)開(kāi)挖后松散狀態(tài)下的體積。 m3V3 土經(jīng)回填壓實(shí)后的體積。 m3 最初可松性系數(shù) 1.081.5 最后可松性系數(shù) 1.011.3 用途： KS：可估算裝運(yùn)車輛

5、和挖土機(jī)械 KS ：可估算填方所需挖土的數(shù)量V1V2V2 V1V2V3 V1V31.1.3 土的工程性質(zhì)21sVKV31sVKV第7頁(yè)/共68頁(yè)案例 1208m3某基坑208m3 ，現(xiàn)需回填，用2m3 的裝載車從附近運(yùn)土，問(wèn)需要多少車次的土？ （ KS=1.20 ， KS=1.04 ）答：填方用土： V1 = V3/ KS=208/1.04=200m3（原狀土） V2 = KS V1 =1.02*200=240m3（松散土） 2m3 的裝載車運(yùn)土需要車次： n=240/2=120車次第8頁(yè)/共68頁(yè)2、原狀土經(jīng)機(jī)械壓實(shí)后的沉降量 經(jīng)驗(yàn)公式：S=P/C S原狀土經(jīng)機(jī)械壓實(shí)后的沉降量(cm) P機(jī)

6、械壓實(shí)的有效作用力(kg/cm2) C原狀土的抗陷系數(shù)(kg/cm3),按表取值第9頁(yè)/共68頁(yè)3、土的滲透性 土體被水透過(guò)的性質(zhì)，用滲透系數(shù) K 表示。 K的意義：水力坡度（I=h/L）為1時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)水穿透土體的速度（V=KI） LhK的單位：m / d粘土 0.1，粗砂5075，卵石100200 用途：降低水位;回填。第10頁(yè)/共68頁(yè) 4.土的天然密度： 在天然狀態(tài)下，單位體積土的重量。它與土的密實(shí)程度和含水量有關(guān)。土的天然密度按下式計(jì)算： 式中:土的天然容重,t/m3； m 土的天然重量t；V 土的體積,m3. .干密度: 土的固體顆粒重量與總體積的比值.用下式表示： 式中 rd土

7、的天然容重,t/m3； ms 土的總重量t；V 土的體積,m3. 在一定程度上,土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度.土的干密度愈大,表示土愈密實(shí).土的密實(shí)程度主要通過(guò)檢驗(yàn)填方土的干密度和含水量來(lái)控制.1.6t/m3vmvmsdd第11頁(yè)/共68頁(yè) 5.土的天然含水量 土的含水量：土中水的重量與固體顆粒重量之比的百分率 式中：gw 土中水的重量,t； gS 固體顆粒的重量,t. 土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對(duì)土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實(shí)程度有直接的影響. 對(duì)工程施工的影響：土方開(kāi)挖的難易程度，開(kāi)挖機(jī)械的選擇、地基處理的方法、夯實(shí)填土的質(zhì)量最佳含水量（砂土812%；亞砂土915

8、%；亞粘土1215%；粘土1923%）；行車（2530%陷車）、邊坡穩(wěn)定%100swggw 開(kāi)挖、行車（2530%陷車）、邊坡穩(wěn)定 最佳含水量可使填土獲得最大密實(shí)度的含水量。 （擊實(shí)試驗(yàn)、手握經(jīng)驗(yàn)確定）第12頁(yè)/共68頁(yè)1.2 1.2 場(chǎng)地平整 場(chǎng)地豎向規(guī)劃設(shè)計(jì) 場(chǎng)地平整土方量計(jì)算 土方調(diào)配 場(chǎng)地平整土方機(jī)械及其施工第13頁(yè)/共68頁(yè)1.2.1 1.2.1 場(chǎng)地的豎向規(guī)劃設(shè)計(jì) 確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高考慮的因素： (1) 滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊螅?(2) 盡量利用地形，減少挖填方數(shù)量； (3)爭(zhēng)取在場(chǎng)區(qū)內(nèi)挖填平衡，降低運(yùn)輸費(fèi); (4)有一定泄水坡度，滿足排水要求。場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高一般在設(shè)計(jì)文件上規(guī)定，如

9、無(wú)規(guī)定： (1)小型場(chǎng)地挖填平衡法 (2)大型場(chǎng)地最佳平面設(shè)計(jì)法（用最小二乘法，使挖填平衡且總土方量最?。┑?4頁(yè)/共68頁(yè)aaaaaaH11H12H21H221、初步計(jì)算場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高 H0 方法：將場(chǎng)地劃分為每格邊長(zhǎng)1040m的方格網(wǎng)，找出每個(gè)方格各個(gè)角點(diǎn)的地面標(biāo)高（實(shí)測(cè)法、等高線插入法） 。原則：場(chǎng)地內(nèi)挖填方平衡，平整前后土方量相等。第15頁(yè)/共68頁(yè)初步計(jì)算場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高H0H11H12H21H22 H0= （H11+H12+H21+H22）/4M H11、 H12、 H21、 H22 一個(gè)方格各角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高 M 方格個(gè)數(shù)?；颍篐0=（ H1+2 H2+3 H3+4 H4）/4M H

10、1一個(gè)方格所僅有角點(diǎn)的標(biāo)高； H2、H3、H4分別為兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)方格共用角點(diǎn)的標(biāo)高。第16頁(yè)/共68頁(yè)【案例2】某建筑場(chǎng)地方格網(wǎng)、地面標(biāo)高如圖, ,格邊長(zhǎng)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(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高和施工高度。 答：（1 1）初步計(jì)算場(chǎng)地的設(shè)計(jì)標(biāo)高H H0 0 H H0 0= =（ H H1 1+2+2 H H2 2+3+3 H H3 3+4+4 H H4 4）/4M/4M =70.09+71.43+69.10+70.70+2 =70.09+71.43+69.10+70.70+2（70.40+70.95+69.71+70.40+70.95+6

11、9.71+） +4+4（70.17+70.70+69.81+70.3870.17+70.70+69.81+70.38） / /（4 49 9） =70.29=70.29（m m）70.09第17頁(yè)/共68頁(yè) 2、場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整 ( H0 ) 1)土具有可松性，必要時(shí)應(yīng)相應(yīng)的提高土具有可松性，必要時(shí)應(yīng)相應(yīng)的提高H0挖方量填方量h2)受局部填挖的影響受局部填挖的影響溝渠3)經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較后，認(rèn)為就近借土或棄土一部分更合理經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較后，認(rèn)為就近借土或棄土一部分更合理案例2 答： (2)不考慮土的可松性 H0 = H0=70.29m第18頁(yè)/共68頁(yè) 3、根據(jù)要求的泄水坡度計(jì)算方格網(wǎng)各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)

12、高 Hn 單向排水時(shí):HH0li 雙向排水時(shí)，各方格角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn為：以場(chǎng)地中心點(diǎn)為H0 Hn = H0 Lx ix L yi y按要求的泄水坡度調(diào)整各角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn ：LyLxixiyH0Hn第19頁(yè)/共68頁(yè)70.09（3）按泄水坡度調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn ：Hn = H0 Lx ix L yi y 70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29H2 =70.29102+303=70.36 H3 =70.29+102+303=70.40H1 =70.29302+3

13、03=70.32其它見(jiàn)圖案例2第20頁(yè)/共68頁(yè)4、計(jì)算場(chǎng)地各角點(diǎn)施工高度 hn 施工高度 指各角點(diǎn)挖方或填方的高度，它等于各角點(diǎn)的實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)高和原地形標(biāo)高之差。hn= Hn Hn hn 施工高度，填挖Hn 設(shè)計(jì)標(biāo)高Hn 原地形標(biāo)高第21頁(yè)/共68頁(yè)70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09案例 2 （ 4）計(jì)算各方格角點(diǎn)的施工高度 hn hn= Hn Hn 即：hn=該角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高 自然地面標(biāo)高（m）h1 =70.3270.09 =0.23 （m）；正值為填方高度

14、。+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2 =70.36 70.40 =0.04 （m）；負(fù)值為挖方高度第22頁(yè)/共68頁(yè) 5、確定零線（挖填分界線） 零線 在一個(gè)方格網(wǎng)內(nèi)同時(shí)有填方或挖方時(shí)，應(yīng)先算出方格網(wǎng)邊上的零點(diǎn)的位置，并標(biāo)注于方格網(wǎng)上，連接零點(diǎn)即得填方區(qū)與挖方區(qū)的分界線（即零線）。不填不挖點(diǎn)的連線，是挖方區(qū)和填方區(qū)的分界線。 方法：插入法、比例法找零點(diǎn) ijhihjXi-jaXi-j=a hihi+ hj施工高度絕對(duì)值代入第23頁(yè)/共68頁(yè)70.3270.3670.

15、4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09案例2 ： （ 5 ） 確定零線（挖填分界線） 0 0Xi-j=a hihi+ hjX1-2=20 *0.230.23+ 0.04= a h1h1+ h2= 17.04m第24頁(yè)/共68頁(yè)1. 四角棱柱體法 （1）方格四個(gè)角點(diǎn)全挖或全填： 1.2.2 場(chǎng)地平整土方量的計(jì)算h1 h4 方格角點(diǎn)施工

16、高度的絕對(duì)值;a 方格網(wǎng)一個(gè)方格的邊長(zhǎng)；V挖（填）挖方或填方的體積（m3）。V挖（填）= ( h1+h2+h3+h4 )a24分別按方格求出挖、填方量，再求場(chǎng)地總挖方量、總填方量。h1h2h3h4第25頁(yè)/共68頁(yè)h挖（填） 方格角點(diǎn)挖或填施工高度絕對(duì)值之和； h 方格四個(gè)角點(diǎn)施工高度絕對(duì)值總和。（2）方格四個(gè)角點(diǎn)有填有挖a2 h挖（填） 24 hV挖（填） =h1h2h3h4第26頁(yè)/共68頁(yè)2. 三角棱柱體法（公式見(jiàn)教材）第27頁(yè)/共68頁(yè))(63212HHHaV)(63231332HHHHHaV錐當(dāng)三角形三個(gè)角點(diǎn)全部為挖或全部為填時(shí)：當(dāng)三角形三個(gè)角點(diǎn)有填有挖時(shí)：)(61233231332

17、HHHHHHHHaV偰第28頁(yè)/共68頁(yè)1.2.3 1.2.3 土方調(diào)配在施工區(qū)域內(nèi)，挖方、填方或借、棄土的綜合協(xié)調(diào)。土方調(diào)配的目的土方調(diào)配的原則土方調(diào)配圖的編制步驟用線性規(guī)劃的表上作業(yè)法進(jìn)行土方調(diào)配 第29頁(yè)/共68頁(yè)1. 1. 土方調(diào)配的目的總運(yùn)輸量最小（成本最低），縮短工期和降低成本。合理確定調(diào)配方向和數(shù)量第30頁(yè)/共68頁(yè)2. 土方調(diào)配的原則力求挖填平衡，運(yùn)量最小合理劃分調(diào)配區(qū):應(yīng)考慮近期施工與后期施工利用應(yīng)考慮分區(qū)和全場(chǎng)相結(jié)合盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合 一期 先平整 余土欠土二期數(shù)量，堆放位置TW天然地基第31頁(yè)/共68頁(yè)3.土方調(diào)配圖的編制步驟（1）劃分調(diào)配區(qū) 注意： 1

18、1）與建筑物、開(kāi)工順序協(xié)調(diào)； 2 2）大小滿足主導(dǎo)施工機(jī)械的技術(shù)要求； 3 3）與方格網(wǎng)協(xié)調(diào)，便于確定土方量； 4 4）借、棄土區(qū)作為獨(dú)立調(diào)配區(qū)。 （2）求出各挖、填方區(qū)間的平均運(yùn)距 即每對(duì)調(diào)配區(qū)土方重心間的距離, 可近似以幾何形心代替土方體積重心 ，在圖上將重心連起來(lái)，用比例尺量出來(lái)。 （3）進(jìn)行土方調(diào)配： 線性規(guī)劃法 （4）畫(huà)出土方調(diào)配圖： 在圖上標(biāo)出各調(diào)配區(qū)的調(diào)配方向、數(shù)量及平均運(yùn)距。 （5）列出土方調(diào)配平衡表第32頁(yè)/共68頁(yè)土方調(diào)配平衡表及運(yùn)距表填方區(qū)挖方區(qū)第33頁(yè)/共68頁(yè)4. 用線性規(guī)劃的表上作業(yè)法進(jìn)行土方調(diào)配填方區(qū)挖方區(qū)第34頁(yè)/共68頁(yè)(1) 列出土方平衡-運(yùn)距表填方區(qū)挖方區(qū)

19、第35頁(yè)/共68頁(yè)（2 2）用最小元素法求初始調(diào)配方案最小元素法 即對(duì)運(yùn)距（或單價(jià)）最小的一對(duì)挖填分區(qū)，優(yōu)先地最大限度地供應(yīng)土方量，滿足該分區(qū)后，以此類推，直至所有的挖方分區(qū)土方量全部分完為止。填方區(qū)挖方區(qū)400500500300100100第36頁(yè)/共68頁(yè)（3 3）判斷調(diào)配方案是否最優(yōu)A.用矩陣法求假想運(yùn)距：將有土方量的運(yùn)距填入表中，利用矩形用矩陣法求假想運(yùn)距：將有土方量的運(yùn)距填入表中，利用矩形對(duì)角線角點(diǎn)之和相等的原則，求出未知的假想運(yùn)距。對(duì)角線角點(diǎn)之和相等的原則，求出未知的假想運(yùn)距。填方區(qū)挖方區(qū)4005005003001001005040601107040-101008006030第37

20、頁(yè)/共68頁(yè)（3 3）判斷調(diào)配方案是否最優(yōu)B.求檢驗(yàn)數(shù)求檢驗(yàn)數(shù) ij ： ij=運(yùn)距運(yùn)距cij 假想運(yùn)距假想運(yùn)距cij，C. 全部全部 ij 0 ，方案最優(yōu)；若有，方案最優(yōu)；若有 ij 0，非優(yōu)，需調(diào)整。，非優(yōu)，需調(diào)整。填方區(qū)挖方區(qū)4005005003001001005040601107040-101008006030+第38頁(yè)/共68頁(yè)（4 4）對(duì)非優(yōu)方案進(jìn)行調(diào)整（閉回路法）閉回路法閉回路法 從負(fù)數(shù)方格出發(fā)，沿水平或垂直方向前進(jìn)，遇到有土從負(fù)數(shù)方格出發(fā)，沿水平或垂直方向前進(jìn)，遇到有土方量的方格可轉(zhuǎn)方量的方格可轉(zhuǎn)90度角再前進(jìn)，如此轉(zhuǎn)彎和前進(jìn)，必將能回到原度角再前進(jìn)，如此轉(zhuǎn)彎和前進(jìn)，必將能回到

21、原位置，形成折線形閉回路。位置，形成折線形閉回路。填方區(qū)挖方區(qū)4005005003001001005040601107040-101008006030+第39頁(yè)/共68頁(yè)（4 4）對(duì)非優(yōu)方案進(jìn)行調(diào)整（閉回路法）調(diào)整土方量：調(diào)整土方量：從奇數(shù)轉(zhuǎn)角點(diǎn)格子中，找一個(gè)土方量最小的格子，將此從奇數(shù)轉(zhuǎn)角點(diǎn)格子中，找一個(gè)土方量最小的格子，將此格子變?yōu)榱?，并以此為調(diào)整值，奇數(shù)角點(diǎn)的土方量減去該值，歐格子變?yōu)榱悖⒁源藶檎{(diào)整值，奇數(shù)角點(diǎn)的土方量減去該值，歐數(shù)角點(diǎn)的土方量加上該值，形成一個(gè)新的調(diào)配方案。數(shù)角點(diǎn)的土方量加上該值，形成一個(gè)新的調(diào)配方案。填方區(qū)挖方區(qū)400500500300100100504060110

22、7040-101008006030+100 0400400第40頁(yè)/共68頁(yè)（5 5）判斷新方案是否最優(yōu)重復(fù)第三步步驟，若不是最優(yōu)，繼續(xù)調(diào)整，直至最優(yōu)。重復(fù)第三步步驟，若不是最優(yōu)，繼續(xù)調(diào)整，直至最優(yōu)。填方區(qū)挖方區(qū)400500400400100504060704070208030605030+由于所有的檢驗(yàn)數(shù) ij 0，故該方案已為最優(yōu)方案。第41頁(yè)/共68頁(yè)（6）繪出土方調(diào)配圖最優(yōu)方案的總運(yùn)輸量 = 400501007050040400601007040040= 94000m3-m 。初始方案的總運(yùn)輸量 = 5005050040300601001101007040040= 97000m3-m

23、。第42頁(yè)/共68頁(yè)1.2.4 場(chǎng)地平整土方機(jī)械及其施工1. 推土機(jī)T2-100型液壓操縱推土機(jī)適用于： （1）平整場(chǎng)地：經(jīng)濟(jì)運(yùn)距在100m內(nèi)（效率最高60m），一三類土的挖運(yùn)，壓實(shí)； （2）坑槽開(kāi)挖：深度在1.5m內(nèi)、一三類土； （3）回填土方。第43頁(yè)/共68頁(yè)并列推土法第44頁(yè)/共68頁(yè)下坡推土法第45頁(yè)/共68頁(yè)槽形推土法第46頁(yè)/共68頁(yè)斜角推送法作業(yè)第47頁(yè)/共68頁(yè)分堆集中，一次推送法第48頁(yè)/共68頁(yè)跨鏟法作業(yè)示意圖A鏟刀寬；B不大于拖拉機(jī)履帶凈寬溝槽土埂第49頁(yè)/共68頁(yè)2、鏟運(yùn)機(jī)：自行式、拖式特點(diǎn)：能綜合完成挖、裝、運(yùn)、卸、平土的機(jī)械。適用于：運(yùn)距60800m、坡度20度以內(nèi)的一二類土的大 型場(chǎng)地平整或大型基坑開(kāi)挖、堤壩填筑等第50頁(yè)/共68頁(yè)鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)行路線示意圖（b）“ 8 ”字形路線（a）環(huán)形路線第51頁(yè)/共68頁(yè)鏟運(yùn)機(jī)鋸齒形開(kāi)行路線1路堤2取土槽第52頁(yè)/共68頁(yè)鏟運(yùn)機(jī)下坡鏟土法第53頁(yè)/共68頁(yè)