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1、第一章 土方工程,概 述 土方量計算與調(diào)配 土方開挖的輔助工作 土方工程機械化施工 土方填筑,第一節(jié) 概述,一、土方工程的分類、特點 1、施工分類 主要：場地平整； 坑、槽開挖； 土方填筑。 輔助：施工排、降水； 土壁支撐。 2、施工特點 （1）量大面廣； （2）勞動強度大，人力施工效率低、工期長； （3）施工條件復雜，受地質(zhì)、水文、氣侯影響大，不確定因素多。,3、施工設計應注意 （1）摸清施工條件，選擇合理的施工方案與機械； （2）合理調(diào)配土方，使總施工量最少； （3）合理組織機械施工，以發(fā)揮最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撐等準備及輔助工作； （5）合理安排施工計劃，避開冬、

2、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保證工程質(zhì)量和安全。,二、土的工程分類,按開挖的難易程度分為八類 一類土（松軟土）、二類土（普通土) 三類土（堅土）、 四類土（砂礫堅土） 機械或人工直接開挖 五類土（軟石）、六類土（次堅石） 七類土（堅石）、八類土（特堅石） 爆破開挖,三、土的工程性質(zhì),1、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)回填壓實，仍不能恢復。 最初可松性系數(shù) KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系數(shù) KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自然狀態(tài)下的體積。 V2 土經(jīng)開挖后松散狀態(tài)下的體積。 V3 土經(jīng)回填壓實后的體積。 用途：開挖、運輸

3、、存放，挖土回填，留回填松土,2、土的滲透性,土體被水透過的性質(zhì)，用滲透系數(shù)K表示。 K的意義：水力坡度（I=h/L）為1時，單位時間內(nèi)水穿透土體的速度（V=KI）,K的單位：m / d 。 粘土 0.1， 粗砂5075， 卵石100200 用途：降低水位方法， 回填。,3、土的質(zhì)量密度： 天然密度 ：一般 =1620 KN/m3 干密度 d：是檢測填土密實程度的指標。（105，烘干34h） 4、土的含水量： 天然含水量 W=（G濕-G干）/G干 開挖、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度的含水量（擊實試驗、手握經(jīng)驗確定）。,第二節(jié) 土方量計算與調(diào)配,一、基坑、基

4、槽、路堤土方量計算 1、基坑土方量： 按擬柱體法,V=(F下+4F中+F上)H/6,F下,F上,Fi,2、基槽（路堤）土方量：,沿長度方向分段計算Vi，再 V = Vi 斷面尺寸不變的槽段：Vi =FiLi 斷面尺寸變化的槽段：Vi =(Fi1+4Fi0+Fi2)Li/6 槽段長Li：外墻槽底中中， 內(nèi)墻槽底凈長,二、場地平整土方量 方格網(wǎng)法、累高法平均斷面法,（一）確定場地設計標高 考慮的因素： (1) 滿足生產(chǎn)工藝和運輸?shù)囊螅?(2) 盡量利用地形，減少挖填方數(shù)量； (3)爭取在場區(qū)內(nèi)挖填平衡，降低運輸費; (4)有一定泄水坡度，滿足排水要求。 場地設計標高一般在設計文件上規(guī)定，如無規(guī)定

5、： (1)小型場地挖填平衡法 (2)大型場地最佳平面設計法（用最小二乘法，使挖填平衡且總土方量最?。?1、初步標高（按挖填平衡）,方法：將場地劃分為每格邊長1040m的方格網(wǎng)，找出每個方格各個角點的地面標高（實測法、等高線插入法） 。,則場地初步標高： H0=（H11+H12+H21+H22）/4M H11、 H12、 H21、 H22 一個方格各角點的自然地面標高； M 方格個數(shù)。 或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M H1一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。,2、場地設計標高的調(diào)整 按泄水坡度、土的可松性、就近借棄土等調(diào)整。 按

6、泄水坡度調(diào)整各角點設計標高 ：,H0,(2)雙向排水時，各方格角點設計標高為：,H11,H12,H21,Hn = H0 L i,Hn = H0 Lx ix L yi y,(1)單向排水時，各方格角點設計標高為:,Hn,【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+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

7、） =70.29（m）,70.09,70.09,（2）按泄水坡度調(diào)整設計標高：,Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.32,70.32,70.36,70.40,70.44,70.26,70.30,70.34,70.38,70.20,70.24,H070.29,H2 =70.29102+303=70.36,H3=70.29+102+303=70.40,其它見圖,（二）場地土方量計算,1、計算各方格角點的施工高度 hn ： hn= HnHn 即：hn=該角點的設計標高自然地面標高（m）,h1 =70.3270.09=0.23 （m）； 正值為填方高度

8、。,+0.23,-0.04,-0.55,-0.99,+0.55,+0.13,-0.36,-0.84,+0.83,h2 =70.3670.40=0.04 （m）；,負值為挖方高度,2、確定零線（挖填分界線） 插入法、比例法找零點 零點連線,0,0,3、場地土方量的計算： 分別按方格求出挖、填方量，再求整個場地總挖方量、總填方量 （1）四角棱柱體法 1）全挖、全填格： V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角點施工高度絕對值 V挖（填）挖方或填方的體積。 2）部分挖、部分填格：V挖（填） = a2 h挖（填） 2 / 4 h h挖（填） 方格角點挖或填施工高度絕對值之和

9、； h 方格四個角點施工高度絕對值總和。 （2）四方棱柱體平均高度法（略） （3）三角棱柱體法（略） 均見教材,三、土方的調(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)。 1、要求： 總運輸量最小； 土方施工成本最低。 2、步驟： （1） 找出零線，畫出挖方區(qū)、填方區(qū)； （2）劃分調(diào)配區(qū) 注意： 1）位置與建、構筑物協(xié)調(diào)，且考慮開、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(diào)，便于確定土方量； 4）借、棄土區(qū)作為獨立調(diào)配區(qū)。,B1,B2,B3,（3）找各挖、填方區(qū)間的平均運距（即土方重心間的距離） 可近似以幾何形心代替土方體積重心,劃分調(diào)配區(qū)示例：,（4）列挖、填方

10、平衡及運距表,（5）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。,n 列,m 行,400,500,500,300,100,100,結果：所得運輸量較小，但不一定是最優(yōu)方案。 （總運輸量97000m3-m) （6）畫出調(diào)配圖（略）,3、調(diào)配方案的優(yōu)化（線性規(guī)劃中表上作業(yè)法） （1）確定初步調(diào)配方案（如上） 要求：有幾個獨立方程土方量要填幾個格，即應填m+n-1個格，不足時補“ 0 ”。 如例中：m+n1=3+41=6，已填6個格，滿足。 （2）判別是否最優(yōu)方案 用位勢法求檢驗數(shù)ij，若所有ij 0，則方案為最優(yōu)解。 1）求位勢Ui和Vj： 位勢和就是在運距表的行或

11、列中用運距（或單價）同時減去的數(shù)，目的是使有調(diào)配數(shù)字的格檢驗數(shù)為零，而對調(diào)配方案的選取沒有影響。,計算方法：平均運距（或單方費用）Cij = Ui+Vj,設 U1=0，,U1= 0,V1=50,U3=10,V2=100,U2=60,V3= 60,U4=20,U3= C31V1=6050=10；,則V1= C11U1=500=50；,V2=11010=100； ,2）求空格的檢驗數(shù)ij,ij= Cij Ui Vj ; 11=500500（有土）;,結論：表中12為負值，不是最優(yōu)方案。應對初始方案進行調(diào)整。,-30,+40,+80,+90,+50,+20,13=10006040;,21=70(60)5080; ,12=70010030,（三）方案調(diào)整 調(diào)整方法：閉回路法。 調(diào)整順序：從負值最大的格開始。,1)找閉回路 沿水平或垂直方向前進，遇適當?shù)挠袛?shù)字的格轉(zhuǎn)彎，直至回到出發(fā)點。,2）調(diào)整調(diào)配值 從空格出發(fā)，在奇數(shù)次轉(zhuǎn)角點的數(shù)字中，挑最小的土方數(shù)調(diào)到空格中。且將其它奇數(shù)次轉(zhuǎn)角的土方數(shù)都減、偶數(shù)次轉(zhuǎn)角的土方數(shù)都加這個土方量，以保持挖填平衡。,X12,(100),(0),(400),(400),3）再求位勢及空格的檢驗數(shù),若檢驗數(shù)仍有負值，則重復以上步驟，直到全部ij 0而得到最優(yōu)解。,+40,+