土方工程－概述与土方量计算PPT课件

1、 3、施工设计应注意 （1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械； （2）合理调配土方，使总施工量最少； （3）合理组织机械施工，以发挥最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工作； （5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。第1页/共26页二、土的工程分类二、土的工程分类按开挖的难易程度分为八类一类土（松软土）、二类土（普通土)三类土（坚土）、 四类土（砂砾坚土） 机械或人工直接开挖五类土（软石）、六类土（次坚石）七类土（坚石）、八类土（特坚石） 爆破开挖第2页/共26页三、土的工程性质三、土的工程性质 1、土的可松性：自

2、然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 最初可松性系数 KS=V2 /V1 1.081.5 最后可松性系数 KS=V3 /V1 1.011.3 V1 土在自然状态下的体积。V2 土经开挖后松散状态下的体积。V3 土经回填压实后的体积。 用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土第3页/共26页2、土的渗透性土体被水透过的性质，用渗透系数K表示。 K的意义：水力坡度（I=h/L）为1时，单位时间内水穿透土体的速度（V=KI） LhK的单位：m / d 。粘土 0.1，粗砂5075，卵石100200 用途：降低水位方法，回填。第4页/共26页3、土的质量密度： 天

3、然密度 ：一般 =1620 KN/m3 干密度 d：是检测填土密实程度的指标。（105，烘干34h）4、土的含水量： 天然含水量 W=（G湿-G干）/G干 开挖、行车（2530%陷车）、边坡稳定 最佳含水量可使填土获得最大密实度的含水量（击实试验、手握经验确定）。第5页/共26页第二节 土方量计算与调配 一、基坑、基槽、路堤土方量计算 1 1、基坑土方量： 按拟柱体法 V V=(=(F F下+4+4F F中+ +F F上) )H H/6/6F下F上F中H第6页/共26页HIIFi2 2、基槽（路堤）土方量：沿长度方向分段计算Vi，再 V V = = V Vi i 断面尺寸不变的槽段：V Vi

4、i = =F Fi iL Li i 断面尺寸变化的槽段：V Vi i =( =(F Fi i1 1+4+4F Fi i0 0+ +F Fi i2 2) )L Li i/6/6 槽段长L Li：外墙槽底中中， 内墙槽底净长IIL2L1L5第7页/共26页二、场地平整土方量 方格网法、累高法平均断面法 （一）确定场地设计标高 考虑的因素： (1) 满足生产工艺和运输的要求； (2) 尽量利用地形，减少挖填方数量； (3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费; (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。 场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： (1)小型场地挖填平衡法 (2)大型场地最佳平面设计法（用最

5、小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）第8页/共26页1、初步标高（按挖填平衡） 方法：将场地划分为每格边长1040m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法） 。aaaaaaH11H12H21H22则场地初步标高： H0=（H11+H12+H21+H22）/4MH11、 H12、 H21、 H22 一个方格各角点的自然地面标高； M 方格个数。或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4MH1一个方格所仅有角点的标高；H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。第9页/共26页 2、场地设计标高的调整 按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整。 按泄水坡度

6、调整各角点设计标高 ：LyLxixiyH0(2)双向排水时，各方格角点设计标高为：LH11H0H0iH12H21 Hn = H0 L i Hn = H0 Lx ix L yi y(1)单向排水时，各方格角点设计标高为: Hn第10页/共26页【例】某建筑场地方格网、地面标高如图, ,格边长a=20m。泄水坡度ix =2，iy=3，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。 解： （1）初步设计标高（场地平均标高）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+69.8

7、1+70.38） /（49） =70.29（m）70.09第11页/共26页70.09 （2）按泄水坡度调整设计标高：Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29302+303=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29H2 =70.29102+303=70.36H3=70.29+102+303=70.40 其它见图第12页/共26页70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.24

8、70.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09（二）场地土方量计算 1、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= HnHn 即：hn=该角点的设计标高自然地面标高（m）h1 =70.3270.09=0.23 （m）； 正值为填方高度。+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 =70.3670.40=0.04 （m）； 负值为挖方高度第13页/共26页70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2

9、470.2870.3270.1470.1870.2270.26+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 2、确定零线（挖填分界线） 插入法、比例法找零点 零点连线h10 0第14页/共26页 3、场地土方量的计算： 分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量 （1）四角棱柱体法 1）全挖、全填格： V挖（填）=a2 (h1+h2+h3+h4)/4 h1 h4 方格角点施工高度绝对值 V挖（填）挖方或填方的体积。 2）部分挖、部分填格：V挖（填） = a

10、2 h挖（填） 2 / 4 h h挖（填） 方格角点挖或填施工高度绝对值之和； h 方格四个角点施工高度绝对值总和。 （2）四方棱柱体平均高度法（略） （3）三角棱柱体法（略） 均见教材第15页/共26页三、土方的调配： 在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。 1 1、要求： 总运输量最小； 土方施工成本最低。 2、步骤： （1 1） 找出零线，画出挖方区、填方区； （2）划分调配区 注意： 1）位置与建、构筑物协调，且考虑开、施工顺序； 2）大小满足主导施工机械的技术要求； 3）与方格网协调，便于确定土方量； 4）借、弃土区作为独立调配区。第16页/共26页B1A1A2A3A4B2B

11、30000 （3）找各挖、填方区间的平均运距（即土方重心间的距离） 可近似以几何形心代替土方体积重心 挖 填B1B2B3挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70 500A4 80 100 40400填方量800600500 1900划分调配区示例：（4）列挖、填方平衡及运距表第17页/共26页 （5）调配 方法：最小元素法就近调配。 顺序：先从运距小的开 始，使其土方量最大。n 列填方量 填挖B1B2B3挖方量A1 50 70 100500A2 70 40 90 500A3 60 110 70500A4 80 100 40400800600 5

12、00 1900m 行400500500300100100结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。（总运输量97000m3-m) （6）画出调配图（略） 第18页/共26页 3、调配方案的优化（线性规划中表上作业法） （1）确定初步调配方案（如上） 要求：有几个独立方程土方量要填几个格，即应填m+n-1个格，不足时补“ 0 ”。 如例中：m+n1=3+41=6，已填6个格，满足。 （2）判别是否最优方案 用位势法求检验数ij，若所有ij 0，则方案为最优解。 1）求位势Ui和Vj： 位势和就是在运距表的行或列中用运距（或单价）同时减去的数，目的是使有调配数字的格检验数为零，而对调配方案的选取没

13、有影响。第19页/共26页计算方法：平均运距（或单方费用）Cij = Ui+Vj 设 U1=0，挖 填位势数B1B2B3位势数Ui VjA1500 50 70 100A2 70 500 40 90 A3300 60 100 110100 70 A4 80 100 400 40U1= 0V1=50U3=10V2=100U2=60V3= 60U4=20U3= C31V1=6050=10；则V1= C11U1=500=50；V2=11010=100； 第20页/共26页2）求空格的检验数 ij ij= Cij Ui Vj ; 11=500500（有土）; 结论：表中12为负值，不是最优方案。应对初始

14、方案进行调整。-30+40+80+90+50+2013=10006040; 挖 填 B1B2B3 Ui VjV1=50V2=100V3=60A1U1=0070100A2U2=-6070 090 A3U3=10000A4U4=-2080100 0位势数位势数5060110404070求检验数表21=70(60)5080; 12=70010030第21页/共26页（三）方案调整 调整方法：闭回路法。 调整顺序：从负值最大的格开始。 1)找闭回路 沿水平或垂直方向前进，遇适当的有数字的格转弯，直至回到出发点。 2）调整调配值 从空格出发，在奇数次转角点的数字中，挑最小的土方数调到空格中。且将其它奇数次转角的土方数都减、偶数次转角的土方数都加这个土方量，以保持挖填平衡。 填方量 填挖B1B2B3挖方量A1 500A2 500A3 500A4 400800600 500 1900400500500300100100X12(100) (0)(400)(400)第22页/共26页3）再求位势及空格的检验数 若检验数仍有负值，则重复以上步骤，直到全部ij 0而得到最优解。 +40+50+60+50+50U1= 0V1=50V2=70U2=30U3=10V3=60U4=20位势数位势数挖 填 B1B2B3Ui VjA