施工技术土方规划PPT学习教案

1、施工技术土方规划施工技术土方规划第1页/共52页第2页/共52页第1章 土方工程 【教学要求】了解土方工程特点；掌握场地设计标高的确定、调整与土方调配；掌握边坡稳定及土壁支护的基本原理及主要方法；了解施工排、降水方法及流砂防治措施；熟悉常用土方机械的性能和使用范围；掌握土方的填筑与压实的要求和方法。 【教学重点】土方调配；边坡稳定及土壁支护的方法；降水；土方的填筑与压实。 【教学难点】表上作业法进行土方调配；边坡稳定及土壁支护； 【时间安排】本章共3讲、6学时。第3页/共52页第1章 土方工程第4页/共52页1 概述共46页 第2页 要求标高、断面控制准确； 应尽可能采用先进的施工工艺、施工组

2、织和机械化施工。 土体有足够的强度和稳定性； 基坑土方开挖第5页/共52页1.1 土方工程的内容 场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。 开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。 土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。第1讲 土方规划共46页 第1页第6页/共52页土的分类土的分类土的名称土的名称密度密度（kg/m3）开挖方法开挖方法一类土一类土（松软土）（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥6001

3、500用锹、锄头挖掘用锹、锄头挖掘二类土二类土（普通土）（普通土）粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵土混卵( (碎碎) )石；种植土；填土石；种植土；填土11001600用锹、锄头挖掘，少用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松许用镐翻松三类土三类土（坚土）（坚土）软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎含碎( (卵卵) )石的黄土；粉质粘土；压实的填土石的黄土；粉质粘土；压实的填土17501900主要用镐，少许用锹、主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍锄头，部分用撬棍四类土四类土（砂砾坚土

4、）（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎( (卵卵) )石石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用用镐或撬棍，部分用锲子及大锤锲子及大锤五类土五类土（软石）（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩11002700用镐或撬棍、大锤，用镐或撬棍、大锤，部分用爆破部分用爆破六类土六类土（次坚石）（次坚石）泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩、泥灰岩；密实的泥岩；砂岩；砾岩；

5、坚实的页岩、泥灰岩；密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩石灰岩；风化花岗岩、片麻岩22002900用爆破方法，部分用用爆破方法，部分用风镐风镐七类土七类土（坚石）（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩25003100用爆破方法用爆破方法八类土八类土（特坚石）（特坚石）安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩27003300用爆破方法用爆破方法1.3 土的工程分类1

6、 概述共46页 第3页第7页/共52页 土的质量密度取土环刀 标准击实仪不同类的土，其最大干密度是不同的；同类的土在不同的状态下(含水量、压实程度)其密实度也是不同的1 概述共46页 第4页第8页/共52页221GGGW含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量土的含水量超过2530%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度快速含水量测定仪1 概述共46页 第5页第9页/共52页土壤渗透试验仪渗透系数K 值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性1 概述共46页 第6页第10页/共52页土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械生产率、运

7、土车辆数量及弃土坑容积的重要参数，最后可松性系数K，S是计算场地平整标高及填方所需的挖方体积等的重要参 数。1 概述共46页 第7页第11页/共52页土的类别土的类别体积增加百分数体积增加百分数可松性系数可松性系数最最 初初最最 后后最初最初 Ks最后最后 K，s一类土一类土（种植土除外）（种植土除外）81712.51.081.171.011.03二类土二类土（植物土、泥炭）（植物土、泥炭）2030341.201.301.031.04二类土二类土14282.551.141.281.021.05三类土三类土2430471.241.301.041.07四类土（除外）四类土（除外）2632691.2

8、61.321.061.09四类土四类土（泥灰岩、蛋白）（泥灰岩、蛋白）333711151.331.371.111.15五七类土五七类土304510201.301.451.101.20八类土八类土455020301.451.501.201.301 概述共46页 第8页第12页/共52页第1讲 土方规划mhbbh:1/1土方边坡坡度 式中 m = b / h ，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已知为h 时，其边坡宽度则等于mh。共46页 第9页第13页/共52页土土 的的 类类 别别边坡值（高：宽）边坡值（高：宽）砂砂 土（不包括细砂、粉砂）土（不包括细砂、粉砂）1:1.251:1.5一般一般粘

9、性土粘性土硬硬1:0.751:1硬、塑硬、塑1:11:1.25软软1:1.5 或更缓或更缓碎石类土碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土充填坚硬、硬塑粘性土1:0.51:1充填砂土充填砂土1:11:1.5 边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的工程性质及工程特点而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。临时性挖方边坡可按下表确定：2 土方边坡共46页 第10页第14页/共52页土土 的的 种种 类类边边 坡坡 坡坡 度（高：宽）度（高：宽）坡顶无荷载坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有静载坡顶有动载坡顶有动载中密的砂土中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类土中密的碎石类土(充填物为砂土充填物

10、为砂土)1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类土中密的碎石类土(充填物为粘性土充填物为粘性土)1:0.501:0.671:0.75硬塑的粉质粘土、粘土硬塑的粉质粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黄土老黄土1:0.101:0.251:0.33软土软土(经井点降水后经井点降水后)1:1.00 当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)底面标高时,挖方深度在5m以内,不加支撑的边坡可按下表确定：2 土方边坡共46页 第11页第15页/共52页土方量计算的基本方法有平均高度法 和平均断面法 两种。3.1 平均高度法

11、四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a 的方格网，每个方格网的土方体积 V 等于底面积 a2 乘四个角点高度的平均值，即：)(443212hhhhaV第1讲 土方规划共46页 第12页第16页/共52页方格网土方量计算则可采取平均高度法（四方棱柱体法和三角棱柱体法）3 土方量计算的基本方法共46页 第13页第17页/共52页 基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：)4(6201FFFHV3 土方量计算的基本方法共46页 第14页第18页/共52页4.1 场地设计标高H0的确定 确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。第1讲 土方规划共

12、46页 第15页第19页/共52页4 场地平整土方量计算共46页 第16页第20页/共52页 划分方格网 方格网边长a 可取1050m，常用20m、40m；挖填平衡原则即场地内土方的绝对体积在平整前、后相等4 场地平整土方量计算共46页 第17页第21页/共52页4 场地平整土方量计算共46页 第18页用插入法求得 H13=251.70 水准仪进行高程测量第22页/共52页)432(4143210HHHHnH 按挖填平衡确定设计标高式中： n 方格网数； H1 一个方格仅有的角点坐标； H2 两个方格共有的角点坐标； H3 三个方格共有的角点坐标； H4 四个方格共有的角点坐标。4 场地平整土

13、方量计算共46页 第19页第23页/共52页4 场地平整土方量计算共46页 第20页第24页/共52页VWVTH0V ,WV ,TH ,0h理论设计标高 调整设计标高4.2.1 土的可松性影响hHH0,0,) 1(sTswFwKFKVh4 场地平整土方量计算共46页 第21页第25页/共52页20,0NaQHH4.2.2 场内挖方和填方的影响式中： Q场地根据H0平整后多余或不足的土方量。其设计标高调整值按下式计算： 4 场地平整土方量计算共46页 第22页第26页/共52页4.2.3 场地泄水坡度的影响 场地为单坡泄水时，场地内任意点的设计标高则为：式中：l 该点至设计标高H，0的距离； i

14、 场地泄水坡度（不小于2）。liHHn,04 场地平整土方量计算共46页 第23页场地单向泄水坡度示意图第27页/共52页yyxxnililHH,0式中：lx、ly该点沿X-X、Y-Y方向 距场地中心线的距离； ix、iy场地沿X-X、Y-Y方向 的泄水坡度。公式中正负号的取值：计算角点在H，0之上取“”，反之取“”4 场地平整土方量计算共46页 第24页场地双向泄水坡度示意图第28页/共52页 角点编号 施工高度 hn 1- 0.72 43.24 42.52自然地面标高 H 设计标高 Hn若hn为正值则该点为填方， hn为负值则为 挖方。场地土方量计算步骤如下：4 场地平整土方量计算土方方格

15、网图例共46页 第25页第29页/共52页4.3.2 绘出零线 式中：X1、X2角点至零点的距离(m)； h1、h2相邻两角点的施工高度(m)，均用绝对值； a方格网的边长(m).零点的位置按下式计算：ahhhxahhhx212221114 场地平整土方量计算共46页 第26页零点位置计算示意第30页/共52页h1+0.30h2-0.200551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h10.3的刻度用尺量出h20.2的刻度两点连线与方格的交点为零点用尺量出h80.1的刻度用尺量出h70.7的刻度两点连线与方格的交点为零点两零点连线即为零线4 场地平整土方量计算共46页 第27页第31页/共5

16、2页4 场地平整土方量计算共46页 第28页挖方施工及长距离土方调运第32页/共52页iiiVVxX)(0iiiVVyY)(0填方区yH0H0 xxOWxOTyOWyOTL0挖方区式中： xi、yi i 块方格的重心坐标； Vi i 块方格的土方量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方区重心填方区重心4 场地平整土方量计算共46页 第29页第33页/共52页2002000)()(WTWTyyxxL式中： x0T、y0T 填方区的重心坐标； x0W、y0W 挖方区的重心坐标。 在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。4

17、 场地平整土方量计算共46页 第30页第34页/共52页5.1 土方调配的步骤 划分调配区（绘出零线） 计算调配区之间的平均运距（即挖方区至填方区土方重心的距离） 确定初始调配方案 优化方案判别 绘制土方调配图表。第1讲 土方规划共46页 第31页第35页/共52页用“最小元素法”编制初始调配方案最优方案判别绘制土方调配图最优方案判别方案的调整是否5 土方调配共46页 第32页第36页/共52页500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区编号填方区编号挖方区需调出土方填方区需调进土方调配区间的平均运距5 土方

18、调配共46页 第33页第37页/共52页 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W1x1150 x1270 x13100500C,11C,12C,13W2x2170 x2240 x2390500C,21C,22C,23W3x3260 x32110 x3370500C,31C,32C,33W4x4180 x42100 x4340400C,41C,42C,43填方量填方量m380060050019005 土方调配共46页 第34页第38页/共52页 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3,11C,12C,13W2705004090500C,21

19、C,22C,23W36011070500C 31C 32C 33W48010040040400C,41C,42C,43填方量填方量m38006005001900 步骤1：选取平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其尽可能大。本例选取C43=40，X43=400(W4的全部挖方调往T3)，X41、X42=0 (W4的挖方不调往T1、T2)，在X41、X42的方格内画上“”5 土方调配共46页 第35页第39页/共52页 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W170100500C,11C,12C,13W27090500C,21C,22C,23W3

20、500C,31C,32C,33W48010040040400C,41C,42C,43填方量填方量m38006005001900 步骤2：重复步骤1，按平均运距由小到大依次计算X22、X11、X31 （C22C11C31） ，我们就得到了土方调配的初始方案。1.5 土方调配50050010030010040506070110共46页 第36页第40页/共52页 首先求出表中各方格的假想价格系数，有调配土方的假想价格系数C，ij=Cij ，无调配土方的假想价格系数按下式计算：5 土方调配共46页 第37页第41页/共52页,pfeqpqefCCCC 该公式的意义即：构成任一矩形的四个方格内对角线上

21、的假想价格系数之和相等。 5 土方调配共46页 第38页第42页/共52页 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W150050701005005010060W2705004090500 10400W330060100110100705006011070W48010040040400308040填方量填方量m38006005001900101104060,32,22,31,21CCCC5 土方调配共46页 第39页第43页/共52页 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W15070+1005005010060W2+7040+90500-10400W360110705006011070W4+80+10040400308040填方量填方量m38006005001900 步骤3：引入检验数，按下式求出表中无调配土方方格的检验数（即方格右边两小格数字上下相减，将正负号填入表中）： 12 出现负数说明方案不是最佳方案，需要进行调整。0,ijijijCC5 土方调配共46页 第40页第44页/共52页 T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400 步骤1：在所有负检验数中挑选一个(一般选最小