土木工程施工技术土方工程场地平整学习教案

1、土木工程土木工程(tm gngchng)施工技术土施工技术土方工程场地平整方工程场地平整第一页，共68页。 学习要求学习要求: :了解土木工程了解土木工程(tm gngchng)(tm gngchng)施工技术的研究施工技术的研究方向；方向； 掌握学习方法；掌握学习方法；熟悉施工中土的工程分类及分类依据；熟悉施工中土的工程分类及分类依据；掌握土的可松性；掌握土的可松性；熟悉原状土压实后的沉降量。熟悉原状土压实后的沉降量。 第1页/共68页第二页，共68页。第2页/共68页第三页，共68页。第3页/共68页第四页，共68页。1.1.2 1.1.2 土的工程土的工程(gngchng)(gngchn

2、g)分类分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；种植土、填土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤第4页/共68页第五页，共68页。五类土软石VVI硬质粘土；中密的

3、页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石VIIIX泥岩、砂岩、砾岩；坚实的页岩、泥灰岩，密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石XXIII大理石；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；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIVXVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖第5页/共68页第六页，共68页。机械机械(jxi)或人工直接开挖或人工直接开挖 五类土（软石）五类土（软石） 六类土（次坚石）六类土

4、（次坚石） 七类土（坚石）七类土（坚石） 八类土（特坚石）八类土（特坚石）爆破开挖爆破开挖第6页/共68页第七页，共68页。 1、土的可松性：自然状态、土的可松性：自然状态(zhungti)下的土经开挖后，体积下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。 V1 土在自然状态下的体积。土在自然状态下的体积。 m3V2 土经开挖后松散状态下的体积。土经开挖后松散状态下的体积。 m3V3 土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。 m3 最初可松性系数最初可松性系数 1.081.5 最后可松性系数最后可松性系数 1.011.3 用途：

5、用途： KS：可估算装运车辆：可估算装运车辆(chling)和挖土机械和挖土机械 KS ：可估算填方所需挖土的数量：可估算填方所需挖土的数量V1V2V2 V1V2V3 V1V321sVKV31sVKV第7页/共68页第八页，共68页。208m3某基坑某基坑(j kn)208m3 ，现需回填，用，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土，的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？问需要多少车次的土？ （ KS=1.20 ， KS=1.04 ）答：填方用土：答：填方用土： V1 = V3/ KS=208/1.04=200m3（原状（原状(yun zhun)土）土） V2 = KS V1 =1.02*2

6、00=240m3（松散土）（松散土） 2m3 的装载车运土需要车次：的装载车运土需要车次： n=240/2=120车次车次第8页/共68页第九页，共68页。 C原状土的抗陷系数原状土的抗陷系数(kg/cm3),按表取值按表取值第9页/共68页第十页，共68页。LhK的单位：的单位：m / d粘土粘土 0.1，粗砂粗砂5075，卵石卵石100200 用途用途(yngt)：降低水位：降低水位;回填。回填。第10页/共68页第十一页，共68页。vmvmsdd第11页/共68页第十二页，共68页。%100swggw 开挖、行车(hngch)（2530%陷车）、边坡稳定 最佳含水量可使填土获得最大密实度

7、的含水量。 （击实试验、手握经验确定）第12页/共68页第十三页，共68页。 场地竖向规划设计场地竖向规划设计 场地平整土方量计算场地平整土方量计算 土方调配土方调配(diopi) 场地平整土方机械及其施工场地平整土方机械及其施工第13页/共68页第十四页，共68页。 (1) 满足生产工艺和运输的要求；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；尽量利用地形，减少挖填方数量； (3)争取在场区内挖填平衡，降低争取在场区内挖填平衡，降低(jingd)运输费运输费; (4)有一定泄水坡度，满足排水要求。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：

8、场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定： (1)小型场地小型场地挖填平衡法挖填平衡法 (2)大型场地大型场地最佳平面设计法最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）第14页/共68页第十五页，共68页。aaaaaaH11H12H21H22原则：场地内挖填方平衡，平整前后原则：场地内挖填方平衡，平整前后(qinhu)土方量相等。土方量相等。第15页/共68页第十六页，共68页。H11H12H21H22 H0=（H11+H12+H21+H22）/4M H11、 H12、 H21、 H22 一个方格一个方格(fn )各角点的自然地面标高各角

9、点的自然地面标高 M 方格方格(fn )个数。个数。或：或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M H1一个方格一个方格(fn )所仅有角点的标高；所仅有角点的标高； H2、H3、H4分别为两个、三个、四个方分别为两个、三个、四个方格格(fn )共用角点的标高。共用角点的标高。第16页/共68页第十七页，共68页。70.09第17页/共68页第十八页，共68页。1)土具有土具有(jyu)可松性，必要时应相应的提高可松性，必要时应相应的提高H0挖方挖方(wfng)量量填方量填方量h2)受局部填挖的影响受局部填挖的影响沟渠沟渠3)经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理经过经济比较后，

10、认为就近借土或弃土一部分更合理案例案例2 答：答： (2)不考虑土的可松性不考虑土的可松性 H0 = H0=70.29m第18页/共68页第十九页，共68页。单向单向(dn xin)排水时排水时:HH0li 双向排水时，各方格角点设计标高双向排水时，各方格角点设计标高Hn为：为：以场地中心点为以场地中心点为H0 Hn = H0 Lx ix L yi y按要求的泄水按要求的泄水(xi shu)坡度调整各角点设计标高坡度调整各角点设计标高Hn ：LyLxixiyH0Hn第19页/共68页第二十页，共68页。70.0970.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.387

11、0.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26 H070.29H2 =70.29102+303=70.36 H3 =70.29+102+303=70.40H1 =70.29302+303=70.32其它其它(qt)见图见图案例案例(n l)2第20页/共68页第二十一页，共68页。hn= Hn Hn hn 施工施工(sh gng)高度，填挖高度，填挖Hn 设计标高设计标高Hn 原地形标高原地形标高第21页/共68页第二十二页，共68页。70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1

12、470.1870.2270.2670.09+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）；）；负值为挖方高度负值为挖方高度第22页/共68页第二十三页，共68页。ijhihjXi-jaXi-j=a hihi+ hj施工施工(sh gng)高度绝高度绝对值代入对值代入第23页/共68页第二十四页，共68页。70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.14

13、70.1870.2270.26+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+0.02-0.4470.090 0Xi-j=a hihi+ hjX1-2=20 *0.230.23+ 0.04= a h1h1+ h2= 17.04m第24页/共68页第二十五页，共68页。1.2.2 场地平整土方场地平整土方(tfng)量的计量的计算算h1 h4 方格角点施工高度方格角点施工高度(god)的绝对值的绝对值;a 方格网一个方格的边长；方格网一个方格的边长；V挖（填）挖（填）挖方或填方的体积（挖方或填方的体积（

14、m3）。）。V挖（填）挖（填）= ( h1+h2+h3+h4 )a24分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。h1h2h3h4第25页/共68页第二十六页，共68页。（2）方格）方格(fn )四个角点有填有挖四个角点有填有挖a2 h挖（填）挖（填） 24 hV挖（填）挖（填） =h1h2h3h4第26页/共68页第二十七页，共68页。第27页/共68页第二十八页，共68页。)(63212HHHaV)(63231332HHHHHaV锥当三角形三个角点全部(qunb)为挖或全部(qunb)为填时：当三角形三个角点有填有挖时：)(6

15、1233231332HHHHHHHHaV偰第28页/共68页第二十九页，共68页。第29页/共68页第三十页，共68页。总运输量最小（成本总运输量最小（成本(chngbn)最低），最低），缩短工期和降低成本缩短工期和降低成本(chngbn)。合理确定合理确定(qudng)调配方向和数量调配方向和数量第30页/共68页第三十一页，共68页。 一期(y q) 先平整 余土余土欠土欠土二期二期数量，堆数量，堆放位置放位置TW天然地基天然地基第31页/共68页第三十二页，共68页。第32页/共68页第三十三页，共68页。填方填方区区挖方区挖方区第33页/共68页第三十四页，共68页。填方区填方区挖方区

16、挖方区第34页/共68页第三十五页，共68页。填方填方区区挖方区挖方区第35页/共68页第三十六页，共68页。最小元素法最小元素法 即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地最大即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地最大限度地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖方分区限度地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖方分区土方量全部分土方量全部分(b fen)完为止。完为止。填方填方区区挖方区挖方区400500500300100100第36页/共68页第三十七页，共68页。A.用矩阵法求假想运距：将有土方量的运距填入表中，利用矩形对角线用矩阵法求假想运距：将有土方量的运

17、距填入表中，利用矩形对角线角点之和相等角点之和相等(xingdng)的原则，求出未知的假想运距。的原则，求出未知的假想运距。填方填方区区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030第37页/共68页第三十八页，共68页。B.求检验数求检验数ij ： ij=运距运距cij 假想运距假想运距cij，C. 全部全部(qunb)ij 0 ，方案最优；若有，方案最优；若有ij 0，非优，需调整。，非优，需调整。填方填方区区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030+第38页/共68页第三十九

18、页，共68页。闭回路法闭回路法 从负数方格出发，沿水平或垂直方向前进，遇到有土从负数方格出发，沿水平或垂直方向前进，遇到有土方量的方格可转方量的方格可转90度角再前进，如此转弯和前进，必将能回到度角再前进，如此转弯和前进，必将能回到原位置，形成原位置，形成(xngchng)折线形闭回路。折线形闭回路。填方填方区区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030+第39页/共68页第四十页，共68页。调整土方量：从奇数转角点格子中，找一个土方量最小的格子，将此格子变为调整土方量：从奇数转角点格子中，找一个土方量最小的格子，将此格子变为零，并以此

19、为调整值，奇数角点的土方量减去该值，欧数角点的土方量零，并以此为调整值，奇数角点的土方量减去该值，欧数角点的土方量加上该值，形成一个新的调配加上该值，形成一个新的调配(diopi)方案。方案。填方填方区区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030+100 0400400第40页/共68页第四十一页，共68页。重复第三步步骤，若不是重复第三步步骤，若不是(b shi)最优，继续调整，直最优，继续调整，直至最优。至最优。填方填方区区挖方区挖方区400500400400100504060704070208030605030+由于所有的检验由于

20、所有的检验(jinyn)数数 ij 0，故该方案已为最优方案。，故该方案已为最优方案。第41页/共68页第四十二页，共68页。最优方案最优方案(fng n)的总运输量的总运输量 = 400501007050040400601007040040= 94000m3-m 。初始方案初始方案(fng n)的总运输量的总运输量 = 5005050040300601001101007040040= 97000m3-m 。第42页/共68页第四十三页，共68页。T2-100型液压操纵型液压操纵(cozng)推土机推土机适用于： （1）平整场地：经济运距在100m内（效率(xio l)最高60m），一三类土的挖运，压实； （2）坑槽开挖：深度在1.5m内、一三类土； （3）回填土方。第43页/共68页第四十四页，共68页。第44页/共68页第四十五页，共68页。第45页/共68页第四十六页，共68页。第46页/共68页第四十七页，共68页。第47页/共68页第四十八页，共68页。第48页/共68页第四十九页，共68页。A铲刀铲刀(chn do)宽；宽；B不大于拖拉机履带净宽不大于拖