01 第一章 土方工程10462

A2 U2=－30 +50 70 0
70 +40 100 40 +60 90
A3
U3=10
0
60 +30 110 0 70
A4 U4=－20 +50 80 +50 100 0 40
由于所有的检验数 ij ≥0，故该方案已为最优方
案。
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。
60
110
70
300
100
100
A4
80
100
40
400
填方量
800 600
500
•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）
挖方量 500 500 500 400 1900
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+n－1=3+4－1=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有影响。
一）降水目的
1、防止涌水、冒砂，保证在较干燥的 状态下施工；
2、防止滑坡、塌方、坑底隆起； 3、减少坑壁支护结构的水平荷载。
地下含水构造的种类
不透水层 不透水层 不透水层
滞水层 潜水层 承压水层
二）流砂现象
1．动水压力――地下水在渗流过程中受到土颗 粒的阻力，使水流对土颗粒产生的一种压力。
内墙——槽底净长
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：
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+69.81+70.38）] /（4×9）
• 其它见图
70.26 70.20
70.30
70.34
H0＝70.29
70.24
70.28
70.38 70.32
70.14
70.18
70.22
70.26
（二）场地土方量计算
1、计算各方格角点的施工高度 hn ： hn= Hn－Hn’
即：hn=该角点的设计标高—自然地面标高（m）
h710.=097=0.＋320－.23
第一章 土方工程
概述 土方量计算与调配 土方开挖的辅助工作 土方工程机械化施工
土方填筑
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
三、土的工程性质
1、土的可松性：自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 1.08~1.5 最后可松性系数 KS’=V3 /V1 1.01~1.3
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。
改变动水压力的方向（井点降水）。
（三）降排水方法
1．集水井法（明排水法） ――用于土质较好、水量不大、基坑可扩大者 挖至地下水位时，挖排水沟→设集水井→抽水→再挖
土、沟、井
水泵
排水沟
2～5％
集水井
要求： （ 1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽≮300mm，
沟底低于坑底500mm，坡度1％。 （ 2）集水井：沿基坑底边角设置，间距20～40m，
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。
划分调配区示例：
00
（3）找各挖、填方区间的平均
A1 B1
A3
运距（即土方重心间的距离）
可近似以几何形心代替土方
A2
A4
体积重心
B3
B2
0
0
•（4）列挖、填方平衡及运距表
挖填
A1 A2 A3 A4 填方量
B1 50 70 60 80
A1
(400) 500
A2
(100) X12
500
A3 300
100
(400)
(0)
A4
填方量 800 600
100
400 500
500 500 500 400 1900
3）再求位势及空格的检验数
挖 填 位势数
B1
位势数 Ui Vj V1=50
B2 V2=70
B3 V3=60
A1
U1= 0
0
50 0
第二节 土方量计算与调配
一、基坑、基槽、路堤 土方量计算
1、基坑土方量：
H
按拟柱体法——
F下
V=(F下+4F中+F上)H/6
2、基槽（路堤）土方量：
L1
L5
Fi
H
I
I
I－I
L2
沿长度方向分段计算Vi，再 V = Vi 断面尺寸不变的槽段：Vi =Fi×Li 断面尺寸变化的槽段：Vi =(Fi1+4Fi0+Fi2)Li/6 槽段长Li：外墙——槽底中～中，
70.26
+0.13
70.30
-0.36
70.34
-0.84
70.38
+0.83
70.20
+0.43
70.24
-0.10
70.28
-0.63
70.32
+1.04
70.14
+0.56
70.18
+0.02 700.22
-0.44
70.26
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
70.24
-0.10
70.28
-0.63
70.32
+1.04
70.14
+0.56
70.18
+0.02
70.22
-0.44
70.26
h1
2、确定零线（挖填分界线）
插入法、比例法找零点 零点连线
+0.23 0 -0.04
70.09 70.32
70.36
-0.55
70.40
-0.99
70.44
+0.55
设 U1=0，
则V1= C11－U1=50－0=50；
•U3= C31－V1=60－50=10； •V2=110－10=100； ……
2i）j=求Cij空– 格Ui的– V检j验; 数ij
11=50－0－50＝0（有土）; 12=70－0－100＝－30
•13=100－0－60＝40; 21=70－(－60)－50＝80; ……
计算方法：平均运距（或单方费用）Cij = Ui+Vj
挖填 位势数
位势数 Ui Vj
B1 V1=50
B2 V2=100
B3 V3= 60
A1
U1= 0
500 50
70
100
A2
U2=－60
70 500 40
90
A3
U3=10 300 60 100 110 100 70
A4
U4=－20
80
100 400 40
用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土。
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=Δh/L）为1时，单位 时间内水穿透土体的速度（V=KI）
•K的单位：m / d 。
•粘土< 0.1，
•粗砂50~75，
Δh
•卵石100~200
• 用途：降低水位方法，
L
4、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
填
B1
B2
B3
挖方量
配值
挖
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。
(1)小型场地――挖填平衡法
(2)大型场地――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）
aa a
1、初步标高（按挖填平衡） H11 H12
方法：将场地划分为每格边长10～ 40m的方格网，找出每个方格各个
H21
H22
角点的地面标高（实测法、等高线
插入法） 。
则场地初步标高：
H0=（H11+H12+H21+H22）/4M
+0.23 70.09 70.32
（m）；
-0.04
70.36
-0.55
70.40
-0.99
70.44
正值为填方高 度。
+0.55
70.26
+0.13
70.30
-0.36
70.34
-0.84
70.38
•h2 =70.36－
70.40=－0.04 （m）；
•负值为挖方高度
+0.83
70.20
+0.43
•（4）绘出调配图： （包括调运的流向、数量、运距）。
A
A
1
m3 3
B1
m
A
2
A
B2
B3
4
（5）求出最优方案的总运输量：400×50＋100×70＋ 500×40＋400×60＋100×70＋400×40＝94000m3·m 。
有借、弃土时的土方调配图
第三节 土方开挖的辅助工作
一、降低地下水位
动水压力的大小与水力坡度成正比，方向同渗 流方向。
GD＝Iγw =(Δh/L) γw
流砂原因
当 动水压力大于或等于
土的浸水重度
GD F
（GD≥γ’）时，土粒
被水流带到基坑内。主
Q
要发生在细砂、粉砂、
轻亚粘土、淤泥中。
3．流砂的防治 减小动水压力（板桩等增加L）；
平衡动水压力（抛石块、水下开挖、泥浆 护壁）；
•求检验数表
挖 填 位势数
B1
B2
B3
位势数 Ui Vj
V1=50 V2=100
V3=60
A1
U1=0
0 50 -30 70 +40 100
A2 U2=-60 +80 70 0
40 +90 90
A3
U3=10
0
60 0
110 0 70
A4 U4=-20 +50 80 +20 100 0 40
结论：表中12为负值，不是最优方案。应对初始方案进行调整。
（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） = a2[ 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。
800
B2 70 40 110 100
600
B3 挖方量 100 500 90 500 70 500 40 400
500 1900
（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。
填 挖
B1
n列
B2来自百度文库
B3
A1
50 500
70
100
A2
70
40
90
500
m 行
A3
H11
H12
•(1)单向排水时，各方格
角点设计标高为:
L
H0
H0
Hn = H0 L• i
H21
i
•(2)双向排水时，各方格
角点设计标高为：
Ly
Hn
H0
iy
Hn = H0 Lx ix L yi y
Lx
ix
【例】某建筑场地方
70.09
格网、地面标高如图,
格边长a=20m。泄水 坡度ix =2‰，iy=3‰，
回填。
3、土的质量密度：
天然密度 ：一般 =16~20 KN/m3
干密度 d：是检测填土密实程度的指标。
（105℃，烘干3~4h）
4、土的含水量：
天然含水量
W=（G湿-G干）/G干
——开挖、行车（25~30%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）。
=70.29（m）
（2）按泄水坡度调整设计标高：
Hn = H0 Lx ix L yi y ； H1 =70.29－30×2‰+30×3‰=70.32
•H2 =70.29－
10×2‰+30×3‰ =70.36
70.09 70.32
70.36
70.40
70.44
•H3=70.29+10×2
‰+30×3‰=70.40
（2）四方棱柱体平均高度法（略）
（3）三角棱柱体法（略）
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、要求：
总运输量最小；土方施工成本最低。
2、步骤：
（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；
a
•H11、 H12、 H21、 H22 ——一个方格各角点 的自然地面标高；
aa
•
M ——方格个数。
•或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M
•H1－－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。
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。 按泄水坡度调整各角点设计标高 ：