01 第一章 土方工程(演示稿)74843[宝典].ppt

• 1）求位势Ui和Vj：有调配数的方格开始 Cij= Ui
+ Vj
• 2） 求检验数ij， ij= Cij – Ui – Vj
若所有ij 0，则方案为最优解。
• 下面进行位势法进行判别
（1）求位势 绘位势表 Cij = Ui+Vj
挖填 位势数
位势数 Ui Vj
B1 V1=50
B2 V2=100
B3 V3= 60
H11
H12
1)单向排水时，各方格角点设 L
计标高为:
H0
H0
Hn = H0 L• i
H21
i
Hn
2)双向排水时，各方格角点 Ly
设计标高为：
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‰， 不考虑土的可松性的
3.流砂的危害主难以施工、塌方、影响临近建筑物安全亚粘土
• 4．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）；
• 改变动水压力的方向（井点降水）。
GD F Q
（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
L
• 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：用百分数表示。
•
含水量
W=（G湿-G干）/G干 ×100%
•
式中 G湿、 G干为土的质量
• 用于：开挖、回填压实、行车（25~30%陷车）、边
土、沟、井（当土质为砂土类时，可能产生流砂现象）
水泵
排水沟
2～5％
集水井
• 2．井点降水法（人工降低地下水位法）
• （1）特点
• 效果明显，使土壁稳定、避免流砂、防止隆
起、方便施工；
• 井点类可型能引渗起透周系围数 地降面水和深度建筑最物大井沉距降。 主要原理
（2）制检验表求检验数ij（无调配数方格的空格）
• ij= Cij – Ui – Vj ;
• 11=50－0－50＝0（有土）;
12=70－0－100＝－30
13=100－0－60＝40;
21=70－(－60)－50＝80; ……
•检验表
挖 填 位势数
B1
B2
B3
位势数 Ui Vj
V1=50 V2=100
70.28
-0.63
70.32
+1.04
70.14
+0.56
70.18
+0.02
70.22
-0.44
70.26
• （2）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
• A、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
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，非最优方案。应对初始方案进行调整。
（3）方案调整（闭回路法）
1)找闭回路 调整顺序：从负值最大的格开始。
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。
（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
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。
• 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
• 2．流砂原因
当 动水压力大于或等于土的浸水重度（GD≥γ’）时，土粒被水 流带到基坑内，这现象称之为流砂现象。
A1
U1= 0 500 50
A2
U2=－60
70 500
A3
U3=10 300 60 100
A4
U4=－20
80
• 设 U1=0，
则V1= C11－U1=50－0=50；
70
100
40
90
110 100 70
100 400 40
U3= C31－V1=60－50=10； V2=110－10=100； ……
坡稳定
四、 土方量计算
• （一）基坑、基槽、
路堤、管沟等土方
量计算 （平均断面
H
法）
F下
（1）近似计算
V=(F上+F下)H/2
• （2）精确计算 • V=(F上+4F中+F下)H/6
（二） 场地平整土方量计算（平均高度法）
即方格网法:将场地划分方格，求各方格角点的施工高 度h=设计平面标高—地面标高。再求各方格挖填方量。
A4
(400)
(0)
400
400
保持挖填平衡。 填方量 800 600
500
1900
3）再求位势及空格的检验数
挖 填 位势数
B1
B2
B3
位势数 Ui Vj V1=50
V2=70
V3=60
A1
U1= 0
0
50 0
A2 U2=－30 +50 70 0
70 +40 100 40 +60 90
A3
U3=10 0
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）/4N
=[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）
H0=(1∑H1＋2∑H2＋3∑H3＋4∑H4）/4N 式中N—方格数
H1、H2、H3、H4 －－方格角点地面标 高；1、2、3、4为角 点方格共用的数字， 如3∑H3为第7角点,Ⅱ、 Ⅲ、Ⅴ共用的地面标 高之和。
（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 ：
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
第二节 土方开挖的辅助工作
• 一、降低地下水位
（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。
1、确定场地设计平面标高 一般考虑的因素：
• 满足生产工艺和运输的要求； • 尽量利用地形，减少挖填方数量； • 争取在场区内挖填平衡，降低运输费; • 有一定泄水坡度，满足排水要求。 • 中、小型场地――挖填平衡法 • 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）
（1）场地设计标高的确定（H0）
•
V挖（填）—挖方或填方的体积。
• B、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。
• 2）四方棱柱体（要先找出零线，见教材）
• 3）三角棱柱体法（见教材））
均见教材
h1
• （4）确定零线（挖填分界
• 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。
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
第一节 土方规划
• 一、土方工程的内容、特点 • 1、土方工程的内容 • 主要：场地平整； 坑、槽开挖； 土方填筑。 • 辅助：施工排、降水； 土壁支撑。 • 2、施工特点 • （1）量大面广； • （2）劳动强度大，人力施工效率低、工期长； • （3）施工条件复杂，受地质、水文、气侯影响
=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 70.3 70.3
2
6
70.40 70.4 4
H3=70.29+10×2‰+3 0×3‰=70.40
• 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
填
• 从空格出发，挖
在奇数次转角 A1
点的数字中， 挑最小的土方 A2
B1 5(04000)
B2 (100) X12 500
B3
挖方量
500
500
数调到空格中。
然后在表中左 A3 300
100
100
500
右上下各方格 进行调整，以
A2
m 行
A3
A4
70
40
500
60
110
300
100
100
80
100
400
90 500 70 500 40 400
填方量
800 600
500
1900
结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。 （总运输量97000m3-m)
• 3、调配方案的优化（线性规划中—表上
作业法）
• （1）判别是否最优方案 ：位势法
800
B2 70 40 110 100
600
B3 挖方量 100 500 90 500 70 500 40 400
500 1900
• （5）调配 ——初始调配方案
• 方法：最小元素法－－就近调配。
•
顺序：先从运距小的开 n始列，使其土方量最大。
填 挖
B1
B2
B3
挖方量
A1
50 500
70
100 500
70.09
+0.23
70.32
-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
70.24
-0.10
• 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
A1 B
A3
• （3）找各挖、填方区间的平均
1
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
（4）列挖、填方平衡及运距表
B2 0
0
挖填
A1 A2 A3 A4 填方量
B1 50 70 60 80
大，不确定因素多。
二、土的工程分类
• 按开挖的难易程度分为八类（见表 1.1） • 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、土的工程性三质 、土的工程性质
+1.04
70.14
+0.56
70.18
+0.02 700.22
-0.44
70.26
五、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、原则：
• 挖填平衡、总运输量最小，即土方施工成本最低。 • 2、步骤：
• （1）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，且考虑施工顺序； • 2）大小满足主导施工机械的技术要求；
其它见图
70.2
70.3 70.3 70.3
6
0 H0＝ 4
8
70.29
70.2 70.2
70.28
70.32
0
4
70.14
70.18
70.22
70.26
2、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）
–
h701 .=0790=.＋320－.23 （m）；
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
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
• 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：当水力坡度（I=Δh/L）为1时，土
体内水渗透的速度（V=KI）， K的单位：m / d 。
粘土< 0.1，
粗砂50~75，
卵石100~200
用途：降水方案的选择,
Δh
涌水量的计Fra Baidu bibliotek。