土木工程施工技术—(图文详解)

K为安全系数(一般取1.5)
1.1.5 场地平整土方量计算与土方调配
划分方格网
根据场地设计标高，确定方格网各角点处的施 工高度
利用土方量计算公式，计算挖填土方量
划分调配区，确定土方的调配方案
1.1.5.1 场地设计标高H0的确定
1 场地设计标高确定原则： 1）满足建筑规划、生产工艺及运输、场地排水和
1.1.2.3 土的渗透性—渗透系数 单位时间内水在土体中渗流的距离
（m/d），渗透系数常用K表示。
1.1.2.4 土的可松性
多用于土方的平衡调配，确定运土机具的数量，以及计算基坑填土所 需的填方量及余土外运量。如表1.ห้องสมุดไป่ตู้。
1、最初可松性系数：
Ks
土经开挖后的松散体积 V2 土的天然状态的体积 V1
2、划分调配区应注意：
1）调配区的划分应与房屋或构筑物的位置相协调，满足工 程施工顺序和分期施工的要求，使近期施工和后期利用相 结合。
2）调配区的大小，应考虑土方及运输机械的技术性能，使 其功能得到充分发挥。
3）调配区的范围应与计算土方量用的方格网相协调。
4）就近借土或就近弃土区均可作为一个独立的调配区。
土木工程施工
淮海工学院 土木工程学院 建筑工程系
施
工艺流程
工
规程或标准
技
工艺标准 国家规范
土
术
机械选择
木
工
程
施工方案
施
施
工
工
施工进度
施工进度计划表
组
织
施工平面布置 施工现场平面布置图
1.土方工程
1.1 土方规划
1.1.1 土方工程内容及施工要求 1 内容： （1）场地平整：场地平整方法、土方量计算 （2）土方开挖：基坑（槽）、管沟、地下室（建 筑物） （3）土方回填与压实：
+4×(251.60+251.28)〕 =251.45m
1.1.5.2 场地设计标高的调整
1）土的可松性影响
调整后的挖方量 VW' VW FW h
因为
VT'
VW'
K
' s
(VW
FW
h)K
' s
VT FT h
又因为 VT VW
h
VW
(
K
' s
1)
FT
FW
K
' s
故考虑了土的可松性后，场地设计标高调整为：
H n 角点的设计标高（考虑泄水坡度） H 角点的自然地面标高
(4)绘出零线
在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法 求出零点位置（图1-7），将各相邻的零点连接起来就为零线。
(5)计场算地挖、填土方量—1.1.4节公式
1.1.4 土方量计算的基本公式
（一般了解即可）
1、基坑（槽）和路堤的土方量
最高洪水位等要求； 2）力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小； 3）充分利用地形、分区或分台阶布置，分别确定
不同的设计标高。 4）充分利用地形,分区分台阶布置,分别确定不同
的设计标高。
2 场地设计标高确定方法和步骤 －挖填平衡法（方格网法）
1）在地形图上将施工区域划分为边长为10～50m若干 个方格网；
1.1.5.3 场地平整土方量计算
（1）场地设计标高的确定，先计算出 H 0 ；
（2）考虑土的可松性和场地泄水坡度的影响，调整场地设计标
高，根据泄水坡度，计算出个角点设计标高 Hn ；
（3）求各方格角点的施工高度 hn ：
式中：
hn H n H
h 角点的施工高度，以“+”为填土，“-”为挖土 n
Hn
H
' 0
lxix
lyiy
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。
Hn
H
' 0
lxix
lyiy
的确定：
1）直角坐标原点为场地中心点 2）X、Y方向逆着泄水方向 3）用象限来判断 例如：第一象限X、Y都为正 第二象限X为负、Y为正。
式中： N-- 方格数；
H1 -- 一个方格仅有的角点标高； H2 -- 两个方格共有的角点标高；
H3 --三个方格共有的角点标高； H4 -- 四个方格共有的角点标高。
例如：图1.9中的为： H0=〔（252.45+251.40+250.60+251.60）
+2 ×(252.00+251.70+251.90+250.95+251.25+250.8 5)
A2
500
A3 300
100
100
A4 填方量 800
400
600
500
挖方量 500 500 500 400 1900
对于上表中： 对应已经填上土方的格中，价格系数上下小方格 价格系数一样不变； 对于未填上土方的格中，价格系数采用对角线上 相加相等原理，分别求得。 判别方法： 对应各格中的上下小格价格系数相减即： 上面—下面如出现负数则方案不是最佳方案。
3）考虑场地泄水坡度，调整个角点设计标高：
①场地有单面泄水坡度时的设计标高
Hn
H
' 0
l
i
H
' 0
已调整的设计标高
Hn
H
' 0
l
i
的确定：
1）坐标轴原点为场地的 中心点
（标高不变）
2）箭头方向逆着泄水方 向
3）判断：从坐标原点开 始向着
箭头方向为正；反之为 负。
②场地有双面泄水坡度时的设计标高
2 土方工程的特点： 1）工程量大，劳动力或机械设备、工期
较长； 2）施工难度较大，受地质、水文、气候、
地下障碍物等因素影响； 3）事故多，基坑深度、面积大的易出现
较大事故。
3 施工要求： 1） 编制切实可行的施工组织设计，拟定合
理地施工方案。 2） 应尽可能采用先进的施工工艺和施工组
织，实现土方工程机械化施工。
数学模型的建立：
假定有m个挖方区，n个填方区，第i个挖方区向第
j个填方区的调配数为Xij,其运距为Cij，求总运量最小。 相当于已知约束条件：
求
min Xij Cij
变量共有m×n个，而方程只有m+n-1个（因为前m个
方程之和减去后n-1个方程和的差为第n个方程，可以证
明m×n> m+n-1，因此，只能用单纯形法或表上作业
110
70
300
100
100
500
80
100
40
×
×
400
400
800
600
500
1900
（2）最优方案的判别法—位势法
①首先将初始方案中有调配数方格的 Cij (运距) 列出，然
后按下式求出两组位势数 ui (i 1, 2,…m）和 v j （j=1，
2，…n）
Cij ui v j
式中： Cij ---平均运距（或单位土方运价或施工费用）； ui , v j --位势数。
2）确定各小方格角点的高程； ①水准仪实测 ②根据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法
求得
方格网划分与插入法求角点实际标高
3）按填挖方平衡确定设计标高
按每一个方格的角点的计算次数，即方格的角点为几个
方格共有的情况。（不考虑泄水坡度场地为平整）
H0
H1 2 H2 3 H3 4 H4 4N
平均运距：
L ( X OT X OW )2 (YOT YOW )2
式中： L - 挖、填方区之间的平均运距； X OT ,YOT 填方区的重心坐标； X OW ,YOW 挖方区的重心坐标。
1.1.6.3 最优调配方案的确定
例题2 已知某场地有四个挖方区和三个填方区，其相应的挖填
土方量和各对调配区的运距如表1-8所示。
H
' 0
H0
h
式中：
VW、VT 按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积；
FW、FT 按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积；
K‘s 土的最后可松性系数。
2）场内挖方和填方的影响 也包含弃土于场外、从场外取土回填。
H
' 0
H0
Q Na2
式中：Q----场地根据平衡后多余或不足的土 方量。
a（2 V挖 4
h挖）2 h
a（2 V填 4
h填）2 h
其中h全取无 的绝对值
1.1.5.4 场地边坡土方量计算
1.1.6 土方调配
1.1.6.1 土方调配区的划分 1 原则： 1）应力求挖填平衡、运距最短、费用最省； 2）便于改土造田、支援农业； 3）考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。
u4 40 60 20
③本例各空格的检验数如表所示。如
21 70 (60) 50 80
（在表中只写“+”或“—” ），可不必填入数值。若所 有的位势数不小于零，则初始方案为最优。否则用闭合回 路法进行调整。
平均运距位势数和检验数表1.10
最佳方案判别方法二
挖方区
填方区
B1
B2
B3
A1 500
计算
V
H 6
( F1
4F0
F2 )
式中：V 土方工程量（m3） H、F1、F2 如图所示。
2 场地平整土方量计算—平均高度法
1）四方棱柱体的体积计算方法—三种情况
场地土方量计算方法二
1）全挖或全填： V a42（h1 h2 h3 h4）
2）一点挖三点填或三点挖一点填
或二挖二填
（3）方案的调整—闭合回路法
①在所有负检验数中选一个（一般可选绝对值最大者，本例中
为 C12 ），把它所对应的变量作为调整的对象。
②找出 X12 的闭回路：从 X12 出发，沿水平或竖直方向前 进，遇到适当的有数字的方格作90º转弯。然后依次继续前进 再回到出发点，形成一条闭回路（见表）。 1有调配数才可以转弯； 2也可以不转 3只能转直角弯
2 影响坡度的因素： 土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、
地下水位、坡顶荷载的大小、及气候条件。 3 确定坡度原则： 保证土体稳定、施工安全，尽量减少土方
量。
4 边坡形式：
5 坡度取值规定可参见教材表1.5、1.6
直立不放坡开挖计算：
A 0
z
A rzKA 2C KA 0 A
z 2C Kr KA
②位势数求出后，便可根据下式计算各空格的检验数：
ij Cij ui v j
平均运距和位势数 表1.9
位势数求解过程：
先令 u1 0
，则（可暂取任意值）
v1 C11 u1 50 0 50 v2 110 10 100
u2 40 100 60
u3 60 50 10
v3 70 10 60
法求解）
x11 x12 ... x1n w1
x21 x22 ... x2n w2
.........
xx1m11xx2m12.......
xmn wm xm1 T1
x12 x22 ... xm2 T 2
.......
xn1 xn2 ... xnm Tn
xij 0
也可以用 表上作业法求解表上作业法
解：
挖方量
V1
1.5
1.5
2 2
2
0.5
2
100
500m3
填方量 弃土量
V2 500 3100 200m3
V2
500 3100 1.05
V3
500
200 1.05
1.30
403m3
1.1.3土方边坡
1 概念：
土方边坡坡度=
h 1 bb
1: m
h
坡度系数
m=
b 边坡高度（基坑开挖的深度） h 边坡宽度（坡底至坡顶的水平距离）
闭合回路
③从空格 X12 出发，沿闭回路（方向任意）前进，在各奇数 次（起点编号为0）转角点的数字中，挑出最小值（本表即 为500、100中选100），奇次角点调配数减100，偶次角点调 配数加100即得新调配方案。再用“位势法”进行检验，看 其是否最优方案。若检验数中仍有负数出现那就仍按上述步 骤调整，直到求得最优方案为止。
5）调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合， 避免土方重复开挖。
1.1.6.2 调配区之间的平均运距
取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，分别求出各区 土方的重心位置，即：
X0
V V
x
Y0
V V
y
式中： X 0 ,Y0 挖或填方调配区的重心坐标；
V 每个方格的土方量；
x, y 每个小方格的重心坐标。
2、最终可松性系数：
K‘s
土经回填压实后的体积 V3 土在自然状态下的体积 V1
1.1.2.4 土的可松性 启发及应用：
V1—计算土方量（土方量的工程量计算） V2—计算土方外运的工程量 V3—计算回填土的量 并可以计算施工现场预留土方量
例题1： 某建筑物外墙下为条形毛石基础，基础
截面积为3.0㎡。基坑深2.0m，底宽1.5m， 地基为亚粘土。计算100长基槽的挖方量、 填方量和弃土量（1：m＝1：0.5； Ks=1.30 ,Ks’=1.05）
1.1.2 土的工程分类及性质 依开挖难易程度分为八类。
1.1.2 土的工程分类及性质
依开挖难易程度分为八类。 如此分类的意义： 1）价格：预算 2）安排施工方法
1.1.2.1 土的质量密度： 分为天然密度和干密度、重度、干重度
1.1.2.2 土的含水量：
W G1 G2 G2
G1 含水状态时的质量 G2－烘干后的质量
（1）用“最小元素法”编制初始调配方案
即先在运距表（小方格）中找一个最小运距，如有两个 或两个以上的最小运距，任意选取其中一个，尽可能大地填 入调配数。
土方初始调配方案表1.8
挖方区 A1 A2 A3 A4
填方量
填方区
B1
B2
B3
挖方量
50
70
500
×
×
100
500
70
40
90
×
500
×
500
60