土木工程施工技术案例

《土木工程施工技术》案例

案例1.

某建筑外墙采用砖基础，其断面尺寸如图1所示，已知场地土的类别为二类，土的最初可松性系数为1.25，最终可松性系数为1.04，边坡坡度为1:0.55。取50m 长基槽进行如下计算。

试求：

（1）基槽的挖方量（按原状土计算）；

（2）若留下回填土后，余土全部运走，计算预留填土量及弃土量（均按松散体积计算）。

图1 某基槽剖面基础示意图

解：

(1) 求基槽体积，利用公式 12F F V L 2

+=,（12F F =）得： ()3V 1.5 1.240.2152 1.50.5550187.125m =?+?+??=????

(2) 砖基础体积：

()31V 1.240.40.740.40.240.75048m =?+?+??=

预留填土量：

31S 2S (V V )K (187.12548) 1.25V 167.22m K 1.04

'--?===

弃土量：

313S S V V 187.12548V V K 187.125 1.2566.69m K 1.04'??--??=-=-?= ? ????

? 案例2.

某高校拟建一栋七层框架结构学生公寓楼，其基坑坑底长86m ，宽65m ，深8m ，边坡坡度1:0.35。由勘察设计单位提供有关数据可知，场地土土质为二类土，其土体最初可松性系数为1.14，最终可松性系数为1.05，试求：

（1）土方开挖工程量；

（2）若混凝土基础和地下室占有体积为23650m3，则应预留的回填土量；

（3）若多余土方用斗容量为3 m3的汽车外运，则需运出多少车？

解：

(1) 基坑土方量可按公式()102H V F 4F F 6

=

++计算，其中， 底部面积为： 22 F = 8665 = 5590 m ?

中部截面积为：

20 F = (8680.35)(6580.35) = 6020.64 m +??+?

上口面积为：

21F (86280.35)(65280.35) 6466.96 m =+???+??=

挖方量为：

348186.03m = 5590)+6020.64×4+(6466.96×6

8 = V (2) 混凝土基础和地下室占有体积V 3=23650 m 3，则应预留回填土量：

3S S 3226639.12m 14.105

.12365003.48186K K V V V =?-='-= (3) 挖出的松散土体积总共有：

3S 2m 54932.07=1.14×48186.03= K ×V =V '

故需用汽车运车次：

22V V 54932.0726639.12N 9431()q 3

'--=

==车 案例3. 某综合办公楼工程需进行场地平整，其建筑场地方格网及各方格顶点地面标高如图2所示，方格边长为30m 。场地土土质为亚粘土（普通土），土的最终可松性系数为1.05，地面设计双向泄水坡度均为3‰。按场地挖填平衡进行计算。

试求：

（1）场地各方格顶点的设计标高；

（2）计算各角点施工高度并标出零线位置；

（3）计算填、挖土方量（不考虑边坡土方量）；

（4）考虑土的可松性影响调整后的设计标高。

解：（1）初步确定场地设计标高， 由公式1234

0H 2H 3H 4H H 4n +++=∑∑∑∑ ，得

()7

465.5286.5255.53(24.526.5554.495.5548.51H 0?+++?+++++= ()m 55.5205.5296.52477.533)69.5284.5013.50=+?+?+++

0.3‰

0.3‰

图2 场地方格网图

由公式 n 0x x y y H H l i l i =±± ，得：

00000011000000120001300000014H 52.55600.3300.352.54m

H 52.55300.3300.352.55m

H 52.550300.352.56m H 52.55300.3300.352.57m

=-?+?==-?+?==++?==+?+?=

同理 21H 52.53m = 22H 52.54m =

23H 52.55m = 24H 52.56m =

25H 52.57m = 31H 52.52m =

32H 52.53m = 33H 52.54m =

34H 52.55m = 35H 52.56m =

(2) 计算各角点施工高度，由公式 n n n h H H '

=- 可求得：

111111h H H 52.5451.48 1.06m

'

=-=-=+ 其他各角点的施工高度如下图3所示：

由公式 X i,j =ah A /(h A +h B ) ，确定零点为：

11

11,121112ah

30 1.06x 15.44m h h 1.06 1.00

?===++

同理求出各零点，把各零点连接起来，形成零线，如图3所示。

图3 场地平整方格网法计算图

(3) 计算场地挖填方量：

3

3

22wI m 50.313)

00.106.1()12.006.1(06.1630)06.112.0242.000.12(630V =+?+?+-?++??=3

3

22wII m 48.316)

30.050.0()42.050.0(50.0630)50.042.0200.130.02(630V =+?+?+-?++??=3

3

22wIII m 21.831)

21.150.0()30.050.0(50.0630)50.021.1293.230.02(630V =+?+?+-?++??=2223wIV 300.120.42V ()15.12m 40.12 2.980.42 2.4

=?+=++ 33

2wV m 28.4)

4.242.0()

5.042.0(42.0630V =+?+?= 32

22wVI

m 00.195)14.07.114.0)5.021.1(21.1(430V =+++?= 32

WVII m 50.1021)14.016.003.321.1(4

30V =+++?= 总挖方量：

3wi W m 09.269750.102100.19528.412.1521.83148.3165.313V V ∑=++++++==

23

3tI 30 1.06V 73.50m 6(1.060.12)(1.06 1.00)

=?=+?+ 33

2tII m 48.25)

30.050.0()42.050.0(50.0630V =+?+?= 23

3tIII 300.50V 13.71m 6(0.500.30)(0.50 1.21)

=?=+?+ 3222tIV m 07.1103)42

.040.240.212.098.298.2(430V =+++?= 3

3

22tV m 28.1066)

40.242.0()50.042.0(42.0630)42.040.2270.150.02(630V =+?+?+-?++??=3222tVI m 27.386)14

.070.170.121.150.050.0(430V =+++?= 总填方量：

3ti t m 31.266827.38628.106607.110371.1348.255.73V V ∑=+++++==

（4）调整后的设计标高：

2

tI 2tII 2

tIII 1F 26.9515.44208.05m 2

1F 16.3018.75152.81m 2

1F 18.758.7782.22m 2

=??==??==??=

2

tIV 2tV 2

tVI 1F (28.8425.53)30815.55m 2

1F 3030 4.4713.7869.38m 2

1F (8.7727.72)30547.35m 2

=?+?==?-??==?+?= 2w 2

ti t m 64.362436.267573030F m 36.267535.54738.86955.81522.8281.15205.208F F =-??==+++++==∑ 由公式'

w s 't w s

V (K 1)Δh F F K --=+ ，得 m 42.005

.164.362436.2675)105.1(09.2697Δh =?+--= 因此，考虑土的可松性影响调整后的设计标高为：

m 97.5242.055.52Δh h h 00'=+=+=

案例4.

某工业厂房基坑土方开挖，土方量11500m3，现有型正铲挖土机可租用，其斗容量q=1m 3，为减少基坑暴露时间挖土工期限制在10天。挖土采用载重量4t 的自卸汽车配合运土，要求运土车辆数能保证挖土机连续作业。

已知C K 0.9=，S K 1.15=，B K K 0.85==，c v 20km /h =，

31.73t /m ρ=（土密度），t=40s ，L=1.5km 。

试求：

（1）试选择w 1-100正铲挖土机数量N ；

（2）运土车辆数'

N ；

（3）若现只有一台w 1-100液压正铲挖土机且无挖土工期限制，准备采取两班制作业，要求运土车辆数能保证挖土机连续作业，其它条件不变。试求：

① 挖土工期T ；

② 运土车辆数'

N 。

解:

(1) 计算挖土机生产率： C B S K 83600P q K t K ?=3836000.9 10.85=478.96m /()40 1.15

?=???台班 取每天工作班数C=1,则挖土机数量由公式可知：

Q 1115001N 2.8P TCK 478.961010.85

=?=?=?? 取N=3，故需3辆 W1-100型反铲挖土机。

(2) 汽车每车装土次数，由公式计算知，

C Q 4n 2.95K 0.91 1.73q 1.15Ks

'===??ρ （取3次） 则汽车每次装车时间：1t =n * t=32/3=2min ?；

取卸车时间：1m in t 2=；

操纵时间：2min t 3=；

则汽车每一工作循环延续时间：

123c 2L 2 1.5T t t t 2601214min v 20

?'=+

++=+?++= 则运土车辆的数量： 1T 14N 7t 2

''=== （辆） 由于三台挖土机同时作业，每台都需要连续作业，故需21辆运土车。

(3)① 由公式可知，挖土工期：

Q 11500T 14NPCK 1478.9620.85

===???(天) ② 除挖土机数量外，由于影响运土车数的条件均未变，为保证1台挖土机连续作业，故只需7辆运土车。

案例5.

某建筑基坑底面积为20m×32m ，基坑深4m ，天然地面标高为±0.000，四边放坡，基坑边坡坡度为1：0.5。基坑土质为：地面至-1.0m 为杂填土，-1.0m 至-10.0m 为细砂层，细砂层以下为不透水层。施工期间地下水位标高为-1.2m ，经扬水试验得知，渗透系数k=15m/d 。现有井点管长6m ，直径50mm ，滤管长1.2m ，采用环形轻型井点降低地下水位。

试求：

（1）轻型井点的高程布置(计算并画出高程布置图)；

（2）进行井点系统的设计计算；

（3）绘制轻型井点的平面布置图。

解：

（1）轻型井点的高程布置：

集水总管的直径选用127mm ,布置在000.0±标高上，基坑底平面尺寸为20m 32m ?，上口平面尺寸为

()()2040.5224m

3240.5236m =+??==+??=宽长

井点管布置距离基坑壁为1.0m ，采用环形井点布置，则总管长度为：

()L 22638128m =?+=

井点管长度选用6m ，直径为50m ，滤管长为1.2m ，井点管露出地面为0.2m ，基坑中心要求降水深度为:

S 4 1.20.5 3.3m =-+=

采用单层轻型井点，井点管所需埋设深度为:

121H H h iL 40.50.113 5.8m 6.0m =++=++?=<

符合埋深要求。

井点管加滤管总长为7m ，井管外露地面0.2m ，滤管底部埋深在 6.8m -处，而不透水层在10.0m -处，基坑长宽比小与5，可按无压非完整井环形井点系统计算。轻型井点系统高程布置图如图4所示。

图4 高程布置图

（2）井点系统的设计计算

①按无压非完整井环形井点系统涌水量计算公式计算：

()002H S S Q 1.366K lg R lg X -=??-

其中：

含水层有效深度: 3.80.763.8 1.2

S S l ''==++ ()0H 1.85 3.8 1.29.25=?+=

式中： S 为井管处水位降低值，l 为滤管的长度

基坑中心的降水深度：S 3.3m =

抽水影响半径：

R 1.95 3.375.80m ==?=

故 ()329.25 3.3 3.3m Q 1.336151593.76d lg 75.80lg17.74

?-?=??=- ②单根井点出水量：

3

m q 6565 3.140.05 1.230.20d =π=???

井点管数量：

Q 1593.76n 1.1 1.153q 30.20

=?=?=根

井点管间距：

128L D 2.4m n 53===取2.0m

则实际井点管数量为：128 2.064÷=根

③抽水设备的选用

根据总管长度为128m ，井点管数量64根。 水泵所需流量：33m m Q 1.11593.761753.1473.0d h =?==

水泵的吸水扬程：s H 6.0 1.27.2m =+=

根据以上参数，查相关离心泵选用手册，选用W 7型干式真空泵。

（3）绘制轻型井点的平面布置图,如图5所示。 图5 平面布置图