2019最新《土木工程施工技术》课件0 土方工程概述物理

答：（1）初步计算场地的设计标高H0 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） =70.29（m）
2、场地设计标高的调整 ( H0’ )
其它见图
4、计算场地各角点施工高度 hn
施工高度— 指各角点挖方或填方的高度，它等于各角点 的实际设计标高和原地形标高之差。
hn= Hn’ — Hn
hn —— 施工高度，＋填－挖 Hn’—— 设计标高 Hn—— 原地形标高
案例 2 （ 4）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）
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h1 =70.32－70.09 =＋0.23 （m）；
正值为填方高度。
h2 =70.36－ 70.40 =－0.04 （m）；
负值为挖方高度
+0.23
70.09 70.32
+0.55 70.26
+0.83 70.20
-0.04 70.36
+0.13 70.30
+0.43 70.24
-0.55 70.40
1. 土方调配的目的
合理确定 调配方向和数量
总运输量最小（成本最低）， 缩短工期和降低成本。
2. 土方调配的原则
力求挖填平衡，运量最小
合理划分调配区:
– 应考虑近期施工与后期施工利用 – 应考虑分区和全场相结合 – 尽可能与大型地下建筑物的施工相结合
数量，堆 放位置
余土 一期 先平整
二期
欠土
T 天然地基
土的分 类
一类土 松软土
1.1.2 土的工程分类
土的 级别
土的名称
开挖方法及工具
I
砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植 用锹、锄头挖掘，
土、淤泥（泥炭）
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 用锹、锄头挖掘，
石的砂；种植土、填土
少许用镐翻松
三类土 坚土
四类土 砂砾坚
土
III
软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石 主要用镐，少许 土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉 用锹、锄头挖掘，
+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
+1.04 70.14
+0.56 70.18
+0.02 700.22
-0.44 70.26
Xi-j=
a hi hi+ hj
X1-2=
质粘土；压实的填土
部分用撬棍
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
五类土 软石
V～VI
硬质粘土；中密的页岩、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
a h1 h1+ h2
20 *0.23
=
= 17.04m
0.23+ 0.04
1.2.2 场地平整土方量的计算
分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。
1. 四角棱柱体法 （1）方格四个角点全挖或全填：
V挖（填）=
a2 4
( h1+h2+h3+h4 )
h1~ h4 —方格角点施工高度的绝对值;
5.土的天然含水量
土的含水量：土中水的重量与固体颗粒重量之比的百分率
w gw 100 % gs
式中：gw ——土中水的重量,t；
gS ——固体颗粒的重量,t.
——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）
土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的
单向排水时:H＝H0±l·i
双向排水时，各方格角点设计标高Hn’为：
以场地中心点为H0’ Hn’ = H0’ Lx ix L yi y
Hn Ly
ix
iy H0
Lx
案例2
（3）按泄水坡 度调整设计标
高Hn’ ：
Hn’ = H0’
Lx ix L yi y
70.09 70.32
70.36
第1章 土方工程
§1.1 概述 §1.2 场地平整 §1.3 基坑工程 §1.4 土方的填筑与压实
学习要求:
了解土木工程施工技术的研究方向； 掌握学习方法； 熟悉施工中土的工程分类及分类依据； 掌握土的可松性； 熟悉原状土压实后的沉降量。
§1.1 概述
1.1.1 土方工程的特点 1、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、气侯影响大，
六类土 次坚石
VII～ IX
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
X～ XIII
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 用爆破方法开挖 灰岩；微风化安山岩；玄武岩
八类土 特坚石
XIV～ XVI
式中: — —土的天然容重,t/m3；
m—— 土的天然重量t；
V — 土的体积,m3.
m v
.干密度: 土的固体颗粒重量与总体积的比值 .用下式表示：
式中 rdd——土的天然容重,t/m3；
d

ms v
ms—— 土的总重量t；
V — 土的体积,m3.
在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土 愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制.1.6t/m3
H11、 H12、 H21、 H22 ——一个方格各角点 的自然地面标高
H11
H12
H21
H22
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。
【案例2】某建筑场地方格 70.09 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 的影响，确定方格各角点 的设计标高和施工高度。
机械或人工直接开挖 爆破开挖
1.1.3 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。
V1 ——土在自然状态下的体积。 m3
V2 ——土经开挖后松散状态下的体积。 m3
V3 ——土经回填压实后的体积。 m3
最初可松性系数
Ks

V2 V1
1.08~1.5
70.40
70.44
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
H1’ =70.29－30×2‰+30×3‰=70.32 H2’ =70.29－10×2‰+30×3‰=70.36 H3’ =70.29+10×2‰+30×3‰=70.40
当三角形三个角点全部为挖或全部为填时：
a2 V 6 (H1 H2 H3)
当三角形三个角点有填有挖时：
V锥

a2 6
H33 (H1 H3)(H2
H3)
V偰

a2 6
[ (H1

H
3 3
H 3 )(H 2

H3)

H3

H2

H1]
1.2.3 土方调配
在施工区域内，挖方、填方或借、弃土的综合协调。 土方调配的目的 土方调配的原则 土方调配图的编制步骤 用线性规划的表上作业法进行土方调配
（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）
1、初步计算场地设计标高 H0 原则：场地内挖填方平衡，平整前后土方量相等。
方法：将场地划分为每格边长10～40m的方格网，找出每个 方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法） 。
a
H11
H12
H21
H22
a
a
a
a
a
初步计算场地设计标高H0
H0=（H11+H12+H21+H22）/4M
W
3.土方调配图的编制步骤
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
1.1.2 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）
五类土（软石） 六类土（次坚石） 七类土（坚石） 八类土（特坚石）
-0.36 70.34
-0.10 70.28
-0.99 70.44
-0.84 70.38
-0.63 70.32
+1.04 70.14
+0.56 70.18
+0.02 70.22
-0.44 70.26
5、确定零线（挖填分界线）
零线 ——在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出方格网边上的零点
的位置，并标注于方格网上，连接零点即得填方区与挖方区的分界线（即
零线）。不填不挖点的连线，是挖方区和填方区的分界线。
方法：插入法、比例法找零点
i hi
Xi-j
a hi
hj
Xi-j=
hi+ hj
j
施工高度绝对值代入
a
案例2 ： （ 5 ） 确定零线（挖填分界线）
+0.23 0 -0.04
70.09 70.32
70.36
-0.55 70.40
-0.99 70.44
最后可松性系数
K
' s
V3 V1
1.01~1.3
用途： KS：可估算装运车辆和挖土机械
KS’ ：可估算填方所需挖土的数量
V2
V1
V2 ＞V1
V2
V3
V3 ＞V1
案例 1
某基坑208m3 ，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土， 问需要多少车次的土？ （ KS=1.20 ， KS’=1.04 ）
3、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， 卵石100~200
用途：降低水位;回填。
Δh
L
4.土的天然密度： 在天然状态下，单位体积土的重量。它与土的密实程度和含 水量有关。 土的天然密度按下式计算：
1) 土具有可松性，必要时应相应的提高H0 2) 受局部填挖的影响 3) 经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理
挖方量
h
沟渠
填方量
案例2 答： (2)不考虑土的可松性 H0’ = H0=70.29m
3、根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高 Hn’
按要求的泄水坡度调整各角点设计标高Hn’ ：
不确定因素多。
3、施工设计应注意 （1）摸清施工条件，选择合理的施工方案与机械； （2）合理调配土方，使总施工量最少； （3）合理组织机械施工，以发挥最高效率； （4）作好道路、排水、降水、土壁支撑等准备及辅助工
作； （5）合理安排施工计划，避开冬、雨季施工； （6）制定合理可行的措施，保证工程质量和安全。
稳定性及填方密实程度有直接的影响.
对工程施工的影响：土方开挖的难易程度，开挖机械的选择、地基处理
的方法、夯实填土的质量——最佳含水量（砂土8~12%；亚砂土9~15%； 亚粘土12~15%；粘土19~23%）；行车（25~30%陷车）、边坡稳定
§1.2 场地平整
场地竖向规划设计 场地平整土方量计算 土方调配 场地平整土方机械及其施工
h2
a — 方格网一个方格的边长；
V挖（填）—挖方或填方的体积（m3）。
h1
h4
h3
（2）方格四个角点有填有挖
h1
h4
a2[ h挖（填）] 2
V挖（填） =
4 h
h2
h3
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. 三角棱柱体法（公式见教材）
1.2.1 场地的竖向规划设计
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： (1)小型场地――挖填平衡法 (2)大型场地――最佳平面设计法
208m3
答：填方用土：
V1 = V3/ KS’=208/1.04=200m3（原状土） V2 = KS V1 =1.02*200=240m3（松散土）
2m3 的装载车运土需要车次： n=240/2=120车次
2、原状土经机械压实后的沉降量
经验公式：
S=P/C
S—原状土经机械压实后的沉降量(cm) P—机械压实的有效作用力(kg/cm2) C—原状土的抗陷系数(kg/cm3),按表取值