施工技術(shù)-第一章土石方第一部分

第一章土方工程第一節(jié)概述第二節(jié)土方計算與調(diào)配第三節(jié)排水與降水第四節(jié)土方邊坡與土壁支護(hù)第五節(jié)土方工程的機械化施工第六節(jié)土方填筑與壓實1第一節(jié)概述一、土石方工程的施工特點土石方工程：主要過程：挖掘、填筑、運輸?shù)容o助工作：排水、降水、土壁支撐場地平整、基坑（槽）開挖、地坪填土、路基填筑、基坑回填2土方工程施工的特點

面廣量大、勞動繁重。施工條件復(fù)雜。組織土方工程施工的要求

采用機械化施工；對土方進(jìn)行合理調(diào)配、統(tǒng)籌安排；發(fā)揮機械最大使用效率；安排好準(zhǔn)備及輔助工作；盡量避開冬、雨期施工；保證工程質(zhì)量和安全。3二、土的工程分類及性質(zhì)土的分類分類方法沉積年代顆粒級配密實度液性指數(shù)開挖難易程度4表1-1土的工程分類5土的工程性質(zhì)（一）土的質(zhì)量密度天然密度：土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用ρ表示。影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性干密度。單位體積土中固體顆粒的質(zhì)量，用ρd表示。是檢驗填土壓實質(zhì)量的控制指標(biāo)。土的天然含水量影響土方的施工方法、邊坡穩(wěn)定和回填土質(zhì)量6土的工程性質(zhì)（二）

土的滲透性水在土體中滲流的性能滲透系數(shù)K達(dá)西地下水流動速度公式v=KI

土的可松性自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增大，以后雖經(jīng)回填壓實仍不能恢復(fù)的特性。7V1土的可松性V3V2最初可松性系數(shù)：最終可松性系數(shù)：天然狀態(tài)下體積開挖后松散體積回填壓實后體積計算土方施工機械及運土車輛：計算場地平整標(biāo)高及填方所需挖土量：KsKs′8例1已知某工程挖土方為1500m3，其中需填一體積為500m3的洼地，余土全部運走，已知該土的可松性系數(shù)Ks=1.25，Ks′=1.05。設(shè)每輛汽車一次可運3m3，問需要運輸?shù)能嚧螢槎嗌伲拷猓篤1=1500；V3′=500需要運輸?shù)耐练搅浚篤=V1×Ks-V2′=1500×1.25-1.25/1.05×500=1875-595.24=1279.76m3n=1279.76/3=426.59≈427次9三、土方邊坡坡度土方邊坡坡度

圖1－1邊坡坡度示意10四、土方施工的準(zhǔn)備工作制定施工方案場地清理排除地面水修筑好臨時道路及供水、供電等臨時設(shè)施。做好材料、機具、物資及人員的準(zhǔn)備工作。設(shè)置測量控制網(wǎng)，打設(shè)方格網(wǎng)控制樁，進(jìn)行建筑物、構(gòu)筑物的定位放線等。根據(jù)土方施工設(shè)計做好邊坡穩(wěn)定、基坑(槽)支護(hù)、降低地下水等土方工程的輔助工作。11作業(yè)：1.某建筑物外墻采用毛石基礎(chǔ)，其截面尺寸如圖所示。地基為粘土，土方邊坡坡度為1：0.33。已知土的可松性系數(shù)Ks=1.30，Ks′=1.05。試計算每100m長度基礎(chǔ)施工時的土方挖方量。若留下回填土后，余土要求全部運走，試計算預(yù)留回填土量及棄土量。基礎(chǔ)基坑剖面圖12第二節(jié)土方計算與調(diào)配一、基坑、基槽和路堤的土方量計算基坑土方量即可按擬柱體的體積公式式中：H——基坑深度(m)；F1，F(xiàn)2——基坑上下兩底面積(m2)；F0——F1與F2之間的中截面面積(m2)；

13當(dāng)基槽和路堤沿長度方向斷面呈連續(xù)性變化時其土方量可以用同樣方法分段計算。式中V1——第一段的土方量(m3)；L1——第一段的長度(m)；將各段土方量相加即得總土方量，即：V=V1+V2+

…+Vn

式中V1，V2…Vn——為各分段土的土方量(m3)。14二、場地平整標(biāo)高與土方量

（一）確定場地設(shè)計標(biāo)高1．初步設(shè)計標(biāo)高

根據(jù)挖填方相等原則可得：場地設(shè)計標(biāo)高即為各個方格平均標(biāo)高的平均值。可按下式計算：

式中：H。——所計算的場地設(shè)計標(biāo)高(m)；a——方格邊長(m)；N——方格數(shù)；H1l，…，H22——任一方格的四個角點的標(biāo)高(m)。15

圖1—4場地設(shè)計標(biāo)高H0計算示意圖(a)方格網(wǎng)劃分；(b)場地設(shè)計標(biāo)高示意圖1一等高線；2--自然地面，3一場地設(shè)計標(biāo)高平面(a)(b)16如令H1——1個方格僅有的角點標(biāo)高；H2——2個方格共有的角點標(biāo)高；H3——3個方格共有的角點標(biāo)高；H4——4個方格共有的角點標(biāo)高。 則場地設(shè)計標(biāo)高H0可改寫成下列形式172．場地設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整

(1)土的可松性影響H0′＝H0+Δh式中：Vw——按理論標(biāo)高計算出的總挖方體積；FW，F(xiàn)T——按理論設(shè)計標(biāo)高計算出的挖方區(qū)、填方區(qū)總面積；Ks′——土的最后可松性系數(shù)。圖1－5考慮土的可松性調(diào)整設(shè)計標(biāo)高計算示意圖(a)(b)18(2)場內(nèi)挖方和填土的影響考慮場地邊坡土方：設(shè)計標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高以上的填方工程（填筑路基）：設(shè)計標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高以下的挖方工程（開挖水池等）：設(shè)計標(biāo)高場外取土：設(shè)計標(biāo)高場外棄土：設(shè)計標(biāo)高降低降低提高提高降低19（3）場地泄水坡度的影響1）單向泄水時各方格角點的設(shè)計標(biāo)高Hn＝H0±li(a)(b)

圖1—6場地泄水坡度示意圖(a)單向泄水；(b)雙向泄水202）雙向泄水時各方格角點的設(shè)計標(biāo)高Hn＝H0±lxix±lyiy

±——由場地中心點沿x，y方向指向計算點時，若其方向與ix，iy反向，則取“+”號，同向取“-”號(a)(b)

圖1—6場地泄水坡度示意圖(a)單向泄水；(b)雙向泄水21例2

某建筑場地地形圖和方格網(wǎng)（邊長a=20.0m）布置如圖所示。土壤為二類土，場地地面泄水坡度ix=0.3%，iy=0.2%。試確定場地設(shè)計標(biāo)高（不考慮土的可松性影響，余土加寬邊坡）。某場地地形圖和方格網(wǎng)布置22解：1）計算場地設(shè)計標(biāo)高H0∑H1=9.45+10.71+8.65+9.52=38.33m2∑H2=2×（9.75+10.14+9.11+10.27+8.80+9.86+8.91+9.14）=151.96m234∑H4=4×（9.43+9.68+9.16+9.41）=150.72m由公式場地設(shè)計標(biāo)高：H0=（38.33+151.96+150.72）/4×9=9.47m242）根據(jù)泄水坡度計算各方格角點的設(shè)計標(biāo)高以場地中心點為H0，由公式各角點設(shè)計標(biāo)高為H1=H0-30×0.3%+30×0.2%=9.47-0.09+0.06=9.44m同理：H2=9.50m， H3=9.56m， H4=9.62m， H5=9.40m， H6=9.46m， H7=9.52m， H8=9.58m， H9=9.36m， H10=9.42m， H11=9.48m， H12=9.54m， H13=9.32m， H14=9.38m， H15=9.44m， H16=9.50m25（二）場地土方量計算

1.計算場地各方格角點的施工高度(即挖、填方高度)hn

hn＝Hn-Hn′(1—13)式中：hn——該角點的挖、填高度，以“＋”為填方高度，以 “－”為挖方高度(m)；Hn——該角點的設(shè)計標(biāo)高(m)；Hn′——該角點的自然地面標(biāo)高(m)。262.繪出“零線”方格線上的零點位置見圖1—9，可按下式計算：

式中：h1，h2——相鄰兩角點挖、填方施工高度(以絕對值代入)；a——方格邊長；x——零點距角點A的距離。

圖1－9零點位置計算273.場地土方量計算（1）四方棱柱體法1）全挖全填格式中：V——挖方或填方的土方量（m）；h1,h2,h3,h4——方格四個角點的挖填高度，以絕對值代人（m）。282）部分挖部分填格29（2）三角棱柱體法

1）全挖全填式中a——方格邊長(m)；hl，h2，h3——三角形各角點的施工高度(m)， 用絕對值代入。圖1－13按地形將方格劃分成三角形302)有挖有填其中錐體部分的體積為:楔體部分的體積為:31作業(yè)：2.某建筑物場地方格網(wǎng)如下圖所示，方格邊長為20m，雙向排水，ix=iy=0.2%,不考慮土的可松性及挖填方邊坡系數(shù)。試按填挖平衡原則確定場地設(shè)計標(biāo)高。某建筑物場地方格網(wǎng)XY32三、土方調(diào)配與優(yōu)化調(diào)配區(qū)的劃分原則、平均運距和土方施工單價的確定最優(yōu)調(diào)配方案的確定——表上作業(yè)法33調(diào)配區(qū)的劃分原則與建筑物平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮開工順序及分期施工順序大小應(yīng)滿足施工機械的技術(shù)要求范圍應(yīng)與方格網(wǎng)相協(xié)調(diào)可考慮就近取土和棄土平均運距的確定：鏟運機、推土機：土方重心汽車、自行式鏟運機：按實際運距計算土方施工單價的確定：預(yù)算定額34“表上作業(yè)法”步驟編制初始調(diào)配方案——最小元素法最優(yōu)方案判別法——假象價格系數(shù)法方案的調(diào)整——閉回路、奇數(shù)轉(zhuǎn)角取代3550040050050060080050050W4T2W2T3W3T1調(diào)配區(qū)土方量和平均運距100907011010080用“表上作業(yè)法”進(jìn)行土方調(diào)配下圖為一矩形廣場，試求土方調(diào)配最優(yōu)方案36挖方區(qū)填方區(qū)各調(diào)配區(qū)土方量及平均運距37挖方區(qū)填方區(qū)初始方案確定過程及計算結(jié)果500400100100300500××××××38挖方區(qū)填方區(qū)計算假象價格系數(shù)500400100100300500××××××50100-1070060406011040308039挖方區(qū)填方區(qū)計算檢驗數(shù)+50100-10700604060110403080++++-40挖方區(qū)填方區(qū)求解閉合回路及調(diào)整結(jié)果500400100100300500××x12×××50100-10700604060110403080100×40040070208041挖方區(qū)填方區(qū)再次計算檢驗數(shù)+50702070060406080403080++++++42挖方區(qū)填方區(qū)方案優(yōu)化調(diào)整結(jié)果500400100×××××100×40040043500400500500600800500400W4T2W2T3W3T1W1100500400100400土方調(diào)配圖44初始方案的土方總運輸量：500×50+500×40+300×60+100×110+100×70+400×40=97000（m3﹒m）最優(yōu)土方調(diào)配方案的土方總運輸量：400×50+100×70+500×40+400×60+100×70+400×40=94000（m3﹒m）45作業(yè)：3.用表上作業(yè)法求解下表土方量的最優(yōu)調(diào)配方案，并計算總運輸量（m3﹒m）為多少？46第三節(jié)排水與降水一、地面排水常采用在基坑周圍設(shè)置排水溝、截水溝或筑土堤等辦法二、集水井排水或降水沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，并在基坑邊角處設(shè)置集水井。將水匯入集水井內(nèi)，用水泵抽走。47集水井降水481．排水溝的設(shè)置排水溝底寬應(yīng)不少于0.2～0.3m，溝底設(shè)有0.2％～0.5％的縱坡，在開挖階段，排水溝深度應(yīng)始終保持比挖土面低0.4～0.5m2.集水井的設(shè)置集水井應(yīng)設(shè)置在基礎(chǔ)范圍以外的邊角處。地下水流的上游，20-40m設(shè)置一個.優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟，對周圍影響小缺點：易產(chǎn)生流砂、邊坡塌方及管涌現(xiàn)象3．水泵性能與選用(1)離心泵(2)潛水泵49三、流砂及其防治

1．流砂發(fā)生的原因動水壓力是流砂發(fā)生的重要條件。流動中的地下水對土顆粒產(chǎn)生的壓力稱為動水壓力。當(dāng)動水壓力等于或大于土的浸水密度時，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，并隨地下水一起流入基坑，即發(fā)生流砂現(xiàn)象。2．流砂的防治（1）搶挖法（2）水下挖土法（3）打鋼板樁或作地下連續(xù)墻法（4）在枯水季節(jié)開挖（5）井點降水法50四