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1、建筑施工技術課件,第一節(jié) 土的分類及工程性質,一、土的分類與鑒別,表1.1土的工程分類與現(xiàn)場鑒別方法,1.土的含水量土的含水量：土中水的質量與固體顆粒質量之比的百分率。,二、土的工程性質,（一）土的組成,式中：m濕含水狀態(tài)土的質量，kg； m干烘干后土的質量，kg； mW 土中水的質量，kg； mS固體顆粒的質量，kg。,土的含水量隨氣候條件、雨雪和地下水的影響而變化，對土方邊坡的穩(wěn)定性及填方密實程度有直接的影響。,（二）土的工程性質,土的天然密度: 在天然狀態(tài)下，單位體 積土的質量。它與土的密實程度和含水量有關。土的天然密度按下式計算：,2. 土的天然密度和干密度,式中土的天然密度，kg/m

2、3； m 土的總質量，kg； V 土的體積，m3。,干密度: 土的固體顆粒質量與總體積的比值，用下式表示：,式中d土的干密度，kg/m3； mS 固體顆粒質量，kg； V 土的體積，m3。,在一定程度上，土的干密度反映了土的顆粒排列緊密程度。土的干密度愈大，表示土愈密實。土的密實程度主要通過檢驗填方土的干密度和含水量來控制。,3. 土的可松性系數(shù),土的可松性：天然土經(jīng)開挖后，其體積因松散而增加，雖經(jīng)振動夯實，仍然不能完全復原，土的這種性質稱為土的可松性。土的可松性用可松性系數(shù)表示，即,式中 KS、KS土的最初、最終可松性系數(shù)； V1土在天然狀態(tài)下的體積，m3； V2土挖出后在松散狀態(tài)下的體積，

3、m3； V3土經(jīng)壓(夯)實后的體積，m3。,土的最初可松性系數(shù)KS是計算車輛裝運土方體積及挖土機械的主要參數(shù)；土的最終可松性系數(shù)是計算填方所需挖土工程量的主要參數(shù)，各類土的可松性系數(shù)見表1.1所示。,4. 土的滲透性,土的滲透性：指土體被水透過的性質。土的滲透性用滲透系數(shù)表示。滲透系數(shù)：表示單位時間內水穿透土層的能力，以m/d表示；它同土的顆粒級配、密實程度等有關，是人工降低地下水位及選擇各類井點的主要參數(shù)。土的滲透系數(shù)見表1.6所示。,表1.6 土的滲透系數(shù)參考表,第二節(jié)土方量計算與土方調配,一、 基坑與基槽土方量計算,基坑土方量可按立體幾何中擬柱體(由兩個平行的平面作底的一種多面體)體積公

4、式計算(圖1.1)。即,式中 H 基坑深度，m； A1、A2基坑上、下底的面積，m2； A0 基坑中截面的面積，m2。,基槽土方量計算可沿長度方向分段計算(圖1.2)：,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：,二、 場地平整土方計算,對于在地形起伏的山區(qū)、丘陵地帶修建較大廠房、體育場、車站等占地廣闊工程的平整場地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，將自然地面改造平整為場地設計要求的平面。 場地挖填土方量計算有方格網(wǎng)法和橫截面法兩種。橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后，用橫截面計算公式逐段計算，最后將逐段計算結果匯總。橫截面法計算精度較低，可

5、用于地形起伏變化較大地區(qū)。對于地形較平坦地區(qū)，一般采用方格網(wǎng)法。,方格網(wǎng)法計算場地平整土方量步驟為：(1) 讀識方格網(wǎng)圖 方格網(wǎng)圖由設計單位(一般在1/500的地形圖上)將場地劃分為邊長a=1040m的若干方格，與測量的縱橫坐標相對應，在各方格角點規(guī)定的位置上標注角點的自然地面標高(H)和設計標高(Hn)，如圖1.3所示。,(2)計算場地各個角點的施工高度 施工高度為角點設計地面標高與自然地面標高之差，是以角點設計標高為基準的挖方或填方的施工高度。各方格角點的施工高度按下式計算：,式中 hn角點施工高度即填挖高度(以“+”為填，“-”為 挖)，m； n 方格的角點編號(自然數(shù)列1，2，3，n)

6、,(3) 計算“零點”位置，確定零線 方格邊線一端施工高程為“+”，若另一端為“-”，則沿其邊線必然有一不挖不填的點，即為“零點”(圖1.4)。,零點位置按下式計算：,式中 x1、x2角點至零點的距離，m； h1、h2相鄰兩角點的施工高度(均用絕對值)，m； a方格網(wǎng)的邊長，m。,確定零點的辦法也可以用圖解法，如圖1.5所示。方法是用尺在各角點上標出挖填施工高度相應比例，用尺相連，與方格相交點即為零點位置。將相鄰的零點連接起來，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。,(4) 計算方格土方工程量 按方格底面積圖形和表1.3所列計算公式，逐格計算每個方格內的挖方量或填方量。(5) 邊坡土方量

7、計算 場地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡，以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進行計算，一種為三角棱錐體(圖1.6中、)，另一種為三角棱柱體(圖1.6中)。,表1.3 常用方格網(wǎng)點計算公式,A三角棱錐體邊坡體積,式中 l1邊坡的長度； A1邊坡的端面積； h2角點的挖土高度； m邊坡的坡度系數(shù)，m=寬/高。,B三角棱柱體邊坡體積,兩端橫斷面面積相差很大的情況下，邊坡體積,式中l(wèi)4邊坡的長度； A1、A2、A0邊坡兩端及中部橫斷面面積。,C計算土方總量 將挖方區(qū)(或填方區(qū))所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總，即得該場地挖方和填方的總土方量。,【例1.1】

8、某建筑場地方格網(wǎng)如圖1.7所示，方格邊長為20m20m，填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0，挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5，試用公式法計算挖方和填方的總土方量。,【解】 (1) 根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點的地面設計標高和自然標高，計算結果列于圖1.8中。 由得： h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43

9、 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06,(2) 計算零點位置。從圖1.8中可知，15、26、67、711、1112五條方格邊兩端的施工高度符號不同，說明此方格邊上有零點存在。 由公式1.10 求得： 15線 x1=4.55(m) 26線 x1=13.10(m) 67線 x1=7.69(m) 711線 x1=8.89(m) 1112線 x1=15.38(m),將各零點標于圖上，并將相鄰的零點連接起來，即得零線位置，如圖1.8。 (3) 計算方格土

10、方量。方格、底面為正方形，土方量為：V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3) V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3) 方格底面為兩個梯形，土方量為：V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3),方格、底面為三邊形和五邊形，土方量為： V(+)=65.73 (m3) V(-)=0.88 (m3) V(+)=2.92 (m3) V(-)=51.10 (m3) V(+)=40.89 (m3) V(-)

11、=5.70 (m3) 方格網(wǎng)總填方量： V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3) 方格網(wǎng)總挖方量： V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3),(4) 邊坡土方量計算。如圖1.9，、按三角棱柱體計算外，其余均按三角棱錐體計算， 可得： V(+)=0.003 (m3) V(+)=V(+)=0.0001 (m3) V(+)=5.22 (m3) V(+)=V(+)=0.06 (m3) V(+)=7.93 (m3),V(+)=V(+)=0.01 (m3) V=0.01 (m3) V11=2.03 (m3) V12=

12、V13=0.02 (m3) V14=3.18 (m3) 邊坡總填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01=13.29(m3) 邊坡總挖方量： V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25 (m3),三、土方調配,土方調配是土方工程施工組織設計(土方規(guī)劃)中的一個重要內容，在平整場地土方工程量計算完成后進行。編制土方調配方案應根據(jù)地形及地理條件，把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個調配區(qū)，計算各調配區(qū)的土方量，并計算每對挖、填方區(qū)之間的平均運距(即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離)，確定挖方各調配區(qū)的土方調配方案，應使土方總運輸量最小或土方運輸費用

13、最少，而且便于施工，從而可以縮短工期、降低成本。,土方調配的原則：力求達到挖方與填方平衡和運距最短的原則；近期施工與后期利用的原則。進行土方調配，必須依據(jù)現(xiàn)場具體情況、有關技術資料、工期要求、土方施工方法與運輸方法，綜合上述原則，并經(jīng)計算比較，選擇經(jīng)濟合理的調配方案。,（一）調配區(qū)的劃分 在場地的平面圖上先畫出挖填方區(qū)的分界線（零線），在根據(jù)地形及地理條件，在挖方區(qū)和填方區(qū)適當劃分若干調配區(qū)，并計算出各調配區(qū)的土方量，在圖上注明。如下圖所示。,圖土方調配圖箭線上方為土方量（m3），箭線下方為運距（m）,（二）調配區(qū)之間平均運距,平均運距就是挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心之間的距離。為了簡化計算

14、，假設每個方格上的土方是各自均勻分布的，從而用圖解法求出幾何中心代替方格的重心。取場地的縱橫兩邊作為坐標軸，各調配區(qū)的重心坐標為：,重心求出后標在相應的套配區(qū)圖上，然后用比例尺量出每對調配區(qū)之間的距離。,式中：X，Y調配區(qū)的重心坐標； Vi 每個方格的土方量； xi，yi 每個方格的重心坐標。每對調配區(qū)的平均運距：,例題：,W3,500,W4,400,500,500,500,600,800,T2,T1,W1,T3,W2,50,60,100,110,40,40,70,100,70,90,70,80,1.編制初始調配方案,利用“最小元素法”編制初始調配方案，其總運輸量是較小的。但不一定是總運輸量最

15、小，因此還需判別它是否為最優(yōu)方案。判別的方法有“閉回路法”和“位勢法”，其實質相同，都是用檢驗數(shù)ij來判別。只要所有的檢驗數(shù)ij0，則該方案即為最優(yōu)方案；否則，不是最優(yōu)方案，尚需進行調整。下面介紹用“位勢法”求檢驗數(shù)：,2.方案檢驗,（1）求位勢Ui和Vj位勢數(shù)就是在運距表的行或列中用運距（或單價）Cij同時減去的數(shù)，目的是使有調配數(shù)字的格檢驗數(shù)ij為零，而對調配方案的選取沒有影響。 計算方法：將初始方案中有調配數(shù)方格的Cij列出，然后按下式求出兩組位勢數(shù)Ui(i1，2，m)和Vj(j1，2，n)。 CijUiVj (120)式中 Cij平均運距(或單位土方運價或施工費用)； Ui，Vj位勢數(shù)

16、。,例如，本例兩組位勢數(shù)計算： 設 U10，則 V1 C11U150050； U3 C31V1605010； V211010100； ，見表所示。,（2）求檢驗數(shù)ij ijCijUiVj 127001003013100060402170(60)50802390(60)60904190(20)505042100(20)10020,3.方案的調整 （1）在所有負檢驗數(shù)中選取最小的一個（本例中為C12)，把它所對應的變量X12作為調整的對象。（2）找出X12的閉回路：從X12出發(fā)，沿水平或豎直方向前進，遇到調調配土方數(shù)字的格作可以做90轉彎，然后依次繼續(xù)前進，直到再回到出發(fā)點，形成一條閉回路。 （3）從空格X12出發(fā)，沿著閉回路方向，在各奇數(shù)次轉角點的數(shù)字中，挑出一個最小的土方量(本表即為500、100中選100)，將它調到空格中 (即由X32調到X12中)。（4）同時將閉回路上其他奇數(shù)次轉角上的數(shù)字都減去該調動值（100m3），偶次轉角上數(shù)字都增加該調動值，使得填、挖方區(qū)的土方量仍然保持平衡，這樣調整后，便得到了新的調配方案。,再求位勢及空格的檢驗數(shù),若檢驗數(shù)仍有負值，則重復以上步驟，直到