最新土木工程施工-第1讲土方规划12752幻灯片.ppt

土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业前前 言言 土木工程施工是土木专业（房建方向）的一门土木工程施工是土木专业（房建方向）的一门实践性强、综实践性强、综合性大、涉及知识面广的骨干合性大、涉及知识面广的骨干专业课程，它的任务是研究土木工专业课程，它的任务是研究土木工程施工的局部规律和全局性规律。程施工的局部规律和全局性规律。是同学们步入工作岗位后要是同学们步入工作岗位后要学学以致用、安身立命以致用、安身立命的主要课程之一。的主要课程之一。无论同学们毕业后在土木建无论同学们毕业后在土木建筑领域从事何种职业和岗位，学好本课程的专业知识都将使你筑领域从事何种职业和岗位，学好本课程的专业知识都将使你受受用终生用终生。本课程的诸多专业术语本课程的诸多专业术语、概念和知识点常常是、概念和知识点常常是求职面试时主考官信手求职面试时主考官信手拈来的试题，本课程是拈来的试题，本课程是你求职的敲门砖！你求职的敲门砖！本课程的施工程序、工艺本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、质量要流程、操作要点、质量要求等内容直接与规范的强求等内容直接与规范的强制性条文接轨，这些知识制性条文接轨，这些知识将使你在职场受用一生！将使你在职场受用一生！土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土的分类土的分类土的名称土的名称密度密度（kg/m3）开挖方法开挖方法一类土一类土（松软土）（松软土）砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥砂土；粉土；冲积砂土层；疏松的种植土；淤泥6001500用锹、锄头挖掘用锹、锄头挖掘二类土二类土（普通土）（普通土）粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；粉土混卵土混卵( (碎碎) )石；种植土；填土石；种植土；填土11001600用锹、锄头挖掘，少用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松许用镐翻松三类土三类土（坚土）（坚土）软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；软及中等密实粘土；重粉质粘土；砾石土；干黄土；含碎含碎( (卵卵) )石的黄土；粉质粘土；压实的填土石的黄土；粉质粘土；压实的填土17501900主要用镐，少许用锹、主要用镐，少许用锹、锄头，部分用撬棍锄头，部分用撬棍四类土四类土（砂砾坚土）（砂砾坚土）坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎坚实密实的粘性土或黄土；中等密实的含碎( (卵卵) )石石粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩1900用镐或撬棍，部分用用镐或撬棍，部分用锲子及大锤锲子及大锤五类土五类土（软石）（软石）硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白垩土；胶结不紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩紧的砾岩；软石灰岩及贝壳石岩11002700用镐或撬棍、大锤，用镐或撬棍、大锤，部分用爆破部分用爆破六类土六类土（次坚石）（次坚石）泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩、泥灰岩；密实的泥岩；砂岩；砾岩；坚实的页岩、泥灰岩；密实的石灰岩；风化花岗岩、片麻岩石灰岩；风化花岗岩、片麻岩22002900用爆破方法，部分用用爆破方法，部分用风镐风镐七类土七类土（坚石）（坚石）大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的大理岩；辉绿岩；粉岩；粗、中粒花岗岩；坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩25003100用爆破方法用爆破方法八类土八类土（特坚石）（特坚石）安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩27003300用爆破方法用爆破方法1.3 土的工程分类土的工程分类1 1 概述概述共共4646页页 第第3 3页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业1.4 土的工程性质土的工程性质 天然密度天然密度-是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响是指土在天然状态下单位体积的质量，它影响土土的承载力、土压力的承载力、土压力及及边坡的稳定性边坡的稳定性。 干密度干密度-是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以是指单位体积中固体颗粒的质量，它是用以检验土压实质量的控制指标。检验土压实质量的控制指标。 土的质量密度土的质量密度取土环刀取土环刀 标准击实仪标准击实仪不同类的土，其最大不同类的土，其最大干密度是不同的；同干密度是不同的；同类的土在不同的状态类的土在不同的状态下下( (含水量、压实程度含水量、压实程度) )其密实度也是不同的其密实度也是不同的1 1 概述概述共共4646页页 第第4 4页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 土的含水量土的含水量W 是土中所含的水与土的固体颗是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示，见粒间的质量比，以百分数表示，见下式：下式：221GGGW含水量影响土方含水量影响土方施工方法的选择施工方法的选择、边坡的稳定和、边坡的稳定和回填土的质量回填土的质量土的含水量超过土的含水量超过2530%，则机械化施工就困难，容易则机械化施工就困难，容易打滑、陷车打滑、陷车回填土则需有最佳含水量方能回填土则需有最佳含水量方能夯压密实，获得最大干密度夯压密实，获得最大干密度快速含水量测定仪快速含水量测定仪1 1 概述概述共共4646页页 第第5 5页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 土的渗透性土的渗透性 是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的的渗流速度渗流速度 V 与与土的渗透系数土的渗透系数 K 和和水头梯度水头梯度 I 有关，地有关，地下水在土中的渗流速度可按达西公式计算：下水在土中的渗流速度可按达西公式计算： V（m/d）=KI 土壤渗透试验仪土壤渗透试验仪渗透系数渗透系数K 值将直接值将直接影响降水方案的选择影响降水方案的选择和涌水量计算的准确和涌水量计算的准确性性1 1 概述概述共共4646页页 第第6 6页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 土的可松性土的可松性即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性用可松性可松性系数系数 KS 表示。表示。 土的最初可松性系数土的最初可松性系数KS= V2 / V1； 土的最后可松性系数土的最后可松性系数K，S= V3 / V1 。 式中：式中：V1土在天然状态下的体积；土在天然状态下的体积； V2土经开挖后的松散体积；土经开挖后的松散体积； V3土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。土的最初可松性系土的最初可松性系数数KS是计算挖掘机械是计算挖掘机械生生产率、运土车辆数产率、运土车辆数量量及弃土坑容积的重及弃土坑容积的重要要参数，最后可松性参数，最后可松性系系数数K，S是计算场地平是计算场地平整标高及填方所需整标高及填方所需的的挖方体积等的重要挖方体积等的重要参参 数。数。1 1 概述概述共共4646页页 第第7 7页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业土的可松性参考值土的可松性参考值土的类别土的类别体积增加百分数体积增加百分数可松性系数可松性系数最最 初初最最 后后最初最初 Ks最后最后 K，s一类土一类土（种植土除外）（种植土除外）81712.51.081.171.011.03二类土二类土（植物土、泥炭）（植物土、泥炭）2030341.201.301.031.04二类土二类土14282.551.141.281.021.05三类土三类土2430471.241.301.041.07四类土（除外）四类土（除外）2632691.261.321.061.09四类土四类土（泥灰岩、蛋白）（泥灰岩、蛋白）333711151.331.371.111.15五七类土五七类土304510201.301.451.101.20八类土八类土455020301.451.501.201.301 1 概述概述共共4646页页 第第8 8页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业2 土方边坡土方边坡 合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设边坡，是合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设边坡，是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为 1:m ，即：，即：第第1 1讲讲 土方规划土方规划mhbbh:1/1土方边坡坡度 式中式中 m = b / h ，称为坡度系数。其意义为：，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已当边坡高度已知为知为h 时，其边坡宽度则等于时，其边坡宽度则等于mh。共共4646页页 第第9 9页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业临时性挖方的边坡值临时性挖方的边坡值土土 的的 类类 别别边坡值（高：宽）边坡值（高：宽）砂砂 土（不包括细砂、粉砂）土（不包括细砂、粉砂）1:1.251:1.5一般一般粘性土粘性土硬硬1:0.751:1硬、塑硬、塑1:11:1.25软软1:1.5 或更缓或更缓碎石类土碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土充填坚硬、硬塑粘性土1:0.51:1充填砂土充填砂土1:11:1.5 边坡坡度应根据边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的工程性质不同的挖填高度、土的工程性质及及工程特点工程特点而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。临时性挖方边坡可按下表确定：省土方。临时性挖方边坡可按下表确定：2 2 土方边坡土方边坡共共4646页页 第第1010页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业深度在深度在5m内的基坑内的基坑( (槽槽) )、管沟边坡、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）的最陡坡度（不加支撑）土土 的的 种种 类类边边 坡坡 坡坡 度（高：宽）度（高：宽）坡顶无荷载坡顶无荷载坡顶有静载坡顶有静载坡顶有动载坡顶有动载中密的砂土中密的砂土1:1.001:1.251:1.50中密的碎石类土中密的碎石类土(充填物为砂土充填物为砂土)1:0.751:1.001:1.25硬塑的粉土硬塑的粉土1:0.671:0.751:1.00中密的碎石类土中密的碎石类土(充填物为粘性土充填物为粘性土)1:0.501:0.671:0.75硬塑的粉质粘土、粘土硬塑的粉质粘土、粘土1:0.331:0.501:0.67老黄土老黄土1:0.101:0.251:0.33软土软土(经井点降水后经井点降水后)1:1.00 当地质条件良好当地质条件良好, ,土质均匀且地下水位低于基坑土质均匀且地下水位低于基坑( (槽槽) )底面标高时底面标高时, ,挖方深度在挖方深度在5m5m以内以内, ,不加支撑的边坡可按下不加支撑的边坡可按下表确定：表确定：2 2 土方边坡土方边坡共共4646页页 第第1111页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业3 土方量计算的基本方法土方量计算的基本方法土方量计算的基本方法有土方量计算的基本方法有平均高度法平均高度法 和和平均断面法平均断面法 两种。两种。3.1 平均高度法平均高度法 四方棱柱体法：四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于将施工区域划分为若干个边长等于a 的的方格网，每个方格网的土方体积方格网，每个方格网的土方体积 V 等于底面积等于底面积 a2 乘四个角点高度乘四个角点高度的平均值，即：的平均值，即：)(443212hhhhaV第第1 1讲讲 土方规划土方规划共共4646页页 第第1212页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业方格网土方量计算方格网土方量计算则可采取则可采取平均高度平均高度法法（四方棱柱体法四方棱柱体法和和三角棱柱体法三角棱柱体法）3 3 土方量计算的基本方法土方量计算的基本方法共共4646页页 第第1313页页 三角棱柱体法：三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。角棱柱体的土方量。土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业3.2平均断面法平均断面法 基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均基坑、基槽、管沟、路堤的土方量计算可采用平均断面法。即：断面法。即：)4(6201FFFHV3 3 土方量计算的基本方法土方量计算的基本方法共共4646页页 第第1414页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算 4.1.1 H0的重要性的重要性 场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。价有着重要意义。4.1 场地设计标高场地设计标高H0的确定的确定 确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。经济比较，选择一个最佳方案。第第1 1讲讲 土方规划土方规划共共4646页页 第第1515页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4.1.2 H0 的确定原则的确定原则 满足满足生产工艺和运输生产工艺和运输的要求；的要求； 充分利用地形，充分利用地形，分区或分台阶布置分区或分台阶布置，分别确定不，分别确定不同的设计标高；同的设计标高； 考虑考虑挖填平衡挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最，弃土运输或取土回填的土方量最少；少； 要有合理的泄水坡度要有合理的泄水坡度( (2) )，满足排水要求满足排水要求； 考虑考虑最高洪水位最高洪水位的影响。的影响。4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第1616页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4.1.3 H0 的确定步骤的确定步骤 如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定平衡的原则确定H0 , ,其步骤如下：其步骤如下： 划分方格网划分方格网 方格网边长方格网边长a 可取可取1050m，常用，常用20m、40m；挖填平衡原则即挖填平衡原则即场地内土方的绝场地内土方的绝对体积在平整前对体积在平整前、后相等、后相等4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第1717页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 确定各方格网角点高程确定各方格网角点高程 水准仪实测；水准仪实测； 利用地形图上相邻两等利用地形图上相邻两等高线的高程，用高线的高程，用插入法插入法求得。求得。 4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第1818页页用插入法求得用插入法求得 H13=251.70 水准仪进行高程测量水准仪进行高程测量土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，几个方格共有的情况，确定设计标高确定设计标高H0的实用公式为：的实用公式为：)432(4143210HHHHnH 按挖填平衡确定设计标高按挖填平衡确定设计标高式中：式中： n 方格网数；方格网数； H1 一个方格仅有的角点坐标；一个方格仅有的角点坐标； H2 两个方格共有的角点坐标；两个方格共有的角点坐标； H3 三个方格共有的角点坐标；三个方格共有的角点坐标； H4 四个方格共有的角点坐标。四个方格共有的角点坐标。4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第1919页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4.2 场地设计标高场地设计标高H0的调整的调整 按以上步骤求得的按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出因素进行调整，求出H,0： 土的可松性影响土的可松性影响填方因土的可松性引起的填填方因土的可松性引起的填方方体积增加体积增加； 场内挖方和填方的影响场内挖方和填方的影响从经济观点出发，安从经济观点出发，安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的挖填土挖填土方量的变化方量的变化； 场地泄水坡度的影响场地泄水坡度的影响单坡？双坡？单坡？双坡？4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2020页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：的可松性后，场地设计标高调整为： VWVTH0V ,WV ,TH ,0h理论设计标高理论设计标高 调整设计标高调整设计标高4.2.1 土的可松性影响土的可松性影响hHH0,0,) 1(sTswFwKFKVh4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2121页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 场地设计标高场地设计标高H0是按挖填土方量平衡的原则确定的，是按挖填土方量平衡的原则确定的，但但从经济观点出发，常会将部分挖方从经济观点出发，常会将部分挖方就近弃于场外就近弃于场外，或，或就就近于场外取土近于场外取土用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，亦需调整场地设计标高。亦需调整场地设计标高。 20,0NaQHH4.2.2 场内挖方和填方的影响场内挖方和填方的影响式中：式中： Q场地根据场地根据H0平整后多余或不足的土方量。平整后多余或不足的土方量。其设计标高调整值按下式计算：其设计标高调整值按下式计算： 4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2222页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 调整后的设计标高是一个水平面的标高，而实际施工调整后的设计标高是一个水平面的标高，而实际施工中要根据泄水坡度的要求中要根据泄水坡度的要求( (单坡泄水或双坡泄水单坡泄水或双坡泄水) )计算出场计算出场地内地内各方格网角点实际设计标高各方格网角点实际设计标高。4.2.3 场地泄水坡度的影响场地泄水坡度的影响 场地为单坡泄水时场地为单坡泄水时，场地场地内任意点的设计标高则为：内任意点的设计标高则为：式中：式中：l 该点至设计标高该点至设计标高H，0的距离的距离； i 场地泄水坡度（不小于场地泄水坡度（不小于2）。）。liHHn,04 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2323页页场地单向泄水坡度示意图场地单向泄水坡度示意图土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 场地为双坡泄水时场地为双坡泄水时，场地内任意点的设计标高则，场地内任意点的设计标高则为：为：yyxxnililHH,0式中：式中：lx、ly该点沿该点沿X-X、Y-Y方向方向 距场地中心线的距离；距场地中心线的距离； ix、iy场地沿场地沿X-X、Y-Y方向方向 的泄水坡度。的泄水坡度。公式中正负号的取值：公式中正负号的取值：计算角点在计算角点在H，0之上取之上取“”，反之取，反之取“”4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2424页页场地双向泄水坡度示意图场地双向泄水坡度示意图土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4.3 场地土方量的计算场地土方量的计算 4.3.1 求各方格角点的施工高度求各方格角点的施工高度hn hn=场地设计标高场地设计标高Hn自然地面标高自然地面标高H 角点编号角点编号 施工高度施工高度 hn 1- 0.72 43.24 42.52自然地面标高自然地面标高 H 设计标高设计标高 Hn若若hn为正值则为正值则该点为填方，该点为填方， hn为负值则为负值则为为 挖方。挖方。场地土方量计算步骤如下：场地土方量计算步骤如下：4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算土方方格网图例土方方格网图例共共4646页页 第第2525页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 零线位置的确定：零线位置的确定：先求出方格网中边线两端施工高度有先求出方格网中边线两端施工高度有“ “ + ”+ ”、“ “ ” ”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。4.3.2 绘出零线绘出零线 式中：式中：X1、X2角点至零点的距离角点至零点的距离(m)； h1、h2相邻两角点的施工高度相邻两角点的施工高度(m)，均用绝对值；，均用绝对值； a方格网的边长方格网的边长(m).(m).零点的位置按下式计算：零点的位置按下式计算：ahhhxahhhx212221114 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2626页页零点位置计算示意零点位置计算示意土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 为省略计算，亦可用为省略计算，亦可用图解法图解法直接求出零点位置。即直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。见下图：即为零点位置。见下图： h1+0.30h2-0.200551010h7h8+0.7-0.10用尺量出用尺量出h10.3的刻度的刻度用尺量出用尺量出h20.2的刻度的刻度两点连线与两点连线与方格的交点方格的交点为零点为零点用尺量出用尺量出h80.1的刻度的刻度用尺量出用尺量出h70.7的刻度的刻度两点连线与两点连线与方格的交点方格的交点为零点为零点两零点连线两零点连线即为零线即为零线4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2727页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4.3.3 计算场地挖、填土方量计算场地挖、填土方量 “零线零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2828页页挖方施工挖方施工及长距离土方调运及长距离土方调运土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业4.3.4 计算各挖、填方调配区之间的平均运距计算各挖、填方调配区之间的平均运距 先按下式求出各挖方或填方先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标区土方重心坐标X0、Y0： iiiVVxX)(0iiiVVyY)(0填方区填方区yH0H0 xxOWxOTyOWyOTL0挖挖方方区区式中：式中： xi、yi i 块方格的重心坐标；块方格的重心坐标； Vi i 块方格的土方量。块方格的土方量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方区挖方区重心重心填方区填方区重心重心4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第2929页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 则填、挖方区之间的平均运距则填、挖方区之间的平均运距 L0 为：为：2002000)()(WTWTyyxxL式中：式中： x0T、y0T 填方区的重心坐标；填方区的重心坐标； x0W、y0W 挖方区的重心坐标。挖方区的重心坐标。 在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。平均运距。4 4 场地平整土方量计算场地平整土方量计算共共4646页页 第第3030页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业5 土方调配土方调配5.2 土方调配的原则土方调配的原则 土方调配是土方规划中的一个重要内容。其原则是：土方调配是土方规划中的一个重要内容。其原则是：力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。的利用，以减少土方的重复挖填和运输。5.1 土方调配的步骤土方调配的步骤 划分调配区（绘出零线）划分调配区（绘出零线） 计算调配区之间的平均计算调配区之间的平均运距（即挖方区至填方区土方重心的距离）运距（即挖方区至填方区土方重心的距离） 确定初始确定初始调配方案调配方案 优化方案判别优化方案判别 绘制土方调配图表。绘制土方调配图表。第第1 1讲讲 土方规划土方规划共共4646页页 第第3131页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业5.3 最优调配方案的确定最优调配方案的确定 最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用常用“表上作业法表上作业法”求解。调配的步骤如下：求解。调配的步骤如下：用用“最小元素法最小元素法”编制初始调配方案编制初始调配方案最优方案判别最优方案判别绘制土方调配图绘制土方调配图最优方案判别最优方案判别方案的调整方案的调整是是否否5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3232页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业5.3.1 初始调配方案初始调配方案 下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。最优方案。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区挖方区编号编号填方区编号填方区编号挖方区需挖方区需调出土方调出土方填方区需填方区需调进土方调进土方调配区间的调配区间的平均运距平均运距5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3333页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业各调配区土方量及平均运距各调配区土方量及平均运距 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W1x1150 x1270 x13100500C,11C,12C,13W2x2170 x2240 x2390500C,21C,22C,23W3x3260 x32110 x3370500C,31C,32C,33W4x4180 x42100 x4340400C,41C,42C,43填方量填方量m380060050019005 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3434页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W15070100500C,11C,12C,13W2705004090500C,21C,22C,23W36011070500C 31C 32C 33W48010040040400C,41C,42C,43填方量填方量m38006005001900 步骤步骤1：选取选取平均运距最小平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所对应的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其的调配土方数，并使其尽可能大尽可能大。本例选取。本例选取C43=40，X43=400(W4的的全部挖方调往全部挖方调往T3)，X41、X42=0 (W4的挖方不调往的挖方不调往T1、T2)，在，在X41、X42的方格内画上的方格内画上“”5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3535页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W170100500C,11C,12C,13W27090500C,21C,22C,23W3500C,31C,32C,33W48010040040400C,41C,42C,43填方量填方量m38006005001900 步骤步骤2：重复步骤重复步骤1，按平均运距，按平均运距由小到大依次计算由小到大依次计算X22、X11、X31 （C22C11C31） ，我们就得到了土方调，我们就得到了土方调配的初始方案。配的初始方案。1.5 1.5 土方调配土方调配50050010030010040506070110共共4646页页 第第3636页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业5.3.2 最优方案判别最优方案判别 初始调配方案是按初始调配方案是按“就近调配就近调配”求得的，它保证了求得的，它保证了挖填平衡、总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此挖填平衡、总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此还需进行判别。还需进行判别。 在在“表上作业法表上作业法”中判别最优方案的方法有很多，中判别最优方案的方法有很多，这里我们介绍引入这里我们介绍引入“假想价格系数假想价格系数”求求检验数检验数ij来判别。来判别。 首先求出表中各方格的假想价格系数，首先求出表中各方格的假想价格系数，有调配土方有调配土方的假想价格系数的假想价格系数C，ij=Cij ，无调配土方的假想价格系数按，无调配土方的假想价格系数按下式计算：下式计算：5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3737页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 利用已知的假想价格系数，我们可以逐个求解未知利用已知的假想价格系数，我们可以逐个求解未知的的C，ij。 步骤步骤1：在有调配土方的方格内，在有调配土方的方格内， C，ij=Cij ，将数据，将数据填入表中；填入表中；,pfeqpqefCCCC 该公式的意义即：该公式的意义即：构成任一矩形的四个方格内对角构成任一矩形的四个方格内对角线上的假想价格系数之和相等。线上的假想价格系数之和相等。 5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3838页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 步骤步骤2：按任一矩形的四个方格内按任一矩形的四个方格内对角线上的对角线上的C，ij之和相等之和相等，逐个求解未知的逐个求解未知的C，ij；如：；如： 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W150050701005005010060W2705004090500 10400W330060100110100705006011070W48010040040400308040填方量填方量m38006005001900101104060,32,22,31,21CCCC5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第3939页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W15070+1005005010060W2+7040+90500-10400W360110705006011070W4+80+10040400308040填方量填方量m38006005001900 步骤步骤3：引入检验数引入检验数，按下式求出表中，按下式求出表中无调配土方方格的检无调配土方方格的检验数验数（即方格右边两小格数字上下相减，将正负号填入表中即方格右边两小格数字上下相减，将正负号填入表中）：）： 12 出现负数说明方案出现负数说明方案不是最佳方案不是最佳方案，需要进行调整。，需要进行调整。0,ijijijCC5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第4040页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 步骤步骤2：找出找出x12的闭回路。其作法是，从的闭回路。其作法是，从x12方格出发，沿水方格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到平或竖直方向前进，遇到有数字的方格作有数字的方格作900转弯转弯( (也可不转弯也可不转弯) )，如，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点。形成一条以果路线恰当，有限步后便能回到出发点。形成一条以有数字的方格有数字的方格为转角点、用水平或竖直线联起来的闭回路为转角点、用水平或竖直线联起来的闭回路。见下表：。见下表： T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W44005.3.3 方案的调整方案的调整 步骤步骤1：在所有负检验数中挑选一个在所有负检验数中挑选一个( (一般选最小的一般选最小的) )，本例，本例即即12，将它对应的变量将它对应的变量 x12 作为调整对象。作为调整对象。5 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第4141页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量填方量m38006005001900 步骤步骤3：从空格从空格 X12出发，沿闭回路（出发，沿闭回路（方向任意方向任意）行进，）行进，在在各奇数转角点各奇数转角点的数字中挑出一个最小的（的数字中挑出一个最小的（本例即本例即X32=100）将它由）将它由 X32调到调到 X12方格中。方格中。5001005 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第4242页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W15070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W360110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量填方量m38006005001900 步骤步骤4：将将“100”数字填入数字填入X12方格中，被调出的方格中，被调出的X32为为0，同时，同时将闭回路上其它将闭回路上其它奇数次转角奇数次转角（X11）方格内的数字都）方格内的数字都减去减去100，偶数偶数次转角次转角（X31）方格内的数字都）方格内的数字都增加增加100，使得填、挖方区的土方量，使得填、挖方区的土方量仍然保持平衡。这样我们就得到了下表中的新调配方案。仍然保持平衡。这样我们就得到了下表中的新调配方案。40001004005 5 土方调配土方调配共共4646页页 第第4343页页土木工程施工土木工程施工邵阳学院邵阳学院 土木专业土木专业 步骤步骤5：对新调配方案按对新调配方案按“ 最优方案判别最优方案判别”的方法和步骤的方法和步骤再进行再进行判别判别和和检验检验，如仍出现负数，则重复步骤，如仍出现负数，则重复步骤14继续调整，如继续调整，如不出现负数，方案即是最优方案。不出现负数，方案即是最优方案。 填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W14005010070+1005005060W2+7050040+90500400W3400600110100705006070W4+80+100400404003040填方量填方量m3800600500190010070-1020110808050计算无调配土方方格的计算无调配土方方格的检验数检验数，无负数，无负数，方案是最优方案方案是最优方案。1.5 1.5 土方调配土方调配共共464