土的工程分类和性质、土方工程量计算与调配(4学时).ppt

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1、土木工程施工土木工程施工11/25/2022土木工程施工土木工程施工主讲人：娄永忠主讲人：娄永忠惠州学院惠州学院建筑与土木工程系建筑与土木工程系1土木工程施工土木工程施工前 言1 1、内涵、内涵 土木工程施工是土木专业的一门土木工程施工是土木专业的一门实践性强实践性强、综、综合性大、涉及知识面广的骨干专业课程，它的任合性大、涉及知识面广的骨干专业课程，它的任务是研究土木工程施工的务是研究土木工程施工的局部规律局部规律和和全局性规律全局性规律。2、研究对象、研究对象它的研究对象是土木工程施工的它的研究对象是土木工程施工的建造技术规建造技术规律律（施工技术）（施工技术），和和劳动组织规律劳动组织规

2、律（施工组织）。（施工组织）。本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、本课程的施工程序、工艺流程、操作要点、质量要求等内容直接与规范的强质量要求等内容直接与规范的强制性条文接轨，这些知识将使你在职场受制性条文接轨，这些知识将使你在职场受用一生！用一生！2土木工程施工土木工程施工3、相关学科、相关学科力学、工程测量、工程力学、工程测量、工程材料、制图、混凝土结构、材料、制图、混凝土结构、工程机械、工程机械、项目管理、合项目管理、合同管理与索赔、建设法规、同管理与索赔、建设法规、技术经济、概预算等技术经济、概预算等等。等。3土木工程施工土木工程施工11/25/2022第第1章章土方工程土方工程1土方

3、开挖土方开挖2土壁支护土壁支护3施工排水施工排水4流砂的防治流砂的防治4土木工程施工土木工程施工【教学要求】【教学要求】熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅熟悉土的工程分类、土方工程施工准备与辅助工作内容；常用土方施工机械的施工特点；土助工作内容；常用土方施工机械的施工特点；土方边坡稳定机理、基坑支护方法；基坑排水、降方边坡稳定机理、基坑支护方法；基坑排水、降水方法；掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场水方法；掌握土方量计算方法，基坑、基槽、场地平整、开挖，土方填筑与压实的要求。地平整、开挖，土方填筑与压实的要求。【教学重点】【教学重点】土的工程分类；土方调配；土的回填与压实土的工程分类；土方

4、调配；土的回填与压实施工工艺；基坑支护方法；基坑排水、降水方法。施工工艺；基坑支护方法；基坑排水、降水方法。【时间安排】【时间安排】6-8课时课时5土木工程施工土木工程施工 场地平整：包括障碍物拆除、场地清理、确定场地设计标高、计算挖填土方量、合理进行土方平衡调配等。开挖沟槽、基坑(竖井、隧道、修筑路基、堤坝)：包括测量放线、施工排水降水、土方边坡和支护结构等。土方回填与压实：包括土料选择、运输、填土压实的方法及密实度检验等。1 1、土方工程施工内容、土方工程施工内容 包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁包括一切土的挖掘、填筑、运输等过程以及排水降水、土壁支撑等准备工作和辅助工

5、程。常见的土方工程施工内容有：支撑等准备工作和辅助工程。常见的土方工程施工内容有：2 2、土方工程施工特点和要求、土方工程施工特点和要求特点：特点：面广量大、劳动繁重面广量大、劳动繁重；施工复杂施工复杂施工要求：标高、断面准确；施工要求：标高、断面准确；土体有足够的强度和稳定性；土体有足够的强度和稳定性；工程量小；期短；费用省。工程量小；期短；费用省。土方工程施工内容与准备工作土方工程施工内容与准备工作6土木工程施工土木工程施工 踏勘现场；踏勘现场；熟悉图纸、编制施工方案；熟悉图纸、编制施工方案；清除现场障碍物，平整施工场地清除现场障碍物，平整施工场地,进行地下墓探，设置排水降水设施；进行地下

6、墓探，设置排水降水设施；永久性控制坐标和水准点的引测永久性控制坐标和水准点的引测,建立测量控制网，设置方格网、建立测量控制网，设置方格网、土方边土方边坡与基坑支护坡与基坑支护控制桩等；控制桩等；搭设临时设施、修筑施工道路；搭设临时设施、修筑施工道路；施工机具、用料准备。施工机具、用料准备。3 3、土方施工准备工作、土方施工准备工作踏踏勘勘现现场场编编制制方方案案场场地地清清表表场场地地测测量量7土木工程施工土木工程施工编制土方施工方案编制土方施工方案施工场地平整施工场地平整结构基础桩施工结构基础桩施工支护桩施工支护桩施工降水井施工并预降水降水井施工并预降水土方开挖土方开挖基础结构施工基础结构施

7、工土方回填土方回填4、土方施工的基本流程土方施工的基本流程8土木工程施工土木工程施工5 5、本章节主要相关规范、本章节主要相关规范 建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）中华人民共和国国家标准 建筑基坑支护技术规程（JGJ120 1999）中华人民共和国行业标准 基坑土钉支护规程（CECS：1997）中国工程建设标准化协会土工试验方法标准（GB/T 50123-1999）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）9土木工程施工土木工程施工1.1.1 1.1.1 土的工程分类土的工程分类土的种类繁多，从不同技术角度，分类方法土的种类繁多，从不同技术角度，分类方法各异。各异。

8、按施工时按施工时开挖难易程度开挖难易程度分为八类分为八类，如表，如表1-2所示。所示。这也是确定土木工程劳动定额（预算定额）这也是确定土木工程劳动定额（预算定额）的依据的依据。土的开挖难易程度直接影响土方工程的。土的开挖难易程度直接影响土方工程的施工方案，劳动量消耗和工程费用。施工方案，劳动量消耗和工程费用。1.1 1.1 土的工程分类及性质土的工程分类及性质10土木工程施工土木工程施工类别类别土的名称土的名称开挖方法开挖方法可松性系数可松性系数Ks Ks 第一类第一类（松软土）（松软土）砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤砂，粉土，冲积砂土层，种植土，泥炭（淤泥）泥）用锹、锄头挖掘用锹、锄

9、头挖掘1.081.171.011.04第二类第二类（普通土）（普通土）粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的粉质粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土和粉土砂，种植土，填筑土和粉土用锹、锄头挖掘，用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松少许用镐翻松1.141.281.021.05第三类第三类（坚土）（坚土）软及中等密实粘土，重粉质粘土，粗砾石，软及中等密实粘土，重粉质粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土、压实的填筑土土、压实的填筑土主要用镐，少许用主要用镐，少许用锹、锄头，部锹、锄头，部分用撬棍分用撬棍1.241.301.041.07第四类第四

10、类（砾砂坚土）（砾砂坚土）重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密重粘土及含碎石、卵石的粘土，粗卵石，密实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及实的黄土，天然级配砂石，软泥灰岩及蛋白石蛋白石先用镐、撬棍，然先用镐、撬棍，然后用锹挖掘，后用锹挖掘，部分用锲子及部分用锲子及大锤大锤1.261.371.061.09第五类第五类（软石）（软石）硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、硬石炭纪粘土，中等密实的页岩、泥灰岩、白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩白垩土，胶结不紧的砾岩，软的石灰岩用镐或撬棍、大锤，用镐或撬棍、大锤，部分用爆破方部分用爆破方法法1.301.451.101.20第六类第六类（次坚石）（次坚石

11、）泥岩，砂岩，砾岩，坚实的页岩、泥灰岩，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、片麻岩密实的石灰岩，风化花岗岩、片麻岩用爆破方法，部分用爆破方法，部分用风镐用风镐1.301.451.101.20第七类第七类（坚石）（坚石）大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、坚实的白云岩、砾岩、砂岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩用爆破方法用爆破方法1.301.451.101.20第八类第八类（特坚石）（特坚石）安山岩，玄武岩，花岗片麻岩，坚实的细粒安山岩，玄武岩，花岗片麻

12、岩，坚实的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩，玢岩绿岩，玢岩用爆破方法用爆破方法1.451.501.201.3011土木工程施工土木工程施工12土木工程施工土木工程施工1.1.2 1.1.2 土的工程性质土的工程性质土的工程性质对土方工程施工有直接影响，土的工程性质对土方工程施工有直接影响，也是进行土方施工设计必须掌握的基本数据。也是进行土方施工设计必须掌握的基本数据。土土的主要工程性质有的主要工程性质有：土的可松性，原状土经机械压实后的沉降量土的可松性，原状土经机械压实后的沉降量等；此外还有渗透性、密实度、抗剪强度、土压等；此外还有渗透性、密实度、抗

13、剪强度、土压力等。力等。13土木工程施工土木工程施工1 1、土的密度、土的密度气气水水土粒土粒GsGwGVsVwVVa质量质量G体积体积V测定：环刀法 它影响它影响土的承载力、土压力土的承载力、土压力及及边坡的稳定性边坡的稳定性。干密度干密度是用以是用以检验土压实质量检验土压实质量的控制指标。的控制指标。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14土木工程施工土木工程施工2 2、土的天然含水量、土的天然含水量 土的天然含水量是指土中土的天然含水量是指土

14、中水的质量与土的固体颗粒之水的质量与土的固体颗粒之间的质量比，以百分数表示。间的质量比，以百分数表示。快速含水量测定仪快速含水量测定仪土的含水量测定方法：烘干法土的含水量测定方法：烘干法 把土样称量后放入烘箱内进行烘干（把土样称量后放入烘箱内进行烘干（100100105C105C），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量），直至重量不在减少为止，称量。第一次称量为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量，为含水状态土的质量，第二次称量为烘干后土的质量，利用公式利用公式 可计算出土的天然含水量。可计算出土的天然含水量。15土木工程施工土木工程施工土的含水量表示土的干湿程度。土的含水量表示土的

15、干湿程度。土的含水量：土的含水量：5%5%以内，干土以内，干土；5 530%30%以内，潮湿土以内，潮湿土；大于大于30%30%，湿土，湿土。各类土的最佳含水量如下：各类土的最佳含水量如下：砂土为砂土为8%8%12%12%；粉土为粉土为16%16%22%22%；粉质粘土为粉质粘土为12%12%15%15%；粘土为粘土为19%19%23%23%。含水量影响含水量影响土方施土方施工方法的选择工方法的选择、挖土的难易、边、挖土的难易、边坡的稳定坡的稳定和和回填回填土的质量土的质量土的含水量超过土的含水量超过2530%，则机械化施工则机械化施工就困难，容易打滑、就困难，容易打滑、陷车陷车回填土则需有回

16、填土则需有最佳含水量最佳含水量方能方能夯压密实，获得最大干密度夯压密实，获得最大干密度16土木工程施工土木工程施工3 3、渗透性、渗透性表征土渗透性指标为表征土渗透性指标为渗透系数渗透系数K。渗透性表示单。渗透性表示单位时间内水穿透土层距离的能力，以位时间内水穿透土层距离的能力，以m/昼夜昼夜表示。表示。渗透系数是降低地下水中计算涌水量的重要参数。渗透系数是降低地下水中计算涌水量的重要参数。渗流速度渗流速度渗透流量渗透流量渗透系数渗透系数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17土木工程施工土木工程施工现场测定法 有有野外注水试验野外注

17、水试验和和抽水试验抽水试验等，是在现场钻井孔等，是在现场钻井孔或挖试坑，在往地基中注水或抽水时，量测地基中的或挖试坑，在往地基中注水或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗透水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗透系数系数k k值。值。无压完整井抽水试验无压完整井抽水试验无压非完整井抽水试验无压非完整井抽水试验18土木工程施工土木工程施工4 4、土的可松性、土的可松性对土方工程施工的影响对土方工程施工的影响：计算施工机械及土方计算施工机械及土方运输量；运输量；基坑开挖时留、弃土量；基坑开挖时留、弃土量；计算土方计算土方调配、场地设计标高调整；调配、场地设计标高调

18、整；土的最初可松性系数土的最初可松性系数KS是计算挖掘机械是计算挖掘机械生生产率、运土车辆数量产率、运土车辆数量及弃土坑容积的重要及弃土坑容积的重要参数，最后可松性系参数，最后可松性系数数K，S是计算场地平是计算场地平整标高及填方所需的整标高及填方所需的挖方体积等的重要参挖方体积等的重要参数。数。19土木工程施工土木工程施工例题例题1-11-1 某场地的挖方体积为某场地的挖方体积为1000m1000m3 3，填方体积为，填方体积为1500m1500m3 3，k ks s=1.08=1.08，k ks s=1.03=1.03，问该场地是借土还，问该场地是借土还是弃土？若用运土量为是弃土？若用运土

19、量为5m5m3 3/车汽车运土，问应运多车汽车运土，问应运多少车次？少车次？解解:根据公式根据公式Q=（1000-1500/1.03)1.08=-492.8m3结果为负，故该场地应借土结果为负，故该场地应借土运土的车次为运土的车次为n=492.8/5=99(车次车次)20土木工程施工土木工程施工5、原状土经机械压实后的沉降量、原状土经机械压实后的沉降量21土木工程施工土木工程施工1.2 1.2 土方工程量计算及土方调配土方工程量计算及土方调配 场地平整场地平整就是将自就是将自然地面改造成人们所要然地面改造成人们所要求的平面。求的平面。土方工程量计算主土方工程量计算主要有要有土方平整量土方平整量

20、、土方土方开挖量开挖量和和调配量调配量计算。计算。一般情况下，将土方一般情况下，将土方划划分成一定的几何形状，分成一定的几何形状，采用具有一定精度的方采用具有一定精度的方法进行计算法进行计算，通常有通常有方方格网法格网法和和断面法断面法。22土木工程施工土木工程施工1.2.1场地设计标高的确定场地设计标高的确定1、场地设计标高的确定、场地设计标高的确定（1）一般方法一般方法：如场地比较平缓，对场地设计标高无特：如场地比较平缓，对场地设计标高无特殊要求，可按照挖填土方量相等的原则确定场地设计标高；殊要求，可按照挖填土方量相等的原则确定场地设计标高；（2）用）用最小二乘法原理最小二乘法原理（线性规

21、划方法）求最佳设计平（线性规划方法）求最佳设计平面：应用最小二乘法的原理，不仅可满足土方挖填平衡、面：应用最小二乘法的原理，不仅可满足土方挖填平衡、还可做到土方的总工程量最小。还可做到土方的总工程量最小。场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依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。合理地确据，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、降低工程造价有着重要意义。进度、降低工程造价有着重要意义。23土木工程施工土木工程施工选择选择设计标高设计标高，还需考虑以下因素还需考虑以

22、下因素：（1）满足生产工艺和运输的要求；满足生产工艺和运输的要求；（2）尽量利用地形，以减少挖方数量；）尽量利用地形，以减少挖方数量；（3）场地以内的挖方与填方能达到相互平衡以降低土方）场地以内的挖方与填方能达到相互平衡以降低土方运输费用；运输费用；（4）要有一定的泄水坡度）要有一定的泄水坡度(2)，使能满足排水要求；，使能满足排水要求；（5）考虑最高洪水位的要求。）考虑最高洪水位的要求。最佳设计平面最佳设计平面最佳设计平面即最佳设计平面即设计标高满足规划、生产工艺及运设计标高满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水水位等要求，输、排水及最高洪水水位等要求，并做到场地内土方挖填平衡，且挖并做到

23、场地内土方挖填平衡，且挖填的总土方工程量最小。填的总土方工程量最小。24土木工程施工土木工程施工2、设计文件无要求时，场地的设计标高确定的步骤和方法、设计文件无要求时，场地的设计标高确定的步骤和方法（方格网法）（方格网法）（1）初步计算场地设计标高）初步计算场地设计标高 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1040m，常用，常用20m、40m；25土木工程施工土木工程施工 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高线的利用地形图上相邻两等高线的高程，用高程，用插入法插入法求得。求得。用插入法求得用插入法求得H13=251.70水准仪

24、进行高程测量水准仪进行高程测量26土木工程施工土木工程施工初始场地设计标高（1.7）按挖填平衡确定设计标高按挖填平衡确定设计标高27土木工程施工土木工程施工考虑借土，弃土，可松性影响时，初始场地设计标高（1.8）（2）计划平面为任意平面时的最优计划理论（略）式中：式中：N N 方格网数；方格网数；H H1 1 一个方格仅有的角点坐标；一个方格仅有的角点坐标；H H2 2 两个方格共有的角点坐标；两个方格共有的角点坐标；H H3 3 三个方格共有的角点坐标；三个方格共有的角点坐标；H H4 4 四个方格共有的角点坐标。四个方格共有的角点坐标。28土木工程施工土木工程施工（3）考虑泄水坡度对设计标

25、高的影响）考虑泄水坡度对设计标高的影响1 1）单向泄水时，场地各点设计标高的求法）单向泄水时，场地各点设计标高的求法2 2）双向泄水时，场地各点设计标高的求法）双向泄水时，场地各点设计标高的求法29土木工程施工土木工程施工1.2.2 1.2.2 土方工程量计算土方工程量计算 土方量计算的基本方法有土方量计算的基本方法有方格网法方格网法和和断面法断面法 两种。两种。挖方施工及长距离土方调运挖方施工及长距离土方调运30土木工程施工土木工程施工1、场地平整土方量计算（方格网法步骤）、场地平整土方量计算（方格网法步骤）计算各方格角点的施工高度计算各方格角点的施工高度hn=HnH确定场地零线确定场地零线

26、计算各方格（或局部）、边坡的土方量计算各方格（或局部）、边坡的土方量汇总挖（填）方区土方量汇总挖（填）方区土方量=所有方格土方量所有方格土方量+边坡土方量边坡土方量确定场地设计标高确定场地设计标高Hn角点的自然地面标高角点的设计标高施工高度 “”为填，“”为挖31土木工程施工土木工程施工（1）计算每个方格网角点的）计算每个方格网角点的填挖高度填挖高度零线零线32土木工程施工土木工程施工 零线位置的确定：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。式中：X1、X2角点至零点的距离(m)；h1、h2相邻两角点的施工高度(m)，均用绝对值；a方格网的边长(m)

27、.零点的位置按下式计算：零点的位置按下式计算：零点位置计算示意零点位置计算示意33土木工程施工土木工程施工为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。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34土木工程施工土木

28、工程施工（2）计算每个方格的填挖土方量）计算每个方格的填挖土方量图1.18 三挖一填或三填一挖方格图1.16 全挖或全填方格图1.17 两挖和两填方格35土木工程施工土木工程施工36土木工程施工土木工程施工（3）计算场地边坡土方量）计算场地边坡土方量37土木工程施工土木工程施工2、基坑、基槽土方量计算、基坑、基槽土方量计算（1）基坑土方量）基坑土方量（2）基槽、路堤土方量）基槽、路堤土方量基坑基坑基槽基槽38土木工程施工土木工程施工1.2.3 1.2.3 土方调配量的计算土方调配量的计算 土方调配土方调配，就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得三，就是对挖土的利用、堆弃和填土的取得三者之间的关系进

29、行综合协调的处理者之间的关系进行综合协调的处理。好的土方调配方案，。好的土方调配方案，应该是使应该是使土方运输量土方运输量或或费用达到最小费用达到最小，而且又能方便施工。，而且又能方便施工。调配步骤：调配步骤：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）之间的平均运距（即挖方区至填方区土方重心的距离）确定初始调配方案确定初始调配方案 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。39土木工程施工土木工程施工1 1、土方调配原则、土方调配原则（1 1）应力求达到）应力求达到挖、填平衡挖、填平衡和和运距最短运距最短

30、的原则。的原则。（2 2）土方调配应考虑）土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合近期施工与后期利用相结合的原则。的原则。（3 3）土方调配应采取）土方调配应采取分区与全场相结合分区与全场相结合来考虑的原则。来考虑的原则。（4 4）土方调配还应尽可能）土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工与大型地下建筑物的施工相结相结合。合。（5 5）合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、）合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、运输线路，使土方机械和运输线路，使土方机械和运输车辆的性能运输车辆的性能得到充分发挥。得到充分发挥。40土木工程施工土木工程施工2 2、土方调配表的编制、土方调配表的编制（

31、1）划分调配区）划分调配区“零线零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可求出，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。按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。（2）计算各区土方量）计算各区土方量（3）求解各区之间的平均运距）求解各区之间的平均运距a)场地内挖、填平衡的调配图b)有弃土和借土的调配图41土木工程施工土木工程施工计算各挖、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区土方重心坐标X0、Y0：填方区填方区yH0H0 xxOWxOTyOWyOTL0挖挖方方区区式中：xi、yi i 块方格的重心坐标；Vi

32、i 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42土木工程施工土木工程施工则填、挖方区之间的平均运距 L0 为：式中：x0T、y0T 填方区的重心坐标；x0W、y0W 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形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。43土木工程施工土木工程施工3、土方最优调配方案的确定，是以线性规划为理、土方最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用论基础，常用“表上作业法表上作业法”求解。调配的步骤求解。调配的步骤如下：如下：用用“最最小小元元素素法法”编编制制初初始始

33、调调配配方方案案最最优优方方案案判判别别绘绘制制土土方方调调配配图图最最优优方方案案判判别别方方案案的的调调整整是是否否44土木工程施工土木工程施工（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量，箭下图为一矩形广场，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。试求土方调配最优方案。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。土方调配工程案例土方调配工程案例500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区挖方区编号编号填方区编号

34、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45土木工程施工土木工程施工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m3W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量填方量m3800600500190046土木工程施工土木工程施工填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W15070100500W2704090500W36011070500W48010040400填方量填方量m38006005001900 步骤步骤

35、1：选取选取平均运距最小平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所对应的调配的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其土方数，并使其尽可能大尽可能大。本例选取。本例选取C43=40，X43=400(W4的全部挖方调的全部挖方调往往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“”40050047土木工程施工土木工程施工填方区填方区挖方区挖方区T1T2T3挖方量挖方量m3W170100500W27090500W3500W48010040040400填方量填方量m38006005001900 步骤步骤2：重复步骤重复步骤1

36、，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配的初始，我们就得到了土方调配的初始方案。方案。5005001003001004050607011048土木工程施工土木工程施工（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，它保证了挖填平求得的，它保证了挖填平衡、衡、总运输量是较小的，但不一定是最小总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此还需进行的，因此还需进行判别。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，这里我中判别最优方案的方法有很多，这里我们介绍引入们

37、介绍引入“假想价格系数假想价格系数”求求检验数检验数ijij来判别。来判别。49土木工程施工土木工程施工 利用已知的假想价格系数，我们可以逐个求解未知的C，ij。步骤1：在有调配土方的方格内，C，ij=Cij ，将数据填入表中；首先求出表中各方格的假想价格系数无调配土方的方格有调配土方的方格 该公式的意义即：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。50土木工程施工土木工程施工 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之和相之和相等等，逐个求解未知的逐个求解未知的C，ij；如：；如：填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150050701

38、00500W2705004090500W33006010011010070500W48010040040400填方量m380060050019005060401107040-101008030 06051土木工程施工土木工程施工 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W15070+1005005010060W2+7040+90500-10400W360110705006011070W4+80+10040400308040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验数无调配土方方格的检验数（即方格右边两小格数字上下相减，将

39、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。52土木工程施工土木工程施工步骤2：找出x12的闭回路。其作法是，从x12方格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有数字的方格（即有土方运送量的方格）作900转弯(也可不转弯)，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点。形成一条以有数字的方格为转角点、用水平或竖直线联起来的闭回路。见下表：T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400（3）方案的调整方案的调整 步骤1：在所有负检验数中挑选一个(一般选最小的，绝对值较大

40、的一般选最小的，绝对值较大的)，本例即12，将它对应的变量 x12 作为调整对象。(0)53土木工程施工土木工程施工 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900步骤3：从空格 X12出发，沿闭回路（方向任意）行进，在各奇数转角点的数字中挑出一个最小的（本例即X32=100）将它由 X32调到 X12方格中。50010054土木工程施工土木工程施工 填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W15

41、070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W360110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900步骤4：将“100”数字填入X12方格中，被调出的X32为0，同时将闭回路上其它奇数次转角（X11）方格内的数字都减去100，偶数次转角（X31）方格内的数字都增加100，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。400010040055土木工程施工土木工程施工 步骤5：对新调配方案按“最优方案判别”的方法和步骤再进行判别和检验，如仍出现负数，则重复步骤14继续调

42、整，如不出现负数，方案即是最优方案。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。挖方量（挖方量（m3）507010050070409050060110705008010040400填方量（填方量（m3）800600500190040050040010040010050604070402070503030608056土木工程施工土木工程施工该优化方案的土方总运输量为：Z=400501007050040400601007040040 =94000（m3m）初始方案的土方总运输量为：Z=50050500403006010011010070400

43、40 =97000（m3m）调整后的总运输量减少了3000（m3m）。土方调配的土方调配的最优方案可以不只是一个最优方案可以不只是一个，这些方案调，这些方案调配区或调配土方量可以不同，但它们配区或调配土方量可以不同，但它们总的最小运输量总的最小运输量是是相同的。相同的。57土木工程施工土木工程施工绘出最终土方调配图如下所示500500800600500500400W1T1W3400601007040040W4T3W2T210070500404005058土木工程施工土木工程施工第2次课 准备知识问答1、影响土方边坡稳定的因素有哪些？、影响土方边坡稳定的因素有哪些？2、介绍你所知道的基坑支护结构

44、有哪些形式？、介绍你所知道的基坑支护结构有哪些形式？3、上网查找，介绍基坑工程事故案例？、上网查找，介绍基坑工程事故案例？59土木工程施工土木工程施工1 1、土壁稳定、土壁稳定 （1）土壁塌方的原因）土壁塌方的原因:）边坡过陡，土体稳定性不够；）边坡过陡，土体稳定性不够；）雨水、地下水渗入基坑，使土体泡软、重量增大及抗剪能力）雨水、地下水渗入基坑，使土体泡软、重量增大及抗剪能力降低，造成塌方；降低，造成塌方；）基坑上边缘附近大量堆土或停放机具、材料或由于运荷载的）基坑上边缘附近大量堆土或停放机具、材料或由于运荷载的作用，使土体中的剪应力超过土体抗剪强度；作用，使土体中的剪应力超过土体抗剪强度；

45、（）分析边坡稳定的方法（）分析边坡稳定的方法:1 1）弹性、塑性及弹塑性理论确定土体的应力状态；）弹性、塑性及弹塑性理论确定土体的应力状态；2 2）假定土体沿着一定的滑动面而进行滑动。）假定土体沿着一定的滑动面而进行滑动。平衡分析：如条分法、磨擦园法、极限分析。平衡分析：如条分法、磨擦园法、极限分析。2 2、防治塌方的措施、防治塌方的措施 （1）放足边坡（削坡、开级）、降水排水）放足边坡（削坡、开级）、降水排水（2）设置的支撑（支护）设置的支撑（支护）1.3.1 1.3.1 土方边坡与支护土方边坡与支护60土木工程施工土木工程施工 基坑放坡开挖是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工基坑放坡开挖

46、是一种最简单的基坑施工方法，优点是施工速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖速度快，相对措施费用不高；缺点是周边场地要空旷，开挖和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。和回填土方量大。放坡坡度的大小与地区土质有关。大型基坑放坡大型基坑放坡开挖，坡面喷混凝开挖，坡面喷混凝土保护土保护管井井点降水管井井点降水61土木工程施工土木工程施工3 3、边坡留设、边坡留设（1 1）边坡应根据）边坡应根据土质、开挖深度、开挖方法、工期、地土质、开挖深度、开挖方法、工期、地下水位、坡顶承载及气候条件下水位、坡顶承载及气候条件等因素确定，可做成直线、等因素确定，可做成直线、折线或阶梯形。折线或

47、阶梯形。临时性挖方边坡值临时性挖方边坡值在建筑地基基础工程在建筑地基基础工程施工质量验收规范有规定。施工质量验收规范有规定。称为坡度系数称为坡度系数式中：式中：土方边坡坡度土方边坡坡度h hb b 1 1(b b h h)1:1:mm62土木工程施工土木工程施工（）可作直立壁而不加支撑的条件：（深度限定）（）可作直立壁而不加支撑的条件：（深度限定）密实、中密的砂土和碎石类土：密实、中密的砂土和碎石类土：1.0m1.0m 硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：硬塑、可塑的轻亚粘土及亚粘土：1.25m1.25m 硬塑、可塑的粘土和碎石类土：硬塑、可塑的粘土和碎石类土：1.5m1.5m 坚硬的粘土：坚硬的粘

48、土：2.0m2.0m（3 3）当挖方深度大于以上数值时，则应放坡，放坡开挖应符合）当挖方深度大于以上数值时，则应放坡，放坡开挖应符合规范规定和设计要求。规范规定和设计要求。土方的放坡开挖长江三峡工程船闸高边坡63土木工程施工土木工程施工自然放坡的自然放坡的坡率允许值坡率允许值边坡土类别状态坡率允许值（高宽比）坡高小于5m坡高510m碎石土密实1:0.35 1:0.501:0.50 1:0.75中密1:0.50 1:0.751:0.75 1:1.00稍密1:0.75 1:1.001:1.00 1:1.25黏性土坚硬1:0.75 1:1.001:1.00 1:1.25硬塑1:1.00 1:1.25

49、1:1.25 1:1.50 当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡的当地质条件良好、土质均匀且无地下水，其放坡的坡坡度系数度系数应根据当地施工经验确定应根据当地施工经验确定,无经验时可按下表确定：无经验时可按下表确定：注：注：表中表中碎石土的填充物为坚硬或硬塑的黏性土。碎石土的填充物为坚硬或硬塑的黏性土。64土木工程施工土木工程施工 （4 4）场地边坡）场地边坡开挖应采取沿等高开挖应采取沿等高线线自上而下自上而下、分层、分层、分段分段依次进行。依次进行。在边坡上采取在边坡上采取多台阶多台阶同时进行开同时进行开挖时。挖时。边坡台阶开挖，应作成一定边坡台阶开挖，应作成一定坡势坡势以利以利泄水泄

50、水。边坡下部设有。边坡下部设有护脚护脚矮墙矮墙及及排水沟排水沟时，在边坡修完后，应立即进行护脚矮墙和排水沟的时，在边坡修完后，应立即进行护脚矮墙和排水沟的砌筑和疏通砌筑和疏通，以保证，以保证坡面不被冲刷坡面不被冲刷和和坡脚范围内不积水坡脚范围内不积水。土土方方工工程程的的多多台台阶阶开开挖挖65土木工程施工土木工程施工规范的边坡留设规范的边坡留设1 166土木工程施工土木工程施工坡顶有坡顶有荷载荷载(尤其是动荷载尤其是动荷载)、使用、使用时间长时间长、跨越冬雨季施工跨越冬雨季施工的边坡的边坡应留有应留有充足的安全系数充足的安全系数规范的边坡留设规范的边坡留设2 267土木工程施工土木工程施工1