《土木工程施工》第3次课(土方工程)-1.ppt

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1、1.3.2 场地平整土方量计算场地平整土方量计算 在土方工程施工之前，往往需要计算土方的工程在土方工程施工之前，往往需要计算土方的工程量。一般是将其假设或划分一定的几何形状，采用具量。一般是将其假设或划分一定的几何形状，采用具有一定精度而又符合实际情况的方法求其体积。有一定精度而又符合实际情况的方法求其体积。1.基坑（槽）和路堤的土方量计算基坑（槽）和路堤的土方量计算 基坑（槽）和路堤土方量的计算可按立体几何中的基坑（槽）和路堤土方量的计算可按立体几何中的拟柱体拟柱体体积公式进行。体积公式进行。式中，式中，H基坑深度（）；基坑深度（）；A1、A2基坑上、下两底面积（）；基坑上、下两底面积（）；

2、A0基坑中截面面积（）。基坑中截面面积（）。A0（）2 温馨提示温馨提示：拟柱体拟柱体 就是所有顶点都在两个平行平面就是所有顶点都在两个平行平面内的多面体。它在这两个平面内的面叫做底面，其余各面内的多面体。它在这两个平面内的面叫做底面，其余各面叫做侧面，两底面之间的距离叫做高。拟柱体的侧面一般叫做侧面，两底面之间的距离叫做高。拟柱体的侧面一般是三角形或梯形。是三角形或梯形。若拟柱体的上下底面是对应边平行的相似多边形时就若拟柱体的上下底面是对应边平行的相似多边形时就是棱柱体。是棱柱体。当该段内基槽横截面形状、尺寸不变时，其土方当该段内基槽横截面形状、尺寸不变时，其土方量即为该段横截面的面积乘以该

3、段基槽长度，总土方量即为该段横截面的面积乘以该段基槽长度，总土方量为各段土方量之和。量为各段土方量之和。2.场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算 在场地设计标高确定后，需平整的场地各角点的在场地设计标高确定后，需平整的场地各角点的施工高度即可求得，然后再按每个方格角点的施工高施工高度即可求得，然后再按每个方格角点的施工高度算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量，从度算出填、挖土方量，并计算场地边坡的土方量，从而得到整个场地的填、挖土方总量。而得到整个场地的填、挖土方总量。计算前，须先确定计算前，须先确定“零线零线”的位置。零线也就是的位置。零线也就是挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高

4、度为挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高度为0。零线的确定方法零线的确定方法：在相邻角点施工高度为一挖一填的在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边上，用插入法求出零点的位置，将各相邻的零方格边上，用插入法求出零点的位置，将各相邻的零点连接起来即为零线。点连接起来即为零线。零线确定后，便可进行土方量的计算。（方格网零线确定后，便可进行土方量的计算。（方格网法）法）1 1）当当四个角点全挖（填）四个角点全挖（填）方方时，时，2 2）两个角点填方，另外两个角点挖方两个角点填方，另外两个角点挖方时，时，3 3）一个角点填（挖）三个角点挖（填）方一个角点填（挖）三个角点挖（填）方时时，（注意：三填一挖土

5、方量计算公式的不同）（注意：三填一挖土方量计算公式的不同）4 4）一个角点为挖方，一个角点为填方，另两个角一个角点为挖方，一个角点为填方，另两个角点为零点点为零点时时，1计算场地各方格角点的施工高度计算场地各方格角点的施工高度“”为填方；为填方；“”为挖方。为挖方。2确定零线：确定零线：3计算每一方格的挖填方工程量计算每一方格的挖填方工程量编号编号施工高度施工高度地面标地面标高高设计标设计标高高A0Bh2h1xa方格四个角点全部为挖（填）方时方格四个角点全部为挖（填）方时四角全填（全挖）相邻两角为挖，另两角为填三角填（挖），另一角挖（填）两个角点为挖、两个角点为填时两个角点为挖、两个角点为填时

6、挖方：挖方：填方：填方：方格三个角点为挖、另一个角点为填时方格三个角点为挖、另一个角点为填时填方：填方：挖方：挖方：零线通过方格的对角线时零线通过方格的对角线时5 5）四周边坡土方量计算）四周边坡土方量计算 场地四周边坡土方量计算，一般是将边坡划分为两场地四周边坡土方量计算，一般是将边坡划分为两种近似的几何体即种近似的几何体即三角棱锥体三角棱锥体和和三角棱柱体三角棱柱体分别计算，分别计算，然后将各分段计算的结果相加，求出边坡土方的挖、然后将各分段计算的结果相加，求出边坡土方的挖、填方土方量。填方土方量。1.三角棱锥体三角棱锥体 、11 2.三角棱柱体三角棱柱体 边坡土方量分段计算示例边坡土方量

7、分段计算示例三角棱椎体边坡体积三角棱椎体边坡体积：三角棱柱体边坡体积三角棱柱体边坡体积：3.场地平整土方量计算示例场地平整土方量计算示例 某建筑场地地形如图某建筑场地地形如图1-12所示，方格网所示，方格网a=20m，土，土质为亚粘土，设计排水坡度质为亚粘土，设计排水坡度 =2,=3,不考虑土不考虑土的可松性对设计标高的影响，如有余土，用以加宽边坡，的可松性对设计标高的影响，如有余土，用以加宽边坡，试确定场地各方格的角点设计标高，并计算挖、填土方试确定场地各方格的角点设计标高，并计算挖、填土方量。量。各方格角点的设计标高及施工高度 1.3.3 土方调配土方调配 一般说来，一般说来，土方调配是大

8、型土方施工设计的一土方调配是大型土方施工设计的一个必不可少的内容。个必不可少的内容。其目的就是其目的就是使土方总运输量（使土方总运输量（m3,m）最小或土方运输成本（元）最小或土方施工费）最小或土方运输成本（元）最小或土方施工费用（元）最小的条件下，确定填挖方区的调配方向和用（元）最小的条件下，确定填挖方区的调配方向和数量，从而达到缩短工期和降低成本的目的数量，从而达到缩短工期和降低成本的目的。A.土方调配的原则土方调配的原则（1 1）挖、填平衡和运距最短；）挖、填平衡和运距最短；（2 2）近期施工与后期利用相结合；）近期施工与后期利用相结合；（3 3）分区与全场相结合考虑；）分区与全场相结合

9、考虑；（4 4）尽可能与大型地下建筑的施工相结合；）尽可能与大型地下建筑的施工相结合；（5 5）选择恰当地调配方向、运输路线，充分发挥土方调）选择恰当地调配方向、运输路线，充分发挥土方调配的功效。配的功效。B.以以“线形规划线形规划”方法进行土方调配时的数学模型方法进行土方调配时的数学模型 上表上表1-3是土方平衡与施工运距（单价）表。整个场地是土方平衡与施工运距（单价）表。整个场地划分成了划分成了m个挖方区，个挖方区，n个填方区。前提是假定个填方区。前提是假定填挖平衡填挖平衡（即不填不挖）（即不填不挖）。那么土方调配问题就化作为一个数学模型，即要求求出一组那么土方调配问题就化作为一个数学模型

10、，即要求求出一组 的值，使得目标函数的值，使得目标函数 为最小值，而且满足为最小值，而且满足下列的约束条件，即下列的约束条件，即 其中，其中，表示从表示从 到到 的单位土方施工费或运距；的单位土方施工费或运距；表示调配的土方量。表示调配的土方量。C.用表上作业法进行土方调配用表上作业法进行土方调配 初始方案的编制采用初始方案的编制采用“最小元素法最小元素法”。即根据对应于。即根据对应于 （平均运距）最小的（平均运距）最小的 取最大值的原则进行调配。取最大值的原则进行调配。如下图所示，现已知图中各调配区的土方量和相互之如下图所示，现已知图中各调配区的土方量和相互之间的平均运距，试求最优土方调配方

11、案。间的平均运距，试求最优土方调配方案。土方调配图挖方区挖方区填填 方方 区区 B1B2B3挖方量挖方量（m3）A1500A2500A3500A4400填方量填方量（m3）8006005001900/1900表表1-4 运距表一运距表一挖方区挖方区填填 方方 区区 B1B2B3挖方量挖方量（m3）A15070100500A2 7090500A3 6011070500A4 80100(400)40400填方量填方量（m3）8006005001900表表1-5 运距表二运距表二挖方区挖方区填填 方方 区区 B1B2B3挖方量挖方量（m3）A1（500）50 70 100500A2 70（500）4

12、0 90500A3（300）60（100）110（100）70500A4 80 100(400)40400填方量填方量（m3）8006005001900表表1-6 运距表三运距表三挖方区挖方区填填 方方 区区 B1B2B3挖方量挖方量（m3）A1500A2500A3500A4400填方量填方量（m3）8006005001900/1900初始调配方案初始调配方案 上面求得的是初始调配方案，也就是按照上面求得的是初始调配方案，也就是按照“就就近调配近调配”，所求得的总运输量是较小的，但是并，所求得的总运输量是较小的，但是并不能保证其总运输量是最小，因此还需要进行判不能保证其总运输量是最小，因此还需

13、要进行判别，看它是否是最优方案。一般认为只要所有别，看它是否是最优方案。一般认为只要所有检检验数验数 ，则初始方案即最优解，表上作业法，则初始方案即最优解，表上作业法中求中求检验数检验数 的方法为的方法为位势法位势法。式中，式中，平均运距；平均运距；位势数。位势数。填方区填方区挖方区挖方区位势数位势数B1B2B3 A1A2A3A4表表17 平均运距和位势数表平均运距和位势数表 填方区填方区挖方区挖方区位势数位势数B1B2B3 A1A2A3A4表表18 调整平均运距和位势数表调整平均运距和位势数表挖方区挖方区填填 方方 区区 B1B2B3A1A2A3A4表表1-9 运距表一运距表一挖方区挖方区填填 方方 区区 B1B2B3挖方量挖方量（m3）A1500A2500A3500A4400填方量填方量（m3）8006005001900/1900表表1-10 新的调整表新的调整表