1、土木工程施工技术课件1-土方工程-场地平整 学习要求学习要求:了解土木工程施工技术的研究方向；掌握学习方法；熟悉施工中土的工程分类及分类依据；掌握土的可松性；熟悉原状土压实后的沉降量。1.1.2 1.1.2 土的工程分类土的工程分类土的分类土的级别土的名称开挖方法及工具一类土松软土I砂土、粉土、冲积砂土层、疏松的种植土、淤泥（泥炭）用锹、锄头挖掘，少许用脚蹬二类土普通土II粉质粘土；潮湿的黄土；夹有碎石、卵石的砂；种植土、填土用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松三类土坚土III软及中等密实粘土；重粉质粘土、砾石土；干黄土、含有碎石卵石的黄土、粉质粘土；压实的填土主要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍
2、四类土砂砾坚土IV坚硬密实的粘性土或黄土；含碎石卵石的中等密实的粘性土或黄土；粗卵石；天然级配砂石；软泥灰岩整个先用镐、撬棍，后用锹挖掘，部分用楔子及大锤五类土软石VVI硬质粘土；中密的页岩、泥灰岩、白奎土；胶结不紧的砾岩；软石灰及贝壳石灰石用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法六类土次坚石VIIIX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、片麻岩及正长岩用爆破方法开挖，部分用风镐七类土坚石XXIII大理石；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；微风化安山岩；玄武岩用爆破方法开挖八类土特坚石XIVXVI安山岩；玄武岩；花岗片麻岩；坚实的细
3、粒花岗岩、石英岩、辉长岩、粉岩、角闪岩用爆破方法开挖机械或人工直接开挖机械或人工直接开挖 五类土（软石）五类土（软石）六类土（次坚石）六类土（次坚石）七类土（坚石）七类土（坚石）八类土（特坚石）八类土（特坚石）爆破开挖爆破开挖 1、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体、土的可松性：自然状态下的土经开挖后，体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复。V1 土在自然状态下的体积。土在自然状态下的体积。m3V2 土经开挖后松散状态下的体积。土经开挖后松散状态下的体积。m3V3 土经回填压实后的体积。土经回填压实后的体积。m3 最初可松性系数最初可松
4、性系数 1.081.5 最后可松性系数最后可松性系数 1.011.3 用途：用途：KS：可估算装运车辆和挖土机械：可估算装运车辆和挖土机械 KS：可估算填方所需挖土的数量：可估算填方所需挖土的数量V1V2V2 V1V2V3 V1V321sVKV31sVKV208m3某基坑某基坑208m3，现需回填，用，现需回填，用2m3 的装载车从附近运土，的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS=1.04）答：填方用土：答：填方用土：V1=V3/KS=208/1.04=200m3（原状土）（原状土）V2=KS V1=1.02*200=240m3（松散土）（松散土）2
5、m3 的装载车运土需要车次：的装载车运土需要车次：n=240/2=120车次车次LhK的单位：的单位：m/d粘土粘土 0.1，粗砂粗砂5075，卵石卵石100200 用途用途：降低水位：降低水位;回填回填。vmvmsdd%100swggw 开挖、行车（开挖、行车（2530%陷车）、边陷车）、边坡稳定坡稳定 最佳含水量最佳含水量可使填土获得最大密实可使填土获得最大密实度的含水量。度的含水量。（击实试验、手握经验确定）（击实试验、手握经验确定）场地竖向规划设计场地竖向规划设计 场地平整土方量计算场地平整土方量计算 土方调配土方调配 场地平整土方机械及其施工场地平整土方机械及其施工 (1)满足生产工
6、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，减少挖填方数量；尽量利用地形，减少挖填方数量；(3)争取在场区内挖填平衡，降低运输费争取在场区内挖填平衡，降低运输费;(4)有一定泄水坡度，满足排水要求。有一定泄水坡度，满足排水要求。场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：(1)小型场地小型场地挖填平衡法挖填平衡法 (2)大型场地大型场地最佳平面设计法最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）aaaaaaH11H12H21H22原则：场地内挖填方平衡，平整前后土方量相等。原则：场
7、地内挖填方平衡，平整前后土方量相等。H11H12H21H22 H0=（H11+H12+H21+H22）/4M H11、H12、H21、H22 一个方格各角点一个方格各角点的自然地面标高的自然地面标高 M 方格个数。方格个数。或：或：H0=（H1+2 H2+3 H3+4 H4）/4M H1一个方格所仅有角点的标高；一个方格所仅有角点的标高；H2、H3、H4分别为两个、三个、四分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。个方格共用角点的标高。70.091)土具有可松性，必要时应相应的提高土具有可松性，必要时应相应的提高H0挖方量挖方量填方量填方量h2)受局部填挖的影响受局部填挖的影响沟渠沟渠3)经过
8、经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理案例案例2 答：答：(2)不考虑土的可松性不考虑土的可松性 H0=H0=70.29m单向排水时单向排水时:HH0li 双向排水时，各方格角点设计标高双向排水时，各方格角点设计标高Hn为：为：以场地中心点为以场地中心点为H0 Hn=H0 Lx ix L yi y按要求的泄水坡度调整各角点设计标高按要求的泄水坡度调整各角点设计标高Hn：LyLxixiyH0Hn70.0970.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870
9、.2270.26 H070.29H2=70.29102+303=70.36 H3=70.29+102+303=70.40H1=70.29302+303=70.32其它见图其它见图案例案例2hn=Hn Hn hn 施工高度，填挖施工高度，填挖Hn 设计标高设计标高Hn 原地形标高原地形标高70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+
10、0.02-0.44h2=70.36 70.40 =0.04（m）；）；负值为挖方高度负值为挖方高度ijhihjXi-jaXi-j=a hihi+hj施工高度绝对值代入施工高度绝对值代入70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.090 0Xi-j=a hihi+hjX1-2=20*0.230.23+0.04=a h1
11、h1+h2=17.04m1.2.2 场地平整土方量的计算场地平整土方量的计算h1 h4 方格角点施工高度的绝对值方格角点施工高度的绝对值;a 方格网一个方格的边长；方格网一个方格的边长；V挖（填）挖（填）挖方或填方的体积（挖方或填方的体积（m3）。）。V挖（填）挖（填）=(h1+h2+h3+h4)a24分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。分别按方格求出挖、填方量，再求场地总挖方量、总填方量。h1h2h3h4（2）方格四个角点有填有挖）方格四个角点有填有挖a2 h挖（填）挖（填）24 hV挖（填）挖（填）=h1h2h3h4)(63212HHHaV)(63231332HHHHHa
12、V锥当三角形三个角点全部为挖或全部为填时：当三角形三个角点有填有挖时：)(61233231332HHHHHHHHaV偰总运输量最小（成本最低），总运输量最小（成本最低），缩短工期和降低成本。缩短工期和降低成本。合理确定合理确定调配方向和数量调配方向和数量 一期一期 先平整先平整 余土余土欠土欠土二期二期数量，堆数量，堆放位置放位置TW天然地基天然地基填方区填方区挖方区挖方区填方区填方区挖方区挖方区填方区填方区挖方区挖方区最小元素法最小元素法 即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地即对运距（或单价）最小的一对挖填分区，优先地最大限度地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖最大限度
13、地供应土方量，满足该分区后，以此类推，直至所有的挖方分区土方量全部分完为止。方分区土方量全部分完为止。填方区填方区挖方区挖方区400500500300100100A.用矩阵法求假想运距：将有土方量的运距填入表中，利用矩形用矩阵法求假想运距：将有土方量的运距填入表中，利用矩形对角线角点之和相等的原则，求出未知的假想运距。对角线角点之和相等的原则，求出未知的假想运距。填方区填方区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030B.求检验数求检验数 ij：ij=运距运距cij 假想运距假想运距cij，C.全部全部 ij 0，方案最优；若有，方案最优
14、；若有 ij 0，非优，需调整。，非优，需调整。填方区填方区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030+闭回路法闭回路法 从负数方格出发，沿水平或垂直方向前进，遇到有土从负数方格出发，沿水平或垂直方向前进，遇到有土方量的方格可转方量的方格可转90度角再前进，如此转弯和前进，必将能回到原度角再前进，如此转弯和前进，必将能回到原位置，形成折线形闭回路。位置，形成折线形闭回路。填方区填方区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030+调整土方量：调整土方量：从奇数转角点格子中，找一个土方
15、量最小的格子，将此从奇数转角点格子中，找一个土方量最小的格子，将此格子变为零，并以此为调整值，奇数角点的土方量减去该值，欧格子变为零，并以此为调整值，奇数角点的土方量减去该值，欧数角点的土方量加上该值，形成一个新的调配方案。数角点的土方量加上该值，形成一个新的调配方案。填方区填方区挖方区挖方区4005005003001001005040601107040-101008006030+100 0400400重复第三步步骤，若不是最优，继续调整，直至最优。重复第三步步骤，若不是最优，继续调整，直至最优。填方区填方区挖方区挖方区4005004004001005040607040702080306050
16、30+由于所有的检验数由于所有的检验数 ij 0，故该方案已为最优方案。，故该方案已为最优方案。最优方案的总运输量最优方案的总运输量=400501007050040400601007040040=94000m3-m。初始方案的总运输量初始方案的总运输量=5005050040300601001101007040040=97000m3-m。T2-100型液压操纵推土机型液压操纵推土机适用于：（1）平整场地：经济运距在）平整场地：经济运距在100m内（效率最高内（效率最高60m），一三类），一三类土的挖运，压实；土的挖运，压实；（2）坑槽开挖：深度在）坑槽开挖：深度在1.5m内、一三类土；内、一三类土；（3）回填土方。）回填土方。A铲刀宽；铲刀宽；B不大于拖拉机履带净宽不大于拖拉机履带净宽沟槽沟槽土埂土埂（b）“8”字形路线字形路线（a）环形路线）环形路线1路堤路堤2取土槽取土槽铲运机铲土铲运机铲土推土机助铲推土机助铲正铲正铲拉铲拉铲抓铲抓铲反铲反铲 图图1-44 正铲挖掘机正铲挖掘机外形外形 正铲作业示意正铲作业示意 图图1-46 1-46 液压反铲挖掘机外形液压反铲挖掘机外形反铲作业示意反铲作业示意抓铲作业示意抓铲作业示意拉铲作业示意拉铲作业示意
