土石方计算方法课件.ppt
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- 土石方 计算方法 课件
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1、第第1章章土石方工程土石方工程 土石方的种类及现场鉴别方法土石方的种类及现场鉴别方法 场地平整土方量计算与调配场地平整土方量计算与调配 排水与降低地下水排水与降低地下水 土方边坡与支护土方边坡与支护 土方的填筑与压实土方的填筑与压实 土方工程的机械化施工土方工程的机械化施工 土石方工程常见的质量事故及处理土石方工程常见的质量事故及处理教学目标:教学目标:通过本节课的学习,使同学们了解土石通过本节课的学习,使同学们了解土石方的种类和如何鉴别,掌握土的工程性质,掌握方的种类和如何鉴别,掌握土的工程性质,掌握基坑(槽)土方量的计算。基坑(槽)土方量的计算。教学重点:教学重点:基坑(槽)土方量的计算。
2、基坑(槽)土方量的计算。教学难点:教学难点:土的工程性质。土的工程性质。教学方法:教学方法:多媒体。多媒体。教学内容:教学内容:见课件。见课件。授课时数:授课时数:2 2节。节。授课时间:授课时间:2011.03.092011.03.09授课地点:授课地点:202202教室教室1.1 概概 述述一、土石方工程的种类与特点一、土石方工程的种类与特点 按施工的内容和方法不同分为按施工的内容和方法不同分为4种:种:场地平整场地平整 基坑(槽)及管沟开挖基坑(槽)及管沟开挖 地下工程大型土石方开挖地下工程大型土石方开挖 土石方填筑土石方填筑1、场地平整、场地平整 将天然地面改造成所要求的设计平面时所进
3、将天然地面改造成所要求的设计平面时所进行的土石方施工全过程。行的土石方施工全过程。特点:工作量大、劳动繁重、施工条件复杂。特点:工作量大、劳动繁重、施工条件复杂。施工工艺流程:施工工艺流程:现场勘察现场勘察清除地面障碍物清除地面障碍物标定整平范围标定整平范围设置水准基点设置水准基点设置方格网设置方格网测量标高测量标高计算计算土方挖填工程量土方挖填工程量平整土方平整土方场地碾压场地碾压验收验收2、基坑(槽)及管沟开挖、基坑(槽)及管沟开挖 指开挖宽度在指开挖宽度在3m3m以内的基槽或开挖底面积在以内的基槽或开挖底面积在2020以内的土石方工程以内的土石方工程。特点:要求开挖的标高、断面、轴线准确
4、;特点:要求开挖的标高、断面、轴线准确;土石方量少;受气候影响较大。土石方量少;受气候影响较大。3、地下工程大型土石方开挖、地下工程大型土石方开挖 对人防工程、大型建筑物的地下室、深基础对人防工程、大型建筑物的地下室、深基础施工等而进行的地下大型土石方开挖。施工等而进行的地下大型土石方开挖。特点:涉及降低地下水位、边坡稳定与支护、特点:涉及降低地下水位、边坡稳定与支护、地面沉降与位移、临近建筑物的安全与防护等一地面沉降与位移、临近建筑物的安全与防护等一系列问题。系列问题。4、土石方填筑、土石方填筑 是对低洼处用土石方分层填平。是对低洼处用土石方分层填平。特点:要求严格选择土质,分层回填压实。特
5、点:要求严格选择土质,分层回填压实。二、土石的分类与现场鉴别方法二、土石的分类与现场鉴别方法 土的分类方法很多,作为建筑物地基的土可土的分类方法很多,作为建筑物地基的土可以分为以分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土殊土。在土木工程施工中,按开挖难易程度,在现在土木工程施工中,按开挖难易程度,在现行计价规范中将土分为八类(行计价规范中将土分为八类(松软土、普通土、松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石石),这也是确定土木工程劳动定额的依据。),这也是确定土木工程劳动定额的依据。土的工程分类土的
6、工程分类土的分类土的分类土的名称土的名称可松性系数可松性系数开挖工具及方法开挖工具及方法KsKs一类土一类土(松软土)(松软土)砂;粉土;冲积砂土层;种植土;泥砂;粉土;冲积砂土层;种植土;泥炭(淤泥)炭(淤泥)1.081.171.011.03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、粉质粘土;潮湿的黄土;夹有碎石、卵石的砂、种植土、填筑土及粉土卵石的砂、种植土、填筑土及粉土1.141.281.021.05用锹、锄头挖掘,用锹、锄头挖掘,少许用镐翻松少许用镐翻松三类土三类土(坚土)(坚土)软粘土及中等密实粘土;重粉质粘土;软粘土及中等密实粘土;
7、重粉质粘土;粗砾石;干黄土及含碎石、卵石的黄粗砾石;干黄土及含碎石、卵石的黄土、粉质粘土;压实的填筑土土、粉质粘土;压实的填筑土1.241.301.041.07主要用镐,少许用主要用镐,少许用锹、锄头挖掘,部锹、锄头挖掘,部分用撬棍分用撬棍四类土四类土(砂砾坚土)(砂砾坚土)重粘土及含碎石、卵石的粘土;粗卵重粘土及含碎石、卵石的粘土;粗卵石;密实的黄土;天然级配砂石;软石;密实的黄土;天然级配砂石;软泥灰岩及蛋白石泥灰岩及蛋白石1.261.321.061.09先用镐、撬棍,然先用镐、撬棍,然后用锹挖掘,部分后用锹挖掘,部分用楔子及大锤用楔子及大锤五类土五类土(软石)(软石)硬石炭纪粘土;中等密
8、实的页岩,泥硬石炭纪粘土;中等密实的页岩,泥灰岩白垩土;胶结不紧的砾岩;软的灰岩白垩土;胶结不紧的砾岩;软的石灰岩石灰岩1.301.451.101.20用镐或撬棍、大锤用镐或撬棍、大锤挖掘,部分使用爆挖掘,部分使用爆破方法破方法六类土六类土(次坚石)(次坚石)泥岩;砂岩;砾岩;坚实的页岩;泥泥岩;砂岩;砾岩;坚实的页岩;泥灰岩;密实的石灰岩;风化花岗岩;灰岩;密实的石灰岩;风化花岗岩;片麻岩片麻岩1.301.451.101.20用爆破方法开挖,用爆破方法开挖,部分用风镐部分用风镐七类土七类土(坚石)(坚石)大理岩;辉绿岩;玢岩;粗、中粒花大理岩;辉绿岩;玢岩;粗、中粒花岗岩;坚实的白云岩、砂岩
9、、砾岩、岗岩;坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩、有风化痕迹的安山片麻岩、石灰岩、有风化痕迹的安山岩、玄武岩岩、玄武岩1.301.451.101.20用爆破方法开挖用爆破方法开挖八类土八类土(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、辉的细粒花岗岩、闪长岩、石英岩、辉长岩、辉绿岩、玢岩长岩、辉绿岩、玢岩1.451.501.201.30用爆破方法开挖用爆破方法开挖三、土的工程性质三、土的工程性质 1、土的天然密度(、土的天然密度()土在天然状态下单位体积的质量土在天然状态下单位体积的质量(单位为(单位为N/cmN/cm3
10、 3、kN/mkN/m3 3)。)。Vm式中式中 m土的总质量土的总质量 V 土的天然体积土的天然体积 2、土的干密度(、土的干密度(d d)单位体积土中的固体颗粒的质量单位体积土中的固体颗粒的质量(单位为(单位为N/cmN/cm3 3、kN/mkN/m3 3)。)。Vmsd式中式中 ms土中固体颗粒的质量土中固体颗粒的质量 V 土的天然体积土的天然体积3、土的可松性、土的可松性 天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽天然土经开挖后,其体积因松散而增加,虽经振动夯实,仍不能恢复原来的体积,这种性质经振动夯实,仍不能恢复原来的体积,这种性质称为土的可松性。称为土的可松性。可松性系数:可松性系数:
11、12VVKs式中式中 Ks土的最初可松性系数土的最初可松性系数 Ks土的最终可松性系数土的最终可松性系数 V1土在天然状态下的体积土在天然状态下的体积 V2土被挖出后在松散状态下的体积土被挖出后在松散状态下的体积 V3土经压(夯)实后的体积土经压(夯)实后的体积 13VVKs例:例:某工程基坑回填土的体积为某工程基坑回填土的体积为120m120m3 3,取土场地,取土场地的土为四类土,试求取土的数量?的土为四类土,试求取土的数量?321.11309.11009.106.1120m解:解:查土的工程分类表,四类土的最终可松性系数为查土的工程分类表,四类土的最终可松性系数为1.061.091.06
12、1.09,则需取土的数量为,则需取土的数量为 即挖四类土即挖四类土110.09113.21110.09113.21(m m3 3),可回填),可回填120m120m3 3体积体积的基坑。的基坑。4、土的透水性、土的透水性 指水流通过土中孔隙的难易程度。指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水在土中的渗流速度一般可按达西地下水在土中的渗流速度一般可按达西(DarcyDarcy)定律计算:)定律计算:iKv式中式中 v水在土中的渗流速度(水在土中的渗流速度(m/d)I 水力梯度水力梯度 K土的渗透系数(土的渗透系数(m/d)5、土的含水量(、土的含水量(w)指土中水的质量与固体颗粒质量之比,以百指土中
13、水的质量与固体颗粒质量之比,以百分数表示。分数表示。%100swmmw式中式中 mw土中水的质量土中水的质量 ms 土中固体颗粒经温度为土中固体颗粒经温度为 105烘干后的质量烘干后的质量 在一定含水量的条件下,用同样的夯实机具,在一定含水量的条件下,用同样的夯实机具,可使回填土达到最大的密实度,此含水量称为可使回填土达到最大的密实度,此含水量称为最最佳含水量佳含水量。6、土的密实度、土的密实度 用密实度表示土的紧密程度。工程上用土的用密实度表示土的紧密程度。工程上用土的干密度来反映相对紧密程度。干密度来反映相对紧密程度。max,ddc式中式中 c土的密实度(压实系数)土的密实度(压实系数)d
14、土的实际干密度(土的实际干密度(“环刀法环刀法”测定)测定)d,max 土的最大干密度(击实试验测定)土的最大干密度(击实试验测定)四、基坑(槽)土方量计算四、基坑(槽)土方量计算(一)边坡坡度(一)边坡坡度mHBBH:1/1mB/H,称为坡度系数,称为坡度系数(二)基坑(槽)土方量按拟柱体体积计算公式计(二)基坑(槽)土方量按拟柱体体积计算公式计算:算:)4(6201FFFHV例:按下图计算基坑的挖方量例:按下图计算基坑的挖方量 解:由拟柱体公式得:解:由拟柱体公式得:上口面积:上口面积:坑底面积:坑底面积:中间截面积:中间截面积:代入上列基坑挖方量计算公式得:代入上列基坑挖方量计算公式得:
15、)(11.9)5.233.04.2)(5.233.02()(20mmhbmhaA小结:小结:1.1.土石方工程的种类与特点;土石方工程的种类与特点;2.2.土石分类与现场鉴别方法;土石分类与现场鉴别方法;3.3.土的工程性质;土的工程性质;4.4.基坑(槽)土方量的计算。基坑(槽)土方量的计算。作业:作业:见下页。见下页。2022-11-2622作业:作业:某建筑外墙采用毛石基础,其断面尺寸如下图所示,地某建筑外墙采用毛石基础,其断面尺寸如下图所示,地基为粘土,已知土的可松性系数基为粘土,已知土的可松性系数 ,试计算,试计算每每100m100m长基槽的挖方量;若留下回填土后,余土要求全部运走,
16、长基槽的挖方量;若留下回填土后,余土要求全部运走,计算预留填土量及弃土量。计算预留填土量及弃土量。,05.13.1/SSKK,解:基槽开挖截面积按梯形计算,即:解:基槽开挖截面积按梯形计算,即:每每100m100m长基槽的挖方量:长基槽的挖方量:基础所占的体积:基础所占的体积:预留填方量预留填方量(按原土计算按原土计算):弃土量弃土量(按松散体积计算按松散体积计算):)()留挖弃395.1603.1)19.284408(mKVVVS)(08.428.1)67.186.2(2mA)(40810008.43mALV挖)(6.10910037.09.067.05.007.14.03mLAV)(基基)
17、(19.28405.16.1094083mKVVVS基挖留教学目标:教学目标:使同学们掌握场地平整的步骤和土方量使同学们掌握场地平整的步骤和土方量的计算,初步了解土方调配的含义。的计算,初步了解土方调配的含义。教学重点:教学重点:场地平整土方量的计算。场地平整土方量的计算。教学难点:教学难点:场地平整设计标高的调整。场地平整设计标高的调整。教学方法:教学方法:多媒体。多媒体。教学内容:教学内容:见课件。见课件。授课时数:授课时数:2 2节。节。授课时间:授课时间:2011.03.102011.03.10授课地点:授课地点:202202教室教室五、场地平整土方量计算与调配五、场地平整土方量计算与
18、调配 1 1、场地设计标高的确定、场地设计标高的确定 2 2、场地设计标高的调整、场地设计标高的调整 3 3、场地土方量的计算、场地土方量的计算 4 4、场地边坡土方量的计算、场地边坡土方量的计算1、场地设计标高的确定、场地设计标高的确定 考虑因素:考虑因素:1 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 2)尽量利用地形,减少挖方、填方数量;)尽量利用地形,减少挖方、填方数量;3 3)场地内挖方、填方平衡,土方运输总费用最少;)场地内挖方、填方平衡,土方运输总费用最少;4 4)有一定的表面泄水坡度()有一定的表面泄水坡度(2),满足排水要求,),满足排水要求,并考虑最大洪水
19、水位的影响。并考虑最大洪水水位的影响。场地设计标高一般应在设计文件上规定,若设计文件场地设计标高一般应在设计文件上规定,若设计文件无规定时,通常采用无规定时,通常采用挖、填土方量平衡法。挖、填土方量平衡法。“挖、填土方量平衡法挖、填土方量平衡法”确定场地设计标高的步骤:确定场地设计标高的步骤:1 1)划分方格网,方格边长一般采用)划分方格网,方格边长一般采用1040m1040m 2 2)确定各方格角点的标高(实测法、图解法)确定各方格角点的标高(实测法、图解法)3 3)初步计算场地设计标高)初步计算场地设计标高NHHHHH443243210NHHHHH4)(222112110)4(222112
20、11220HHHHaNaH式中式中 H H0 0-所计算的场地设计标高所计算的场地设计标高(m m)a-a-方格边长(方格边长(m m)N-N-方格数方格数 H H1111H H1212H H2121H H2222-任一方格四个角任一方格四个角点标高(点标高(m m)式中式中 H H0 0-所计算的场地设计标高(所计算的场地设计标高(m m)H H1 1-一个方格仅有的角点标高(一个方格仅有的角点标高(m m)H H2 2H H3 3H H4 4-分别为两个方格、三个方格和四个方格共有的角点标分别为两个方格、三个方格和四个方格共有的角点标 高(高(m m)N-N-方格数方格数mH45.2512
21、8.25160.251485.25025.25195.25090.25170.25100.252260.25160.25040.25145.2526410)()()(试初步计算该图试初步计算该图的场地设计标高的场地设计标高2、场地设计标高的调整、场地设计标高的调整 土的可松性影响土的可松性影响 场内挖方和填方的影响场内挖方和填方的影响 场地泄水坡度的影响场地泄水坡度的影响土的可松性影响土的可松性影响(填土多余,需提高设计标高)(填土多余,需提高设计标高)hAVVWWW因因WTsVVK 总的填方体积为:总的填方体积为:)(sWWsWTKhAVKVV此时,填方区的标高也应与挖方区一样,提高此时,填
22、方区的标高也应与挖方区一样,提高 即:即:hTTsWWTTTAVKhAVAVVh)(hAVVTTT当当WTVV 时,时,)1(sWTsWKAAKVh故考虑了土的可松性后,场地设计标高调整为:故考虑了土的可松性后,场地设计标高调整为:hHH00场内挖方和填方的影响场内挖方和填方的影响弃土于场外、从场外取土回填等情况。弃土于场外、从场外取土回填等情况。场地设计标高的调整值场地设计标高的调整值 为:为:0H200NaQHH其中:其中:Q-场地根据平衡后多余或不足的土方量。场地根据平衡后多余或不足的土方量。场地泄水坡度的影响场地泄水坡度的影响 泄水坡度有单面泄水、双面泄水泄水坡度有单面泄水、双面泄水
23、单面泄水:场地内只有一个方向排水;单面泄水:场地内只有一个方向排水;双面泄水:场地内只有两个方向排水,且互双面泄水:场地内只有两个方向排水,且互相垂直。相垂直。ilHHn0场地有单面泄水坡度时,场场地有单面泄水坡度时,场地内任意一点的设计标高:地内任意一点的设计标高:场地有双面泄水坡度时,场场地有双面泄水坡度时,场地内任意一点的设计标高:地内任意一点的设计标高:yyxxnililHH0式中式中 H Hn n-场地内任一角点的设计标高(场地内任一角点的设计标高(m m)H H0 0-场地中心的标高(场地中心的标高(m m)l lx x,l ly y-计算点沿计算点沿x x,y y方向距场地中心点
24、的距方向距场地中心点的距离(离(m m)i ix x,i iy y-场地在场地在x x,y y方向的泄水坡度方向的泄水坡度 -由场地中心点沿由场地中心点沿x x,y y方向指向计算点时,方向指向计算点时,若其方向与若其方向与i ix x,i iy y反向取反向取+号,同向则取号,同向则取-号号3、场地平整土方量的计算、场地平整土方量的计算1)求各方格角点的施工高度)求各方格角点的施工高度2)确定)确定“零线零线”,即挖方、填方的分界线,即挖方、填方的分界线 在相邻角点施工高度为一在相邻角点施工高度为一 挖一填的方格边线上,用插入挖一填的方格边线上,用插入 法求出零点位置,将各相邻的法求出零点位
25、置,将各相邻的 零点连接起来就为零线。零点连接起来就为零线。nhnnnHHh 式中:式中:角点的施工高度,以角点的施工高度,以“+”为填土,为填土,“”为为挖土挖土 角点的设计标高(考虑泄水坡度);角点的设计标高(考虑泄水坡度);角点的自然地面标高。角点的自然地面标高。nhnHnH211hhahx3、场地平整土方量的计算、场地平整土方量的计算3)计算方格土方工程量)计算方格土方工程量a a)方格四角均为填或挖)方格四角均为填或挖(全挖或全填的方格)(全挖或全填的方格)其土方量其土方量432124hhhhaV式中式中 V填方或挖方体积(填方或挖方体积(m m3 3)h1h2h3h4 方格角点填(
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