土方工程施工

1土方工程施工土方量计算土方边坡；场地平整土方量计算；基槽开挖土方量计算；5能熟悉场地开挖的一般方法；能据实际条件计算土方量；能够制订并土方开挖技术交底；本任务目标6基本概念土的可松性系数土的可松性：天然土经开挖后，其体积因松散而增加，虽经振动夯实，仍然不能完全复原，土的这种性质称为土的可松性。21sVKV'31sVKVV1V2V2＞V1V2V3＞V1V3用途：KS：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最初可松性系数1.08~1.5最后可松性系数1.01~1.37表1-1土的工程分类与现场鉴别方法89(1)土方开挖方案1.无支护结构的基坑开挖深基坑工程无支护的开挖多为放坡开挖。要求地下水位必须位于坑底一下。2.有支护结构的基坑开挖（1）盆式开挖（2）岛式开挖（3）条状开挖（4）区域开挖10（2）土方开挖注意事项1．基坑开挖的时空效应2．先撑后挖，严禁超挖3．防止坑底隆起变形过大4．防止边坡失稳5．防止桩位移和倾斜6．对邻近建（构）筑物及地下设施的保护11▲时间效应：在基坑开挖过程中，基坑支护结构的变形、基坑周边地层的位移和沉降会随时间推移继续发展，直到稳定或引起基坑变形过大而破坏为止，这就是基坑开挖过程中的时间效应。12▲空间效应基坑支护结构的变形、周边地层的移动与分层、分块开挖的空间几何尺寸、支护挡墙无支撑暴露面积以及是否均衡开挖等各因素都相互关联，分层、分块的空间几何尺寸越大、支护挡墙无支护暴露面积越大，支护结构变形就越大；开挖顺序中的对称性越差，变形也越大，这就是基坑开挖过程中的空间效应。13▲深基坑工程中考虑时空效应的基坑开挖参数（时间参数、空间参数）和施工顺序的确定应满足以下要求：（1）减少开挖过程中的土体扰动范围，采用分层分块开挖且其空间几何尺寸能最大限度地限制支护墙体的变形和坑周土体的位移与沉降；14（2）尽量缩短基坑开挖卸荷后无支护暴露时间；（3）满足对称开挖、均衡开挖的原则，使基坑受力均衡；（4）可靠而合理地利用土体自身在开挖过程中控制位移的潜力，安全、经济地解决基坑工程中稳定与变形的问题。15208m3某基坑208m3，现需回填，用2m3的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS’=1.04）答：填方用土：V1=V3/KS’=208/1.04=200m3（原状土）V2=KSV1=1.20*200=240m3（松散土）2m3的装载车运土需要车次：n=240/2=120车次【案例1】161、土方边坡土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。1.1517土方边坡坡度=h/b=1/(b/h)=1∶m(图1.15)m=b/h称为边坡系数。土方边坡坡度一般在设计文件上有规定，若设计文件上无规定，可按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002第6.2.3的规定执行如表1.3。m的确定原则：保证土体稳定、施工安全，又要节省土方。18表1.3临时性挖方边坡值土的类别边坡值（高：宽）砂土（不包括细砂、粉砂）1：1.25~1：1.50一般性粘土硬1：0.75~1：1.00硬、塑1：1.00~1：1.25软1：1.50或更缓碎石类土充填坚硬、硬塑粘性土1：0.50~1：1.00充填砂土1：1.00~1：1.501.设计有要求时，应符合设计标准。2.如采用降水或其他加固措施，可不受本表限制，但应计算复核；3.开挖深度，对软土不应超过4m，对硬土不应超过8m。192021一、场地的竖向规划设计确定场地设计标高考虑的因素：(1)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；(3)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。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――挖填平衡法(2)大型场地――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）场地平整22aaaaaaH11H12H21H221、初步计算场地设计标高H0方法：将场地划分为每格边长10～40m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高（实测法、等高线插入法）。原则：场地内挖填方平衡，平整前后土方量相等。23初步计算场地设计标高H0H11H12H21H22H0=（H11+H12+H21+H22）/4MH11、H12、H21、H22——一个方格各角点的自然地面标高M——方格个数。或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4MH1－－一个方格所仅有角点的标高；H2、H3、H4－－分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高。24【案例2】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高和施工高度。答：（1）初步计算场地的设计标高H0H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4M=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）=70.29（m）70.09252、场地设计标高的调整(H0’)1)土具有可松性，必要时应相应的提高H02)受局部填挖的影响挖方量填方量h沟渠3)经过经济比较后，认为就近借土或弃土一部分更合理案例2答：(2)不考虑土的可松性H0’=H0=70.29m263、根据要求的泄水坡度计算方格网各角点的设计标高Hn’单向排水时:H＝H0±l·i双向排水时，各方格角点设计标高Hn’为：以场地中心点为H0’Hn’=H0’LxixLyiy按要求的泄水坡度调整各角点设计标高Hn’：LyLxixiyH0Hn2770.09（3）按泄水坡度调整设计标高Hn’：Hn’H0’LxixLyiy70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26H0＝70.29H2’=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36H3’=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40H1’=70.29－30×2‰+30×3‰=70.32其它见图284、计算场地各角点施工高度hn施工高度—指各角点挖方或填方的高度，它等于各角点的实际设计标高和原地形标高之差。hn=Hn’—Hnhn——施工高度，＋填－挖Hn’——设计标高Hn——原地形标高2970.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09（4）计算各方格角点的施工高度hn即：hn=该角点的设计标高—自然地面标高（m）h1=70.32－70.09=＋0.23（m）；正值为填方高度。+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+0.02-0.44h2=70.36－70.40=－0.04（m）；负值为挖方高度hn=Hn’－Hn305、确定零线（挖填分界线）零线——在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出方格网边上的零点的位置，并标注于方格网上，连接零点即得填方区与挖方区的分界线（即线）。不填不挖点的连线，是挖方区和填方区的分界线。方法：插入法、比例法找零点ijhihjXi-jaXi-j=ahihi+hj施工高度绝对值代入3170.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+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+0.02-0.4470.09（5）确定零线（挖填分界线）00Xi-j=ahihi+hjX1-2=20*0.230.23+0.04=ah1h1+h2=17.04m32例：1.四角棱柱体法（1）方格四个角点全挖或全填：（6）场地平整土方量的计算h1~h4—方格角点施工高度的绝对值;a—方格网一个方格的边长；V挖（填）—挖方或填方的体积（m3）。V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。h1h2h3h433案例1208m3某基坑208m3，现需回填，用2m3的装载车从附近运土，问需要多少车次的土？（KS=1.20，KS’=1.04）答：填方用土：V1=V3/KS’=208/1.04=200m3（原状土）V2=KSV1=1.02*200=240m3（松散土）2m3的装载车运土需要车次：n=240/2=120车次34方格网法计算场地平整土方量步骤：1.方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=10～40m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn)，如图1.18所示。35362.计算场地各个角点的施工高度施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算：nnhHH式中hn——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为挖)，m；n—方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n)。373.计算“零点”位置，确定零线方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”(图1.19)。38零点位置按下式计算：1112ahXhh2212ahXhh式中x1、x2——角点至零点的距离，mh1、h2——相邻两角点的施工高度(均用绝对值)，ma—方格网的边长，m39确定零点的办法也可以用图解法，如图1.20所示。方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。将相邻的零点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。404.按方格底面积图形和表1.6所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。5.边坡土方量计算场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方区的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算，一种为三角棱锥体(图1.21中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱体(图1.21中④)。41表1.6常用方格网点计算公式项目图式计算公式一点填方或挖(三角形)两点填方或挖(梯形)三点填方或挖(五角形)四点填方或挖(正方形)32312366hbchVbcahV当b=a=c时，=1324()()248()()248hbcaVabchhhdeaVadehh22123()25()25hbcVahhhbca221234()44aaVhhhhh4243（111113VAl式中l1——边坡①A1——边坡①h2——m—边坡的坡度系数，m=宽/高。44（2两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积：l4——边坡④A1、A2、A0—边坡④两端及中部横断面面积。12442AAVl44102(4)6lVAAA（3）将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。45【例1.1】某建筑场地方格网如图1.22所示，方格边长为20m×20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。46【解】(1)计算施工标高。根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高计算，计算结果列于图1.23中。h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.1