土石方工程课件

第二章土石方工程第二章土石方工程(目录目录)内容内容.重点重点.学习要求学习要求221 概述概述422 土石方工程量的计算土石方工程量的计算2823 土石方工程的机械化施工土石方工程的机械化施工14024 土方填筑与压实土方填筑与压实17625 深基坑施工深基坑施工20626 爆破工程爆破工程3142 27 7 地基局部处理地基局部处理地基局部处理地基局部处理3603602 28 8 质量标准及安全技术质量标准及安全技术质量标准及安全技术质量标准及安全技术370370 本本本本 章章章章 小小小小 结结结结377377第二章的单元测试题第二章的单元测试题379第二章单元测试答案第二章单元测试答案388第二章作业第二章作业405第二章作业答案第二章作业答案412结束结束4277/9/20241第二章土石方工程(目录)内容.重点.学习要求28/13/第二章第二章 土方工程土方工程主主要要内内容容：土的分类及工程性质、土方量计算、施工辅助工作、土方机械化施工及土方工程质量验收；学学习习重重点点：土的工程性质及其对施工的影响，土壁支护与边坡，以及降低地下水位的方法。7/9/20242第二章 土方工程主要内容：土的分类及工程性质、土方量计算、施学习要求学习要求:v了解土的分类和现场鉴别土的种类；v掌握基坑(槽)、场地平整土石方工程量的计算方法；v了解土壁塌方和发生流砂现象的原因及防止方法；v熟悉常用土方施工机械的特点、性能、适用范围及提高生产率的方法；v掌握回填土施工方法及质量检验标准。7/9/20243学习要求:8/13/2023321 概述(目录)一、土石方工程的种类和特点二、土方的分类与现场鉴别方法三、土的基本工程性质7/9/2024421 概述(目录)一、土石方工程的种类和特点8/1321 概述一、土石方工程的种类和特点（一）、土石方工程的种类 土石方工程是建筑施工中的主要工程之一，它包括：土石方的开挖、运输、填筑与弃土、平整与压实等主要过程，以及场地清理、测量放线、施工排水、降水和土壁支护等准备工作。7/9/2024521 概述一、土石方工程的种类和特点8/13/20221 概述v1.场地平整（300mm以内的挖填和找平）这是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的全过程。具有工程量大、劳动繁重、施工条件复杂、工期长等特点。受地质、水文、气候等影响，难以确定的因素多，组织施工前应详细分析、校对各项技术资料。7/9/2024621 概述1.场地平整（300mm以内的挖填和找平）21 概述v2.基坑（基槽）及管沟的开挖 v挖基坑（底面积在20m2以内，且底长为底宽3倍以内者）v挖基槽（宽度在3m以内，且长度等于或大于宽度3倍者）特点是：要求开挖的标高、断面、轴线准确；土方量少；受气候影响大。因此，施工前必须作好各项准备工作，制定合理的施工方案，以达到减轻劳动量、加快进度、节约费用的目的。7/9/2024721 概述2.基坑（基槽）及管沟的开挖 8/13/2021 概述v 3.地下工程大型土石方工程的开挖v挖土方（除上述三者或山坡挖土）人防工程、大型建筑物的地下室、深基础施工等大型土方的开挖。涉及到降低地下水、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问题。因此，在开挖以前应详细研究各项技术资料，进行专门的施工设计和评审。7/9/2024821 概述 3.地下工程大型土石方工程的开挖8/1321 概述v4.土石方填筑v土方回填（松填、夯填）土石方填筑是对低洼处用土石方分层填平。一般有两种情况：大型土石方填筑和小型场地、基坑、基槽、管沟的回填。前者一般与场地平整施工同时进行，交叉施工；后者除小型场地回填外，一般在地下工程施工完毕再进行。回填时要分层填筑，且土质要好。7/9/2024921 概述4.土石方填筑8/13/2023921 概述（二）、土石方工程的特点 工程量大；施工条件复杂；受水文、地质、气候影响大；不确定因素多。需周密进行组织安排，以便经济、快速地完成施工，为后续工作创造条件。对策：采用机械化施工 做好施工组织设计7/9/20241021 概述（二）、土石方工程的特点8/13/202321 概述二、土方的分类与现场鉴别方法 土方的分类方法很多，作为建筑物地基的土石可分为：岩土、碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土（淤泥、黄土、人工填土）在建筑施工中，是根据土的开挖难易程度，将土分为八类：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特殊石。前四类属一般土，后四类属岩石。具体鉴别方法见下表。7/9/20241121 概述二、土方的分类与现场鉴别方法8/13/20v按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石等八类。松土和普通土可直接用铁锹开挖，或用铲运机、推土机、挖土机施工；坚土、砂砾坚土和软石要用镐、撬棍开挖，或预先松土，部分用爆破的方法施工；次坚石、坚石和特坚硬石一般要用爆破方法施工。v土的工程分类与现场鉴别方法见表见表1.1所示所示。21 概述土的分类与鉴别土的分类与鉴别 7/9/202412按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、表表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法土的工程分类与现场鉴别方法土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.081.171.011.03能用锹、锄头挖掘 二类土(普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 1.141.28 1.021.05 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 1.241.30 1.041.07 要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍 四类土(砂砾坚土)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，软泥灰岩及蛋白石 1.261.32 1.061.09 整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 7/9/202413表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法土的分类 土 的 土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs五类土(软石)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，软的石炭岩 1.301.451.101.20用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土(次坚石)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 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖,部分用风镐 七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖 八类土(特坚硬石)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、辉长岩、辉绿岩、玢岩 1.451.50 1.201.30 用爆破方法开挖 7/9/202414土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 Kv三、土的基本工程性质土的天然密度（土在天然状态下单位体积的质量）土的干密度（土的固体颗粒质量与总体积的比值）土的天然含水量（土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率）土的孔隙比（土的孔隙体积与土的固体体积的比值）土的孔隙率（土的孔隙体积与总体积之比的百分率）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，仍然不能完全复原可松性系数 Ks、K/s ）土的透水性（水流通过土中孔隙的难易程度）21 概述7/9/202415三、土的基本工程性质21 概述8/13/20231521 概述三、土的基本工程性质v1.土的天然密度 土在天然状态下单位体积的质量。单位是（g/cm3，t/m3）。一般粘性土的密度为1.82.0，砂土的天然密度为1.62.0。天然密度的计算公式为：式中：m土的总质量 V土的天然体积7/9/20241621 概述三、土的基本工程性质8/13/20231621 概述v2.土的干密度（见下页表）单位天然体积中土的固体颗粒的质量。单位是（g/cm3，t/m3）。计算式为 土的干密度越大，表示土越密实。工程上常把土的干密度作为评定土体密实程度的标准，以控制填土工程的质量。7/9/20241721 概述8/13/20231721 概述v图片7/9/20241821 概述图片8/13/20231821 概述v 3.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，仍不能恢复原来的体积，这种性质称为土的可松性，用可松性系数来表示，最初可松性系数：最终可松性系数：可松性系数为填方的调配、计算填方运输量、填方量和运输工具等都有影响，各类土的可松性系数见下页表。7/9/20241921 概述 3.土的可松性8/13/202319表表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法土的工程分类与现场鉴别方法土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs一类土(松软土)砂，亚砂土，冲积砂土层，种植土，泥炭(淤泥)1.081.171.011.03能用锹、锄头挖掘 二类土(普通土)亚粘土，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂，种植土，填筑土及亚砂土 1.141.28 1.021.05 用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松 三类土(坚土)软及中等密实粘土，重亚粘土，粗砾石，干黄土及含碎石、卵石的黄土、亚粘土，压实的填筑土 1.241.30 1.041.07 要用镐，少许用锹、锄头挖掘，部分用撬棍 四类土(砂砾坚土)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，软泥灰岩及蛋白石 1.261.32 1.061.09 整个用镐、撬棍，然后用锹挖掘，部分用楔子及大锤 7/9/202420表1.1 土的工程分类与现场鉴别方法土的分类 土 的 土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 KSKs五类土(软石)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，软的石炭岩 1.301.451.101.20用镐或撬棍、大锤挖掘，部分使用爆破方法 六类土(次坚石)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 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖,部分用风镐 七类土(坚石)大理岩，辉绿岩，玢岩，粗、中粒花岗岩，坚实的白云岩、砂岩、砾岩、片麻岩、石灰岩，风化痕迹的安山岩、玄武岩 1.301.45 1.101.20 用爆破方法开挖 八类土(特坚硬石)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、辉长岩、辉绿岩、玢岩 1.451.50 1.201.30 用爆破方法开挖 7/9/202421土的分类 土 的 名 称 可松性系数 现场鉴别方法 K21 概述v4.土的透水性 土的透水性是指水流通过土中孔隙的难易程度。地下水的流动以及在土中的渗透速度都与土的透水性有关。在计算地下水源的水量时，也涉及到水的透水性指标。地下水在土中的渗流速度一般可用达西定律来计算：式中 I水力坡度，即两点的水头差与其水平距离之比 K土的渗透系数（m/d），见下表：7/9/20242221 概述4.土的透水性8/13/202322v渗透系数渗透系数材料的渗透系数可通过下式计算:式中K渗透系数,（cm/h）;Q渗水量，（cm3）A 渗水面积,（cm2）H 材料两侧的水压差，（cm）d 试件厚度 （cm）t 渗水时间 （h）材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。7/9/202423渗透系数材料的渗透系数可通过下式计算:式中8/13/20221 概述概述土的种类土的种类K土的种类土的种类K黏土、亚黏土黏土、亚黏土0.1含黏土的中砂及纯细砂含黏土的中砂及纯细砂2025亚砂土亚砂土0.10.5含黏土的细砂及纯中砂含黏土的细砂及纯中砂3550含黏土的粉砂含黏土的粉砂0.51.0纯粗砂纯粗砂5075纯粉砂纯粉砂1.55.0粗砂及卵石粗砂及卵石50100含黏土的细砂含黏土的细砂1015卵石卵石100200 K值的大小反映土透水性的强弱，值的大小反映土透水性的强弱，K值可以通过室值可以通过室内渗透实验或现场抽水实验确定。内渗透实验或现场抽水实验确定。7/9/20242421 概述土的种类K土的种类K黏土、亚黏土0.121 概述v5.土的含水量 指土中水的质量与固体颗粒质量之比，以百分数表示。即：一般土的干湿程度用含水量来表示。以的大小将土分为三类如 干土5潮湿土30湿土（）越大，土就越湿，对施工就越不利。含水量对挖土的难易、施工时的放坡、回土的夯实等都有影响。最佳含水量在一定含水量条件下，用同样的夯实机具，可使回填土达到最大的密实度时的含水量。v 土的最佳含水量见下页表。7/9/20242521 概述5.土的含水量8/13/20232521 概述v图片7/9/20242621 概述图片8/13/20232621 概述v6.土的密实度（压实系数）通常用密实度表示土的紧密程度。同类土在不同状态下，其紧密程度也不同。工程中用压实系数来反映土的相对紧密程度：式中 土的实际干密度 土的最大干密度 土的实际干密度可用“环刀法”测定。先用环刀取样，烘干后测出土的天然密度，并测出含水量，用下式计算实际干密度：土的最大干密度则用击实试验测定。7/9/20242721 概述6.土的密实度（压实系数）8/13/202 22土石方工程量的计算(目录目录)v一、基坑、基槽土方量的计算一、基坑、基槽土方量的计算30v 例例2.2.136v二、场地平整土石方工程量的计算二、场地平整土石方工程量的计算41v (一一)、方格网法方格网法44v （二）、边坡土方量的计算（二）、边坡土方量的计算79v （三）、断面法（三）、断面法83v 【例【例2.2.2】:86v 【例【例2.2.3】:95v三、土方调配三、土方调配104v （一）、土方调配原则（一）、土方调配原则107v （二）、土方调配区的划分、平距运距和土方施工（二）、土方调配区的划分、平距运距和土方施工v 单价的确定单价的确定108v （三）、用（三）、用“线性规划线性规划”方法进行土方调配方法进行土方调配115v四四、施工准备施工准备1387/9/202428 22土石方工程量的计算(目录)一、基坑、基槽土方量的计22土石方工程量的计算 土石方施工之前，必须计算土石方的工程量。但各种土石方工程的外形几乎都不规则，要精确计算是不可能的，我们只能将其假设或划分为一定的几何形状，采用有一定精度且和实际情况近似的方法来计算。7/9/20242922土石方工程量的计算 土石方施工之前22土石方工程量的计算一、基坑、基槽土方量的计算1.基坑(见下页图)土方量的计算按几何体中的拟柱体用下式计算：7/9/20243022土石方工程量的计算一、基坑、基槽土方量的计算8/1322土石方工程量的计算v基坑示意图：7/9/20243122土石方工程量的计算基坑示意图：8/13/20233122土石方工程量的计算一、基坑、基槽土方量的计算2.基槽或路堤(见下页图)土方量的计算沿长度方向分段，用同样的方法计算：将各段的方量相加，即得总方量：7/9/20243222土石方工程量的计算一、基坑、基槽土方量的计算8/1322土石方工程量的计算v基槽示意图：7/9/20243322土石方工程量的计算基槽示意图：8/13/20233322土石方工程量的计算v3.补讲一点：坡度和坡度系数v 假设有一个土坡(见下页图)，垂直高度为H，水平宽度为B，那么它的坡度即为：v 这个式子中的m即为坡度系数，坡度和坡度系数是一队倒数。7/9/20243422土石方工程量的计算3.补讲一点：坡度和坡度系数8/1v土方边坡的坡度v土方边坡的坡度系数7/9/202435土方边坡的坡度8/13/20233522土石方工程量的计算v例例2.2.1典型示例分析：v某工程基础（地下室）外围尺寸35m20m，埋深4.5m，为满足施工要求，基坑底面尺寸在基础外每侧留0.6m宽的工作面。基坑长边按1：0.5放坡，短边的放坡系数为0.33。已知土的可松性系数Ks1.25，Ks/1.05。试计算：7/9/20243622土石方工程量的计算例2.2.1典型示例分析：8/22土石方工程量的计算v（1）.基坑开挖土方量；v（2）.现场留做回填土的土方量；v（3）.如现场多余的土用6m3 的自卸车外运，应安排多少车次。v分析：v本题要求掌握土的可松性、坡度系数和基坑土方量的计算。7/9/20243722土石方工程量的计算（1）.基坑开挖土方量；8/13/22土石方工程量的计算v解：（解：（1）计算基坑开挖土方量，该土方量指开挖前天然状态的）计算基坑开挖土方量，该土方量指开挖前天然状态的土方量，按拟柱体公式计算：土方量，按拟柱体公式计算：v Vh/6（A14A0A2），计算时考虑基础外侧工），计算时考虑基础外侧工作面。作面。v基坑底面积为：基坑底面积为：v A1（350.62）（200.62)36.221.2767.44（m2）v基坑顶面积为：基坑顶面积为：v A2（36.20.334.52）（21.20.54.52）1006.67（m2）v中截面积为：中截面积为：v A0【36.20.33（4.5/2）2】【21.20.5（4.5/2）2】883.71（m2）v所以所以 V4.6/6 x（767.444883.711006.67）3981.71（m3）7/9/20243822土石方工程量的计算解：（1）计算基坑开挖土方量，该土22土石方工程量的计算v（2）.计算现场留做回填土的土方量，该方量指松散状态下的土计算现场留做回填土的土方量，该方量指松散状态下的土方量方量V2。v基坑回填体积基坑体积基础在基坑内的体积基坑回填体积基坑体积基础在基坑内的体积3981.71（35204.5）831.71（m3），该体积即是需要用土回填压），该体积即是需要用土回填压实的，故应该看成压实状态体积实的，故应该看成压实状态体积V3，即已知，即已知V3求求V2。v由由KsV2/V1 可得到可得到 V2KsV1 v同理同理Ks/V3/V1可得到可得到 V1V3/Ks/v将将式代入式代入式有式有7/9/20243922土石方工程量的计算（2）.计算现场留做回填土的土方量22土石方工程量的计算v（3）.计算车次，首先需要计算多余的外运土方量V/2vV/2VKsV23981.711.25990.133987（m3）v所以，应安排的车次为：v 3987 6665（车次）7/9/20244022土石方工程量的计算（3）.计算车次，首先需要计算多余22土石方工程量的计算v二、场地平整土石方工程量的计算v 场地平整通常是挖高填低。计算场地的挖方量和填方量，首先要确定场地的设计标高，由设计标高和天然地面的标高之差，可以得到场地的施工标高（挖填高度），由此可计算场地的挖方和填方的工程量。7/9/20244122土石方工程量的计算二、场地平整土石方工程量的计算8/1.2.2 1.2.2 场地平整土方计算场地平整土方计算 对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。7/9/2024421.2.2 场地平整土方计算 对于在地形起伏的山1.2.2 1.2.2 场地平整土方计算场地平整土方计算 场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。7/9/2024431.2.2 场地平整土方计算 场地挖填二场地平整土方量的计算 v(一).方格网法v计算步骤划分方格网 在方格网上标注填挖高度 计算方格网的零点位置 计算方格网中各方格的土方量 计算边坡土方量 计算土方总量 7/9/202444二场地平整土方量的计算(一).方格网法8/13/202322土石方工程量的计算v（1）、确定场地设计标高应考虑的因素（原则）：va.尽量利用地形，以减少挖填方量；vb.符合生产工业和运输要求；vc.场地内的挖填方量应该相互平衡，以降低土方的运输费用；vd.考虑与周围环境协调及排水要求（0.2）。7/9/20244522土石方工程量的计算（1）、确定场地设计标高应考虑的因22土石方工程量的计算v（2）、小型场地平整的方量计算v小型场地平整且对场地标高无特殊要求时，一般可以根据平整前后土方量相等的原则求得设计标高，但是，这仅意味着把场地推平，不能保证总土方量最小。v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，合理地确定设计标高，对减少土石方量、加速工程速度都有重要的经济意义。见下页图。7/9/20244622土石方工程量的计算（2）、小型场地平整的方量计算8/22土石方工程量的计算v图片：7/9/20244722土石方工程量的计算图片：8/13/202347 22土石方工程量的计算vA.初步确定场地设计标高(第1步)v将场地划分为边长为a（5m、10m、20m或30m）的若干方格，将方格网角点的原地形标高标在图上。原地形图的标高可以用等高线内插法求得或在实地测量得到。7/9/202448 22土石方工程量的计算A.初步确定场地设计标高(第122土石方工程量的计算v 按照挖填土石方量相等的原则，场地设计标高可按下式计算：7/9/20244922土石方工程量的计算 按照挖填土石方量相22土石方工程量的计算v B.调整场地设计标高调整场地设计标高(第2步)v 根据以上理论公式计算出的设计标高仍为一个理论值，还需要考虑以下的各种因素对它进行调整(三方面)：7/9/20245022土石方工程量的计算 B.调整场地设计标高(第2步)22土石方工程量的计算v(a).由于土具有可松性，即一定体积的土方开挖后体积会变大，为此，需相应的提高设计标高，以达到土方量的实际平衡。（见下页图）。v设h为土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高调整后的总挖方体积V/w应为：v 总填方体积为：7/9/20245122土石方工程量的计算(a).由于土具有可松性，即一22土石方工程量的计算v图片：7/9/20245222土石方工程量的计算图片：8/13/20235222土石方工程量的计算v此时，填方区的标高也应与挖方区一样，提高h，即：v所以考虑土的可松性以后，场地的设计标高应调整为：7/9/20245322土石方工程量的计算此时，填方区的标高也应与挖方区一样22土石方工程量的计算v(b).借土或弃土的影响，根据经济比较的结果，将部分挖土就近弃于场外，或部分填方就近取于场外而引起挖土土方量的变化，需增、减设计标高，最后确定为：v式中 Q假定按初步场地设计标高H0平整后多余（）或不足（）的土方量。7/9/20245422土石方工程量的计算(b).借土或弃土的影响，根据经22土石方工程量的计算v.(c).考虑泄水坡度对设计标高的影响v 场地的泄水坡度有两种情况，单坡和双坡，设计时都需计算出场地内各方格角点实际施工时所采用的设计标高。在实际设计中，一般不考虑可松性、借土或弃土的影响，直接在初步确定出的场地的理论设计标高基础上进行计算。7/9/20245522土石方工程量的计算.(c).考虑泄水坡度对设计标高22土石方工程量的计算v单向泄水、双向泄水示意图：7/9/20245622土石方工程量的计算单向泄水、双向泄水示意图：8/1322土石方工程量的计算v .单向泄水时（见下页图），场地各点设计标高的求法：v HnH0 LIv此时，H0为一条线。v .双向泄水时（见下页图），场地各点设计标高的求法：v HnH0LxixLyiyv此时，H0为一个点。7/9/20245722土石方工程量的计算 .单向泄水时（见下页图），22土石方工程量的计算v确定最后设计高度(标于方格网图上)v将场地的天然地面标高和设计标高分别标注在方格角点左下方和右下方。场地天然标高与设计标高之差即为各角点的施工高度，挖（）填（），将施工高度标注于角点的右上方。将点号标注于角点的左上方（见下页图）。然后分别计算每一个方格的挖填方量，并算出场地边坡的土方量，最后将挖方区、填方区的方量分别汇总。7/9/20245822土石方工程量的计算确定最后设计高度(标于方格网图上)22土石方工程量的计算v标示方法示例：v 角点标号 施工高度v 7 0.36（挖）v 地面标高 设计标高v 70.7 70.347/9/20245922土石方工程量的计算标示方法示例：8/13/20235确定最后设计高度(标于方格网图上)7/9/202460确定最后设计高度(标于方格网图上)8/13/202360C.C.计计算算场场地各个角点的施工高度地各个角点的施工高度(第3步)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：式中 hi角点施工高度即填挖高度(以“+”为挖，“-”为填)；i方格的角点编号(自然数列1，2，3，n)。7/9/202461C.计算场地各个角点的施工高度(第3步)式中 hi角点D.D.计算计算“零点零点”位置，确定零线位置，确定零线(第4步)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”(图图1.4)1.4)。7/9/202462D.计算“零点”位置，确定零线(第4步)8/13/2023零点位置按下式计算：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(均用绝对值)；a方格网的边长，m。7/9/202463零点位置按下式计算：式中 x1、x2角点至零点的距离 确定零点的办法也可以用图解法，如如图图1.51.5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。7/9/202464 确定零点的办法也可以用图解法，如图1.5所示。方法是22土石方工程量的计算vE.方格网法计算方格土方工程量方格网法计算方格土方工程量(第5步)v 关于土方体积的计算，下页表中列出了一些计算公式。但是我们一般不用这些公式。方格网法中常用四角棱柱体法、三角棱柱体法：7/9/20246522土石方工程量的计算E.方格网法计算方格土方工程量(22土石方工程量的计算v图片7/9/20246622土石方工程量的计算图片8/13/20236622土石方工程量的计算v(a).四角棱柱体法的体积计算方法（见下页图）v 当方格四角点全挖或全填时，体积公式为：7/9/20246722土石方工程量的计算(a).四角棱柱体法的体积计算方法22土石方工程量的计算v(a).四角棱柱体法的体积计算方法（见下页图）v当方格部分挖、填时：v式中 某方格中挖、填施工高度的总和，取绝对值v 某方格四个角点施工高度总和，取绝对值7/9/20246822土石方工程量的计算(a).四角棱柱体法的体积计算方法22土石方工程量的计算7/9/20246922土石方工程量的计算8/13/20236922土石方工程量的计算v(b).三角棱柱体的体积计算方法v 计算时先把方格网顺地形等高线将各个方格划分成三角形（下图）。每个三角形的三个角点的施工高度用h1、h2、h3表示。7/9/20247022土石方工程量的计算(b).三角棱柱体的体积计算方法822土石方工程量的计算v(b).三角棱柱体的体积计算方法v 当三角形三个角点全挖或全填时：7/9/20247122土石方工程量的计算(b).三角棱柱体的体积计算方法822土石方工程量的计算v 当三角形的三个角点有挖有填时，零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，另一个是底面为四边形的楔体（下页图），计算公式为：7/9/20247222土石方工程量的计算 当三角形的三个角点有挖有填时，零22土石方工程量的计算v 当三角形的三个角点有挖有填时示意图7/9/20247322土石方工程量的计算 当三角形的三个角点有挖有填时示意22土石方工程量的计算v分析：四方棱柱体的计算公式是根据平距中断面的近似公式推导而来的，当方格中地形不平时，误差较大，但计算简单，适合于手工计算；三角棱柱体的计算公式是根据立体几何体积计算公式推导来的，当三角形顺着等高线进行划分时精确度较高，但计算繁杂，适合于机算。两种方法计算结果最大误差可达30。v用方格网法计算土方量时，不包括边坡土方量。7/9/20247422土石方工程量的计算分析：四方棱柱体的计算公式是根7/9/2024758/13/20237522土石方工程量的计算v（3）、最佳设计平面的确定v当进行大型场区竖向设计规划时，要把天然地面改造成我们所要求的设计平面，就应当满足建筑规划和生产工艺方面的要求，并尽量使挖填平衡和总的土方量最小。7/9/20247622土石方工程量的计算（3）、最佳设计平面的确定8/1322土石方工程量的计算v当地形较复杂时，场区一般需设计成多平面，此时，可根据工艺要求和地形，预先把场区划分成几个平面，分别计算出各最佳平面的各个参数。然后适当修正各设计平面交界处的标高，使场区平面的变化缓和且连续。7/9/20247722土石方工程量的计算当地形较复杂时，场区一般需设计22土石方工程量的计算v 因此，确定单平面的最佳设计平面是竖向规划的基础。应用最小二乘法原理，可以求得最佳设计平面参数（原点标高、地面坡度）。她是把场区竖向规划中的设计平面看成一个三维问题，由解析几何和线性代数的矩阵来解出它的最佳设计平面参数。7/9/20247822土石方工程量的计算 因此，确定单平面的22土石方工程量的计算v（二）、边坡土方量的计算v具体计算方法：根据规定的边坡系数（mB/H），把挖方区和填方区的边坡画出来，然后把这些边坡划分成若干几何形体，如三角棱柱体、三角棱锥体，再分别计算它们的体积。（下页图）。7/9/20247922土石方工程量的计算（二）、边坡土方量的计算8/13/22土石方工程量的计算v边坡土方示意图：7/9/20248022土石方工程量的计算边坡土方示意图：8/13/202322土石方工程量的计算v（二）、边坡土方量的计算(上页图）。v第一种，三角棱锥体（如图中的边坡）边坡体积为：v 式中 边坡的端面积v l1边坡 的长度v h2角点的挖土高度v m边坡系数，m宽/高7/9/20248122土石方工程量的计算（二）、边坡土方量的计算(上页图）22土石方工程量的计算v第二种，三角棱柱体（如图中的边坡）边坡体积一般为：v 当所计算的三角棱柱体的两个端面积相差较大时，计算公式用：7/9/20248222土石方工程量的计算第二种，三角棱柱体（如图中的边22土石方工程量的计算v（三）、断面法v 沿场地取若干个相互平行的断面（精度要求不高时，用地形图定出；精度要求高时，实地测量定出），将所取的每个断面（包括边坡断面）划分为若干个三角形和梯形（下页图）。则某一断面中各小块的面积为：7/9/20248322土石方工程量的计算（三）、断面法8/13/2023822土石方工程量的计算v断面法示意图：7/9/20248422土石方工程量的计算断面法示意图：8/13/2023822土石方工程量的计算v（三）、断面法v假设d1d2dnd（为一固定值），则:v 设各断面面积分别为：F1、F2、Fn，相邻两断面间的距离依次为：l1、l2、ln，则所求土方量为：v 用断面法计算土方量时，边坡土方量已包括在内。7/9/20248522土石方工程量的计算（三）、断面法8/13/2023822土石方工程量的计算【例例2.2.2】:某场地方格网及角点原地面标高（见下页图），方格边长40m。设计要求场地泄水坡度沿长度方向为0.2（ix），沿宽度方向为0.3（iy），泄水方向顺地形。试求：（1）.按挖填平衡原则，确定场地的平整设计标高。（2）.绘出零线，计算总的挖方量和土方量。7/9/20248622土石方工程量的计算【例2.2.2】:8/13/20222土石方工程量的计算v见指导书P14图1107/9/20248722土石方工程量的计算见指导书P14图1108/13/22土石方工程量的计算v 解：（1）.按挖填平衡原则，确定场地的平整初步设计标高。v首先按vv （45.843.044.142.2）2（45.244.044.842.844.242.9）4（44.643.7）44.0（m）7/9/20248822土石方工程量的计算 解：（1）.按挖填平衡原则，22土石方工程量的计算v 场地设计标高需要按设计要求的泄水坡度进行调整。泄水方向应尽量符合原地面的坡度走向，这样可以使场地平整施工的土方量较小，因此，沿场地的长度方向取ix0.2（向右），沿场地的宽度方向取iy0.3（向下）。调整标高时，不考虑可松性和借土弃土影响，以场地中心的设计标高仍为H0，其他角点的设计标高按下式进行调整：v HnH0LxixLyiy7/9/20248922土石方工程量的计算 场地设计标高需要按设计要求的22土石方工程量的计算v H11440.2600.34044.24（m）v H12440.2200.34044.16（m）v H13440.2200.34044.08（m）v H14440.2600.34044.0（m）v H21440.26044.12（m）其余角点的设计标高见下页图111下页。7/9/20249022土石方工程量的计算 H11440.260022土石方工程量的计算v图片7/9/20249122土石方工程量的计算图片8/13/20239122土石方工程量的计算v（2）.现在按下式计算各角点的施工高度：v hijH天然H设计v h1145.844.241.56(m)v h1245.244.161.04（m）其余的见图上。v用零线划分挖填区。它应该从施工高度为正、负的相邻两角点通过，见下页图，零线的具体位置一般没有必要详细确定。下面计算土方量：v挖方区：方格11为：v （1.561.040.680.56）1536（m3）7/9/20249222土石方工程量的计算（2）.现在按下式计算各角点的施工22土石方工程量的计算v指P15图1117/9/20249322土石方工程量的计算指P15图1118/13/20222土石方工程量的计算v 同理 V21648（m3）v V挖12 v527.84（m3）v 同理 V挖22138.35（m3）v 所以 V总挖1536648527.84138.35v2850.19（m3）v同理计算填方区的方量：v V总填968153623.84282.252810.19（m3）7/9/20249422土石方工程量的计算 同理 V21648（m3【例例2.2.32.2.3】:某建筑场地方格网如如图图1.71.7所所示示，方格边长为20m20m，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。7/9/202495【例2.2.3】:某建筑场地方格网如图1.7所示，方【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图图1.81.8中。由公式得：h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70=-0.20 h12=251.46-251.40=0.067/9/202496【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高7/9/2024978/13/202397(2)计算零点位置。从图图1.81.8中可知，15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同，说明此方格边上有零点存在。由公式求得：15线 x1=4.55(m)26线 x1=13.10(m)67线 x1=7.69(m)711线 x1=8.89(m)1112线 x1=15.38(m)7/9/202498(2)计算零点位置。从图1.8中可知，15、26、6 将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如如图图1.8。(3)计算方格土方量。方格、底面为正方形，土方量为：V(+)=202/4(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)V(-)=202/4(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格底面为两个梯形，土方量为：V(+)=20/8(4.55+13.10)(0.10+0.19)=12.80(m3)V(-)=20/8(15.45+6.90)(0.34+0.10)=24.59(m3)7/9/202499 将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位 方格、底面为三边形和五边形，土方量为：V(+)=65.73(m3)V(-)=0.88(m3)V(+)=2.92(m3)V(-)=51.10(m3)V(+)=40.89(m3)V(-)=5.70(m3)方格网总填方量：V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格网总挖方量：V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)7/9/2024100 方格、底面为三边形和五边形，土方量为：8/13(4)边坡土方量计算。如如图图1.91.9，、按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，依公式可得：V(+)=0.003(m3)V(+)=V(+)=0.0001(m3)V(+)=5.22(m3)V(+)=V(+)=0.06(m3)V(+)=7.93(m3)7/9/2024101(4)边坡土方量计算。如图1.9，、按三角棱柱体计算外7/9/20241028/13/2023102 V(+)=V(+)=0.01(m3)V=0.01(m3)V11=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V14=3.18(m3)边坡总填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01 =13.29(m3)边坡总挖方量：V(-)=2.03+20.02+3.18=5.25(m3)7/9/2024103 V(+)=V(+)=0.01(m3)8/1322土石方工程量的计算v三、土方调配v 土方调配的目的是使土方总运输量土方调配的目的是使土方总运输量（m3m）或土方施工成本（元）最小的条件下，）或土方施工成本（元）最小的条件下，确定挖填方区土方的调配方向和数量，从而达到确定挖填方区土方的调配方向和数量，从而达到缩短工期和降低成本的目的。缩短工期和降低成本的目的。v进行土方调配，要综合考虑工程和现场情况、进行土方调配，要综合考虑工程和现场情况、有关技术资料、进度要求和土方施工方法。特别有关技术资料、进度要求和土方施工方法。特别是工程为分批分期施工时，先期工程和后期工程是工程为分批分期施工时，先期工程和后期工程之间的土方堆放和调运问题应当全面考虑，力求之间的土方堆放和调运问题应当全面考虑，力求避免重复挖运和场地混乱。避免重复挖运和场地混乱。7/9/202410422土石方工程量的计算三、土方调配8/13/20231022土石方工程量的计算v经过全面研究，即可进行土方调配工作：经过全面研究，即可进行土方调配工作：v1.划分土方调配区；划分土方调配区；v2.计算土方的平距运距（或计算土方的平距运距（或单位土方的施工费用）；单位土方的施工费用）；v3.确定土方的最优调配方案。确定土方的最优调配方案。7/9/202410522土石方工程量的计算经过全面研究，即可进行土方调配工作22土石方工程量的计算v当用同类机械进行土方施工时，可以当用同类机械进行土方施工时，可以用总的土方运输量最小作为土方调配的目用总的土方运输量最小作为土方调配的目标；当使用多种土方机械进行土方施工时，标；当使用多种土方机械进行土方施工时，由于各种机械的使用费及生产率都不一样，由于各种机械的使用费及生产率都不一样，最好以土方施工总费用最小作为土方调配最好以土方施工总费用最小作为土方调配的目标。的目标。7/9/202410622土石方工程量的计算当用同类机械进行土方施工时，可22土石方工程量的计算v（一）、土方调配原则（一）、土方调配原则v1.挖填平衡和运距最短。挖填平衡和运距最短。v2.考虑近期施工与后期利用相结合。考虑近期施工与后期利用相结合。v3.分区与全场相结合。分区与全场相结合。v4.选择恰当的调配方向、运输线路，充选择恰当的调配方向、运输线路，充分发挥机械功效。分发挥机械功效。7/9/202410722土石方工程量的计算（一）、土方调配原则8/13/2022土石方工程量的计算v（二）、土方调配区的划分、平距运距（二）、土方调配区的划分、平距运距和土方施工单价的确定和土方施工单价的确定v进行土方调配时首先要划分调配区，进行土方调配时首先要划分调配区，划分调配区时要注意以下几点：划分调配区时要注意以下几点：v1.调配区的划分应该与房屋和构筑物的调配区的划分应该与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑它们的开工顺平面位置相协调，并考虑它们的开工顺序、工程的施工分期顺序；序、工程的施工分期顺序；7/9/202410822土石方工程量的计算8/13/202310822土石方工程量的计算v2.调配区的大小应满足土方施工用主导调配区的大小应满足土方施工用主导机械的技术要求，例如调配区的范围应机械的技术要求，例如调配区的范围应该大于或等于机械的铲土长度，调配区该大于或等于机械的铲土长度，调配区的面积最好和施工段的大小相适应；的面积最好和施工段的大小相适应；7/9/202410922土石方工程量的计算2.调配区的大小应满足土方施工用主22土石方工程量的计算v3.调配区的范围应该和土方的工程量计调配区的范围应该和土方的工程量计算用的方格网相协调，通常是几个方格算用的方格网相协调，通常是几个方格组为一个调配区；组为一个调配区；v4.当土方运距较大或场区范围内土方不当土方运距较大或场区范围内土方不平衡时，可考虑就近借土或弃土，这时平衡时，可考虑就近借土或弃土，这时一个借土区或弃土区都可以作为一个调一个借土区或弃土区都可以作为一个调配区。配区。7/9/202411022土石方工程量的计算3.调配区的范围应该和土方的工程量22土石方工程量的计算v调配区的位置和大小确定以后，便可计算各挖、填调配区的位置和大小确定以后，便可计算各挖、填方调配区之间的方调配区之间的平距运距平距运距（挖、填方区之间的重心距离）（挖、填方区之间的重心距离）。取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角点。取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角点为坐标原点，一般情况下，按下式计算：为坐标原点，一般情况下，按下式计算：（见下两页图见下两页图）：v式中式中 Vi第第I个方格的土方量个方格的土方量v xi,yi第第I个方格的重心坐标个方格的重心坐标v当挖、填方区的距离较远，采用汽车、自行式铲运机或当挖、填方区的距离较远，采用汽车、自行式铲运机或其它运土工具沿工地道路或路线运土时，其运距按实际其它运土工具沿工地道路或路线运土时，其运距按实际情况确定。情况确定。7/9/202411122土石方工程量的计算调配区的位置和大小确定以后，便22土石方工程量的计算v挖填分区及土方量分布图：7/9/202411222土石方工程量的计算挖填分区及土方量分布图：8/13/7/9/20241138/13/202311322土石方工程量的计算v当采用多种机械进行施工时，不能按方量考虑，需要按当采用多种机械进行施工时，不能按方量考虑，需要按单方成本考虑。土方施工单价的确定比较复杂，为了简单方成本考虑。土方施工单价的确定比较复杂，为了简化计算，影响不大的因素可以剔除，用简略方法计算化计算，影响不大的因素可以剔除，用简略方法计算土方施工单价时可以按下式进行计算：土方施工单价时可以按下式进行计算：v 式中式中 cij由挖方区由挖方区i到填方区到填方区j的土方施工单价（元的土方施工单价（元/m3）v Es参加综合施工过程的各土方施工机械的台班费用（元参加综合施工过程的各土方施工机械的台班费用（元/台班）台班）v n参加参加i挖方区到挖方区到j填方区的土方综合施工过程的所有机械台数（台）填方区的土方综合施工过程的所有机械台数（台）v P由由i挖方区到挖方区到j填方区的综合施工过程的生产率（填方区的综合施工过程的生产率（m3/班）班）v E0参加综合施工的所有机械的一次性费用，包括机械进出场的运输参加综合施工的所有机械的一次性费用，包括机械进出场的运输费用，临时设施费用等（元）费用，临时设施费用等（元）v V该套机械在施工期内应完成的土方量（该套机械在施工期内应完成的土方量（m3）7/9/202411422土石方工程量的计算当采用多种机械进行施工时，不能按方22土石方工程量的计算v（三）、用“线性规划”方法进行土方调配v1、方法简介v 土方平衡与施工单价表见下页：土方平衡与施工单价表见下页：v 表中说明了整个场区划分为表中说明了整个场区划分为m个挖方区个挖方区A1，A2，Am，其相应的挖方量为，其相应的挖方量为a1，a2，am；并有；并有n个填方区个填方区B1，B2,Bn，其相应，其相应的填方量为的填方量为b1，b2,bn。假设挖填平衡，有：。假设挖填平衡，有：7/9/202411522土石方工程量的计算（三）、用“线性规划”方法进行土方22土石方工程量的计算v图片7/9/202411622土石方工程量的计算图片8/13/202311622土石方工程量的计算v从从A1到到B1的单位土方施工费（或运距）为的单位土方施工费（或运距）为c11，调配的，调配的填方量为填方量为x11。故一般地说，从。故一般地说，从Ai到到Bj则有则有cij，xij，则该，则该土方调配问题就化为这样一个数学模型，即要求求出一土方调配问题就化为这样一个数学模型，即要求求出一组组xij的值，使得目标函数：的值，使得目标函数：vv为最小值，而且（调配方量）为最小值，而且（调配方量）xij满足下列约束条件：满足下列约束条件：vXij0：挖方量挖方量 i=1，2，m；v填方量填方量 j=1，2，n；7/9/202411722土石方工程量的计算从A1到B1的单位土方施工费（或运22土石方工程量的计算v 根据约束条件知道，变量有根据约束条件知道，变量有mn个，而方程个，而方程个数有个数有mn个。由于挖填平衡，前面个。由于挖填平衡，前面m个方程个方程相加再减去后面相加再减去后面n1个方程之和，得第个方程之和，得第n个方程，个方程，所以实际独立个数只有所以实际独立个数只有mn1。v 由于变量个数多余独立方程个数，因此有无由于变量个数多余独立方程个数，因此有无穷多的解。而我们的目的是求出一组最优解，这穷多的解。而我们的目的是求出一组最优解，这种情况一般用种情况一般用“表上作业法表上作业法”求解较方便。求解较方便。7/9/202411822土石方工程量的计算8/13/202311822土石方工程量的计算v2、用、用“表上作业法表上作业法”进行土方调配进行土方调配v（1）.初始调配方案编制初始调配方案编制v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”。即即根据对应于根据对应于cij（运距或单价）最小的取（运距或单价）最小的取xij（调配方量）最大值的原则来进行。（调配方量）最大值的原则来进行。7/9/202411922土石方工程量的计算2、用“表上作业法”进行土方调配822土石方工程量的计算v 下面用（下页图）为例。先将图中信息下面用（下页图）为例。先将图中信息填人下面的挖填平衡及运距表。首先在运填人下面的挖填平衡及运距表。首先在运距表中找一个