基坑开挖土方量计算.ppt

'项目四土石方开挖施工红河州农业学校水利水电工程专业林郁 项目四土石方开挖施工知识目标1.熟知土的施工分级和土方开挖施工流程2.了解土方的机械开挖方法3.掌握土方的压实方法能力目标1.能够根据施工条件确定土石方开挖方法2.会绘制含水量与干密度关系曲线图 掌握土方放坡考虑因素土质开挖深度施工工期地下水水位坡顶荷载气候开挖型式放坡开挖直壁开挖常用的边坡加固方法水泥砂浆抹面浆砌片石护坡堆置砂(土)包护坡塑料膜覆盖喷浆或挂网喷射混凝土 掌握土方工程的性质土的主要工程性质可松性渗透性含水量密实度抗剪强度土压力等。 土石方工程施工设计的主要任务安排合理的土石方施工程序，确定施工进度选择合理的施工方案，开挖、运输和填筑的施工方法、施工机械设备选型根据施工需要做出施工布置，主要是施工道路、堆料场、弃渣场及其他辅助设施的布置进行开挖、填筑的土石方利用与调配计算主要机械设备、材料和劳动力需要量。 熟悉土的工程分类依据开挖方法、开挖难易、坚固系数等，土分4级，岩石分12级。岩石的分级根据坚固系数的大小分级，前10级的坚固系数在1.5～20之间，除V级的坚固系数在1.5～2.0之间外，其余以2为级差；坚固系数在20～25之间，为XV级；坚固系数在25以上，为XVI级。 二、土的工程性质土的工程性质对土方施工方法的选择、劳动量和机械台班的消耗及工程费用等都有较大影响。1.土的含水量2.土的天然密度和干密度3.土的可松性系数4.土的渗透性 1.土的含水量土的含水量：土中水的质量与固体颗粒质量之比的百分率式中：m湿——含水状态土的质量,kg；m干——烘干后土的质量,kg；mw——土中水的质量,kg；mS——固体颗粒的质量,kg.土的含水量随气候条件、雨雪和地下水的影响而变化，对土方边坡的稳定性及填方密实程度有直接的影响. 2.土的天然密度和干密度土的天然密度:在天然状态下，单位体积土的质量。它与土的密实程度和含水量有关。土的天然密度按下式计算：式中:ρ——土的天然密度,kg/m3；m——土的总质量,kg；V—土的体积,m3.干密度:土的固体颗粒质量与总体积的比值.用下式表示： 式中ρd——土的干密度,kg/m3；mS——固体颗粒质量,kg；V—土的体积,m3.在一定程度上,土的干密度反映了土的颗粒排列紧密程度.土的干密度愈大,表示土愈密实.土的密实程度主要通过检验填方土的干密度和含水量来控制. 3、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。土的可松性用可松性系数表示，最初可松性系数KS=V2/V1最后可松性系数KS’=V3/V1用途：开挖、运输、存放，挖土回填，留回填松土 式中KS、KS′——土的最初、最终可松性系数；V1——土在天然状态下的体积,m3；V2——土挖出后在松散状态下的体积,m3；V3——土经压(夯)实后的体积,m3.土的最初可松性系数KS是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数KS′是计算填方所需挖土工程量的主要参数,各类土的可松性系数见第一节[表1.1]所示. 4、土的渗透性土的渗透性：指土体被水透过的性质.土的渗透性用渗透系数表示.渗透系数：表示单位时间内水穿透土层的能力,以m/d表示；它同土的颗粒级配、密实程度等有关,是人工降低地下水位及选择各类井点的主要参数。土的渗透系数见[表1-2]所示 表1-2  土的渗透系数参考表 土方量计算与调配1.2.1概述在土方施工之前,必须计算土方的工程量.但各种土方工程的外形有时很复杂,而且不规则.一般情况下,将其划分成为一定的几何形状,采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算.一、基坑土方量计算基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算(如图1-1所示).即：V=(F下+4F中+F上)H/6 式中H——基坑深度,m；F上、F下——基坑上、下底的面积，m2；F中—基坑中截面的面积，m2.图1-1  基坑开挖土方量计算图1-1基坑开挖土方量计算 基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(如图1-2所示)：沿长度方向分段计算Vi,再V=∑Vi断面尺寸不变的槽段：Vi=Fi×Li断面尺寸变化的槽段：Vi=(Fi上+4Fi中+Fi下)Li/6二、基槽土方量计算图1-2  基槽开挖土方量计算 1.2.2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.场地挖填土方量计算一般采用方格网法.方格网法计算场地平整土方量步骤为：1.读识方格网图2.确定场地设计标高3.计算场地各个角点的施工高度4.计算“零点”位置，确定零线5.计算方格土方工程量6.边坡土方量计算7.计算土方总量 一、读识方格网图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1-3所示.图1-3  方格网法计算土方工程量图 二、场地平整土方计算1、确定场地设计标高(1)考虑的因素(2)初步标高(按挖填平衡)(3)场地设计标高的调整 1—等高线；2—自然平面；3—设计平面任一方格4个角点标高 (1)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（一般取不小于2%0），满足排水要求.⑤场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：A.小型场地――挖填平衡法；B.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)。 (2)初步标高(按挖填平衡)场地初步标高：H11、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. (3)场地设计标高的调整考虑泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等进行调整.按泄水坡度调整各角点设计标高(如下图)：①单向排水时，各方格角点设计标高为:②双向排水时，各方格角点设计标高为： 图1-5 3.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：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).Hn------角点设计高程，H------角点原地面高程. 4.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“零点”(如图1-4所示).图1-6  零点位置 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),m；      a—方格网的边长，m. 5.计算方格土方工程量按方格底面积图形和表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.表1-3常用方格网点计算公式常用的有两种方法：四方棱柱体法或三角棱柱体法 6.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1-6中①～③、⑤～⑾)； 另一种为三角棱柱体(图1-6中④). 图1-7  场地边坡平面图 A三角棱锥体边坡体积式中l1——边坡①的长度；A1——边坡①的端面积；h2——角点的挖土高度；m——边坡的坡度系数，m=宽/高.B  三角棱柱体边坡体积 两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积式中l4——边坡④的长度；A1、A2、A0——边坡④两端及中部横断面面积. 7.计算土方总量将挖方区(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. 图1-8  某建筑场地方格网布置图 三、土方调配在平整场地土方工程量计算完成后进行.编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本.土方调配的原则：力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的原则.进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案.调配方案确定后，绘制土方调配图如图1.9在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距.图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡.A为挖方，B为填方. 图1-9  土方调配图 熟悉土的开挖方法及机械挖掘机械单斗式挖掘机多斗式挖掘机挖运组合机械推土机：穿梭式铲运机：环形、８字形 计算方格网零点及其零线零线即挖方区与填方区的交线，在该线上，施工高度为零。零线的确定方法是：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出（下图）方格边线上零点的位置，再将各相邻的零点连接起来即得零线。 正铲挖土和卸土的方式根据正铲挖土机与运输汽车的相对位置不同，正铲挖土和卸土方式有以下两种：（1）正向挖土、后方卸土。（2）正向挖土、侧向卸土。 反铲挖土机的开行方式及施工方法反铲挖土机的开行方式有沟端开行和沟侧开行两种。（1）沟端开行。挖土机位于基槽一端挖土，随挖随退，后退方向与基槽开挖方向一致。其优点是挖土方便，开挖的深度和宽度都较大。反铲挖土机如能在基槽两侧卸土，其最大挖土宽度为1．7倍挖土机的有效挖土半径。如基坑宽度超过1.7倍挖土机的有效挖土半径时，则可将基坑分条平行开挖。 （2）沟侧开行。挖土机位于基槽一侧挖土，随挖随平行于基槽移动。由于挖土机移动方向与挖土方向相垂直，所以机身稳定性较差，开挖的深度和宽度均较小，最大宽度为0.8倍挖土机的有效挖土半径，但可就近卸上堆置。一般在场地宽敞的临时性窄沟开挖中采用。 推土机推土机适于推挖一至三类土。用于平整场地，移挖作填，回填土方，堆筑堤坝以及配合挖土机集中土方、修路开道等。推土机的作业效率与运距有很大关系，下表为直铲作业时的经济运距。行走装置机型经济运距（m）备注履带式大型中型小型50~l00（最远l50）60~100（最远120）＜50上坡用小值下坡用大值轮胎式50~80（最远150） 铲运机的开行路线铲运机由挖至卸运行的循环路线称为开行路线。开行路线合理与否，将直接影响生产效率，所以要预先根据挖填方区的分布合理地组织。开行路线一般有以下两种形式：（1）环形路线。（2）８字形路线。 运输机械1. 循环式运输机械2. 连续式运输机械皮带运输机：特别适用于运输大量的粒状材料。3.装载机 熟悉土方填筑与压实的要求及注意事项 土料的压实标准对粘性土用压实度和最优含水率来控制，1级、2级坝和高坝的压实度应为98％～100％，3级中低坝及3级以下的中坝压实度应为96％～98％。设计地震烈度为8度、9度的地区，宜取上述规定的大值。对非粘性土用相对密度D来控制。砂砾石的相对密度不应低于0.75，砂的相对密度不应低于0.7，反滤料宜为0.7。 粘性土试验成果整理 粘性土试验成果整理 非粘性土试验成果整理 试验成果整理以单位压实遍数的压实厚度最大者，即在满足设计干容重的条件下，压实厚度同压实遍数的比值最大者视为最经济合理的组合。 熟悉土壁支撑的形式板桩重力式挡墙悬臂式（组合）排桩土钉墙地下连续墙土层锚杆内支撑体系 项目实训：计算回填压实干密度检测值 项目小结本项目旨在让学生认识什么土石方开挖工程。对土石方开挖工程的施工流程进行充分认识，对控制工程发挥效益的土方开挖应该有一个清晰的认识。通过任务的学习，最后完成项目实训：计算回填压实干密度检测值。思考练习：1、简述土方工程施工的流程。2、简述羊足碾、气胎碾、振动碾各适合压实哪几种土料？3、土方工程施工运用的主要机械有哪几种类型？4、填土压实的质量检查有哪些指标？'