第1章 土方工程

zi z0 il
图1-6 （a）场地泄水坡度
1.2.1 场地设计标高的确定


（4）最终确定场地 设计标高： 双向泻水时，场地各 方格角点的设计标高 为：
zi z0 ixl x i y l y
图1-6 （b）场地泄水坡度
1.2.1 场地设计标高的确定


2.最佳设计平面法


1.1.1 土的工程分类

土石的种类繁多，其分类方法很多。从建筑施 工的角度，按土的开挖难易程度不同，可将土 石分为八类： 第一类（松软土） 第二类（普通土） 第三类（坚土） 第五类（软石） 第六类（次坚石） 第七类（坚石）

第四类（砂砾坚土） 第八类（特坚石）
1.1.2 土的工程性质
1.2.3 土方调配


用“表上作业法”进行土方调配，步骤如下： （1）根据图1-10 编制土方调配表 （2）编制初始调配方案 （3）调配方案的最优化检验 （4）调配方案的调整 （5）绘出土方调配图（图1-9）
1.3 基坑工程


一个建筑物或构筑物的施工，一般都须首先进 行基坑开挖。在基坑开挖时，需解决以下三方 面的问题： 一是如何保持基坑（槽）土壁稳定的问题； 二是施工降排水问题； 三是确定开挖方案及开挖方法。
x11 x12 x13 500
x21 x22 x23 500
x31 x32 x33 500
x11 x21 x31 x41 800
x12 x22 x32 x42 600
x41 x42 x43 400

x13 x23 x33 x43 500

课程的教学目的

通过学习使学生掌握建筑工程施工的基本知识、 基本理论和决策方法，使学生具有解决建筑工 程施工技术和施工组织计划问题的初步能力。 通过本课程的教学实践环节，使理论联系实际， 加深对本课程的理解，增强感性认识，提高动 手能力。

课程的特点

1.涉及面广，具有综合性；
2.实践性、工艺性强； 3.发展迅速
课程的学习方法



1.注意理论和实践相结合，以及知识的综合运 用； 2.记好笔记，积极参与课堂讨论； 3.认真思考，提出问题，解决问题；培养分析 问题的能力； 4.对一些操作性较强的内容，要通过施工业务 实习、现场教学、参观等教学环节进行学习。
第1章 土方工程
1.1 1.2 1.3 1.4 概述 场地平整 基坑工程 土方的填筑与压实
P S C
式中：P——机械压实的有效作用力（MPa） C——原状土的抗陷系数（MPa）
1.1.2 土的工程性质


3．土的渗透性
土的渗透性即指土体被水所透过的性质。 达西定律：地下水在土体内渗流的速度与水位 差成正比，与地下水渗流路径的长度成反比， 其表达式为：
Δh v ki k L
1.2.1 场地设计标高的确定

（3）场地设计标高调整： 实际工程中，对计算所得的设计标高z0，还应 考虑以下因素进行调整： 1）考虑土的可松性影响

图1-5 土的可松性对设计标高的影响
1.2.1 场地设计标高的确定

（3）场地设计标高调整： 设计标高增加值为：
Vw ( K s 1) h FT Fw K s



（4）最终确定场地设计标高： 按上述计算和调整后的设计标高得到的设计平 面为一水平面，实际场地均应有一定的泻水坡 度。 1）当设计对泄水坡度有规定时，按设计要求确 定； 2）当设计无要求时，取泄水坡度 i≥2‰； 3）排水方向取顺自然地面方向。
1.2.1 场地设计标高的确定
（4）最终确定场地设计标 高： 单向泻水时，场地各方格 角点的设计标高为：

1.2 场地平整
1.2.1 场地设计标高的确定

确定场地设计标高一般有两种方法： 1.挖填土方量平衡法
对于小型场地平整，原地形比较平缓，对场地 设计标高无特殊要求，可按“挖填土方量平衡 法”确定场地设计标高。 2.最佳设计平面法
这种方法计算较繁杂，实际工程中应用不多， 只有对大型场地或地形比较复杂时，才用“最 佳设计平面法”进行竖向规划设计。
1.2.2 场地平整土方量的计算
图1-8 场地方格网及自然地面标高
作业：

一建筑场地方格网及各方格顶点标高如图⑴所 示，方格网边长为20m，场地表面要求的泻水 坡度，。试求： 1）按挖填平衡的原则确定场地设计标高（不 考虑土的可松性）；
2）各方格角点的施工高度，并标出零线； 3）计算场地平整的土方量（不考虑边坡土方 量）。
编制土方调 配图及土方 平衡表
用“线性规划” 方法确定土方 调配方案
1.2.3 土方调配

1.土方调配区的划分，平均运距和土方 施工单价的确定
（1）调配区的划分原则 （2）平均运距的确定 （3）土方施工单价的确定

1.2.3 土方调配


2.确定最优土方调配方案
土方的最优调配方案，可根据线性规划中的 “‘表上作业法”，直接在土方平衡表上进行， 这种方法既简便又科学。


1. 土的可松性
土具有可松性。即自然状态下的土，经过开 挖后，其体积因松散而增大，以后虽经回填 压实，仍不能恢复。土的可松性程度用可松 性系数表示，即：
V2 Ks V1
V3 Ks V1
1.1.2 土的工程性质


2．原状土经机械压实后的沉降量
原状土经机械往返压实或其他压实措施后，会 产生一定的沉陷，根据不同的土质，其沉陷量 在3～30cm之间。可按下述经验公式计算：
z 21 z 11 z 22
3
z 12
2
z0
1 z0 (z1 2z2 3Z 3 4z4 ) 4n
a
a b)
a
图1-4 场地设计标高计算示意图 2—自然地面；3—设计平面
a
a
a
1.2.1 场地设计标高的确定


（2）计算步骤： 1）将场地划分成方格网， 10m ~ 40m ； a 2）用插入法或实测确定各方格角点的地面标 高； 3）按前述计算公式计算场地设计标高； 4）设计标高调整； 5）最终确定场地的设计标高

1.2.2 场地平整土方量的计算

场地平整土方量的计算，通常采用“方格网 法”，其计算步骤如下：

1.计算各角点施工高度Hi
H i zi zi
式中
z i——i角点的设计标高，m； z i ——i角点的自然地面标高，m。
(“＋”为填方高度，“－”为挖方高度)
1.2.2 场地平整土方量的计算

3.计算各方格挖、填土方量
H1 H2 a a) H3
a
一般采用“四棱柱体法”计算。
H4
（1）全挖、全填方格
a V ( H1 H 2 H 3 H 4 ) 4
2
图1-7 a ）全挖、全填方格
1.2.2 场地平整土方量的计算
（2）部分挖方、部分填方方格
H1 H4
a
H1 H4 H2 a H3

【例1-2】教材图1-10为一矩形广场 ，图中小方 格的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字 为各调配区之间的平均运距，试求土方调配最 优方案 。
1.2.3 土方调配
图1-10 某矩形广场各调配区的土方量和平均运距
1.2.3 土方调配

“表上作业法”的思路： 土方调配的问题即求一组的值，使目标函数为最小值 并满足下列约束条件：



1.2.2 场地平整土方量的计算


5.计算总土方量
V挖=∑Vi挖
V填=∑Vi填
【例1-1】一建筑场地方格网及各方格角点标高 如图1-8所示，方格网边长为20m，双向泻水坡 度ix=0.3%，iy=0.2%,试按挖填平衡的原则确定场 地设计标高（不考虑可松性的影响），并计算场 地平整的土方量（不考虑边坡土方量）。


1.2.1 场地设计标高的确定
1.挖填土方量平衡法
将场地划分成边长为a 的若干方格，并将方 格网点的原地形标高标 在图上（图1-3）。原 地形高可利用等高线用 插入法求得或在实地测 量得到。
图1-3 场地设计标高计算示意图 1—等高线
1.2.1 场地设计标高的确定

（1）计算原则： 按照挖填土方量相等 的原则（图1-4）， 场地设计标高可按下 式计算：

调整后的设计标高为：
z0 z0 h
1.2.1 场地设计标高的确定


（3）场地设计标高调整 2）考虑工程余土和工程用土，相应提高或降 低设计标高。 3）根据经济比较结果，如采用场外就近取土 或场外就近弃土的施工方案，引起挖、填土方 量的变化，需将设计标高进行调整。
1.2.1 场地设计标高的确定
a
( H 挖 ) 2 a V挖 4 H
2
2 (H 填） a V填 4 H 2
H2 a H3
b)
c)
图1-7 b）两挖、两填方格 c)三挖、一填方格
1.2.2 场地平整土方量的计算


4.计算场地边坡土方量
为了保持土体的稳定和施工安全，挖方和填方 的边沿均应做成一定坡度的边坡。 边坡的土方量可分为两种近似几何形体，即三 角棱锥体和三角棱柱体。 1 三角棱锥体体积为： V lF 3 1 三角棱柱体体积为： V ( F1 F2 )l 2
根据约束条件可知，未知量xij有m×n个，而方程只有 m+n-1个，无法求解。
1.2.3 土方调配

“表上作业法“的思路是：先令m×n-（m+n-1） 个未知量为0，则可求出第一组（m+n-1）未知 量的值，并可求出与之相应的目标函数值，若 非最优解，则可在解中取一个xij令其为0，重 新求解，此时若目标函数值小于前一解，则继 续调整，直至目标函数值最小，便得到最优解。


作业：
图⑴
1.2.3 土方调配

土方调配的目的：是在土方总运输量最小 (m3 · m)或土方运输成本最低（元）的条件下， 确定填挖方区土方的调配方向和数量.
图1-9土方调配图 箭线上方为土方量（m3），箭线下方为运距（m）
1.2.3 土方调配

土方调配的步骤：
计算场地 平整的土 方量 划分土 方调配 区 计算平均运 距，确定施 工单价
建 筑 施 工
绪

论

“建筑施工”是土木工程专业建筑工程方向学 生的一门主要的专业课。 建筑施工是将设计者的思想、意图及构思转化 为现实的过程。 “建筑施工”是研究建筑工 程施工技术、工艺原理和施工组织管理的一般 规律的学科。 建筑施工分为施工技术和施工组织两大部分。
课程的研究对象和任务

主要任务：研究建筑工程施工技术和施工组织 的一般规律。 研究对象：建筑工程施工中，各主要工种工程 的施工工艺及工艺原理；施工项目科学的组织 原理以及建筑工程施工中的新技术、新材料、 新工艺的发展和应用。
第1章 土方工程
图1-1 土方工程施工
1.1 概述

土方工程是建筑工程施工的主要工种工程之一， 最常见的土方工程有：场地平整、基坑（槽）开 挖、地坪填土、路基填筑及基坑回填土等。 土方工程施工具有工程量大、wenku.baidu.com动繁重和施工条 件复杂等特点，同时又受气候、水文、地质、地 下障碍等因素的影响较大，不确定因素较多，有 时施工条件极为复杂。 因此，在组织土方工程施工前，应制订出技术可 行、经济合理的施工设计方案。


2.确定零线
零线即挖方区与填方区的交线，在零线上，施 工高度为0。 要确定零线，应先确定零点，当方格的两个角 点一挖一填时，两角点连线上的挖填分界点即 为零点，其位置可按下式计算： aH1 x H1 H 2 零点也可用图解法求得。
将方格网各相邻边线上的零点连接起来，即为 零线。


1.2.2 场地平整土方量的计算
“最佳设计平面法”就是应用最小二乘法的原 理，将场地划分成方格网，使场地内方格网各 角点施工高度的平方和为最小，由此计算出的 设计平面，既可满足挖方量与填方量平衡，又 能保证总的土方量最小，因此称为“最佳设计 平面”。 但这种方法计算较繁杂，实际工程中应用不多， 只有对大型场地或地形比较复杂时，才用此法 进行竖向规划设计。
当水力坡度 i=1 时，地下水在土 中渗流的速度，称渗透系数K。
Δh
L
图1-2 达西定律
1.2 场地平整

大型工程项目通常都要确定场地设计平面，进 行场地平整。场地平整就是将自然地面平整为 施工所要求的平面。 场地平整前，要确定场地设计标高；计算挖方 和填方的土方量；确定挖方和填方的平衡调配 方案；并根据工程规模、工期要求、现有的机 械设备条件，选择土方机械，拟订施工方案。