《建筑施工》第一章 土方工程

对式1-9的ci、x
i
、
y
分别求偏导数，并令其为0，于是
得：
n
c
pi (c xiix yii y zi ) 0
i 1
n
ix i1 pi xi (c xi ix yi i y zi ) 0
i y
n i 1
pi yi (c xiix
yiiy zi ) 0
（1-10）
z'izolxixlyiy
（1-5）
图1-2 场地泄水坡度
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z i
施工高度计算
求得z
' i
后，即可按下式计算各角点的施工高
度Hi，施工高度的含义是该角点的设计标高与原地
形标高的差值：
Hi zi' zi
（1-6）
式中 z i —— 角点的原地形标高。
若Hi为正值，则该点为填方，Hi为负值则为
挖方。
O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
降低地下水土位的及渗选透择系数各参类考井值点的主要参数。
土的种类
K(m/d)
亚粘土、粘土 <0.1
亚粘土
0.1～0.5
含亚粘土的粉砂 0.5～1.0
纯粉砂
1.5～5.0
含粘土的细砂 10～15
土的种类 含粘土的中砂及纯细砂 含粘土的细砂及纯中砂 纯粗砂 粗砂夹砾石 砾石
A1、A2——基坑上、下底的面积，m2； A0 —基坑中截面的面积，m2。
第三节 土方工程量计算与土方调配
O基槽土方量计算可沿长度方向分段计算：
V1 L6(A14A0A2)
式中 V1——第一段的土方量，m3； L1 —第一段的长度，m。
将各段土方量相加即得总土方量：
VV1V2Vn
第三节 土方工程量计算与土方调配
O一、基坑（槽）土方量计算 O二、场地平整土方施工方案的确定 O三、场地平整土方量的计算 O四、土方调配
第三节 土方工程量计算与土方调配
O一、基坑（槽）土方量计算 O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。
VH 6 (A14A0 A2)
式中
H ——基坑深度，m；
第三节 土方工程量计算与土方调配
O四、土方调配
O1、目的：就是使土方总运输量或土方施工成本最小的 条件下，确定填挖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。
第三节 土方工程量计算与土方调配
O2、土方调配原则： O① 应力求达到挖、填平衡和运量最小的原则； O② 应考虑近期施工与后期利用相结合的原则； O③ 应采取分区与全场相结合来考虑的原则； O④ 应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合； O⑤ 应合理布置挖填方分区线，选择恰当的调配方向、
B 三角棱柱体边坡体积
V4
A1 A2 2
l4
两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积
V4 l64 (A14A0A2)
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。
C 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。
Wm湿 -m干100%mw100%
m干
ms
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱkg。
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。
第一节 概述
O3.土的渗透性
O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。
2
pn c xnix yniy zn
当σ的值最小时，该设计平面既能使土方工程
量最小，又能保证填挖方量相等（填挖方不平衡时， 上式所得数值不可能最小）。这就是用最小二乘法 求最佳设计平面的方法。
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1.2.2.2 最佳设计平面的计算方法
为了求得σ最小时的设计平面参数c、i x 、i y 可以
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1.2.2 最佳设计平面
最佳设计平面即设计标高满足规划、 生产工艺及运输、排水及最高洪水位等要 求，并做到场地内土方挖填平衡，且挖填 的总土方工程量最小。
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1.2.2.1 最佳设计平面设计原理
任何一个平面在直角坐标体系中都可以用三
个参数 c、i x 、i y 来确定（图1-3）。
c — 原点标高；
砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚硬石八类。
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。
O土的工程分类与现场鉴别方法见下表
第一节 概述
O三、土的工程性质
；
a—方格网的边长，m。
第三节 土方工程量计算与土方调配
O（三）场地土方量的计算 O1.方格土方量的计算 全挖全填方格 两挖两填方格
三挖一填方格（三填一挖）
第三节 土方工程量计算与土方调配
O2.边坡土方量的计算 O 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，
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应用上述准则方程时，若已知c 或ix，或 iy 时，只要把这些已知值作为常数代入，即可求 得该条件下的最佳设计平面。
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设计标高调整
实际工程中，对计算所得的设计标高，还应考虑下述 因素进行调整，这工作在完成土方量计算后进行。
(1) 考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，以达到
土方量的实际平衡。
1.2.1.1 计算原则 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1-1a）。原地形 高可利用等高线用插入法
a) 地形图方格网
求得或在实地测量得到。图1-1 场地设计标高计算示意图
1—等高线
13
1.2.1.1 计算原则
按照挖填土方量相等的
z12
z11
z z 21
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O二、场地平整土方施工方案的确定 O1.先平整整个场地，后开挖基坑（槽）； O2.先开挖基坑（槽），后平整场地； O3.边平整场地，边开挖基坑（槽）。
O在场地平整前，必须确定场地设计标高、计算挖填方量、 确定土方调配方案，并合理选择施工机械，拟定施工方案。
第三节 土方工程量计算与土方调配
O三、场地平整土方量的计算 （一）方格网法计算场地平整土方量步骤为： O1.划分方格网（边长一般为10~40m）； O2.计算角点的自然地面标高； O 3.计算场地设计标高H0； O4.根据泄水（≥2 0/00 ）等要求调整设计标高； O5.计算角点施工高度； O6.标出“零线”；
ix
tan
c, a
x 方向的坡度；
iy
tan
c, b
y 的方向坡度
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1.2.2.1 最佳设计平面设计原理
在（图1-3）所示的这个平面上任何 一点 i 的标高z i' ，可以根据下式求出：
zicxiixyiiy (1-7)
其中
yi
x i — i 点在 x 方向的坐标；
— i 点在 y 方向的坐标。
第一章 土方工程
第一节 土方工程概述
一、土方工程的分类及特点 包括一切土的挖掘、填筑和运输等过程以及排水、降
水、土壁支撑等准备和辅助工程。 1、分类：场地平整、土方开挖、土方回填与压实等。 2、土方工程施工特点：
①工程量大、劳动繁重； ② 施工条件复杂； ③受场地限制。
第一节 土方工程概述
O二、土的分类与现场鉴别方法 O按土开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、
O一种为三角棱锥体，另一种为三角棱柱体，如下图所 示。
第三节 土方工程量计算与土方调配
第三节 土方工程量计算与土方调配
A 三角棱锥体边坡体积
V1
1 3
A1l1
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。
第三节 土方工程量计算与土方调配
但要注意，在计算施工高度总和时，应考虑 方格网各点施工高度在计算土方量时被应用的次
数Pi，令σ为土方施工高度之平方和，则:
n
p iH i2p 1 H 1 2p 2 H 2 2p n H n 2 （1-9）
i 1
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将公式（1-8）代入上式，得:
p1(c x1ix y1iy z1)2
p2(c x2ix y2iy z2)2
O1.土的可松性
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，仍不能恢复原来的体积。
O 最初可松性系数 Ks= V2 / V1
O 最终可松性系数 Ks‘ = V3 / V1
O 其中：V1----土在自然状态下的体积；
O
V2----土经开挖后松散体积；
第一节 概述
O2.土的天然含水量
z o 4 1 n z 1 2z 2 3z 3 4z 4 （1-4）
式中
z1 —— 一个方格独有的角点标高； z2、z3、z4 —— 分别为二、三、四个方格
所共有的角点标高。
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1.2.1.2 计算步骤
1. 划分场地方格网； 2. 计算或实测各角点的原地形标高； 3. 按式（1-4）计算场地设计标高； 4. 设计标高调整； 5. 施工高度计算。
下面分别讨论： 设计标高调整与施工高度计算问题
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设计标高调整
设计标高的调整主要是泄水坡度的调整， 由于按式（1-4）得到的设计平面为一水平的 挖填方相等的场地，实际场地均应有一定的泄 水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施 工时所采用的设计标高。