土方计算(场地平整的土方计算和分配)
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场地平整土方量的计算和分配
场地平整施工的时间和意义
一般在开工前，大型施工机械会有较大的工作面。
一个
场地设计标高的确认
场地平整的尺度是什么？
——现场设计标高
程序:
确认场地设计标高→计算挖填体积→土方调配→确认土方施工方案。
01
影响场地标高的因素
1.满足工艺要求(化工厂管道布置)；
2.城市规划要求(方式、排水要求、防洪)扬州大运河边工程建设有防洪要求；
3.排水坡度(大于等于2‰)；
4.应用场内地形减少土方量(扬州宾馆1号楼有保安要求，楼旁用小土堆遮挡视线)；
5.平衡场内挖填，降低土方运输成本。
02
肯定方法
“最小二乘法”:网格四角施工高度的平方和最小，能满足最小工程量，保证挖填平衡；但计算工作量大；
“挖填平衡法”:场地内挖方量=填方量，土方总量不变。
概念直观，计算简单，精度能满足施工要求，但不能满足工程。
最小数量。
现场设计标高计算示意图
a)在地形图上划分正方形；b)设计立面示意图
1—等高线；2-天然地面；3—设计立面图；4—自然地面与设计标高平面的交线(零线)
03
填好天平，确认场地平整标高。
步骤:
1.H0场地设计标高的初步计算
计算原则:场地内土方在平整前后相等，达到挖填平衡，即挖方总量等于填方总量。
大众= VT
前v =后v
五、前土的体积计算？
已知条件:
地形图-平面图和等高线；
计算标高基准面以上的土壤体积；
计算单位-网格；
根据地形图划分网格。
边长a？
一般10 ~ 40m
根据地形的复杂程度，地面平坦的一面向上生长；
地面起伏大，边长小；
常用20m；为什么呢？
点高程Hij？
等高线间的线性插值方法——获取网格角点的高程；
如图所示:
如果没有地形图，可以在现场划分网格，将木桩打入边角，用水准仪测量边角标高。
H0:场地符合要求吗？
问题:
1)土壤疏松？
2)场地排水？
3)局部调整？
2.现场设计标高的调整
考虑因素和调整方法
(1)考虑到土质疏松，场地的设计标高将提高。
已知:H0、大众、AW、VT、AT、Ks、KS/，
拜托了。
调整后，土方仍应保持平衡。
VT+AT h =(大众-AW。h .)KS/，
大众= VT，
h =
(2)流量坡度的影响
一般排水坡度I应≥2‰，为单向或双向排水。
单向流量的计算:
HN=H0∓li
双向排水期间的计算:
HN=H0∓lxix∓lyiy
H0-场中中心点的高程。
流量斜率调整容易出现的问题？
+，-什么事？
排放坡度的方向ix、iy、lx和ly与-相同；
流量斜率的方向ix、iy、lx和ly与+相反；
(3)设计标高上的各种填方工程降低设计标高，或设计标高以下的各种挖方工程使设计标高进度受阻。
(4)由于边坡填挖方量不等，设计标高会有所增减。
(5)附近弃土会改变场地内的挖填量，导致场地设计标高的增减。
现场设计标高计算示意图
a)在地形图上划分正方形；b)设计标准技术资源网络高度示意图
1—等高线；2-天然地面；3—设计立面图；4—自然地面与设计标高平面的交线(零线)
二
土方量的计算
01
场地平整土方量的计算方法(网格法和剖面法)
网格方法包括以下步骤:
1、计算各转角的施工高度(即填挖高度)。
Hn = Hn- Hn/(设计标高-自然标高)
“+”是填充，“-”是剪切。
2.肯定“零线”，即挖方与填方的分界线。
先找到零点，然后连接零点。
3.计算每个网格的土方量。
有三种情况:
①4点挖(填)筑:
②挖填2(挖两个相邻点，填另外两个点):
如果第1点和第2点是挖掘点，则:
2挖2填，3挖1填。
③挖3填1(挖1填3):
充满
4.计算场地边坡土方量
边坡土方量可按三棱锥和三棱柱近似计算。
边坡土方计算示意图
02
场地平整土方计算实例
示例:已知:a=20m，ix=2%0，iy=3%0，不考虑k/s，二级土壤。计算各角点的设计标高，计算挖填体积。(VT、大众)
具体计算过程:
1.计算场地的设计标高H0
2.根据排水坡度计算各角点的设计标高。
3.计算每个角点的施工高度h。
4.肯定并画出“零线”
5.计算各方挖掘和填充的数量。
6、总结-挖、填-便于土方调配。
三
排出地下水。
01
排除地表水:排除场地低洼处的积水和雨水。
公共排水设施
排水沟(排水)-平地
截水沟(堵)-斜坡和高边
路堤(挡土)-围绕低洼区域
飞机状态:
布置在施工区域边缘或道路两侧；符合自然地形；与原排水系统一致；以及新的永久性排水系统；
截面尺寸要求:
沟渠和路堤的横截面应根据施工期间的位移来确定；排水沟≥500500纵坡i≥3‰，平坦区≥2‰，沼泽区≥1‰；必要时，应提供涵管以方便交通。
02
地下水位下降
为什么我们需要降水？
当基础底面低于地下水位时，地下水流入基坑，产生以下影响:
1.施工条件恶化；
2.降低地基承载力；
3.基坑边坡容易坍塌。
因此，为保证施工安全和质量，应降低地下水。
沉淀法:
1.集水坑脱水法(开式排水法)
集水坑降水法是在基坑开挖过程中，在基本尺度外设置集水坑，在坑底周围或中心开挖排水沟，使水流入集水坑后抽走。
轻型井点系统和过滤管结构
集水池设置
请求:
集水坑应设置在基本规模之外，在地下水的上游侧，距离20-40m，直径或宽度为0.6-0.8m，比开挖面低0.7-1m，(坑壁可用竹木加固)，比设计标高低1-2m，底部有30cm的砾石过滤层，防止基坑底部的土颗粒因失水而损坏。
2.井点沉淀法
点降水法(人工降低地下水)是指在基坑开挖前，在基坑周围或内部预先设置一定数量的滤管(井)，用抽水设备从中抽水，使地下水位降到坑底以下，在开挖前稳定下来。
角色:
1)改善施工条件；
2)加速土壤固结，提高土壤强度，陡坡减少土方量；
3)能防止流沙；
4)防止基底隆起，提高工程质量。
副作用:基坑周围可能出现不均匀沉降。
井点类型:
1)轻型井点:将基坑四周井点管埋设至地下水层，将井点管与主管道连接，利用抽水设备将地下水不断泵出井点管，使地下水位下降至基坑底部以下。实用K=0.1-50m/d，降水深度3-6m(次级6-12m)
轻型井点设备
系统:井点管38，51，长5-7m，过滤管1-1.5m，弯管和主管100-127mm。
泵送设备:
真空泵设备:真空泵、离心泵、水气分离器(集水箱)各100-120 m
喷射泵设备:由离心泵、喷射装置和循环水箱组成。每个导管架30-60m，用于淤泥、淤泥等低渗透性土层的降水。原理:喷嘴处的截面压缩使水流速度突然增大，压力突然下降，空腔内出现一部分真空空吸起水蒸气。
①平面布置
I)当坑顶宽度B≤6m，降水深度s≤5m时，采用单排井点，井点管放在上游侧，两端延伸长度≥B，I = 1/4。
Ii)如果B > 6m或土质较差，应采用双排井点；当面积较大时，应采用环形井点I = 1/10。
Iii)井点管间距一般为0.8-1.6m，一般≯2m。在主管道的转角处，靠近河边加密。当使用多套泵送设备时，每段主管的长度应大致相等，各段应断开。
②立面布置
井管处降水深度H≯6m，高出地面0.2-0.3m，滤水管埋在透水层内，井管埋深h ≥ h1+h+IL。
H1——主管道平台面至基坑底部的距离。
h-基坑底部至降水后地下水位的最小距离为0.5-1.0m
I-水力梯度
L ——井管到基坑中心的度数距离(单排情况下到坑底远端)。
如果h大于井管长度，可以降低埋地表面。
h不够时，可采用上集水坑降水，下井点降水。也可以采用二级轻型井点。
轻型井点计算
计算内容:
q、井点数量n、井距d、抽水设备选择等。
涌水量的计算基于井理论。
水井类型:不压井、压力井、完全井和不完全井组合成四种井型。
①涌水量的计算
以一口无压完整井为例，计算了泵送影响半径r和井半径r。
达西定律Q = KIA = Kdy/dxxy = K * 2xy = H2-H2 =
h-含水层厚度，
井内水深。
对于完全承压的单井:
m-含水层厚度，S-井水位下降深度，H-承压水头高度。
对于组井:Q浪涌=？∑Q片，假环井点
半径为x0的圆形井点系统的分析与计算。
无压全井环空井点系统；
对于未增压的不完全井组井:H0代替H，
实用条件:当(长/宽)> 5或坑宽b > 2r时，应按块计算。
井点管数n和井距d的确定
N = 1.1Q/q 1.1为备用系数；
q-单根最大出水量，65dl
d-过滤管的直径；
井点管间距D = L/n
实际d:
A)D≥15d(干扰过密)
b)k小时，d不宜过大。
c)在河流附近，D应适当减少。
D) 0.8、1.2、1.6、2.0m适用于联箱接头。
n由实际得到的d决定。
轻型井点抽水设备的选择
①真空泵:常用W5和W6干式真空泵，W5主管长≤100米，W6主管长≤120米。
最低空度:hk=10(h+△h)(KPa)
h-降水深度；△h-水头损失(1-1.5m)
HK < true 空泵true 空度< true 空度当浮标关闭阀门时
②喷射泵:QJD-60、QJD-90和JS-4S，排水分离分别为60、90和45 m3/h；主管≤50m
③水泵:一般用离心泵:Q，H吸，(H总)
Q泵≥(1.1-1.2)Q喘振；h吸收≥s+△h；
总h ≥H吸入+H排出，s-泵中心到井点下端的距离。
轻型井点施工
施工程序:准备工作-井点系统埋设-应用-拆除。
井点系统埋设:挖主管沟→排水主管→埋井点管→弯接头管→泵送设备试泵。(症结:打孔埋管)
冲管冲埋管:冲管50-70根，约300孔，比设计井点深500孔，井管周围填6-10cm厚粗砂，高1-1.5m至滤管顶部，顶部封0.5-1m粘土，渗水情况复核，试抽复核。
应用:放水规律:先大后小，先浑后清。请求持续泵送。
必要时，观察相邻建筑物的沉降情况。
2)电渗井点
如果土壤渗透系数很小，技术资源网(K3)会喷井点。
适用于弱透水层K=0.1-2 m技术资源网/d，降水深度大于6m(最高20m)。无法到达1级轻型井点。
注入井点设备主要由注入井管、高压水泵和管道系统组成。
4)管井井点
每隔一段时间钻一口管井，每口管井由水泵抽水，水泵由管井、吸(排)管和水泵组成。
K=20-200 m3/d在渗水量大的实际场所。井距20-50m，深度8-15m，井降水深度可达6-10m，有效降水深度3-5m。
5)深井点
3.实际规模:
坑内降水法:用于降水深度s较小的粗粒土或渗水量较小的粘性土层。
井点降水法:适用于降水深度S较大的土层或细砂、粉砂、软土地基。
两种方法也可以巧妙(混合)使用。
降水开始时间和降水停止时间:一般在基本建设完成、土方回填后停止。
03
流沙及其控制
流沙:地下水位以下的土壤为细砂、粉砂等。集水坑进行降水时，集水坑下方的土壤在水流作用下形成流动状态，随地下水流入基坑，称为流沙。也就是边挖边沙的现象。
流沙破坏:土壤承载力丧失，施工条件恶化，工人难以站立，基坑开挖至设计深度困难，易坍塌；挖空邻近的地基会导致周围的建筑物下沉、倾斜甚至倒塌。
①流沙的成因——流体动压
水动力压力:GD = -T = -I﹒rW(作用方向与t相反-土壤对水流的阻力)
可以看出GD与I和L的关系，GD的作用方向与水流方向相似。
GD方向:向上，不利；向下，有利。
当GD≥rs/(土体浸水程度严重)时，土体颗粒处于悬浮状态，土体抗剪强度等于0，土体颗粒进入基坑形成流沙。
(2)什么情况下容易产生流沙现象？
一、易产生于淤泥、细砂、粉土和淤泥中。一般需要注意挖深0.5m以上的地下水位。
b、与流体动压GD有关，GD大时容易产生。
③流沙的防治
重要的方式:
a、降低动水压力GD；
b、使动水压力GD方向向下；
c、切断地下水流，增加渗流通道。
具体措施:
一、枯水期施工；
b、抢挖抛大石块法——用于局部轻微流沙，取沙速度￠挖土速度；
c、设置止水帷幕法——渗流直径L↓、I↓、GD↓，且联合基坑支护较好；
d、水下开挖法——如沉井施工和铁锹施工；
E.人工降低地下水位-改变GD方向。
④管道:
当坑底为不透水层，地下水为承压水时，当坑底不透水层覆盖的土体重量小于承压水顶推力时，即当HrW≥hr土体(H-承压水头，H-土层厚度)时，随时会出现冒砂现象。