1、1單元2 土方工程施工土方量的計算與調配2.1土方機械化施工2.2土方開挖2.3土方填筑與壓實2.4基礎工程施工基礎工程施工2項目2.1 土方量的計算與調配 o2.1.1 基坑、基槽土方量計算n1基坑土方量計算o基坑土方量可按立體幾何中的擬柱體（由兩個平行的平面做底的一種多面體）體積公式計算（如圖2.1），即()201坑 46AAAHV+=式中： H 基坑深度，m； A1、A2基坑上、下底的面積，m2； A0 基坑中截面的面積，m2。基礎工程施工基礎工程施工3項目2.1 土方量的計算與調配 n2基槽土方量計算o基槽和路堤、管溝的土方量，可沿其長度方向分段后，再按基坑土方量計算方法分別計算各段土

2、方量，匯總得到總土方量。即：式中：Vi基槽的第i段土方量（m3）。 =iVV槽o一般在工程實際中，基槽土方量的計算多按照不同基槽斷面，以基槽的長度乘以相應斷面積計算。即：ALVi 槽式中：Li基槽所在斷面的長度（m）； A基槽所在斷面的平均斷面積（m2）。基礎工程施工基礎工程施工4項目2.1 土方量的計算與調配 o2.1.2 場地平整土方量計算n場地平整就是將現場天然地面改造成施工所要求的設計平面。首先要確定場地設計標高（通常由設計單位在總圖規劃和豎向設計中確定），計算挖、填土方工程量，確定土方調配方案；并根據工程現場施工條件、施工工期及現有機械設備條件，選擇土方施工機械，擬定施工方案。n場地

3、挖填土方量計算有橫截面法和方格網法兩種。基礎工程施工基礎工程施工5n橫截面法是將要計算的場地劃分成若干橫截面后，用橫截面計算公式逐段計算，最后將逐段計算結果匯總。橫截面法計算精度較低，可用于地形起伏變化較大地區。 n在地形起伏變化較大的地區，或挖填深度較大，斷面又不規則的地區，采用斷面法比較方便。其方法為：沿場地取若干個相互平行的斷面（可利用地形圖定出或實地測量定出），將所取的每個斷面（包括邊坡斷面），劃分為若干個三角形和梯形（如圖2.2）。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工6n斷面面積求出后，即可計算土方體積，設各斷面面積分別為：F1、F2、Fn。 n相鄰兩斷面間的距離

4、依次為：L1、L2、L3Ln，則所求土方體積為： 項目2.1 土方量的計算與調配 nnnLFFLFFLFFV1232121212121基礎工程施工基礎工程施工7n下面著重介紹下方格網法。其計算步驟如下：項目2.1 土方量的計算與調配 n1.確定場地設計標高確定場地設計標高o大型工程項目通常都要確定場地設計平面，進行場地平整。場地平整就是將自然地面改造成人們所要求的平面。場地設計標高應滿足規劃、生產工藝及運輸、排水及最高洪水位等要求，并力求使場地內土方挖填平衡且土方量最小。基礎工程施工基礎工程施工8o確定場地設計標高的方法，有“挖填土方量平衡法”和“最佳設計平面法”。前者是場地設計標高確定一般方

5、法，如場地比較平緩，對場地設計標高無特殊要求，可按照“挖填土方量相等”的原則確定場地設計標高。后者是采用最小二乘法原理，計算出最佳設計平面。所謂最佳設計平面，是指場地各方格角點的挖、填高度的平方和為最小，按照這樣的設計平面，既能滿足土方工程量為最小，也能保證挖填土方量相等，但是此法的計算較為繁瑣。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工9n1）挖填土方量平衡法o挖填土方量平衡法，概念直觀，計算簡便，精度能滿足工程要求。采用挖填土方量平衡法確定場地設計標高，可按下述方法進行：o如圖2.3（a）所示，將地形圖上場地的范圍劃分為若干方格。每個方格的角點標高，可根據地形圖上該角點相鄰兩

6、等高線的標高，用插入法（圖2.4）求得。在無地形圖的情況下，可在地面用木樁打好方格網，然后用儀器直接測出各角點標高。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工10項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工11o從工程經濟效益的角度來說，合理的設計標高，應該使得場地內的土方，在場地平整前和平整后相等而達到挖方和填方的平衡，如圖2.3（b）所示，即：o由上式可得到：項目2.1 土方量的計算與調配 niiiiiHHHHaHna143212024niiiiiHHHHnH14321041式中：H0所計算場地的設計標高（m）； a方格邊長（m）； n方格數； Hi1、Hi2、H

7、i3、Hi4第i個方格四個角點的原地形標高（m）。基礎工程施工基礎工程施工12o從圖2.3（b）可以看出，H11系一個方格的角點標高，H12及H21系相鄰兩個方格的公共角點標高，H22系相鄰的四個方格的公共角點標高。如果將所有方格的四個角點相加，則類似H11這樣的角點標高加一次，類似H12、H21的角點標高需加兩次，類似H22的角點標高要加四次，這種在計算過程中被應用次數Pi反映了各角點標高對計算結果的影響程度，測量上的術語稱為“權”。考慮各角點標高的“權”，式2-6可改寫為便于計算的形式：項目2.1 土方量的計算與調配 nHHHHH443243210基礎工程施工基礎工程施工13n2）最小二乘

8、法原理求最佳設計平面o挖方量與填方量平衡，但不能保證總的土方量最小。應用最小二乘法的原理，可求得滿足上述兩個條件的最佳設計平面，即設計標高滿足規劃、生產工藝及運輸、排水及最高洪水水位等要求，并做到場地內土方挖填平衡，且挖填的總土方工程量最小。o當地形比較復雜時，一般需設計成多平面場地，此時可根據工藝要求和地形特點，預先把場地劃分成幾個平面，分別計算出最佳設計單平面的各個參數。然后適當修正各設計單平面交界處的標高，使場地各單平面之間的變化緩和且連續。因此，確定單平面的最佳設計平面是豎向規劃設計的基礎。 項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工14o我們知道，任何一個平面在直角坐標

9、體系中都可以用三個參數c，ix，iy來確定（圖2.7）。在這個平面上任何一點i的標高，可以根據下式求出： 項目2.1 土方量的計算與調配 ii xi yHcxiyi 式中：ixi點在x方向的坐標； iyi點在y方向的坐標。基礎工程施工基礎工程施工15o與前述方法類似，將場地劃分成方格網，并將原地形標高Hi標于圖上，則該場地方格網角點的施工高度為：項目2.1 土方量的計算與調配 iiii xi yihHHcxiy iH式中：hi方格網各角點的施工高度（m）； Hi方格網各角點的設計平面標高（m）； Hi方格網各角點的原地形標高（m）。基礎工程施工基礎工程施工16o由土方量計算公式可知，施工高度之

10、和與土方工程量成正比。由于施工高度有正有負，當施工高度之和為零時，則表明該場地土方的填挖平衡，但它不能反映出填方和挖方的絕對值之和為多少。為了不使施工高度正負相互抵消，若把施工高度平方之后再相加，則其總和能反映土方工程填挖方絕對值之和的大小。但要注意，在計算施工高度總和時，應考慮方格網各點施工高度在計算土方量時被應用的次數Pi，令為土方施工高度之平方和，則：項目2.1 土方量的計算與調配 22221 1221niinniPhPhPhP h22211112222()()()xyxynn xn ynP cxiyiHP cx iy iHP cx iy iH基礎工程施工基礎工程施工17o當的值最小時，

11、該設計平面既能使土方工程量最小，又能保證填挖方量相等（填挖方不平衡時，上式所得數值不可能最小）。這就是用最小二乘法求最佳設計平面的方法。o為了求得最小時的設計平面參數c，ix，iy，可以對上式的c，ix，iy分別求偏導數，并令其為0，于是得：項目2.1 土方量的計算與調配 0)(0)(0)(111iyixiniiiiyixiniiixiyixiniiHiyixcyPiHiyixcxPiHiyixcPcy基礎工程施工基礎工程施工18o經過整理，可得下列準則方程：o式中：o其他依次類推。項目2.1 土方量的計算與調配 000 xyxyxyP cPx iPy iPHPx cPxx iPxy iPxH

12、Py cPxy iPyy iPyH 12112211 1222111222nnnnnnnnnPPPPPxP xP xP xPxxP x xP x xP x xPxyP x yP x yP x y基礎工程施工基礎工程施工19o解聯立方程組，可求得最佳設計平面（此時尚未考慮工藝、運輸等要求）的三個參數c，ix，iy。然后即可算出各角點的施工高度。o在實際計算時，可采用列表方法（表2-1）。最后一列的和Ph可用于檢驗計算結果，當Ph=0，則表明計算無誤。o應用上述準則方程時，若已知C或ix，或iy時，只要把這些已知值作為常數代入，即可求得該條件下的最佳設計平面，但它與無任何限制條件下求得的最佳設計平

13、面相比，其總土方量一般要比后者大。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工20項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工21n3）調整場地設計標高o初步確定場地設計標高僅為一理論值，實際上，還需要考慮以下因素對初步場地設計標高值進行調整，這工作在完成土方量計算后進行。o土的可松性影響。由于具有可松性，會造成填土的多余，需相應地提高設計標高，以達到土方量的實際平衡。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工22o場內挖方和填方的影響。由于場地內大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方，以及從經濟角度比較，將部分挖方就近棄于場外（簡稱棄土）或將部分填方就近

14、取土于場外（簡稱借土）等，均會引起挖填土方量的變化。必要時，需重新調整設計標高。o考慮工程余土或工程用土，相應提高或降低設計標高。o場地設計平面的調整工作也是繁重的，如修改設計標高，則須重新計算土方工程量。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工23n2. 劃分場地方格網劃分場地方格網o方格網圖由設計單位（一般在1500的地形圖上）將場地劃分為邊長a1040m的若干方格，與測量的縱橫坐標相對應，在各方格角點規定的位置上標注角點的自然地面標高和設計標高，如圖2.8所示。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工24項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程

15、施工25n3.計算場地各個角點的施工高度計算場地各個角點的施工高度o施工高度為角點設計地面標高與自然地面標高之差，是以角點設計標高為基準的挖方或填方的施工高度，填在方格點的右上角。各方格角點的施工高度按下式計算： 項目2.1 土方量的計算與調配 HHhnn式中：hn角點施工高度，即填挖高度（m）。以“+”為填，“”為挖； Hn角點設計標高（m）； H角點的自然地面標高（m）。 基礎工程施工基礎工程施工26n4.確定確定“零線零線”o如果一個方格中一部分角點的施工高度為“+”，而另一部分為“”時，此方格中的土方一部分為填方，一部分為挖方。計算此類方格的土方量需先確定填方與挖方的分界線，即“零線”

16、。o“零線”位置的確定方法是：先求出有關方格邊線（此邊線一端為挖，一端為填）上的“零點”（即不挖不填的點），然后將相鄰的兩個“零點”相連即為“零線”。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工27o如圖2.9所示，設h1為填方角點的填方高度，h2為挖方角點的挖方高度，o為零點位置，則可求得項目2.1 土方量的計算與調配 1112ahxhh2212ahxhh式中：x1、x2角點至零點的距離（m）； h1、h2相鄰兩角點的施工高度（m），均用絕對值； a方格網的邊長（m）。 基礎工程施工基礎工程施工28o在實際工程中，確定零點的辦法也可以用圖解法，如圖2.10所示。方法是用尺在各角點

17、上標出挖填施工高度相應比例，用尺相連，與方格相交點即為零點位置。將相鄰的零點連接起來，即為零線。它是確定方格中挖方與填方的分界線。 項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工29n5.計算場地填挖土方量計算場地填挖土方量o零線確定后，便可進行土方量的計算。按方格網底面積圖形和表2-2中的計算公式，計算每個方格內的挖方或填方量。 項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工30項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工31項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工32n6.計算邊坡土方量計算邊坡土方量o邊坡土方量計算不僅用于平整場地，而且可用

18、于修筑路堤、路塹的邊坡挖、填土方量計算，其計算方法常采用圖解法。o圖解法系根據地形圖和邊坡豎向布置圖或現場測繪，將要計算的邊坡劃分成兩種近似的幾何形體進行土方量計算，一種為三角棱錐體，如圖2.11中、，另一種為三角棱柱體，如圖2.11中。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工33項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工34o（1）三角棱錐體邊坡體積o例如圖2-11中的，體積計算為：項目2.1 土方量的計算與調配 11 113VAl式中：l1邊坡的長度（m）； A1邊坡的端面積（m2），即2222122hmhmhA 式中：h2角點的挖土高度（m）；m邊坡的坡度系

19、數， m 寬高基礎工程施工基礎工程施工35o（2）三角棱柱體邊坡體積o例如圖2-11中的，當兩端橫斷面面積相差不大時，體積計算為：o當兩端橫斷面面積相差很大時，則：項目2.1 土方量的計算與調配 12442AAVl4410246lVAAA式中：l 4邊坡的長度（m）； A1、A2、A0邊坡兩端及中部橫斷面面積（m2），算法同上式2-19。基礎工程施工基礎工程施工36n7.計算土方總量計算土方總量o將挖方區（或填方區）所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總，即得該場地挖方和填方的總土方量。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工37o應用案例2-1n某建筑施工場地地形圖和方格網布置

20、，如圖2-12所示。方格網的邊長a=20m，方格網各角點上的標高分別為地面的設計標高和自然標高，該場地為粉質粘土，為了保證填方區和挖方區邊坡穩定性，設計填方區邊坡坡度系數為1.0，挖方區邊坡坡度系數為0.5，試用方格網法計算挖方和填方的總土方量。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工38項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工39【解】1.計算各角點的施工高度根據方格網各角點的地面設計標高和自然標高，按照公式2-16計算得： h1=251.50-251.40=0.10（m）；h2=251.44-251.25=0.19（m）；h3=251.38-250.85=0

21、.53（m）；h4=251.32-250.60=0.72（m）；h5=251.56-251.90=-0.34（m）；h6=251.50-251.60=-0.10（m）；h7=251.44-251.28=0.16（m）；h8=251.38-250.95=0.43（m）；h9=251.62-252.45=-0.83（m）；h10=251.56-252.00=-0.44（m）；h11=251.50-251.70 =-0.20（m）；h12=251.46-251.40=0.06（m）。各角點施工高度計算結果標注圖2-13中。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工40項目2.1 土方量

22、的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工412.計算零點位置由圖2-13可知，方格網邊1-5、2-6、6-7、7-11、11-12兩端的施工高度符號不同，這說明在這些方格邊上有零點存在，由公式（2-17）求得：1-5線：x1=4.55（m）；2-6線：x1=13.10（m）；6-7線：x1=7.69（m）；7-11線：x1=8.89（m）；11-12線：x1=15.38（m）。將各零點標于圖上，并將相鄰的零點連接起來，即得零線位置，如圖2-13所示。 3.計算各方格的土方量方格、底面為正方形，土方量為：V（+）=202/4（0.53+0.72+0.16+0.43）=184（m3）V（-）=202

23、/4（0.34+0.10+0.83+0.44）=171（m3）項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工42方格底面為兩個梯形，土方量為：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）方格、底面為三邊形和五邊形，土方量為：V（+）=65.73（m3）；V（-）=0.88（m3）；V（+）=2.92（m3）；V（-）=51.10（m3）；V（+）=40.89（m3）；V（-）=5.70（m3）方格網總填方量：V（+）=184+12.80+65.73+2.92+4

24、0.89=306.34（m3）方格網總挖方量：V（-）=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26（m3）項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工434. 邊坡土方量計算如圖2-14所示，除、按三角棱柱體計算外，其余均按三角棱錐體計算，由式（2-18）、（2-20）、（2-21）計算可得：V（+）=0.003（m3）；V（+）=V（+）=0.0001（m3）；V（+）=5.22（m3）；V（+）=V（+）=0.06（m3）；V（+）=7.93（m3）；V（+）=V（+）=0.01（m3）；V=0.01（m3）；V11=2.03（m3）；V12=V13=0.

25、02（m3）；V14=3.18（m3）邊坡總填方量：V（+）=0.003+0.0001+5.22+20.06+7.93+20.01+0.01 =13.29（m3） 邊坡總挖方量：V（-）=2.03+20.02+3.18=5.25（m3）項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工44項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工45項目2.1 土方量的計算與調配 o2.1.3 土方平衡與調配n土方工程量計算完成后即可進行土方調配。所謂土方調配，就是對挖方的土需運至何處，填方的土應取自何方，進行統籌安排。其目的是在土方運輸量最小或土方運輸費最小的條件下，確定挖填方區土方的調

26、配方向、數量即平均運距，從而縮短工期，降低成本。n土方調配工作主要包括一下內容：劃分調配區、計算土方調配區之間的平均運距、選擇最優的調配方案及繪制土方調配圖表。基礎工程施工基礎工程施工46n1.土方平衡與調配的原則 o1）應力求達到挖、填平衡和運距最短。使挖、填方量與運距的乘積之和盡可能未最小，即使土方運輸量或運費最小。應根據場地和其周圍地形條件綜合考慮，必要時可在填方區周圍就近借土，或在挖方區周圍就近棄土，而不是只局限于場地以內的挖、填平衡，這樣才能做到經濟合理。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工47o2）應考慮近期施工與后期利用相結合及分區與全場相結合原則，以避免重復

27、挖運和場地混亂。當工程分期分批施工時，先期工程的土方余額應結合后期工程的需要而考慮其利用數量與堆放位置，以便就近調配。堆放位置的選擇應為后期工程創造良好的工作面和施工條件，力求避免重復挖運。如先期工程有土方欠額時，可由后期工程地點挖取。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工48o3）土方調配還應盡可能與大型地下建筑物的施工相結合。當大型建筑物位于填土區而其基坑開挖的土方量又較大時，為了避免土方的重復挖、填和運輸，該填土區暫時不予填土，待地下建筑物施工之后再行填土。為此，在填方保留區附近應有相應的挖方保留區，或將附近挖方工程的余土按需要合理堆放，以便就近調配。項目2.1 土方量

28、的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工49o4）合理布置挖、填方分區線，選擇恰當的調配方向、運輸線路，以充分發揮挖方機械和運輸車輛的性能。o總之，進行土方調配，必須根據現場的具體情況、有關技術資料、工期要求、土方機械與施工方法，結合上述原則，予以綜合考慮，從而做出經濟合理的調配方案。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工50n2.步驟與方法o1）劃分調配區o在場地平面土上先劃出挖、填方區的分界線（即零線），然后在挖、填方區適當劃分處若干調配區。調配區的劃分應與建筑物的平面位置及土方工程量計算用的方格網相協調，通常可由若干個方格組成一個調配區。同時還應滿足土方及運輸機械的技術要

29、求。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工51o2）計算土方量o計算各調配區的土方量，并標明在調配圖上。如圖2-15所示。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工52o3）計算各挖、填方調配區之間的平均運距o平均運距是指挖方區與填方區之間的重心距離。取場地或方格網的縱橫兩邊為坐標軸，計算各調配區的重心位置：o式中：Vi第i個方格的土方量（m3）； xi、yi第i個方格的重心坐標。 項目2.1 土方量的計算與調配 iiiVxVx0iiiVyVy0基礎工程施工基礎工程施工53o填、挖方區之間的平均運距L為：o式中：xow、yow挖方區的重心坐標； xoT、yoT填

30、方區的重心坐標o當填、挖方調配區之間的距離較遠，采用自行式鏟運機或其他運土工具沿現場道路或規定路線運土時，其運距應按實際情況進行計算。為簡化計算，也可假定每個方格上的土方都是均勻分布的，從而用圖解法求出形心位置以代替重心位置。項目2.1 土方量的計算與調配 22OWOTOWOTLxxyy基礎工程施工基礎工程施工54o4）確定土方調配的初始方案o以挖方區與填方區土方調配保持平衡為原則，制定出土方調配的初始方案，通常采用“最小元素法”制定。o最小元素法即對運距（或單價）最小的一對挖填分區，優先地最大限度地供應土方量，滿足該分區后，以此類推，直至所有的挖方分區土方量全部分完為止。項目2.1 土方量的

31、計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工55o應用案例 已知某場地的挖方區為W1、W2、W3，填方區為T1、T2、W3，其挖填方量如2-15所示，求出各挖方區到各填方區的運距及各區的土方量后，繪制出土方平衡運距表，如表2-3所示。試用“最小元素法”編制調配方案。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工56項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工57 先在運距表小方格中找一個最小數值。找出來后確定此最小運距離所對于的土方量，使其盡可能的大。運距可用Cij表示。由表中可知C22=C43=40最小，在這兩個最小運距中任取一個，現取C43=40，所對應的需調配的土方量X43

32、，從表中表明對應X43最大的挖方量是400，即把W4挖方區的土方全部調到T3填方區，而W4的土方全部運往T3,就不能滿足X41、X42的需要了，所以X41=X42=0。將400填入X43格內，同時將X41、X42格內畫上一個“X”號，然后在沒有填上數字和“X”號的方格內再選一個運距最小的方格，即C22=40，便可確定X22=500，同時使X21=X23=0。此時，又將500填入X22格內，并在X21、X23格內畫上“X”號。重復上述步驟，依次確定Xij其余的數值，最后得出見表2-4的初始調配方案。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工58項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工

33、程施工基礎工程施工59o5）用“表上作業法”確定最優方案o以初始調配方案為基礎，采用“表上作業法”可以求出在保持挖、填平衡的條件下，使土方調配總運距最小的最優方案。該方案使土方調配中最經濟的方案，即土方調配最優方案。o將初始方案中有調配數方格的平均運距列出來，再根據這些數字的方格，按下式求解： Cijuivj o式中：Cij本例中的平均運距； ui、vj位勢數。o各空格的檢驗數：ijCijuivj 最優方案的判別方法：所有檢驗數ij0，則初始方案即為最優解。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工60 令u10，則：v1C11-u150-050；u3C31-v160-5010；

34、v2C32-u3110-10100；v3C33-u370-1060；u2C22-v240-100-60；u4C43-v340-60-20，將依次求得的位勢數填入表2-5中。 依次求出各空格的檢驗數。如：21C21-u2-v170-（-60）-50800。但是12C12-u1-v270-0-100-300，故初始方案還不是最優方案，需要進行進一步調整。我們將檢驗數依次填入下表，表中只寫出各檢驗數的正負號，因為我們只對檢驗數的符號感興趣，而檢驗數的值對求解無關，因此可不必填入具體數值。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工61項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施

35、工62o6）方案的調整o（1）在所有負檢驗數中選一個（一般可選最小的一個），應用案例2-2中就是12，把它所對應的變量（X12）作為調整對象。o（2）找出該變量的閉回路。對于應用案例2-2，其作法是：從X12方格出發，沿水平或豎直方向前進，遇到適當的有數字的方格作90轉彎。然后依次繼續前進，如果線路恰當，有限步后便能回到出發點，形成一條有數字的方格為轉角點的、用水平和豎直線聯起來的閉回路（見表2-6）。o（3）從空格X12出發，沿著閉回路（方向任意）一直前進，在各奇數次轉角點（以X12出發為0）的數字中，挑出一個最小的（本表即為500、100中選100），將它由X32調到X12方格中（即為空格

36、中），如表2-6所示。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工63項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工64o（4）將100填入X12方格中，被挑出的X32為0（變為空格）；同時將閉回路上其他奇數次轉角上的數字都減去100，偶次轉角上數字都增加100，使得填、挖方區的土方量仍然保持平衡，這樣調整后，便可得新的調配方案（表2-7）。o（5）對新調配方案，仍用“位勢法”進行檢驗。看其是否最優方案。若檢驗數中仍有負數出現那就仍按上述步驟調整，直到求得最優方案為止。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工65項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工

37、基礎工程施工66o對于應用案例2-2，按照上述步驟，求出相應的位勢數，填入表2-8。通過計算，表中所有檢驗數均為正號，故該方案（表2-7）即為最優方案。o最優方案與初始方案總運輸量比較如下：o初始方案的總運輸量為：Z150050+50040+30060+100110+10070+4004097000（m3m）；o最優方案的總運輸量為：Z240050+10070+50040+40060+10070+4004094000（m3m）；oZ2Z194000970003000（m3m）。即調整后總運輸量減少了3000（m3m）。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工67項目2.1 土方

38、量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工68o7）繪出土方調配圖o經土方調配最優化求出最佳土方調配后，即可繪制土方調配圖以指導土方工程施工。如圖2-16所示。項目2.1 土方量的計算與調配 基礎工程施工基礎工程施工69o2.2.1 施工機械及其特點n1.推土機o推土機是土方工程施工的主要機械之一，是在履帶式拖拉機上安裝推土鏟刀等工作裝置而成的機械。按鏟刀的操縱機構不同，推土機分為索式和液壓式兩種。索式推土機的鏟刀借本身自重切入土中，在硬土中切土深度較小。液壓式推土機由于用液壓操縱，能使鏟刀強制切入土中，切入深度較大。同時，液壓式推土機鏟刀還可以調整角度，具有更大的靈活性，是目前常用的一種推土機

39、（圖2-17）。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工70項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工71o推土機操縱靈活，運轉方便，所需工作面較小、行駛速度快、易于轉移，能爬30左右的緩坡，因此應用范圍較廣。適用于開挖一至三類土。多用于挖土深度不大的場地平整，開挖深度不大于1.5m的基坑，回填基坑和溝槽，堆筑高度在1.5m以內的路基、堤壩，平整其他機械卸置的土堆；推送松散的硬土、巖石和凍土，配合鏟運機進行助鏟；配合挖土機施工，為挖土機清理余土和創造工作面。此外，將鏟刀卸下后，還能牽引其他無動力的土方施工機械，如拖式鏟運機、松土機、羊足碾等，進行土方其他施工過程的施工。項目2

40、.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工72o1）推土機作業方法o推土機的運距宜在100m以內，效率最高的推運距離為4060m。為提高生產率，可采用下述方法：o（1）下坡推土o推土機順地面坡勢沿下坡方向推土，借助機械往下的重力作用，可增大鏟刀切土深度和運土數量，可提高推土機能力和縮短推土時間，一般可提高生產率30%40%。但坡度不宜大于15，以免后退時爬坡困難（圖2-18）。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工73項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工74o（2）槽形推土o當運距較遠，挖土層較厚時，利用已推過的土槽再次推土，可以減少鏟刀兩側土的散漏（圖1.52）。

41、這樣作業可提高效率10%30%。槽深1m左右為宜，槽間土埂寬約0.5m。在推出多條槽后，再將土埂推入槽內，然后運出（圖2-19）。o此外，對于推運疏松土壤，且運距較大時，還應在鏟刀兩側裝置擋板，以增加鏟刀前土的體積，減少土向兩側散失。在土層較硬的情況下，則可在鏟刀前面裝置活動松土齒，當推土機倒退回程時，即可將土翻松。這樣，便可減少切土時阻力，從而可提高切土運行速度。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工75o（3）并列推土o對于大面積的施工區，可用23臺推土機并列推土。推土時兩鏟刀相距1530cm，這樣可以減少土的散失而增大推土量，能提高生產率15%30%（圖2-20）。但平均運距

42、不宜超過5075m,亦不宜小于20m；且推土機數量不宜超過3臺，否則倒車不便，行駛不一致，反而影響生產率的提高。o（4）分批集中，一次推送o若運距較遠而土質又比較堅硬時，由于切土的深度不大，宜采用多次鏟土，分批集中，再一次推送的方法，使鏟刀前保持滿載，以提高生產率。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工76項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工77o2）推土機的生產率計算o推土機的生產率為：式中：Qd臺班生產率（m3/臺班）； Qh推土機生產率（m3/h）； TV從推土開始到將土送到填土地點的延續時間（s）； q推土機每次推土量（m3）； Ks土的最初可松性系數； KB

43、時間利用系數，取KB=0.720.75。項目2.2 土方機械化施工8dhBQQ K3600hVsqQT K基礎工程施工基礎工程施工78n2.鏟運機o鏟運機是一種能夠獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑、整平的土方機械。按行走機構可分為拖式鏟運機（圖2-21）和自行式鏟運機（圖2-22）兩種。拖式鏟運機由拖拉機牽引，自行式鏟運機的行駛和作業都靠本身的動力設備。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工79o鏟運機的工作裝置是鏟斗，鏟斗前方有一個能開啟的斗門，鏟斗前設有切土刀片。切土時，鏟斗門打開，鏟斗下降，刀片切入土中。鏟運機前進時，被切入的土擠入鏟斗；鏟斗裝滿土后，提起土斗，放下斗門，將土運

44、至卸土地點。o鏟運機對行駛的道路要求較低，操縱靈活，生產率較高。可在一三類土中直接挖、運土，常用于坡度在20以內的大面積土方挖、填、平整和壓實，大型基坑、溝槽的開挖，路基和堤壩的填筑，不適于礫石層、凍土地帶及沼澤地區使用。堅硬土開挖時要用推土機助鏟或用松土機配合。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工80o1）鏟運機作業方法o在土方工程中，常使用的鏟運機的鏟斗容量為2.58m3；自行式鏟運機適用于運距8003500m的大型土方工程施工，以運距在8001500m的范圍內的生產效率最高；拖式鏟運機適用于運距為80800m的土方工程施工，而運距在200350m時，效率最高。如果采用雙聯鏟

45、運或掛大斗鏟運時，其運距可增加到1000m。運距越長，生產率越低，因此，在規劃鏟運機的運行路線時，應力求符合經濟運距的要求。為提高生產率，一般采用下述方法：項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工81o（1）合理選擇鏟運機的開行路線o在場地平整施工中，鏟運機的開行路線應根據場地挖、填方區分布的具體情況合理選擇，這對提高鏟運機的生產率有很大關系。鏟運機的開行路線，一般有以下幾種：o環形路線。當地形起伏不大，施工地段較短時，多采用環形路線（圖2-23a、b）。環形路線每一循環只完成一次鏟土和卸土，挖土和填土交替；挖填之間距離較短時，則可采用大循環路線（圖2-23c），一個循環能完成多次鏟

46、土和卸土，這樣可減少鏟運機的轉彎次數，提高工作效率。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工82項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工83o“8”字形路線。施工地段較長或地形起伏較大時，多采用“8”字形開行路線（圖2-23d）。這種開行路線，鏟運機在上下坡時是斜向行駛，受地形坡度限制小；一個循環中兩次轉彎方向不同，可避免機械行駛時的單側磨損；一個循環完成兩次鏟土和卸土，減少了轉彎次數及空車行駛距離，從而亦可縮短運行時間，提高生產率。o尚需指出，鏟運機應避免在轉彎時鏟土，否則。鏟刀受力不均易引起翻車事故。因此，為了充分發揮鏟運機的效能，保證能在直線段上鏟土并裝滿土斗，要求鏟

47、土區應有足夠的最小鏟土長度。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工84o（2）作業方法o為提高鏟運機的生產效率，除了合理選擇開行路線外，還可根據不同的施工條件，采取不同的施工方法。o下坡鏟土。鏟運機利用地形進行下坡推土，借助鏟運機的重力，加深鏟斗切土深度。縮短鏟土時間；但縱坡不得超過25，橫坡不大于5，鏟運機不能在陡坡上急轉彎，以免翻車。o跨鏟法。鏟運機間隔鏟土，預留土埂（圖2-24）。這樣，在間隔鏟土時由于形成一個土槽，減少向外撒土量；鏟土埂時，鏟土阻力減小。一般土埂高不大于300mm，寬度不大于拖拉機兩履帶間的凈距。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工85項目2.

48、2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工86o推土機助鏟（圖2-25）。地勢平坦、土質較堅硬時，可用推土機在鏟運機后面頂推，以加大鏟刀切土能力，縮短鏟土時間，提高生產率。推土機在助鏟的空隙可兼作松土或平整工作，為鏟運機創造作業條件。o雙聯鏟運法。當拖式鏟運機的動力有富裕時，可在拖拉機后面串聯兩個鏟斗進行雙聯鏟運（圖2-26）。對堅硬土層，可用雙聯單鏟，即一個土斗鏟滿后，再鏟另一斗土；對松軟土層，則可用雙聯雙鏟，即兩個土斗同時鏟土。o掛大斗鏟運。在土質松軟地區，可改掛大型鏟土斗，以充分利用拖拉機的牽引力來提高工效。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工87項目2.2 土方機械化施工

49、基礎工程施工基礎工程施工88o2）鏟運機的生產率計算o鏟運機的生產率可按下式計算：式中：Qd鏟運機臺班生產率（m3/臺班）； Qh鏟運機生產率（m3/h）； Tc從挖土開始至卸土完畢的循環延續時間（s）； q鏟斗容量（m3）； Kc鏟斗裝土的充盈系數，一般砂土為0.75，其他土為0.851.0； Ks土的最初可松性系數； KB時間利用系數，取KB=0.650.75。項目2.2 土方機械化施工8dhBQQ K3600chcsqKQT K基礎工程施工基礎工程施工89n3.單斗挖土機o單斗挖土機是基坑（槽）土方開挖常用的一種機械。按其行走裝置的不同，分為履帶式和輪胎式兩類。根據工作的需要，其工作裝置

50、可以更換。依其工作裝置的不同，分為正鏟、反鏟、拉鏟和抓鏟四種。o1）正鏟挖土機o正鏟挖土機的挖土特點是：前進向上，強制切土。它適用于開挖停機面以上的一三類土，且需與運土汽車配合完成整個挖運任務，其挖掘力大，生產率高。開挖大型基坑時需設坡道，挖土機在坑內作業，因此適宜在土質較好、無地下水的地區工作；當地下水位較高時，應采取降低地下水位的措施，把基坑土疏干。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工90o（1）正鏟挖土機的作業方式。根據挖土機的開挖路線與汽車相對位置不同，其卸土方式有側向卸土和后方卸土兩種。o正向挖土，側向卸土（圖2-27a）。即挖土機沿前進方向挖土，運輸車輛停在側面卸土（

51、可停在停機面上或高于停機面）。此法挖土機卸土時動臂轉角小，運輸車輛行駛方便，故生產效率高，應用較廣。o正向挖土，后方卸土。即挖土機沿前進方向挖土，運輸車輛停在挖土機后方裝土（圖2-27b）。此法挖土機卸土時動臂轉角大、生產率低，運輸車輛要倒車進入。一般在基坑窄而深的情況下采用。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工91項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工92o（2）正鏟挖土機的工作面。挖土機的工作面是指挖土機在一個停機點進行挖土的工作范圍。工作面的形狀和尺寸取決于挖土機的性能和卸土方式。根據挖土機作業方式不同，挖土機的工作面分為側工作面與正工作面兩種。o挖土機側向卸土

52、方式就構成了側工作面，根據運輸車輛與挖土機的停放標高是否相同又分為高卸側工作面（車輛停放處高于挖土機停機面）及平卸側工作面（車輛與挖土機在同一標高），高卸、平卸側工作面的形狀及尺寸分別見圖2-28a和圖2-28b。o挖土機后向卸土方式則形成正工作面，正工作面的形狀和尺寸是左右對稱的。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工93項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工94o（3）正鏟挖土機的開行通道。在正鏟挖土機開挖大面積基坑時，必須對挖土機作業時的開行路線和工作面進行設計，確定出開行次序和次數，稱為開行通道。當基坑開挖深度較小時，可布置一層開行通道（圖2-29），基坑開挖時

53、，挖土機開行三次。第一次開行采用正向挖土，后方卸土的作業方式，為正工作面；挖土機進入基坑要挖坡道，坡道的坡度為1：8左右。第二三次開行時采用側方卸土的平側工作面。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工95項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工96o當基坑寬度稍大于正工作面的寬度時，為了減少挖土機的開行次數，可采用加寬工作面的辦法，挖土機按“之”字形路線開行（圖2-30a）。o當基坑的深度較大時，則開行通道可布置成多層（圖2-30b），即為三層通道的布置。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工97o2）反鏟挖土機o反鏟挖土機的挖土特點是：后退向下，強制切土。其

54、挖掘力比正鏟小，能開挖停機面以下的一三類土（機械傳動反鏟只宜挖一二類土）。不需設置進出口通道，適用于一次開挖深度在4m左右的基坑、基槽、管溝，亦可用于地下水位較高的土方開挖；在深基坑開挖中，依靠止水擋土結構或井點降水，反鏟挖土機通過下坡道，采用臺階式接力方式挖土也是常用方法。反鏟挖土機可以與自卸汽車配合，裝土運走，也可棄土于坑槽附近。履帶式機械傳動反鏟挖土機的工作性能見圖2-31，履帶式液壓反鏟挖土機的工作性能見圖2-32。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工98項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工99o反鏟挖土機的作業方式可分為溝端開挖（圖2-33a）和溝側開挖（

55、圖2-33b）兩種。o（1）溝端開挖。挖土機停在基坑（槽）的端部，向后倒退挖土，汽車停在基槽兩側裝上。其優點是挖土機停放平穩，裝土或甩土時回轉角度小，挖土效率高，挖的深度和寬度也較大。基坑較寬時，可多次開行開挖（圖2-34）。o（2）溝側開挖。挖土機沿基槽的一側移動挖土，將土棄于距基槽較遠處。溝側開挖時開挖方向與挖土機移動方向相垂直，所以穩定性較差，而且挖的深度和寬度均較小，一般只在無法采用溝端開挖或挖土不需運走時采用。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工100項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工101o3）拉鏟挖土機o拉鏟挖土機（圖2-35）的土斗用鋼絲繩懸掛在挖

56、土機長臂上，挖土時土斗在自重作用下落到地面切入土中。其挖土特點是：后退向下，自重切土；其挖土深度和挖土半徑均較大，能開挖停機面以下的一二類土，但不如反鏟動作靈活準確。適用于開挖較深較大的基坑（槽）、溝渠，挖取水中泥土以及填筑路基，修筑堤壩等。o拉鏟挖土機的開挖方式與反鏟挖土機的開挖方式相似，可溝側開挖也可溝端開挖。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工102項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工103o4）抓鏟挖土機o機械傳動抓鏟挖土機（圖2-36）是在挖土機臂端用鋼絲繩吊裝一個抓斗。其挖土特點是：直上直下，自重切土。其挖掘力較小，能開挖停機面以下的一二類土。適用于開挖

57、軟土地基基坑，特別是其中窄而深的基坑、深槽、深井采用抓鏟效果理想；抓鏟還可用于疏通舊有渠道以及挖取水中淤泥等，或用于裝卸碎石、礦渣等松散材料。抓鏟也有采用液壓傳動操縱抓斗作業，其挖掘力和精度優于機械傳動抓鏟挖土機。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工104項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工105o5）挖土機生產率及機具數量計算o（1）挖土機生產率計算。單斗挖土機臺班生產率可按下式計算：式中：Qd單斗挖土機臺班生產率（m3/臺班）；t挖掘機每次循環作業延續時間（s），即每挖一斗的時間；q挖土機斗容量（m3）；Ks土的最初可松性系數；Kc土斗的充盈系數，可取0.81.

58、1；KB工作時間利用系數，一般取0.60.8。項目2.2 土方機械化施工8 3600cdBsKQqKtK 基礎工程施工基礎工程施工106o（2）挖土機需用數量計算。挖土機需用數量N（臺），應根據土方量和工期要求按下式計算：式中：N1挖土機需用的數量（臺） Q土方量（m3）； Qd挖土機生產率（m3/臺班）； T工期（工作日）； C每天工作班數； K1時間利用系數，可取0.80.9。項目2.2 土方機械化施工111dQNQTCK基礎工程施工基礎工程施工107o（3）運土汽車配備數量計算。運土汽車數量應保證挖土機連續工作，需用自卸汽車臺數N2，按下式計算：式中：N2運土汽車需要的數量（臺） Q土方

59、量（m3）； Q1自卸汽車生產率（m3/臺班）。o土方工程除了實現綜合機械化施工以外，還應組織流水施工，以充分發揮機械效能，加快施工進度。項目2.2 土方機械化施工21QNQ基礎工程施工基礎工程施工108n4.裝載機o裝載機是用一個裝在專用底盤或拖拉機底盤前端的鏟斗，鏟裝、運輸和傾卸物料的鏟土運輸機械。它利用牽引力和工作裝置產生的掘起力進行工作，用于裝卸松散物料，并可完成短距離運土。如更換工作裝置，還可進行鏟土、推土、起重和牽引等多種作業，具有較好的機動靈活性，在工程上得到廣泛使用。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工109o裝載機按行走方式分履帶式和輪胎式，如圖2-37；按機身

60、結構分剛性結構和鉸接結構；按回轉方式分全回轉、90回轉和非回轉式；按傳動方式分機械傳動、液力機械傳動和液壓傳動。當前，液力機械傳動、帶鉸接車架的大型輪胎式前卸裝載機，由于構造不復雜、機動性大、使用可靠，是我國使用最廣泛的型式。o單斗裝載機的作業過程是：機械駛向料堆，放下動臂，鏟斗插入料堆，操縱液壓缸使鏟斗裝滿，機械倒車退出，舉升動臂到運輸高度，機械駛向卸料地點，鏟斗傾翻卸料，倒車退出并放下動臂，再駛回裝料處進行下一循環。單斗裝載機一般常與自卸汽車配合作業，可以有較高的工作效率。項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工110項目2.2 土方機械化施工基礎工程施工基礎工程施工111o2.