1、2.2 場地平整土方量計算與調配 一、場地平整施工的時間和意義 一般安排開工之前，以使大型施工機械有較大的工作面。2.2.1 場地設計標高的確定場地平整的標準是什么？ 場地設計標高 程序： 確定場地設計標高計算挖填土方量土方調配確定土方施工方案2.2.1場地的設計標高的確定一、影響場地標高的因素 1.滿足工藝要求（化工廠內管道布置）； 2.城市規劃要求（道路、排水要求、防洪）揚州大運河邊項目建設有防洪要求； 3.泄水坡度（大于等于2）； 4.利用場內地形，減少土方工程量（揚州迎賓館1號樓有安全保衛要求，利用樓旁小土山遮擋視線）； 5.場內挖填平衡，減少土方運輸費用。2.2.1場地的設計標高的確

2、定一、影響標高的因素二、確定方法 “最小二乘法”： 方格網角點的施工高度的平 方和最小，滿足工程量最小，又 能保證挖填平衡；但計算工作量大； “挖填平衡法” 場地內挖方量=填方量，土方 總量不變 概念直觀、計算簡便、精度能 滿足施工要求，但不能滿足工程 量最小。 場地設計標高計算簡圖 a）地形圖上劃分方格； b）設計標高示意圖 1等高線；2自然地面；3設計標高平面； 4自然地面與設計標高平面的交線（零線）方格網編號1291078543111215191316172014186三、挖填平衡確定場地平整標高步驟： 1、初步計算場地設計標高H0 計算原則：場地內的土方在平整前和平整后相等而達到挖、填

3、方平衡，即挖方總量等于填方總量。 VW = VT V前 = V后 V前土體體積計算？ 已知條件： 地形圖平面圖、等高線； 計算標高基準平面以上土體體積； 計算單元方格網； 根據地形圖劃分方格網，方格網 方格邊長a？V前土體體積計算？ 方格邊長a？ 一般為1040m； 根據地形的復雜程度，地面平坦 邊長大； 地面高低起伏，邊長小； 常用20m；為什么？ V前土體體積計算？ 角點高程Hij？ 等高線間線性插入法求得方格網角點 標高； 如圖所示： 如無地形圖，可以在場地上劃分方格網，在角點處打入木樁，用水準儀測量角點標高； V前= ， 計算H0 H0Na2 = H0 = 計算H0的簡便算法 H0=(

4、H1+2H2+3H3+4H4)/4N Hii個方格共有的角點標高； 如何確定Hi H1 H2 H2 H1 H1 H4 H4 H3 H1 H0場地是否滿足要求？ 問題： 1. 土的可松性？ 2. 場地排水？ 3. 局部調整？ 2、場地設計標高的調整 考慮因素及調整方法 （1）考慮土的可松性而使場地設計標高提高。已知：H0、VW 、AW 、 VT 、AT 、Ks、KS/，求h。 調整后土方仍應平衡。 VT+AT h = (VW-AW.h.) KS/ ， VW = VT ， h = （2）泄水坡度的影響 一般，泄水坡度i應2 ，做成單向泄水或雙向泄水。單向泄水時的計算：HN=H0li例H52雙向泄水

5、時的計算： HN=H0lxixlyiyH0場內中心點標高。例H42泄水坡度調整易出現的問題？ +、-的確定？ 泄水坡度的方向ix 、iy 和lx 、ly方向一致為-； 泄水坡度的方向ix 、iy 和lx、ly方向相反為+； （3）設計標高上的各種填方工程使設計標高的降低，或者設計標高以下的各種挖方工程使設計標高提高。 （4）邊坡填、挖土方量不等使設計標高增減。 （5）就近取棄土引起場內挖、填土方量變化，導致場地設計標高的增減。 場地設計標高計算簡圖 a）地形圖上劃分方格； b）設計標高示意圖 1等高線；2自然地面；3設計標高平面； 4自然地面與設計標高平面的交線（零線）2.2.2 土方量計算（

6、一）場地平整土方量計算方法 方格網法 斷面法方格網法步驟如下：1、計算各方格角點的施工高度（即填、挖高度） hn = Hn- Hn/ (設計標高-自然標高) “+”為填方，“-”為挖方。 2、確定“零線”，即挖、填方的分界線 先求零點，之后將零點相連。零點位置： x1= h2 x2= h1 x1 x2 h1、h2用絕對值 3、計算各方格土方工程量 分3種情況： 4點同挖（同填）： V = *(h1+h2+h3+ h4) 2挖2填(相鄰2點為挖，另2點為填)： 如1、2點為挖方，則： 挖方量 V12挖= *（ ） 填方量 V34填= *（ ） 2挖2填、3挖1填 3挖1填（1挖3填）:填方量 V

7、4填 =挖方量 V123挖= 計算時全用絕對值代入。4、計算場地邊坡土方工程量 邊坡土方量可近似按三角棱錐體、三角棱柱體計算。V錐= ， V柱= 當A1、A2相差很大時， V柱= A1、A2 端面積，A0中面積。基坑、基槽可用上式計算。邊坡土方量計算簡圖（二）場地平整土方量計算示例（P13 作為課后作業） 例：已知：a=20m,ix=2%0 ,iy=3%0 ,不考慮k/s ，二類土。求各角點設計標高，計算挖填方方量。（VT、VW）具體計算過程：1、計算場地設計標高H02、根據泄水坡度計算各方格角點的設計標高3、計算各角點的施工高度h4、確定并畫出“零線”5、計算各方格挖、填土方工程量6、匯總-

8、挖、填-便于土方調配作業：習題2.1；2.2;2.3；2.21要求：每角角點編號、角點標高在左；施工高度、設計標高在右。2.3 排水及降低地下水 排除地面水 降低地下水2.3.1 排除地面水 排除場地低洼處積水、場地雨水 常用排水設施 排水溝（疏）平坦場地 截水溝（堵）坡地、 高側 土堤（擋）低洼處四周2.3 .1 排除地面水平面位置： 布置在施工區域的邊緣或道路兩 旁；和自然地形一致；和原有排 水系統一致；和新建永久排水系 統協調；截面尺寸要求： 溝、堤截面根據施工期排水量確定； 排水溝500500 縱向坡度 i3 平坦地區2 沼澤地區1；必要時設涵管過水以利交通。 2.3.2 降低地下水為

9、什么需要降水？ 2.3.2 降低地下水為什么需要降水？ 當基礎底面低于地下水位以后，地下水向基坑內滲流，產生下列后果： 1. 惡化施工條件； 2. 降低地基承載力； 3. 基坑邊坡易塌方。 所以，為了保證施工安全和質量，需降低地下水 2.3.2 降低地下水降水方法： 集水坑降水法(明排水法） 井點降水法 集水坑降水法是在基坑開挖過程中，在基礎范圍以外設置集水坑，并沿坑底的周圍或中央開挖排水溝，使水流入集水坑中，然后用水泵抽走。輕型井點系統及濾管構造（二）井點降水法 概念：井點降水法（人工降低地下水），就是在基坑開挖前，預先在基坑周圍或基坑內設置一定數量的濾水管（井），利用抽水設備從中抽水，使地

10、下水位降至坑底以下并穩定后再開挖基坑。 2.3.2 降低地下水適用范圍： 集水坑降水法：用于降水深度S較小的粗粒土或滲水量小的粘性土層。 井點降水法：宜用于降水深度S較大或細砂、粉砂、軟土地基的土層。亦可兩法靈活（混合）使用 降水開始時間、降水結束時間：一般到基礎施工完畢且土方回填后結束。 2.3.2.1 集水坑降水法（明排水法） 1、集水坑設置 構造要求： 集水坑應設置在基礎范圍以外，地下水的上游側，間距20-40m，直徑或寬度0.6-0.8m，低于挖土面0.7-1m，（坑壁可用竹木加固）至設計標高后低1-2m，底部設碎石濾層30cm,以防止基坑底的土顆粒隨水流失而使土結構受到破壞。一、集水

11、坑降水法（明排水法） 2.3.2.2 流砂及其防治 流砂：地下水位以下為細砂、粉砂等土質，用集水坑降水時，坑底下的土在水流作用下形成流動狀態，隨地下水涌入基坑，這種現象稱為流砂。即邊挖土邊冒砂的現象。 流砂危害：土體喪失承載力、施工條件惡化，工人難以立足，基坑難以挖到設計深度，容易塌方，掏空附近地基引起周圍建筑物下沉、傾斜、甚至倒塌。流砂現象 流砂受力分析單元2 GD F G 流砂發生的原因動水壓力 動水壓力：GD = -T = -IrW （作用方向與 T土對水流的阻力方向相反） 由此可見GD與I、L的關系，GD的作用方向與水流方向相同。 GD方向：向上，不利；向下，有利。 當GDrs/（土的

12、浸水重度）時，則土粒處于懸浮狀態，土體抗剪強度=0，土粒進入基坑，形成流砂。 在哪些情況下易發生流砂現象？ a、易在粉土、細砂、粉砂、淤泥土中發生。一般下挖超過地下水位0.5m深即要注意。 b、與動水壓力GD大小有關，GD大時易發生。 流砂的防治 主要途徑：a、減少動水壓力GD；b、使動水壓力GD方向向下；c、截斷地下水流，增加滲流路徑。 具體措施：a、枯水期施工；b、搶挖并拋大石塊法-用于局部的輕微的流砂，冒砂速度挖土速度的情況；c、設止水帷幕法-滲徑L，I，GD，結合基坑支護比較好；d、水下挖土法-如沉井施工、抓鏟施工；e、人工降低地下水位法改變GD方向。管涌： 當坑底為不透水層，地下水為

13、承壓水時，坑底不透水層覆蓋土的重量承壓水頂托力時，即當HrWhr土（H-承壓水頭，h-土層厚）時，會隨時發生冒砂現象。 2.3.2.3 井點降水法 一、定義： 井點降水法（人工降低地下水），就是在基坑開挖前，預先在基坑周圍或基坑內設置一定數量的濾水管（井），利用抽水設備從中抽水，使地下水位降至坑底以下并穩定后再開挖基坑。 2.3.2.3 井點降水法 二、 作用： 1. 改善施工條件； 2. 加速土壤固結，提高土體強度， 邊坡加陡以減少土方量； 3.可防止流砂； 4. 防止基底隆起，提高工程質量。 副作用： 基坑周圍可能產生不均勻沉降。 2.3.2.3 井點降水法 三、井點類型 輕型井點、噴射井

14、點、電滲井點、管井井點及深井井點。 三、井點類型 1. 輕型井點重點內容 在基坑四周每隔一定間距埋設井點管（下部為濾管）至地下水層，將井點管與總管相連，利用抽水設備將地下水從井點管中不斷抽出，使地下水位降至基坑底面以下。輕型井點系統及濾管構造2. 電滲井點 如果土的滲透性系數很小，（K0.1m/d),利用輕型井點、噴射井點的效果很差 3.噴射井點 適于弱透水層K=0.1-2 m/d，降水深度較大6m（可達20m）。1級輕型井點達不到。 噴射井點的設備主要由噴射井管、高壓水泵和管路系統組成。 4.管井井點 每隔一定距離打一管井，每一管井用一水泵抽水，由管井、吸（出）水管、水泵組成。 適用于滲水量

15、較大處K=20-200 m3/d。 管井間距20-50m，深8-15m，井中降水深可達6-10m，有效降水深3-5m。5.深井井點 降水類型滲透系數（m/d）可降低的水位深度（m） 輕型井點0.1-50 3-6多級輕型井點 0.1-50 6-12 噴射井點 0.1-2 8-20 電滲井點 15各類井點的適用范圍1.輕型井點： 概念：在基坑四周埋設井點管至地下水層，將井點管與總管相連，水泵抽水，使水位下降。適用于K=0.1-50m/d降水深3-6m（二級6-12m）。（1）輕型井點設備 管路系統：井點管38、51，長5-7m，濾管 1-1.5m、彎聯管、總管100-127mm。 抽水設備： 真空

16、泵設備：真空泵、離心泵、水氣分離 器（集水箱）每套帶100-120 m。 射流泵設備：由離心泵、射流器、循環水箱組成。每套帶30-60m，用于粉砂、粉土等滲透性較小的土層中降水。原理：噴嘴處斷面收縮使水流速度驟增，壓力驟降，空腔內產生部分真空，將水氣吸上。輕型井點系統及濾管構造射流泵降水原理 降水動畫：（2）輕型井點布置 平面布置i）當坑頂寬度B6m，降水深S5m時，用單排線狀井點，井點管放在上游一側，兩端伸出長B，I=14。輕型井點平面及高程布置ii）B6m或土質不良，則用雙排井點；面積較大時，應用環狀井點I=110iii）井點管間距一般為0.8-1.6m，一般2m，在總管拐彎處，靠河流處加

17、密，用多套抽水設備時，各段總管長度應大致相等，段與段之間斷開。 高程布置 井點管處降水深度H6m，露出地面0.2-0.3m，濾管埋入透水層中，井管埋設深度 H H1hILH1總管平臺面至基坑底面的距離。h 基坑底面至降水后地下水位的最小距離0.5-1.0m。I水力坡度L井管至基坑中心（單排時至坑底遠端） 的水平距離。 如H大于井管長，則可降低埋設面。 H不夠時，可以上部集水坑降水，下部井點降水。也可采用二級輕型井點。 (3)輕型井點計算計算內容： Q涌、井點的數量n、井距D、抽水設備選用等。 涌水量計算以水井理論為依據。 水井類型：無壓井、承壓井、完整井、不完整井組合成四種類型井。 無壓完整井

18、 無壓不完整井 承壓完整井 承壓不完整井 水井類型涌水量計算 以單個無壓完整井為例，抽水影響半徑R，水井半徑r。達西定律 Q=KIA=Kdy/dx2xy=K*2xy = H2-h2 = H含水層厚度， h井內水深。 Q = 1.366 K (m3/d)h =H-S Q=1.366K (m3/d) 此為無壓完整井單井的涌水量Q涌計算公式。對單個承壓完整井：Q = 2.73 (m3/d) M含水層厚度，S井中水位降低深度，H承壓水頭高。 對于群井：Q涌=？Q單 ，將環狀井點假想成半徑為x0的圓形井點系統分析計算。無壓完整井環狀井點系統：Q = 1.366 K (m3/d) 式中：R=1.95S （

19、m） x0：當矩形基坑（長寬）5時， X0 = （m） A：井點系統包圍的面積（m2） 對無壓非完整井群井：以H0代替H， (m3/d)H0-有效影響深度（考慮井底吸水）H0由 查表得到，S-井管處降水深，l-濾管長。 若算出H0實際H，則取H0=H適用條件： 當（長寬）5或坑寬B2R時，應分塊計算。井點管數量n與井距D的確定 n = 1.1 1.1為備用系數；q-單根最大出水量， 65d l ； d-濾管直徑；井點管間距 D = L/n實際采用D ： a)D15d（過密干擾大） b)K較小時，D不宜過大 c)靠河流處，D宜適當減少 d)與總管接頭相適應0.8、1.2、1.6、2.0m 由實際采用的D來定n。（4）輕型井點抽水設備選擇 真空泵：常用W5、W6型干式真空泵，