土的工程性質(zhì)和方量計(jì)算

1、第五章 土的工程性質(zhì)和方量計(jì)算第一節(jié) 土的工程性質(zhì)及分級(jí)在進(jìn)行土石方開挖及確定挖運(yùn)組織時(shí)，須根據(jù)各種土石的工程性質(zhì)及其具體指標(biāo)來選擇施工方法及施工機(jī)具，確定工料消耗和勞動(dòng)定額。對(duì)土石方工程施工影響較大的因素有土壤級(jí)別與特征。 從廣義的角度而言，土，包括土質(zhì)土和巖石兩大類。由于開挖的難易程度不同，水利水電工程中沿用十六級(jí)分類法時(shí)，通常把前級(jí)叫土（即土質(zhì)土）, 級(jí)以上的都叫做巖石。一、土的工程性質(zhì)1.土的顆粒分類根據(jù)土的顆粒級(jí)配，土可分為碎石類土、砂土和粘性土。按土的沉積年代，粘性土又可分為老粘性大，一般粘性土和新近沉積粘性土。按照土的顆粒大小分類，又可分為塊石、碎石、砂粒等，詳見表5l。表51

2、土的顆粒分類顆粒名稱粒徑（mm） 顆粒名稱粒徑（mm ) 漂石或塊石> 200 砂粒2.00.05 卵石或碎石20020 粉粒0.05 0.005 圓礫或角礫202.0 粘粒< 0.005 2.土的松實(shí)關(guān)系自然狀態(tài)下的土，經(jīng)開挖擾動(dòng)之后，因土體變得松散而使體積增大，這種性質(zhì)叫做土的松散性，各種土的松散系數(shù)見表52。 表52 土的容重和松散系數(shù)當(dāng)自然狀態(tài)的土挖松后，再經(jīng)過人工或機(jī)械的碾壓、振動(dòng)，土可被壓實(shí)，例如：在填筑攔河壩時(shí)，從土區(qū)取lm3 的自然方，經(jīng)過挖松運(yùn)至壩體進(jìn)行碾壓后的實(shí)體方，就小于原lm3，的自然方，這種性質(zhì)叫做土的可縮性。 在土方工程施工中，經(jīng)常有三種土方的名稱即：自

3、然方、松方、實(shí)體方。它們之間有著密切的關(guān)系。 （1）土的體積關(guān)系。 土體在自然狀態(tài)下是由土粒（礦物顆粒）、水和氣體三相組成。當(dāng)自然土體松動(dòng)后，氣體體積（即孔隙）增大，當(dāng)土粒數(shù)量不變，原自然土體積V自松動(dòng)后的土體積V松；當(dāng)經(jīng)過碾壓或振動(dòng)后，氣體被排出，則壓實(shí)后的土體V實(shí)V自。三者之間的關(guān)系即：V實(shí) V自V松，V實(shí)為經(jīng)壓實(shí)后的實(shí)體方；V松為經(jīng)擾動(dòng)后的松方。 對(duì)于礫、卵石和爆破后的塊碎石，由于它們的塊度大或顆粒粗，可塑性遠(yuǎn)小于土粒，因而它們的壓實(shí)方自然方，詳見表53。 表53 幾種典型土的體積變化換算系數(shù)單位體積土的重量稱為容重。當(dāng)lm3的自然土體松動(dòng)后，土體增大了，因而單位體積的重量變輕了；再經(jīng)過

4、碾壓或振動(dòng)，使土粒緊密度增加，因而單位體積重量增大。即，松自實(shí)。見表54 。松開挖后的土體容量tm3自未擾動(dòng)的土體容量tm3實(shí)碾壓后的土體容量tm3 。（2）自然方和壓實(shí)成品方的關(guān)系。在土方工程施工中，設(shè)計(jì)工程量為壓實(shí)后的成品方，取料場的儲(chǔ)量是自然方。在計(jì)算壓實(shí)工程的備料量和運(yùn)輸量時(shí)，應(yīng)該將二者之間的關(guān)系考慮進(jìn)去，并考慮施工過程中技術(shù)處理、要求以及其它不可避免的各種損耗。水利水電系統(tǒng)在多年施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在水利水電建筑工程預(yù)算定額（1986年版）中，提出了壓實(shí)成品方與所需自然方的換算公式：式中綜合系數(shù)!考慮了施工中各種損失。它包括：壩上運(yùn)輸、雨后清理、邊坡削坡、接縫削坡、施工沉陷、取土坑

5、、試驗(yàn)坑和不可避免的壓壞等損失因素。綜合系數(shù)A見表5-5.二、土的工程分級(jí)土的工程分級(jí)按照十六級(jí)分類法，前級(jí)稱為土（表5-6）。同一級(jí)土中各類土壤的特征有著很大的差異。例如堅(jiān)硬粘土和含礫石粘土，前者含粘粒量（粒徑0.005mm在50%左右，而后者含礫石量在50%左右。它們雖都屬級(jí)土，但顆粒組成不同，開挖方法也不盡相同。在實(shí)際工程中，對(duì)土壤的特性及外界條件應(yīng)在分級(jí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析研究認(rèn)真確定土的級(jí)別。第二節(jié) 土石方工程量的計(jì)算和分配土石方工程規(guī)模大小常以工程量多少來衡量，但有時(shí)完成的土石方量相同，耗費(fèi)的勞動(dòng)量都不一定相等。這是因?yàn)橥潦墓こ碳?jí)別不同開挖的難易程度也不一樣，棄土的推放運(yùn)距有遠(yuǎn)近之

6、分。所以土石方工程量的大小除了計(jì)算土石方量外，還必須按照不同的土石工程級(jí)別、運(yùn)距、施工條件等有關(guān)因素，通過定額手冊把工程量折算成勞動(dòng)工日數(shù)。勞動(dòng)工日數(shù)是土石方工程投資包干和任務(wù)分配的重要依據(jù)。一、土石方工程量計(jì)算方法土石方工程量計(jì)算基本方法有平均斷面法和平均高度法兩種。平均斷面法主要用于土坎、渠道、基槽等土石方量計(jì)算，平均高度法主要用于場地平整土方量計(jì)算。 1.平均斷面法 平均斷面法計(jì)算土方體積V（m3）有近似的和較精確的兩種公式，如圖51 所示。 （1）近似計(jì)算。（52） （2）較精確計(jì)算。（53）式中 F1、F2兩端的斷面面積，m2；F0L2處的斷面面積，m2；L計(jì)算段的長度，m 。 2.

7、平均高度法 （1）四方棱柱體法圖52 （a）。四方棱柱體法是將施工區(qū)域劃分為若干個(gè)邊長等于a方格網(wǎng)，每個(gè)方格網(wǎng)的土方體積等于底面積乘以四個(gè)角點(diǎn)高度的平均值（54）同一四方形方格內(nèi)有挖方和填方時(shí)，則應(yīng)分別計(jì)算。 （2）三角棱柱體法圖52（b）、（c）。三角棱柱體法是將每一個(gè)方格順地形等高線沿對(duì)角線劃分成兩個(gè)三角形，然后分別計(jì)算每一個(gè)三角形棱柱體的土方量（55）當(dāng)三角形有填有挖時(shí)，則沿挖填平面將挖填土體分成兩部分，一個(gè)是底面為三角形的錐體，一個(gè)是底面為四邊形的楔體。其土方量分別為( 56 )（57）上述兩種計(jì)算方法公式不同，計(jì)算精確度也不同。當(dāng)?shù)匦纹鸱兓^大時(shí)，采用三角棱柱體法比用四方棱柱體法計(jì)算準(zhǔn)確。所以，在地形平坦時(shí)，可采用四方棱柱體法，并將方格網(wǎng)的尺寸分得大些，而在地形起伏較大時(shí)，宜采用三角棱柱體法，并將網(wǎng)格尺寸劃小些。二、工期計(jì)算與任務(wù)分配1.先定工期計(jì)算需投入的勞動(dòng)人員數(shù)量，計(jì)算公式為（58）一般出勤率按90 、雨工10 % ，休假利用雨天進(jìn)行安排。2 .工段劃