习题答案-建筑工程施工技术北京大学出版社第1章土石方工程.doc

1、1二、简答题1.土方工程施工中，根据土体开挖的难易程度土体如何分类？在土方工程施工中，根据土体开挖的难易程度将土分为：松软土、普通土、坚土、砂砾坚土、软石、次坚石、坚石、特坚石八类。前四类属于一般土 ，后四类属于岩石，其分类和鉴别方法，表 1-1 所示。2.土的可松性对土方施工有何影响？土的最初可松性系数 Ks，是计算车辆装运土方体积及挖土机械的主要参数；土的最终可松性系数Ks，是计算填方所需挖土工程量的主要参数，各类土的可松性系数见表 1-1 所示。3.基坑及基槽土方量如何计算？1. 基坑土方量基坑是指长宽比小于或等于 3 的矩形土体。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

2、种多面体)体积公式计算，如图 1.1 所示。即：（1-6）)4(6201AHV式中 H -基坑深度，m； A1、A 2-基坑上、下底的面积，m 2； A0 -基坑中截面的面积，m 2。2. 基槽土方量基槽土方量计算可沿长度方向分段后，按照上述同样的方法计算，如图 1.2 所示。即： （1-7）)4(62011ALV式中V 1-第一段的土方量，m 3； L1 -第一段的长度， m。将各段土方量相加，即得总土方量：（1-8） nV21式中 V1，V 2，V n-各段土方量，m 3。4.试述方格网法计算场地平整土方量的步骤和方法?1. 方格网法方格网法计算场地平整土方量步骤为：1)绘制方格网图由设计

3、单位根据地形图(一般在 1/500 的地形图上)，将建筑场地划分为若干个方格网，方格边长主要取决于地形变化复杂程度，一般取 a=10m、20m 、30m 、 40m 等，通常采用 20m。方格网与测量的纵横坐标网相对应，在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H )和设计标高(H n)，如图 1.3 所示。22)计算场地各方格角点的施工高度各方格角点的施工高度为角点的设计地面标高与自然地面标高之差，是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度。各方格角点的施工高度按下式计算： （1-9）Hhn式中 hn-角点的施工高度，即填挖高度( 以“+” 为填， “-”为挖) ，m ；Hn-角点的

4、设计标高，m ；H-角点的自然地面标高， m； n -方格的角点编号( 自然数列 1，2，3，n) 。3) 计算“零点”位置，确定零线当同一方格的四个角点的施工高度同号时，该方格内的土方则全部为挖方或填方，如果同一方格中一部分角点的施工高度为“+” ，而另一部分为“-”，则此方格中的土方一部分为填方，另一部分为挖方，沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”，如图 1.4 所示。零点位置按下式计算：； （1-10）21hax21hax式中 x1、 x2-角点至零点的距离，m ； h1、 h2-相邻两角点的施工高度，均用绝对值表示，m； a-方格网的边长，m。在实际工作中，为省略计算，确定零点的

5、办法也可以用图解法，如图 1.5 所示。方法是用尺在各角点3上标出挖填施工高度相应比例，用尺相连，与方格相交点即为零点位置。此法甚为方便，同时可避免计算或查表出错。将相邻的零点连接起来，即为零线。它是确定方格中挖方与填方的分界线。 4) 计算方格土方工程量按方格底面积图形和表 1-3 所列计算公式，计算每个方格内的挖方量或填方量。表 1-3 常用方格网点计算公式注：1. a-方格网的边长，m；b 、 c-零点到一角的边长，m；h 1、 h2、 h3、 h4-方格网四角点的施工高度，用绝对值代项 目 图 式 计算公式一点填方或挖方 (三角形)63213bchV当 b=a=c 时， 32a二点填方

6、或挖方(梯形)(84231hcbhcbV)(42edaed三点填方或挖方(五角形)5)2(3212hbcaV四点填方或挖方(正方形)(44321ha4入，m；h-填方或挖方施工高度总和，用绝对值代入，m；V-填方或挖方的体积，m 3。2. 本表计算公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高度而得出的。5) 边坡土方量的计算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，一种为三角棱锥体，另一种为三角棱柱体。 （1）三角棱锥体边坡体积三角棱锥体边坡体积，如图 1.6 中 、所示，计算公式如下：（1-11） 13lAV式中 l1

7、-三角棱锥体边坡的长度，m； A1-三角棱锥体边坡的端面积，m 2； h2-角点的挖土高度，m； m-边坡的坡度系数，m= 宽/高。（2）三角棱柱体边坡体积三角棱柱体边坡体积，如图 1.6 中所示，计算公式如下：（1-12）4214lAV当两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积按下式计算：（1-13）)(62014l式中 l4-三角棱柱体边坡的长度，m； A1、 A2、 A0-三角棱柱体边坡两端及中部横断面面积。 6）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。5.试述断面法计算场地平整土方量的步骤和方法?2. 断面法沿场地取若干个相

8、互平行的断面，可利用地形图或实际测量定出，将所取的每个断面（包括边坡断面）划分为若干个三角形和梯形，如图 1.7 所示，则面积为5， ，21/dhA2)(1/dh某一断面面积为Ai=A/1+A/2+A/n若 d1=d2=dn=d，则Ai=d(h1+h2+ +hn-1)设各断面面积分别为 A1，A 2，A m，相邻两断面间的距离依次为 L1，L 2，L m，则所求的土方体积为（1-14）11231 mLV用断面法计算土方量，边坡土方量已包括在内。图 1.7 断面法示意图6.土方调配应遵循哪些原则?调配区如何划分?1. 土方调配原则（1）力求达到挖方与填方基本平衡和运距最短。使挖方量与运距的乘积之

9、和最小，即土方运输量或费用最小，降低工程成本。（2）近期施工与后期利用相结合。当工程分期分批施工时，先期工程有土方余额应结合后期工程的需求来考虑其利用量与堆放位置，以便就近调配，以避免重复挖运和场地混乱。（3）应分区与全场相结合。分区土方的余额或欠额的调配，必须考虑全场土方的调配，不可只顾局部平衡而妨碍全局。（4）尽可能与大型建筑物的施工相结合。大型建筑物位于填土区时，应将开挖的部分土体予以保留，待基础施工后再进行填土，以避免土方重复挖、填和运输。（5）选择适当的调配方向，运输路线，使土方机械和运输车辆的功效得到充分发挥。土方调配方案的编制，应根据施工场地地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成

10、若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离) ，然后确定挖方各调配区的土方调配方案。土方调配的最优方案，应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，工期短、成本低，而且便于施工。调配方案确定后，绘制土方调配图，如图 1.11 所示。在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距。图中的土方调配，仅考虑场内挖方和填方的平衡，W 表示挖方，T 表示填方。7.什么是边坡系数？影响边坡稳定的因素有哪些。土方边坡的坡度以挖方深度(或填方深度) h 与底宽 b 之比表示，如图 1.12 所示，即土方边坡坡度= h/b=1/

11、(b/h)=1m （1-15 ）式中m=b/h 称为边坡系数。6图 1.12 土体边坡（a）直线形边坡 （b）折线形边坡土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间长短、边坡附近各种荷载状况及排水情况有关。8.人工降低地下水位的方法有哪些？适用范围如何？1.5.1 集水井降水法集水井降水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低地水位的方法。在开挖基坑或沟槽过程中，当基底挖至地下水位以下时，沿坑底周围开挖一定坡度的排水沟，设置集水井，使地下水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外，如图 1.26 所示。图 1.26 集水井降水法1-排水沟；2- 集水井；3- 水泵集水井降水法适用于水流较

12、大的粗粒土层的排水、降水，也可用于渗水量较小的粘性土层降水，但不适宜于细砂土和粉砂土层，因为地下水渗出会带走细粒而发生流砂现象。1.5.2 井点降水法井点降水是在基坑开挖前，在基坑四周预先埋设一定数量的滤水管(井) ，在基坑开挖前和开挖过程中，利用抽水设备不断抽出地下水，使地下水位降到坑底以下，直至土方和基础工程施工结束为止。井点降水的方法有：轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点及深井井点等。对不同类型的井点降水可参考表 1-7 选用。 表 1-7 降水类型及适用条件降水类型 土层渗透系数 (m/d) 降低水位深度(m)单层轻型井点 0.150 36多层轻型井点 0.150 612喷射井点

13、0.150 820电渗井点 0.1 根据选用井点确定管井井点 20200 35深井井点 10250 15轻型井点法适用于，土壤的渗透系数为 0.150m/d 的土层降水，一级轻型井点水位降低深度36m，二级井点可达 69m。9.轻型井点系统的布置方案有哪些？轻型井点布置，根据基坑大小与深度、土质、地下水位高低与流向和降水深度要求等确定。71）平面布置当基坑或沟槽宽度小于 6m，且水位降低深度不超过 5m 时，可采用单排线状井点，布置在地下水流的上游一侧，其两端延伸长度一般不小于基坑（槽）宽度为宜，如图 1.29 所示。如基坑宽度大于 6m 或土质不良，土的渗透系数较大时，宜采用双排井点。基坑面

14、积较大时，宜采用环状井点，如图 1.30 所示，为便于挖土机械和运输车辆出入基坑，可不封闭，布置为 U 形环状井点。井点管距离基坑壁一般不宜小于 0.71.0m，以防局部发生漏气，井点管间距应根据土质、降水深度、工程性质等决定，一般采用0.81.6m。一套抽水设备能带动的总管长度，一般为 100120m。采用多套抽水设备时，井点系统要分段，各段长度要大致相等。图 1.29 单排线状井点布置图(a)平面布置；(b) 高程布置1-总管；2-井点管；3-抽水设备图 1.30 环形井点布置图(a)平面布置；(b) 高程布置1-总管；2-井点管；3-抽水设备2）高程布置在考虑到抽水设备的水头损失以后，井

15、点降水深度一般不超过 6m。井点管的埋设深度 H(不包括滤管)按下式计算，如图 1.30(b)所示。H=H1+h+iL （1-16）式中 H1-井点管埋设面至基坑底的距离，m；h-基坑中心处坑底面( 单排井点时，为远离井点一侧坑底边缘) 至降低后地下水位的距离，一般为 0.51.0m； i-地下水降落坡度，环状井点为 1/10，单排线状井点为 1/4； L-井点管至基坑中心的水平距离(单排井点为井点管至基坑另一侧的水平距离) ，m。 当一级井点系统达不到降水深度要求时，可采用二级井点，即先挖去第一级井点所疏干的土，然后在基坑底部装设第二级井点，使降水深度增加，如图 1.31 所示。8图 1.3

16、1 二级井点降水示意图1-一级井点降水；2- 二级井点降水10.单斗挖土机有哪几种类型?其工作特点和适用范围如何？正铲、反铲挖土机开挖方式有哪几种?如何选择?单斗挖土机是土方开挖常用的一种机械。按工作装置不同，可分为正铲、反铲、拉铲和抓铲四种，如图 1.17 所示。按其行走装置不同，分为履带式和轮胎式两类。按操纵机构的不同，可分为机械式和液压式两类。液压式单斗挖土机调速范围大，作业时惯性小，转动平稳，结构简单，一机多用，操纵省力，易实现自动化。图 1.17 单斗挖土机工作装置类型(a) 正铲； (b) 反铲；(c) 抓铲；(d) 拉铲1) 正铲挖土机 正铲挖土机的工作特点是：前进行驶，铲斗由下

17、向上强制切土，挖掘力大，生产效率高。适用于开挖停机面以上一至三类土，且与自卸汽车配合完成整个挖掘运输作业，可用于挖掘大型干燥的基坑和土丘等。正铲挖土机的开挖方式，根据开挖路线与运输车辆相对位置的不同，可分为正向挖土、反向卸土(图1.18(a)和正向挖土、侧向卸土 (图 1.18(b)两种。正向挖土、反向卸土，挖土机沿前进方向挖土，运输车辆停在挖土机后方装土。这种作业方式所开挖的工作面较大，但挖土机卸土时动臂回转角度大，生产率低，运输车辆要倒车开入，一般只适宜开挖工作面较小且较深的基坑。正向挖土、侧向卸土，挖土机沿前进方向挖土，运输车辆停在侧面装土。采用这种作业方式，挖土机卸土时动臂回转角度小，

18、运输工具行驶方便，生产率高，使用广泛。9图 1.18 正铲挖土机作业方式(a) 正向挖土、反向卸土；(b) 正向挖土、侧向卸土2) 反铲挖土机 反铲挖土机的工作特点是：机械后退行驶，铲斗由上而下强制切土。挖土能力比正铲小。用于开挖停机面以下的一至三类土，适用于挖掘深度不大于 4m 的基坑、基槽、管沟开挖，也可用于湿土、含水量较大及地下水位以下的土壤开挖。反铲挖土机的开挖方式有沟端开挖和沟侧开挖两种。沟端开挖，如图 1.19(a)所示，挖土机停在沟端，向后倒退挖土，汽车停在两旁装土，开挖工作面宽。沟侧开挖，如图 1.19(b)所示，挖土机沿沟槽一侧直线移动挖土，挖土机移动方向与挖土方向垂直，此法

19、能将土弃于距沟较远处，但挖土宽度受到限制。图 1.19 反铲挖土机开挖方式(a) 沟端开挖； (b) 沟侧开挖1-反铲挖土机；2-自卸汽车；3-弃土堆3) 拉铲挖土机 拉铲挖土机工作时利用惯性，把铲斗甩出后靠收紧和放松钢丝绳进行挖土或卸土，铲斗由上而下，靠自重切土。可以开挖一、二类土壤的基坑、基槽和管沟，特别适用于含水量较大的水下松软土和普通土的挖掘。拉铲开挖方式与反铲挖土机相似，有沟端开挖、沟侧开挖两种。4) 抓铲挖土机 抓铲挖土机主要用于开挖土质比较松软，施工面比较狭窄的基坑、沟槽、沉井等工程，特别适于水下挖土，土质坚硬时不能用抓铲施工。11.填土压实有哪几种方法?各有什么特点?影响填土压

20、实的主要因素有哪些?填土压实方法一般有碾压法、夯实法和振动压实法。如图 1.20 所示。10图 1.20 填土压实方法(a)碾压法；(b)夯压法；(c)振动压实法1. 碾压法碾压法是利用机械滚轮的压力压实土壤，使之达到所需的密实度，此法多用于大面积填土工程。碾压机械有光面碾(压路机)、羊足碾和气胎碾。光面碾对砂土、黏性土均可压实；羊足碾需要较大的牵引力，且只宜压实黏性土，如图 1.21 所示；气胎碾在工作时是弹性体，其压力均匀，填土压实质量较好。还可利用运土机械进行碾压，也是较经济合理的压实方案，施工时使运土机械行驶路线能大体均匀地分布在填土面积上，并达到一定重复行驶遍数，使其满足填土压实质量

21、的要求。碾压机械压实填方时，行驶速度不宜过快，一般平碾控制在 2kmh，羊足碾控制在 3kmh。否则会影响压实效果。图 1.21 羊足碾构造示意图1-前拉头；2-机架；3- 轴承座； 4-碾筒；5-铲刀；6- 后拉头；7-装砂口；8-水口；9- 羊碾头2. 夯实法夯实法是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用于小面积回填。夯实法分人工夯实和机械夯实两种。常用的夯实机械有夯锤、内燃夯土机和蛙式打夯机，如图 1.22 所示。适用于夯实砂性土、湿陷性黄土、杂填土以及含有石块的填土。图 1.22 蛙式打夯机示意图1-夯头；2-夯架；3- 三角带； 4-底盘3. 振动压实法振动压实法是将振动压实机械放在土层表面，借助振动机械使压实机械振动，土颗粒在振动力的作用下发生相对位移而达到紧密状态。这种方法用于振实非粘性土效果较好。