土木工程施工期末考试重点知识复习资料

明沟排水法
明沟排水法是一种设备简单、应用普遍的人工降低水位的方法。
施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外
明沟排水法适用于水流较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。
原土：V1= V3/ KS′=120/1.03=116.50m3
6.基坑与基槽土方量计算
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种多面体)体积公式计算(图1.1),即
式中：H——基坑深度，m；
A1、A2——基坑上、下底的面积，m2；
A0—基坑中截面的面积，m2。
基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(图1.2)
∑V(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 (m3)
(4)边坡土方量计算。如图1.9，④、⑦按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，
依式1.11、1.12可得：
V①(+)=0.003 (m3)
V②(+)=V③(+)=0.0001 (m3)
V④(+)=5.22 (m3)
土的最初可松性系数KS是计算开挖工程量、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是计算土方调配、回填所需挖土工程量的主要参数，
【例1.3】已知基坑体积2000m3，基础体积1200 m3，土的最初可松性系数1.14，最后可松性系1.05,问应预留多少回填土（天然状态下）？需外运的土用装载量为5m3/每车的汽车运走，求所需车次？解：
式中：V1——第一段的土方量，m3；
L1——第一段的长度，m。
将各段土方量相加即得总土方量：
7场地平整土方计算
对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地，主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。
场地挖填土方量计算有方格网法和横截面法两种。横截面法是将要计算的场地划分成若干横截面后，用横截面计算公式逐段计算，最后将逐段计算结果汇总。横截面法计算精度较低，可用于地形起伏变化较大地区。对于地形较平坦地区，一般采用方格网法。
解：原土V1= V=581.3m3，由KS= V2/ V1，
得外运松土：V2=KS* V1=1.2*581.3=697.56 m3
车次：697.56/4=175需要175车次
【例1.2】某工程需回填土的体积为120m3，所取土的KS=1.20，KS’=1.03。求所取土的工程量。
解：由已知回填土：V3=120m3，由公式KS′= V3/ V1得Байду номын сангаас
6—7线x1=7.69(m)
7—11线x1=8.89(m)
11—12线x1=15.38(m)
将各零点标于图上，并将相邻的零点连接起来，即得零线位置，如图1.8。
(3)计算方格土方量(采用表1.3公式计算）。方格Ⅲ、Ⅳ底面为正方形，土方量为：
VⅢ(+)=202/4×(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)
H0na2=【a2（H11+H12+H21+H22）/4】
则场地初定标高：
H0=（H11+H12+H21+H22）/4n
H11、H12、H21、H22——一个方格各角点的自然地面标高；
n——方格个数。
或：H0=（H1+2H2+3H3+4H4）/4n
H1——一个方格所仅有角点的标高；
H2、H3、H4——分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高)
8.方格网法：在进行场地平整土方工程量计算之前，将绘有等高线的现场地形图，分为若干数量方格（每格边长10～40m，通常采用20m的方格网）然后按设计高程和自然高程，进行场地平整土方工程量计算。
9.方格网法计算场地平整土方量步骤为：
1.场地网格划分（方法：将场地划分为每格边长10～40m，通常采用20m的方格网，找出每个方格各个角点的地面标高）（实测法、等高线插入法）。
VⅡ(+)=65.73 (m3)
VⅡ(-)=0.88 (m3)
VⅤ(+)=2.92 (m3)
VⅤ(-)=51.10 (m3)
VⅥ(+)=40.89 (m3)
VⅥ(-)=5.70 (m3)
方格网总填方量：
∑V(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 (m3)
方格网总挖方量：
7.计算“零点”位置，确定零线（方格边线一端施工高程为“+”，若另一端为“-”，则沿其边线必然有一不挖不填的点，即为“零点”(图1.4)。）
零点位置按下式计算：（很重要）
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)，m
a——方格网的边长，m。
8.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，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。）
7、计算零点、绘制零线；
8、确定填、挖方区，计算土方量；
9、边坡土方量计算；
10、计算土方总量。
11.地下连续墙：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。
降低地下水位
为了保持基坑干燥，防止由于水浸泡发生边坡塌方和地基承载力下降，必须做好基坑的排水、降水工作，常采用的措施是明沟排水法和井点降水法。
=13.29(m3)
边坡总挖方量：
∑V(-)=2.03+2×0.02+3.18=5.25 (m3)
总结：场地平整土方量的计算步骤
1、确定要平整的场地形状，划分方格网（a）；
2、测定各方格角点原地面标高(Hx);
3、计算场地设计标高(H0)；
4、修正各方格角点设计标高（Hn）;
5、绘制方格网图;
6、计算各方格角点的施工高度（hx）
6.计算场地各个角点的施工高度(施工高度为角点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：
hn=Hn-H（很重要）（式中：hn——角点施工高度即填挖高度(以“+”为填，“-”为挖)，m；
n——方格的角点编号(自然数列1，2，3，…，n)。）
例题：例1.5】某建筑场地方格网如图1.7所示，方格边长为20m×20m，填方区边坡坡度系数为1.0，挖方区边坡坡度系数为0.5，试用公式法计算挖方和填方的总土方量。
【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图1.8中。
由公式1.9得：
h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19
施工方法是，开挖基坑或沟槽过程中，遇到地下水或地表水时，在基础范围以外地下水流的上游，沿坑底的周围开挖排水沟，设置集水井，使水经排水沟流入井内，然后用水泵抽出坑外(见图1.16)。
明沟排水法适用于水流较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。
流砂现象产生的原因：当基坑底挖至地下水位以下时，坑底的土就受到动水压力的作用。如果动水压力等于或大于土的浸水重度时，土粒失去自重处于悬浮状态，能随着渗流的水一起流动，带入基坑边发生流砂现象。
要求：
（1）排水沟：沿基坑底四周设置，底宽≮300mm，沟底低于坑底500mm，坡度1‰。
（2）集水井：沿基坑底边角设置，间距20～40m，直径0.6~0.8m，井底低于坑底1~2m。长期用，有护壁和碎石压底等滤水层。
（3）水泵：离心泵、潜水泵、污水泵……
12流砂现象
流砂：当开挖深度大、地下水位较高而土质为细砂或粉砂时，如果采用集水井法降水开挖，当挖至地下水位以下时，坑底下面的土会形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。
2.实测或计算网格角点的自然地面标高(插入法：根据地形图上所标的等高线，假定两等高线间的地面坡度按直线变化，用插入法求出各方格角点的地面标高，如图等高线44.0-44.5间角点4的地面标高H4。Hx:0.5=x:l,即hx=0.5/l*x,h4=44.00+hx.说明：x、L值用比例尺在图中量出)
3.根据“填挖平衡”原则，求出理想初始标高(理想的设计标高，应该使场地内的土方在平整前和平整后相等而达到填挖平衡：
9.边坡土方量计算（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(图1.6中①～③、⑤～⑪)，另一种为三角棱柱体(图1.6中④)。 ）
A 三角棱锥体边坡体积
式中: l1——边坡①的长度；
A1——边坡①的端面积,A1=h2(mh2)/2；
h2——角点的挖土高度；
m—边坡的坡度系数，m=宽/高
B三角棱柱体边坡体积
两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积
式中: l4——边坡④的长度；
A1、A2、A0—边坡④两端及中部横断面面积。
10.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）
V⑤(+)=V⑥(+)=0.06 (m3)
V⑦(+)=7.93 (m3)
V⑧(+)=V⑨(+)=0.01 (m3)
V⑩(+)=0.01 (m3)
V11=2.03 (m3)
V12=V13=0.02 (m3)