园林工程地形设计与土方工程量计算讲义(附示意图).ppt

项目二 地形与土方工程,地形设计,复习： 1.园林、园林工程的概念。 2.简述我国园林工程发展简史。, 地形设计,一、地形的概念与作用： 1.地形的概念：指地面上各种高低起伏的形状。 2.地形的作用： （1）园林景观的基底骨架作用 （2）构成园林空间作用 （3）构成园林景观作用 （4）影响园林地表排水作用 （5）控制视线作用,地形造景示例,二、地形设计原则与要求,1.满足园林性质和功能的需求 2.因地制宜，以利用为主 3.满足园林景观的需求 4.就地取材，节省投资 5.满足园林工程要求。,三、地形的形式和设计要求,1.平地：园林中比较平缓的用地统称为平地。 2.丘陵：丘陵的坡度变化在10%25%，高度差异绵亘也多在13m之间变化。 3.凹地形：坡度在8%25%，且四周高于中央的地形称为凹地形。 4.凸地形：坡度在8%25%，且四周低于中央的地形称为凸地形。,四、地形设计准备工作,1.资料的收集与现场踏勘 （1）资料的收集：合适比例的地形图；地质土壤与气象水文资料；总体规划与市政建设及地上地下管线资料；所在地的施工水平、劳动力素质与施工机械化程度资料。 （2）现场踏勘与调研：亲临现场，修正补充地形图不足处。特别是诸如古树名木等具体位置必须重点标明等。,四、地形设计准备工作,2.地形调查与分析 （1）地形坡度的调查分析 （2）地形自然排水情况调查分析 （3）植被的调查分析 （4）水体调查分析 （5）土壤的调查分析,五、地形设计方法,地形设计的方法有很多，如等高线法、断面法、模型法等。其中最常使用的方法是等高线法。 1、等高线的概念：是一组垂直间距相等、平行于水平面的假想平面，与自然地貌相交切所得到的交线在平面上的投影。,地形设计方法断面法,2、等高线的特点,在同一条等高线上所有的点，其高程都相等。 每一条等高线都是闭合的。 等高线的水平间距的大小表示地形的缓或陡，疏则缓，密则陡。等高线间距相等时表示地面坡度相等。 等高线一般不相交、重叠或合并，只有在悬崖处的等高线才可能出现相交的情况，在某些垂直于地面的峭壁、地坎或挡土墙、驳岸处的等高线才会重合 等高线不能直穿横过河流、峡谷、堤岸和道路等。 等高线与山谷线、山脊线相交时，山谷线的等高线是凸向山谷线标高升高的方向，而山脊线的等高线是凸向山脊线标高降低的方向。,（3）用等高线进行地形设计,陡坡变缓坡或缓坡改陡坡 平垫沟谷 削平山脊 平整场地 园路设计,用等高线进行地形设计时常用的两个公式,（1）用插入法求相邻等高线之间任意点高程的公式： hx=haxh/l 式中：hx任意点高程 ha位于低边等高线的高程 x该点距低边等高线的距离 h等高距 l过该点的相邻等高线间的最小距离。 用插入法求某点高程，通常会遇到三种情况。 a.待求点标高hx在两等高线之间。 hx=ha+xh/l d.待求点标高hx在低边等高线的下方。 hx=ha-xh/l c.待求点标高hx在高边等高线的上方。 hx=ha+xh/l,例1,左图为对某广场作边长为20m的方格控制网后，其中一边的四个角点的情况。根据等高线求角点a和角点b和角点f的原地形标高。,7.0,10.0,（2）坡度公式,坡度公式：i=h/l 式中：i坡度（%）； h高度（m）； l水平间距（m） 例题：根据已知条件求图中mn两点间的坡度。,m,n,第二节： 土方工程量计算,一、用体积公式估算：适合于类似锥体、棱台等几何形体的地形单体的土方计算。这些地形单体的体积可用相近的几何体体积公式来计算。此法简便，但精度较差，多用于规划阶段的估算。,二、断面法,1、垂直断面法：是以一组等距（或不等距）的互相平行的截面将拟计算的地块、地形单体和土方工程分截成“段”。分别计算这些“段”的体积，再将各段体积累加，以求得该计算对象的总土方量。此法适合带状地形单体和土方工程的土方计算。,1、垂直断面法,断面法基本计算公式为 当s1= s2 时，v= sl 当s1、s2 相差较大时，可用以下公式计算： 计算s0的两种方法：（1）用中截面积公式计 （）用s1及 s2相应各边的平均值求s0,例题：用s1及 s2相应各边的平均值求s0,有一土堤，要计算的两断面呈梯形， s1及 s2各边的数值，如图所示，求s0。,2、等高面法,等高面法：是沿等高线截取断面、等高距即为二相邻断面的高，计算方法同断面法。此法适于大面积的自然山水地形的土方计算。计算公式为： v=(s1+s2)h/2+(s2+s3)h/2+(sn-1+s)h/2+sh/3 =(s1+s)/2+s+s+s-1h+sh/3 式中：v土方体积(m3);s断面面积(m2);h等高距（m）。,例题：用等高面法计算土方量,某地原来的地形变化较平缓，为丰富景观拟按设计的等高线作微地形处理，需运来多少土方？,三、方格网法,方格网法最适于平整场地的土方量计算。用方格网法平整场地的工作程序是: (1) 在附有等高线的施工现场地形图上作方格网，控制施工场地。方格网边长数常2040。 (2) 在地形图上用插入法求出各角点的原地形标高，或把方格网各角点测设到地面上，同时测出各角点的原地形标高，并记录在图上。 (3)依设计意图，如地面的形状、坡向、坡度值等，确定各角点的设计标高。 (4)比较原地形标高和设计标高求得施工标高。 (5)求零点线。 (6)土方计算。,某公园为了满足游人游园活动的需要，拟将一块地面平整为三坡向两面坡的“t”字形广场，要求广场具有1.5%的纵坡和2%的横坡，土方基本平衡，试求其设计标高并计算土方量。 1.作方格网控制：在原地形图上拟设计的位置用20m边长的方格网控制，并进行角点和方格标号。 2.用插入法求各角点的原地形标高,例题：方格网法计算土方量,a,b,c,d,e,f,g,o,p,n,m,l,k,j,i,h,19.00,19.50,20.50,20.00,20.00,20.50,21.00,i=2%,i=2%,i=1.5%,18.50,a,b,c,d,e,f,g,o,p,n,m,l,k,j,i,h,20.29,20.15,20.21,19.91,19.37,20.23,21.00,20.89,20.54,19.32,19.35,18.79,19.39,20.50,19.50,19.64,19.00,18.50,19.50,20.50,20.00,20.00,20.50,21.00,i=2%,i=2%,i=1.5%,3.求设计标高,1.求平整标高h0=（h1+ 2h2+ 3h3+4 h4)4n 式中： h0平整标高 n方格数 h1 计算时使用一次的角点高程 h2 计算时使用二次的角点高程 h3 计算时使用三次的角点高程 h4 计算时使用四次的角点高程 2.确定h0的位置 假设a点的高程为x,则可根据设计坡度、坡向和方格长度求出其他各角点的假定设计标高。 根据上式可求出设计后场地的平整标高（是关于x的函数） 原地形平整标高=设计后场地平整标高则可求出x的值。,a,b,c,d,e,f,g,o,p,n,m,l,k,j,i,h,x-0.4,x-1.1,xx,x-0.8,x-1.0,x-1.1,x-0.7,x-0.3,x-0.7,x-1.3,x-1.0,x-0.6,x-1.3,x-0.9,20.29,20.15,20.21,19.91,19.37,20.23,21.00,20.89,20.54,19.32,19.35,18.79,19.39,20.50,19.50,19.64,19.00,18.50,19.50,20.00,20.00,20.50,21.00,x-0.8,x-0.4,i=2%,i=2%,i=1.5%,a,b,c,d,e,f,g,o,p,n,m,l,k,j,i,h,20.29,20.15,20.21,19.91,19.37,20.23,21.00,20.89,20.54,19.32,19.35,18.79,19.39,20.50,19.50,19.64,20.34,19.64,19.94,20.34,20.74,19.94,19.74,19.64,20.04,20.44,20.04,19.44,19.74,20.14,19.44,19.84,18.50,20.50,20.00,20.00,20.50,21.00,19.00,19.50,i=2%,i=2%,i=1.5%,4.求施工标高,施工标高=原地形标高-设计地形标高。 “+”表示挖方 “-”表示填方,a,b,c,d,e,f,g,o,p,n,m,l,k,j,i,h,20.29,20.15,20.21,19.91,19.37,20.23,21.00,20.89,20.54,19.32,19.35,18.79,19.39,20.50,19.50,19.64,20.34,19.64,19.94,20.34,20.74,19.94,19.74,19.64,20.04,20.44,20.04,19.44,19.74,20.14,19.44,19.84,18.50,20.50,20.00,20.00,20.50,21.00,19.00,19.50,+0.35,+0.20,+0.66,+0.29,+0.15,-0.54,-0.35,+0.36,-0.24,0,+0.11,-0.23,-0.13,-0.27,-0.12,-0.49,i=2%,i=2%,i=1.5%,5.求零点线,零点即不挖也不填的点，其连线即零点线，零点线是挖方与填方的分界线。 在相邻两角点间若施工标高一个为“+”，一个为“-”即有零点存在。其位置由下式求得： x=ah1/（h1+h2） 式中 x零点距h1的水平距离 h1、h2相邻二点的施工标高绝对值 a方格边长,6.土方量计算,根据课本上第20页表1-3中的计算公式计算。,7.绘制土方平衡表和调配图,计算各调配区土方量。 计算各调配区之间的平均运距。 确定土方最优调配方案。 绘出土方调配图。,实训,某公园为了满足游人游园活动的需要，拟将一块地面平整为双坡向两面坡的倒“l”形广场，要求广场具有2%的纵坡和2.5%的横坡，土方就地平衡，试求其设计标高并计算土方量。, 土方施工,一 土壤工程性质及工程分类 1、土壤的密度：指单位体积天然状况下的土壤重量，单位为kg/m3，又叫土壤容重。可作为土壤坚实度的指标之一。,（二）土的工程性质,2、土壤的自然倾斜角（安息角）： （1）土壤的自然倾斜角():土壤自然堆积，经沉落稳定后的表面与地面所形成的夹角，以表示。,2、土壤的自然倾斜角,（2）边坡坡度（i）:为边坡高度与水平距之比，即i=h/l=tg。习惯用1：m表示，m是坡度系数。1：m=1：l/h，所以，坡度系数是边坡坡度的倒数。,（二）土的工程性质,3、土壤含水量：土壤空隙中的水重和土壤颗粒重的比值。 土壤含水量在5%以内称干土，在30%以内称潮土，大于30%称湿土。,4、土壤的相对密度：用来表示土壤在填筑后的密实程度，可用下列公式表达： d=1-21-3 式中 d土壤相对密实度; 1填土在最松散状况下的孔隙比; 2经碾压或夯实后的土壤孔隙比； 3最密实情况下土壤孔隙比； （注：孔隙比是土壤空隙的体积与土体颗粒体积的比值）,（二）土的工程性质,5、土壤的可松性：土壤经挖掘后，其原有紧密结构遭到破坏，土体松散而使体积增加的性质。土壤可松性用可松性系数来表示。,二、土方工程施工,（一）准备工作 1 研究图纸 2 现场踏勘 3 编制施工方案 4 修建临时设施和道路 5 准备机具、物资及人员,（二）清理现场,1清除现场障碍物 （1）拆除建筑物和构筑物 应根据其结构特点进行工作，并严格遵照建筑工程安全技术规范的有关规定进行操作。 （2）伐除树木 树木能保留的应尽量设法保留。排水沟中的树木，必须连根拔除。 （3）其他：如有地上、地下管线或其他异常物体时，除查看现状图外，还应请有关部门协同查清，未查清前不可动工，以免发生危险或造成其他损失。,2 做好排水设施,（1）排除地面积水 施工前，根据场地的地形特点在其周围挖好排水沟；或将地面水排到低洼处，再用水泵排走。排水沟的纵向坡度不应小于0.2%，沟的边坡值为1：1.5，沟底宽、沟深不能小于50cm。 （2）排除地下水 一般多采用明沟，引至集水井，并用水泵排出，一般按排水面积和地下水位的高低来安排排水系统，先定出主干渠和集水井的位置，再定支渠的位置和数目，土壤含水量大的要求排水迅速的，支渠分布应密些，其间距约1.5m左右，反之可疏。,（三）定点放线,1、平整场地的放线： 用经纬仪将图纸上的方格测设到地面上，并在每个角点处立桩木，边界上的桩木依图纸要求设置。 桩木的规格及标记方法如图所示。侧面须平滑，下端削尖，以便打入土中，桩上应表示出桩号(施工图上方格网的编号)和施工标高(挖土用“+”号，填土用“-”号)。,2、自然地形的放线,一般是先在施工图上设置方格网，再把方格网测放到地面上，而后在设计地形等高线和方格网的交点处设桩，并一一标到地面上打桩，桩木上也要标明桩号及施工标高。,3、山体放线,（1）一次性立桩：适于较低的山体，一般最高处低于5m。一般用长竹竿作标高桩,在桩上把每层的标高定好,不同层可用不同颜色做标志,以便识别。 （2）分层放线：适用于较高的山体的砌筑。,4、水体放线,水体的放线和山体的放线基本相同，但由于水体的挖深较一致，而且池底常年隐没在水下，放线可以粗放些。水体底部应尽可能平整，不留土墩。 岸线和岸坡的定点放线应十分准确，不仅因为它与造景有关，还与水体坡岸的稳定有很大关系。为了施工的精确，可以用边坡样板来控制边坡坡度。,边坡样板,5、沟渠放线,沟渠施工时，常用龙门板来代替桩木。龙门板之间的距离由沟渠纵向坡度的变化情况而定，一般每隔30100m设置一块龙门板。板上应标志出沟渠中心线的位置、沟上口、沟底的宽度等。板上还要设坡度板，用坡度板来控制沟渠的纵向坡度。,（四）土方施工过程,1土方开挖 （1）人力施工：施工工具主要是锹、镐、钢钎等，且要注意安全和保证工程质量。人力施工要组织好劳动力 施工者要有足够的工作面，一般平均每人应有46m2。 开挖土方附近不得有重物及易塌落物。 要注意土质情况，要符合土壤的边坡要求。 挖方工人不得在土壁下向里挖土，以防坍塌。 在坡上或坡顶施工者，要注意坡下情况，不得向坡下滚落重物。 在施工过程中要注意保护基桩、龙门板和标高桩。,（四）土方施工过程,（2）机械施工：主要施工机械有：推土机、挖土机等。 机械手应识图或了解施工对象的情况，在公共之前应向机械手介绍拟施工地段的地形情况及设计地形的特点，最好结合模型，使之一目了然。 注意保护表土。 桩点和施工放线要明显。,2 土方的运输,一般竖向设计都力求土方就地平衡，以减少土方的搬运量。