第一章-土方工程(5).ppt

土方工程量计算 本节主要内容 一 基坑 槽 土方量的计算二 场地平整土方量计算 土方工程量的计算 在场地平整 基坑与基槽开挖等土方工程施工中 都需要计算土方量 土方的外形往往很复杂 而且不规则 很难进行精确计算 因此 在一般情况下 都是将工程区域划分成为一定的几何形状 并采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算 1 基坑土方量计算 基坑 是指长宽比 3的矩形土体 其土方量按立体几何中棱柱体 由两个平行的平面作底的一种多面体 的体积公式计算 基坑土方量计算公式 例题 1 某基坑坑底平面尺寸如图所示 坑深5 四边均按1 0 4的坡度放坡 试计算其土方量 1 解 用拟柱体法求解 1 该基坑每侧边坡坡度为5 0 4 2 0 2 基坑底面积F下 30 15 20 15 350 3 上口面积F上 30 2 2 15 2 2 20 5 546 4 中截面面积F中 30 2 1 15 2 1 20 5 444 5 V F下 F上 4F中 H 6 1780 2 基槽土方量计算 基槽的土方量可以沿长度方向分段后 再用同样方法计算 如图1 3所示 2 开挖一管沟 AB段长40 沟底宽1 8 A端开挖深3 0 B端挖深3 15 埋入管外径1 0 边坡系数 0 4 土的可松性Ks 1 30 Ks 1 04 问 计算AB段挖土方量 如留下回填土 余土全部运走 计算应留下回填土量及弃土量 例题 2 解 用平均断面法求解 1 边坡宽度3 0 0 4 2 2 4 3 075 0 4 2 2 46 3 15 0 4 2 2 52 2 断面面积AA 1 8 4 2 3 2 9m A中 1 8 4 26 3 075 2 9 32m AB 1 8 4 32 3 15 2 9 64m 3 总挖方量V AA 4A中 AB L 6 9 4 9 32 9 64 40 6 372 8m V埋 r2 L 0 5 40 31 4m3 4 V填 372 8 31 4 1 3 1 04 426 75m3V弃 372 8 1 3 426 75 57 89m3 二 场地平整土方量计算 一 场地设计标高确定确定设计标高时应考虑的因素 满足生产工艺和运输的要求 尽量利用地形 以减少挖方数量 场内的挖方与填方能达到相互平衡 面积大 地形又复杂时则例外 以降低土方运输费用 有一定的泄水坡度 2 满足排水要求 考虑最高洪水位的要求 1 初步计算场地设计标高 将地形图划分方格 每个方格的角点标高 一般根据地形图上相邻两等高线的标高 用插入法求得 在无地形图时 在地面用木桩打好方格网 然后用仪器直接测出 图1 4场地设计标高计算简图 1 初步计算场地设计标高 理想的设计标高 应使场地内的土方在平整前和平整后相等而达到挖方和填方的平衡 即 式中 H0 所计算的场地设计标高 m a 方格边长 N 方格数 H11 H12 任一方格的四个角点的标高 1 初步计算场地设计标高 考虑同一个角点在计算中用到的次数 则 式中 H1 一个方格仅有的角点标高 m H2 两个方格共有的角点标高 m H3 三个方格共有的角点标高 m H4 四个方格共有的角点标高 m 2 计算设计标高的调整值 上式所计算的设计标高 纯系一理论数值 实际中还需考虑以下因素进行调整 1 由于土具有可松性 必要时应相应地提高设计标高 2 由于设计标高以上的各种填方工程用土量而影响设计标高的降低 或者由于设计标高以下的各种挖方工程的挖土量而影响设计标高的提高 3 由于边坡填挖方土方量不等 特别是坡度变化大时 而影响设计标高的增减 4 根据经济比较结果 而将部分挖方就近弃土于场外 或将部分填方就近取土于场外而引起挖填土方量的变化后需增减设计标高 3 考虑泄水坡度对设计标高的影响 1 单向泄水用计算出的设计标高H0 作为场地中心线的标高 如图1 5所示 场地内任一点的设计标高则为 式中 Hn 任意一点的设计标高 m l 该点至H0的距离 m i 场地泄水坡度 不小于2 该点比H0点高则取 号 反之取 号 图1 5单向泄水坡度的场地 图1 6双向泄水坡度的场地 3 考虑泄水坡度对设计标高的影响 2 双向泄水H0为场地中心点标高 场地内任意一点的设计标高为 式中 lx ly 该点于x x y y方向距场地中心线的距离 ix iy 该点于x x y y方向的泄水坡度 二 场地土方量计算 1 方格网法方格边长主要取决于地形变化的复杂程度 通常采用20m 根据每个方格角点的自然地面标高和实际采用的设计标高 算出相应的角点填挖高度 然后计算每一个方格的土方量 大规模场地土方量的计算可使用专门的土方工程量计算表 这样即可得到整个场地的挖 填土方总量 场地各方格的土方量一般可分为三种不同类型进行计算 1 全挖或全填 2 两挖两填 3 三挖 填 一填 挖 全挖或全填的方格 两挖和两填的方格三挖一填 或相反 的方格 1 计算场地各方格角点的施工高度hn Hn H 2 确定 零线 1 全挖全填方格土方量计算 V 挖方或填方体积 m3 h1 h2 h3 h4 方格角点填挖高度 均用绝对值 m 若a 20m h用cm表示 则上式可写为 2 两挖两填方格土方量计算 挖方部分 填方部分 3 三挖 填 一填 挖 方格土方量计算 填方部分 挖方部分 2 断面法 沿场地取若干个相互平行的断面 可利用地形图定出或实地测量定出 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 10所示 则面积 断面法面积计算 累高法求断面面积 将所取的断面绘于普通方格坐标纸上 d取值相等 用透明纸尺从h1开始 依次量出 用大头针向上拨动尺子 各点标高 h1 h2 累计得各点标高之和 然后将此值与d相乘 即为所求断面面积 用断面面积计算土方体积 断面面积求出后 即可计算土方体积 设个断面面积分别为A1 A2 An 相邻两个断面间的距离依次为l1 l2 ln 则所求土方体积为 场地平整边坡土方量计算 边坡的土方量可以划分为近似的三角棱锥体 如体积1 3 5 11 和三角棱柱体 如体积4 1 三角棱锥体边坡体积 2 三角棱柱体边坡体积 场地平整土方量计算实例 某场地地形图和方格网 a 20m 布置如图1 13所示 该场地系亚粘土 设计泄水坡度ix 3 iy 2 试确定场地设计标高 并计算挖 填方量 如图1 15所示 用一张透明纸 上面画六根等距离的平行线 线条要尽量画的细 否则影响读数 把透明纸放到标有方格网的地形图上 将六根平行线的最外两根分别对准A点和B点 这时六根等距离的平行线将A B之间的0 5m的高差分成五等份 于是便可直接读得角点4的地面标高H4 44 34 插入法的图解法 1 计算角点的地面标高 2 计算场地设计标高H0 3 根据要求的泄水坡度计算方格角点的设计标高 以场地中心点角点8为H0 其余各角点设计标高为 其余各角点标高可同样计算 标在图上 图1 16方格网法计算土方工程量 4 计算角点的施工高度 角点施工高度 习惯以 号表示填方 号表示挖方 h1 43 63 43 24 0 39 m h2 43 69 43 67 0 02 m h3 43 75 43 94 0 19 m 其他角点施工高度计算类似 标在图1 16上 5 标出 零线 零线 挖方区和填方区的分界线 即不挖不填的线 确定方法 先求出有关方格边线 此边线的特点一端为挖 另一端为填 上的 零点 不挖不填的点 将相邻的零点连接起来 即为零点线 图解法确定零点 如图1 17所示 图1 18零点图解举例 6 计算土方工程量 各方格土方工程量 1 全挖或全填的方格 本例中a 20m 将施工高度化成cm 则 6 计算土方工程量 各方格土方工程量 续1 2 两挖两填的方格 a 20m h用cm代入 简化为下式 其土方工程量为 6 计算土方工程量 各方格土方工程量 续2 3 三挖 填 一填 挖 的方格 将计算出的土方工程量填入相应的方格中 土方量总计 挖方596 31m3 填方607 96m3 6 计算土方工程量 边坡土方工程量 因场地土质系亚粘土 查表可得 挖方区边坡坡度采用1 1 25 填方区边坡坡度采用1 1 50 场地四个角点的挖 填方宽度 角点5挖方 0 93 1 25 1 16 m 角点15挖方 0 38 1 25 0 48 m 角点1填方 0 39 1 5 0 59 m 角点11填方 0 97 1 5 1 46 m 按照场地的四个控制角点的边坡宽度 绘出边坡平面轮廓尺寸图 如图1 19所示 边坡平面轮廓尺寸图 场地1 1000 边坡1 100 挖方区边坡土方量 挖方区边坡土方量合计 24 12m3 填方区边坡土方量 计算从略 V8 29 47m3 V9 10 1 79m3 V11 16 5m3 V12 13 0 04m3 V14 0 8m3 填方区边坡土方量合计 48 6m3 场地及边坡土方量总计 挖方 596 31 24 12 620 43 m3 填方 607 96 48 6 656 56 m3 土方调配 1 土方调配的原则 1 应力求达到挖 填平衡和运距最短的原则 2 土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则 3 土方调配应采取分区与全场相结合来考虑的原则 4 土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合 5 选择恰当的调配方向 运输路线 使土方机械和运输车辆的功效能得到充分发挥 图1 20土方调配图 a 场地内挖 填平衡的调配图 箭头上面的数字表示土方量 m3 箭头下面的数字表示运距 b 有弃土和借土的调配图 箭头上面的数字表示土方量 m3 箭头下面的数字表示运距 2 土方调配图表的编制 1 划分调配区 2 求出每对调配区之间的平均运距 3 画出土方调配图 4 列出土方量平衡表 例题 已知 某施工场地有四个挖方区和三个填方区 如下图 其相应挖填方量和相应调配区间的运距见下表 用 表上作业法 确定调配方案 并绘制土方调配图 挖方区填方区的挖填方量及调配区间的运距表 单位 m 52 114 53 114 54 114 55 114 500 400 500 0 0 0 0 0 0 300 100 100 1 用 最小元素法 编制初始调配方案 就近分配 2 方案判别 56 114 求位势 Cij Ui Vj 有数格内 求检验数 ij Cij Ui Vj 3 方案调整 58 114 调整方法 闭回路法 调整顺序 从负值最小 绝对值最大 的格开始 奇