任务二场地平整

1、项目二 场地平整 一、场地平整土方量计算 二、基坑、基槽土方量计算（补充） 三、土方调配（补充）一、场地平整土方量计算（1）确定场地平整与基坑（槽）开挖的施工顺序；（2）确定场地的设计标高；（3）计算挖填土方量；（4）进行土方调配；1、场地设计标高的确定场地设计标高H0确定的原则：（1）满足生产工艺和运输的要求；（2）尽量利用地形，以减少挖方数量；（3）尽量使场地内挖填平衡，以降低土方运输费用；（4）有一定泄水坡度（2），满足排水要求；（5）考虑最高洪水位的要求。 场地设计标高H0确定的方法： （1）简易计算法(一般方法） （2）最佳平面设计法1）初步确定场地设计标高）初步确定场地设计标高 （

2、a）在地形图上将施工区域划分为边长为）在地形图上将施工区域划分为边长为1040m若干个若干个方格网；方格网； （b）确定各小方格角点的天然高程；）确定各小方格角点的天然高程； 方法：方法： 无地形图时，水准仪测量；无地形图时，水准仪测量； 根据地形图上相邻两等高线的高程，用根据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法插入法求得；求得； 用一条透明纸带，在上面画用一条透明纸带，在上面画6根等距离的平行线，把该根等距离的平行线，把该透明纸带放在标有方格网的地形图上，将透明纸带放在标有方格网的地形图上，将6根平行线的最根平行线的最外两根分别对准外两根分别对准A点和点和B点，这时点，这时6根等距离的平行线

3、将根等距离的平行线将A、B之间的之间的0.5m等高线的高差均分成等高线的高差均分成5等分，于是就可直接等分，于是就可直接得到角点的地面标高。得到角点的地面标高。（c）按）按填挖平衡填挖平衡确定场地设计标高确定场地设计标高 按每一个方格的角点的计算次数，按每一个方格的角点的计算次数，即方格的角点为几个方格共有的情况即方格的角点为几个方格共有的情况（“权权”）：）： 一个方格仅有的角点天然标高；一个方格仅有的角点天然标高；式中：式中： 两个方格共有的角点天然标高；两个方格共有的角点天然标高； 三个方格共有的角点天然标高；三个方格共有的角点天然标高； 四个方格共有的角点天然标高。四个方格共有的角点天

4、然标高。 NHHHHH443243210N1H2H3H4H方格网数；方格网数；例如：图1-9中的场地设计标高H0为： （252.45+251.40+250.60+251.60）+2(252.00+251.70+251.90+250.95 +251.25+250.85)+4(251.60+251.28)=251.45m6410H2）计算设计标高的调整值）计算设计标高的调整值（1）土的可松性影响 由于土具有可松性，一般填土有多余，需相应提高设计标高，设h为因土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高调整后总的挖方体积 为：WVhFVVWWW其中 为挖土时预留部分 总的填方体积为： hFW)(sWW

5、sWTKhFVKVV因：WTsVVK 此时，填方区的标高也应与挖方区一样，提高此时，填方区的标高也应与挖方区一样，提高 即：即：由于：由于： 所以有：所以有：故考虑了土的可松性后，场地设计标高调整为：故考虑了土的可松性后，场地设计标高调整为：式中：式中： 按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积；按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积； 按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积；按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积； 土的最后可松性系数。土的最后可松性系数。hWTVVhHH00TWVV 、TWFF 、sKTTsWWTTTFVKhFVFVVh)() 1(sWTsWKFFKVh（2）场地泄水坡度

6、的影响 泄水坡度有单面泄水、双面泄水 单面泄水：场地内只有一个方向排水； 双面泄水：场地内只有两个方向排水，且互相垂直。 （a）场地有单面泄水坡度时的设计标高 场地内已调整的设计标高 为场地中心线的标高（因此将场地中心作为坐标的原点）0H场地内任意点的设计标高则为：场地内任意点的设计标高则为：ilHHn011H例如： 角点的设计标高为：aiHH5 . 1+=011（b）场地有双面泄水坡度时的设计标高）场地有双面泄水坡度时的设计标高 场地内已调整的设计标高为场地纵横方向中心线的标高（因此将场地内已调整的设计标高为场地纵横方向中心线的标高（因此将场地中心作为坐标的原点）场地中心作为坐标的原点） 式

7、中：式中： 该点沿该点沿X-X，Y-Y方向距场地中心线的距离；方向距场地中心线的距离； 场地沿场地沿X-X，Y-Y方向的泄水坡度。方向的泄水坡度。 说明：说明：的取值：（与单向泄水一致）的取值：（与单向泄水一致） 坐标原点位于场地的中心点，坐标原点位于场地的中心点，x、y方向逆着泄水坡度方向方向逆着泄水坡度方向，按，按坐坐标象限标象限判断正、负号，即位于第一象限判断正、负号，即位于第一象限x、y皆为正；第二象限皆为正；第二象限x为负，为负，y为正；第三象限为正；第三象限x、y 皆为负；第四象限皆为负；第四象限x为正，为正，y为负。为负。yyxxnililHH0yxll 、yxii、2 场地平整

8、土方量计算（平均高度法） 场地平整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。 场地平整土方量计算步骤1.场地设计标高的确定，先计算出 ；2.场地设计标高的调整，一般考虑土的可松性和场地泄水坡度的影响（分清单面泄水或双面泄水），计算出 ；3.求各方格角点的施工高度 式中： 角点的施工高度，以“+”为填土，“” 为挖土； 角点的设计标高（考虑泄水坡度）； 角点的自然地面标高。0HnHnhnHHHHhnn4.绘出零线；5.计算

9、场地挖、填土方量。(1) 读识方格网图 方格网图由设计单位(一般在1/500的地形图上)将场地划分为边长a=1040m的若干方格，与测量的纵横坐标相对应，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(Hn)，如下图所示。(2)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： 式中 H-地面标高 Hn-设计标高 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)。 HHhnn(3) 计算“零点”位置，确定零线 方格边线

10、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)。再把零点连起来得零线。零点位置按下式计算：2212ahXhh1112ahXhh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。(4) 计算方格土方工程量 按四方棱柱体法或三角棱柱体法逐格计算每个方格内的挖方量或填方量。（a）四方棱柱体法 方格四个角点全部为填或全部为挖时：方格四个角点全部为填或全部为挖时： 式中：式中： 挖方或填方体积（挖方或填方体积（m3）；）； 方格四个角点的填挖高度，均取方格四个角点的填挖高度，均取绝对值绝对值（m）

11、。）。 方格四个角点，部分为填方、部分为挖方时方格四个角点，部分为填方、部分为挖方时: 式中：式中： 方格角点中填（挖）方施工高度的总和，取方格角点中填（挖）方施工高度的总和，取绝对值绝对值（m）；）； 方格四角点施工高度之总和，取方格四角点施工高度之总和，取绝对值绝对值（m）；）； 方格边长（方格边长（m）。）。)(443212HHHHaV4321HHHH、VHHaV422）（填填4=22HHaV）（挖挖填（挖）HHa补充：常用方格网点计算公式 项 目图 式计算公式一点填方或挖方 (三角形) 两点填方或挖方 (梯形) 三点填方或挖方 (五角形) 四点填方或挖方 (正方形) 32312366h

12、bchVbca hV当b=a=c时， =1324()()248()()248hbcaVabc hhhdeaVade hh22123()25()25hbcVahhhbca221234()44aaVhhhhh（b）三角棱柱体法:将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分成两个三角形，然后计算每一个三角棱柱体的土方量。当三角形为全挖或全填时当三角形为全挖或全填时当三角形有填有挖时，则其零线将三角形分当三角形有填有挖时，则其零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的成两部分，一个是底面为三角形的锥体锥体，一，一个是底面为四边形的个是底面为四边形的楔体楔体。)(63212hhhaV）（锥3121332)(

13、6hhhhhaV2133231332(6hhhhhhhhaV）（楔(5) 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、)，另一种为三角棱柱体(图1.6中)。然后应用几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇总，即得场地边坡总挖、填土方量 。A 三角棱锥体边坡体积11 113VAl式中 l1边坡的长度；A1边坡的端面积；A1mh22/2h2角点的挖土高度；m 边坡的坡度系数，m=宽/高。(1.11)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边坡的长度

14、；A1、A2、A0边坡两端及中部横断面面积。 12442AAVl44102(4)6lVAAAC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。 (1.12)(1.13) 土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容，在场地平整土方工程量计算完成后进行。 意义： 应使挖、填平衡，土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，从而可以缩短工期、降低成本二、土方调配（一）调配原则（一）调配原则 应力求达到应力求达到挖、填平衡挖、填平衡和和运距最短运距最短的原则。的原则。 土方调配应考虑土方调配应考虑近期近期施工与施工与后期后期

15、利用利用相结合相结合的原则。的原则。 土方调配应采取土方调配应采取分区与全场分区与全场相相结合结合来考虑的原则。来考虑的原则。 土方调配还应尽可能土方调配还应尽可能与大型地下与大型地下建筑物的建筑物的施工相结合施工相结合，避免土方的重复挖、填和运输。避免土方的重复挖、填和运输。 合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、运输合理布置挖、填方分区线，选择恰当的调配方向、运输线路，使土方机械和运输车辆的性能得到充分发挥。线路，使土方机械和运输车辆的性能得到充分发挥。 划分调配区划分调配区。在平面图上划出挖、填区的分界线，并在。在平面图上划出挖、填区的分界线，并在挖方区和填方区划出若干调配区，确定

16、调配区的大小和挖方区和填方区划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。位置。 计算各调配区的土方量计算各调配区的土方量，并，并标于图上标于图上。 计算每对调配区的平均运距计算每对调配区的平均运距，即挖方区土方重心至填方，即挖方区土方重心至填方区重心的距离，并将每一距离标于土方平衡与运距表中区重心的距离，并将每一距离标于土方平衡与运距表中。 确定最优调配方案确定最优调配方案。先用。先用“最小元素法最小元素法”确定初始方案确定初始方案，再用，再用“位势法位势法”进行检查，是否总的运输量为最小值进行检查，是否总的运输量为最小值，否则用，否则用“闭回路法闭回路法”进行调整。进行调整。 绘制土方调配图绘制

17、土方调配图，根据以上结果，标出调配方向、土方，根据以上结果，标出调配方向、土方数量及运距。数量及运距。 （二）调配步骤（二）调配步骤 调配方案确定后，绘制调配方案确定后，绘制土方调配图土方调配图( (如下图如下图) )。在。在土方调配图上要注明土方调配图上要注明挖填调配区挖填调配区、调配方向调配方向、最终土最终土方调配量方调配量和和每对挖填之间的平均运距每对挖填之间的平均运距。W W为挖方，为挖方，T T为为填方。填方。最终土方调配量平均运距举例：举例： 下图为一矩形广场，图中小方格的数字为各调配区下图为一矩形广场，图中小方格的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距的土

18、方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。试求土方调配最优方案。（1 1） 找出零线，找出零线，画出挖方区、填方画出挖方区、填方区。划分调配区。区。划分调配区。（2 2）找各挖、填找各挖、填方区间的平均运距方区间的平均运距（即土方重心间的（即土方重心间的距离）。可近似以距离）。可近似以几何形心代替土方几何形心代替土方体积重心。体积重心。（3 3）列挖、填方平衡及运距表）列挖、填方平衡及运距表平均运距，记为平均运距，记为Cij （单位（单位m）W1到T1的调配量，记为Xij （单位（单位m3）（4 4）调配）调配 初始调配方案初始调配方案 方法：最小元素法就近调配。方法

19、：最小元素法就近调配。 顺序：先从运距小的开始，使其土方量最大。顺序：先从运距小的开始，使其土方量最大。 先选先选C43=40，使，使X43为最大值为最大值400400，即，即W W4挖方区的土方挖方区的土方全部调到了全部调到了T3填方区。则填方区。则X41 、 X42 都为零，在其方格内画都为零，在其方格内画上一个上一个“”号。号。 同理再选同理再选C22=40，使使X22为最大值为最大值500500，即，即W W2挖方区的挖方区的土方全部调到了土方全部调到了T2填方区。则填方区。则X21 、 X23 都为零都为零，在其方格，在其方格内画上一个内画上一个“”号。号。具体操作过程：具体操作过程

20、：400500重复上面步骤，依次地确定其余重复上面步骤，依次地确定其余 Xij 数值数值 400500500300100100结果：结果：所得运输量较小，但不一定是最优方案。所得运输量较小，但不一定是最优方案。 （总运输量总运输量= =（土方调配量（土方调配量平均运距）平均运距）=9700097000m3m) ) 场地平整土方量计算与调配步骤回顾场地平整土方量计算与调配步骤回顾计算场地设计标高挖填方平衡划分网格确定零线调整场地设计标高根据土的可松性调整根据泄水坡度调整，等计算各方格挖填土方量计算各角点施工高度后定零线土方调配三、基坑与基槽土方量计算（平均断面法） 基坑（底长为底宽3倍以内）土方

21、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。即102(4)6HVAAA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（路堤）（底长大于底宽3倍）土方量计算可沿长度方向分段计算：1102(4)6LVAAA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： 12nVVVV1补充：土方边坡补充：土方边坡 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(图图1. .11)，即 土方边坡坡度= h/b=1/(b/h)=1m 式中 m=b/h 称为边坡系数。 土方量开挖土方量开挖

22、开挖程序：放线确定开挖顺序开挖修整边坡清底验槽开挖 放线：放基坑（槽）上口边线 确定开挖顺序：合理顺序 开挖：预留1530cm用人工修筑 清底：人工开挖预留土层 验槽：检查与勘查设计资料是否相符 开挖【练习1】某建筑场地方格网如图1.7所示，方格边长为20m20m，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，计算各角点施工高度，结果列于图1.8中。 由公式得： h1=251.50-251.40=0.10 h2=251.44-251.25=0.19 h3=251.38-250.85=0.53 h

23、4=251.32-250.60=0.72 h5=251.56-251.90=-0.34 h6=251.50-251.60=-0.10 h7=251.44-251.28=0.16 h8=251.38-250.95=0.43 h9=251.62-252.45=-0.83 h10=251.56-252.00=-0.44 h11=251.50-251.70 =-0.20 h12=251.46-251.40=0.06(2) 计算零点位置。从图1.8中可知，15、26、67、711、1112五条方格边两端的施工高度符号不同，说明这些方格边上有零点存在。 由公式求得： 15线 x1=4.55(m) 26线 x1=13.10(m) 67线 x1=7.69(m) 711线 x1=8.89(m) 1112线 x1=15.38(m) 将各零点标