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建筑施工技术
Construction Technology of
Civil Engineering
任务二 土方工程量计算及土方调配
目录
CONTENTS
一、场地平整计算
二、土方量计算
三、土方调配
01
场地平整计算
1. 场地平整
建筑场地通常按照平面图竖向设计要求，设置在一个高程或几个不同高程的平面上。所以土方工程施工时，必须对建设场地进行平整。场地平整就是将高低不平的天然地面改造成我们所要求的设计的平坦地面。当场地对高程无特殊要求时，一般可以根据在平整前和平整后的土方量相等的原则来确定场地的设计高程，使挖土土方量和填土土方量基本一致，从而减少场地土方施工的工程量，使开挖出的土方得到合理的利用。
2. 确定场地设计标高时应考虑的因素
场地平整土方量的计算，由场地设计平面的标高（H0）和天然地面的标高（H）之差，可以得到场地各点的填挖高度（hn），从而确定场地平整的挖土土方量和填土土方量。
场地设计标高一般由设计单位确定，合理地确定场地设计标高，对减少土方量、节约土方运输费用及加快建设速度都具有十分重要的经济意义。选择设计标高时，需考虑以下因素：
（1）满足建筑规划、生产工艺和运输的要求。
（2）尽量利用地形，以减小挖填土方量。
（3）场地内的挖方、填方尽量平衡且土方量最小（面积大、地形又复杂时例外）。
（4）场内要有一定的泄水坡度（i≥0.2%），以满足排水的要求。
（5）考虑最高洪水水位的要求。
（6）满足市政道路与规划的要求。
3. 初步确定场地设计标高
计算场地设计标高时，首先在场地的地形图上根据要求的精度划分边长a 为10~40m的方格网，如图1-1（a）所示，然后标出各方格角点的自然标高。各角点的自然标高可根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得；当无地形图或场地地形起伏较大（用插入法误差较大）时，可在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出自然标高。
图1-1 场地设计标高计算简图
3. 初步确定场地设计标高
按照挖填方平衡的原则，如图1-1（b）所示，场地设计标高（ H0 ）即各个方格平均标高的平均值。可按下式计算:
4. 场地设计标高的调整
（1）由于土的可松性，按H0进行施工，会使填土有剩余，为此需相应地提高设计标高，以达到土方量的实际平衡。
（2）场地泄水坡度对角点设计标高的影响。
（3）由于设计标高以上的各种填方工程（如场区上填筑路堤）需降低设计标高，或者由于设计标高以下的各种挖方工程（如挖河道、水池、基坑等）需提高设计标高。
（4）根据经济比较的结果，将部分挖方就近弃于场外，或部分填方就近取于场外而引起挖、填土方量的变化后，需增减设计标高。
（1）单向泄水
以设计给定的场地中心线（与排水方向垂直的中心线）标高H0作为原始标高，场地内任意点的设计标高则为
式中 H0——场地内设计确定的标高；
l——该点至场地中心线的距离；
i——场地泄水坡度（不小于2‰）。
图中H52点的设计标高为：
例：试计算H52点的设计标高为多少？
公式中正负号的取值：
计算角点在H0之上取
“＋”，反之取“－”
5. 考虑泄水坡度对角点设计标高的影响
根据场地泄水坡度的要求（单向泄水或双向泄水），计算出场地内各方格角点实际施工时所采用的设计标高。
（2）双向泄水
设计给定的场地中心点标高H0作为原始标高，场地内任意一点的设计标高为
式中 lx、ly——该点对场地中心线x-x、y-y的距离：
ix、iy——x-x、y-y方向的泄水坡度。
例：试计算H42点的设计标高为多少？
图中H42点的设计标高为：
公式中正负号的取值：
计算角点在H0之上取
“＋”，反之取“－”
5. 考虑泄水坡度对角点设计标高的影响
根据场地泄水坡度的要求（单向泄水或双向泄水），计算出场地内各方格角点实际施工时所采用的设计标高。
（1）划分方格网
根据已有地形图（一般用1/500的地形图），将地面划分成若干个方格网，尽量与测量的纵、横坐标网对应，方格一般采用20m×20m～40m×40m；
边长a=20m的方格网
6. 平整场地土方量计算
大面积场地平整的土方量,通常采用方格网法计算。
（2）在方格网上标注填挖高度
求各方格角点的填挖高度hn
hn=场地设计标高Hn－自然地面标高H
填挖高度 hn 设计标高 Hn
-0.72　42.52
1 43.24
角点编号 自然地面标高 H
若hn为正值则该点为填方，
hn为负值则为挖方。
（3）计算方格网的零点位置
先求出方格网中边线两端施工高度有“ + ”、“ － ”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。
①计算法：零点的位置按下式计算：
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（m），均用绝对值
a——方格网的边长（m）
（3）计算方格网的零点位置
②图解法
为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。
h1
+0.30
h2
-0.20
±0
5
5
10
10
h7
h8
+0.7
-0.10
用尺量出h1＋0.3的刻度
用尺量出h2－0.2的刻度
两点连线与方格的交点为零点
用尺量出h8－0.1的刻度
用尺量出h7＋0.7的刻度
两点连线与方格的交点为零点
两零点连线即为零线
（4）计算方格网中各方格的土方量
表2.3 常用方格网计算公式
项 目 图 式 计 算 公 式
一点填方或挖方 （三角形）
二点填方或挖方 （梯形）
三点填方或挖方 （五角形）
四点填方或挖方 （正方形）
“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量。
式中：a--方格网的边长（m）；
b、c——零点到一角的边长（m）；
h1、h2、h3、h4——方格网四角点的填挖高度（m），用绝对值代入；
∑h——填方或挖方高度的总和（m），用绝对值代入；
V--挖方或填方体积（m3）。
7.边坡土方量计算
某一场地边坡的平面示意如图1-5所示。从图中可以看出,边坡的土方量可以划分为两种近似几何形体来计算:一种为三角棱锥体（如图体积1～3，5～11）；另一种为三角棱柱体（如图体积4） 。
①
④
8. 场地总土方量计算
计算场地总土方量时，先求出各方格的挖、填方土方量和场地周围边坡的挖、填方土方量，把挖、填方土方量分别加起来，就得到场地挖、填方的总土方量。
场地平整土方计算过程
计算设计标高H0
考虑土的可松性计算标高H`0
考虑泄水坡度计算标高Hn
计算施工高度hn
计算土方量
02
土方量计算
（1）土方边坡系数
土方工程施工中,必须使基坑或基槽的土壁保持稳定。为了防止塌方,保证施工安全,在基坑或基槽的开挖深度超过一定限度时,土壁应做成有一定斜度的边坡,或者加临时支撑以保证土壁的稳定。
1. 土方边坡
边坡的表示方法为 1:m，即
式中 m = b / h ，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已知为h 时，其边坡宽度则等于mh。
（2）土方边坡形态
土方边坡大小应根据土质、开挖深度、开挖方法、施工工期、地下水水位、坡顶荷载及气候条件等因素确定。边坡可做成直线形、折线形或阶梯形,如图1-7所示。
1. 土方边坡
（3）不放坡的最小深度
当地质条件良好、土质均匀且地下水水位低于基坑或管沟底面高程时,挖方边坡可挖成直壁而不加支撑,但深度不宜超过下列规定:
1. 土方边坡
密实、中密的砂土和碎石类土（充填物为砂土）——1.0m；
硬塑、可塑的粉土及粉质粘土——1.25m；
硬塑、可塑的粘土和碎石类土（充填物为粘性土）——1.5m；坚硬的粘土——2m。
挖方深度超过上述规定时，应考虑放坡或做成直立壁加支撑。
基坑土方量可按立体几何中的拟柱体（由两个平行的平面做底的一种多面体）体积公式计算。
2. 基坑土方量计算
式中 H——基坑深度（m）
F1、F2——基坑上、下的底面积（m3）
F0——基坑中截面的面积（m3）
基槽和路堤的土方量计算,可以沿长度方向分段后,按相同的方法计算各段的土方量,再将各段的土方量相加即得总土方量。即
3. 基槽土方量计算
V1——第一段的土方量（m3）
L1——第一段的长度（m）
V1、V2、…Vn——各分段的土方量（m3）
03
土的调配
1. 土方调配基本原则
土方调配，就是对挖土的利用、土方的堆弃和填土的取得这三者之间的关系进行综合协调的处理。好的土方调配方案，应该是使土方运输量或运输费用达到最小，而且又能方便施工：
（1）挖填方平衡和运输量最小。
（2）近期施工与后期利用相结合。
（3）尽可能与大型地下建（构）筑物的施工相结合。
（4）调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小（如铲运机铲土长度）的要求，使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥。
总之，进行土方调配时，必须根据现场的具体情况、有关技术资料、工期要求、土方机械与施工方法，结合上述原则予以综合考虑，从而作出经济合理的调配方案。
2. 土方调配的方案与步骤
（1）土方调配的方案
1）做初始方案。用“最小元素法”求出初始调配方案。
2）判别最优方案。用“表上作业法”。
3）方案调整。
（2）土方调配的步骤
1）划分调配区。
2）计算各调配区的土方量,并将它标注于图上。
3）求出每对调配区之间的平均运距。
4）用“最小元素法”编制初始调配方案。
5）用“表上作业法”确定最优调配方案。
6）方案的调整。
04
思考与小结
一、场地平整计算
二、土方量计算
三、土方调配
已知某基坑底长为80m，底宽为60m。场地地面高程为176.50m，基坑底面的高程为168.50m，四面放坡，坡度系数为0.5，试计算挖方工程量。
请思考

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