第一章_土方工程(5)

1、土方工程量計算,本節(jié)主要內(nèi)容：一、基坑（槽）土方量的計算二、場地平整土方量計算,土方工程量的計算,在場地平整、基坑與基槽開挖等土方工程施工中，都需要計算土方量。土方的外形往往很復(fù)雜，而且不規(guī)則，很難進(jìn)行精確計算。因此，在一般情況下，都是將工程區(qū)域劃分成為一定的幾何形狀，并采用具有一定精度而又和實際情況近似的方法進(jìn)行計算。,1.基坑土方量計算,基坑：是指長寬比≤3的矩形土體。其土方量按立體幾何中棱柱體（由兩個平行的平面作底的一種多面

2、體）的體積公式計算。,基坑土方量計算公式,例題,1.某基坑坑底平面尺寸如圖所示，坑深5ｍ，四邊均按1：0.4的坡度放坡，試計算其土方量。,1.解：用擬柱體法求解　　（1）該基坑每側(cè)邊坡坡度為5×0.4＝2.0ｍ　?。?）基坑底面積F下=30×15-20×15＝350ｍ２　?。?）上口面積　　　F上＝（30+2×2）×（15+2×2）-20×5＝546ｍ２　　

3、（4）中截面面積　　　F中＝（30+2×1）×（15+2×1）-20×5＝444ｍ２　?。?）V＝(F下+ F上+4 F中)H/6=1780ｍ３,2．基槽土方量計算,基槽的土方量可以沿長度方向分段后，再用同樣方法計算，如圖1—3所示。,2.開挖一管溝，AB段長40ｍ，溝底寬1.8ｍ，A端開挖深3.0ｍ，B端挖深3.15ｍ，埋入管外徑1.0ｍ，邊坡系數(shù)ｍ＝0.4，土的可松性Ks=1.30,Ks’

4、=1.04?！枺孩儆嬎鉇B段挖土方量；　　 ②如留下回填土，余土全部運(yùn)走，計算應(yīng)留下回填土量及棄土量。,例題,2.解：用平均斷面法求解（1）邊坡寬度　　3.0×0.4×2＝2.4ｍ 　3.075×0.4×2＝2.46ｍ 3.15×0.4×2＝2.52ｍ　（2）斷面面積　AA=(1.8+4.2)×3/2＝9m２ A中=(1.8+4.26)

5、×3.075/2＝9.32m２ AB=(1.8+4.32)×3.15/2＝9.64m２（3）總挖方量 V＝（AA+4A中+AB)L/6＝（9+4×9.32+9.64）×40/6＝372.8m３ V埋＝πr2 ×L＝π×0.5 ２ ×40＝＝31.4m3 (4) V填＝（372.8-31.4）×1.3/1.04＝426.75m3

6、 V棄＝372.8×1.3-426.75＝57.89m3,二、場地平整土方量計算,（一）場地設(shè)計標(biāo)高確定確定設(shè)計標(biāo)高時應(yīng)考慮的因素：滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊?；盡量利用地形，以減少挖方數(shù)量；場內(nèi)的挖方與填方能達(dá)到相互平衡（面積大、地形又復(fù)雜時則例外），以降低土方運(yùn)輸費(fèi)用；有一定的泄水坡度（≥2‰），滿足排水要求；考慮最高洪水位的要求。,1.初步計算場地設(shè)計標(biāo)高,將地形圖劃分方格。每個方格的角點(diǎn)標(biāo)高，一般根據(jù)地形

7、圖上相鄰兩等高線的標(biāo)高，用插入法求得；在無地形圖時，在地面用木樁打好方格網(wǎng)，然后用儀器直接測出。,圖1-4 場地設(shè)計標(biāo)高計算簡圖,,1.初步計算場地設(shè)計標(biāo)高,理想的設(shè)計標(biāo)高，應(yīng)使場地內(nèi)的土方在平整前和平整后相等而達(dá)到挖方和填方的平衡，即：式中：H0——所計算的場地設(shè)計標(biāo)高（m）；a——方格邊長； N——方格數(shù)；H11……H12——任一方格的四個角點(diǎn)的標(biāo)高。,,,,1.初步計算場地設(shè)計標(biāo)高,考慮同一個角點(diǎn)在計算中用到的次

8、數(shù)，則：式中：H1——一個方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）；H2——兩個方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）；H3——三個方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）；H4——四個方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高（m）。,,2．計算設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整值,上式所計算的設(shè)計標(biāo)高，純系一理論數(shù)值，實際中還需考慮以下因素進(jìn)行調(diào)整:（1）由于土具有可松性，必要時應(yīng)相應(yīng)地提高設(shè)計標(biāo)高；（2）由于設(shè)計標(biāo)高以上的各種填方工程用土量而影響設(shè)計標(biāo)高的降低，或者由于設(shè)計標(biāo)高以下的各種挖方工程的挖

9、土量而影響設(shè)計標(biāo)高的提高；（3）由于邊坡填挖方土方量不等（特別是坡度變化大時）而影響設(shè)計標(biāo)高的增減；（4）根據(jù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果，而將部分挖方就近棄土于場外，或?qū)⒉糠痔罘骄徒⊥劣趫鐾舛鹜谔钔练搅康淖兓笮柙鰷p設(shè)計標(biāo)高。,3.考慮泄水坡度對設(shè)計標(biāo)高的影響,（1）單向泄水用計算出的設(shè)計標(biāo)高H0，作為場地中心線的標(biāo)高，如圖1—5所示。場地內(nèi)任一點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高則為：,,式中：Hn——任意一點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高（m）；l——該點(diǎn)至H0的距離（m）

10、；i——場地泄水坡度（不小于2‰）； ±——該點(diǎn)比H0點(diǎn)高則取“＋”號，反之取“－”號。,,圖1-5 單向泄水坡度的場地、圖1-6雙向泄水坡度的場地,3.考慮泄水坡度對設(shè)計標(biāo)高的影響,（2）雙向泄水H0為場地中心點(diǎn)標(biāo)高，場地內(nèi)任意一點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高為：式中：lx、ly—該點(diǎn)于x-x、y-y方向距場地中心線的距離；ix、iy—該點(diǎn)于x-x、y-y方向的泄水坡度。,（二）場地土方量計算,1．方格網(wǎng)法方格邊長主要取決于地形

11、變化的復(fù)雜程度，通常采用20m。根據(jù)每個方格角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高和實際采用的設(shè)計標(biāo)高，算出相應(yīng)的角點(diǎn)填挖高度，然后計算每一個方格的土方量（大規(guī)模場地土方量的計算可使用專門的土方工程量計算表），這樣即可得到整個場地的挖、填土方總量。,,場地各方格的土方量一般可分為三種不同類型進(jìn)行計算：（1）全挖或全填；（2）兩挖兩填；（3）三挖（填）一填（挖）。,全挖或全填的方格,兩挖和兩填的方格 三挖一填(或相反)的方

12、格,,(1)計算場地各方格角點(diǎn)的施工高度 hn=Hn-H (2)確定“零線”,（1）全挖全填方格土方量計算,V—挖方或填方體積,m3； h1、h2、h3、h4—方格角點(diǎn)填挖高度，均用絕對值，m。若a=20m，h用cm表示，則上式可寫為：,,,,（2）兩挖兩填方格土方量計算,挖方部分：填方部分：,（3）三挖（填）一填（挖）方格土方量計算,填方部分：挖方部分：,,,2.斷面法,

13、沿場地取若干個相互平行的斷面（可利用地形圖定出或?qū)嵉販y量定出），將所取的每個斷面（包括邊坡斷面）劃分為若干個三角形和梯形，如圖1-10所示，則面積：,斷面法面積計算,累高法求斷面面積,將所取的斷面繪于普通方格坐標(biāo)紙上（d取值相等），用透明紙尺從h1開始，依次量出（用大頭針向上撥動尺子）各點(diǎn)標(biāo)高（h1、h2…），累計得各點(diǎn)標(biāo)高之和，然后將此值與d相乘，即為所求斷面面積。,用斷面面積計算土方體積,斷面面積求出后，即可計算土方體積：設(shè)個斷面

14、面積分別為A1、 A2、…… ，An ，相鄰兩個斷面間的距離依次為l1 ，l2 ，……， ln ，則所求土方體積為：,場地平整邊坡土方量計算,邊坡的土方量可以劃分為近似的三角棱錐體（如體積1~3，5~11），和三角棱柱體（如體積4）。,（1）三角棱錐體邊坡體積,（2）三角棱柱體邊坡體積,場地平整土方量計算實例,某場地地形圖和方格網(wǎng)（a=20m）布置如圖1-13所示。該場地系亞粘土，設(shè)計泄水坡度ix＝3‰，iy＝2‰ 。試確定場地設(shè)計標(biāo)高

15、，并計算挖、填方量。,,,,如圖1-15所示，用一張透明紙，上面畫六根等距離的平行線（線條要盡量畫的細(xì)，否則影響讀數(shù)），把透明紙放到標(biāo)有方格網(wǎng)的地形圖上，將六根平行線的最外兩根分別對準(zhǔn)A點(diǎn)和B點(diǎn)，這時六根等距離的平行線將A、B之間的0.5m的高差分成五等份，于是便可直接讀得角點(diǎn)4的地面標(biāo)高H4=44.34。,插入法的圖解法,1.計算角點(diǎn)的地面標(biāo)高,2.計算場地設(shè)計標(biāo)高H0,,3.根據(jù)要求的泄水坡度計算方格角點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高,以場地中心點(diǎn)角點(diǎn)

16、8為H0，其余各角點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高為：其余各角點(diǎn)標(biāo)高可同樣計算，標(biāo)在圖上。,圖1-16 方格網(wǎng)法計算土方工程量,,4.計算角點(diǎn)的施工高度,角點(diǎn)施工高度，習(xí)慣以“＋” 號表示填方，“－”號表示挖方。h1=43.63－43.24=＋0.39（m）h2=43.69－43.67=＋0.02（m）h3=43.75－43.94=－0.19（m）其他角點(diǎn)施工高度計算類似，標(biāo)在圖1-16上。,5.標(biāo)出“零線”,零線：挖方區(qū)和填方區(qū)的

17、分界線，即不挖不填的線。確定方法：先求出有關(guān)方格邊線（此邊線的特點(diǎn)一端為挖，另一端為填）上的“零點(diǎn)”（不挖不填的點(diǎn)），將相鄰的零點(diǎn)連接起來，即為零點(diǎn)線。圖解法確定零點(diǎn)，如圖1-17所示。,,圖1-18 零點(diǎn)圖解舉例,,6.計算土方工程量——各方格土方工程量,（1）全挖或全填的方格，本例中a＝20m，將施工高度化成cm，則：,,,,,6.計算土方工程量——各方格土方工程量（續(xù)1）,（2）兩挖兩填的方格，（a＝20m，h用cm代入，簡化

18、為下式），其土方工程量為：,,,,,6.計算土方工程量——各方格土方工程量（續(xù)2）,（3）三挖（填）一填（挖）的方格：將計算出的土方工程量填入相應(yīng)的方格中。土方量總計：挖方596.31 m3 ，填方607.96 m3。,,,,,6.計算土方工程量——邊坡土方工程量,因場地土質(zhì)系亞粘土，查表可得：挖方區(qū)邊坡坡度采用1：1.25，填方區(qū)邊坡坡度采用1：1.50。場地四個角點(diǎn)的挖、填方寬度：角點(diǎn)5挖方： 0.93

19、5;1.25＝1.16（m）角點(diǎn)15挖方：0.38×1.25＝0.48（m）角點(diǎn)1填方： 0.39×1. 5 ＝0.59（m）角點(diǎn)11填方：0.97×1. 5 ＝1.46（m）按照場地的四個控制角點(diǎn)的邊坡寬度，繪出邊坡平面輪廓尺寸圖，如圖1-19所示。,,,邊坡平面輪廓尺寸圖（場地1：1000，邊坡1：100）,,挖方區(qū)邊坡土方量,挖方區(qū)邊坡土方量合計：24.12m3。,,,,,,,填方區(qū)邊坡土方

20、量（計算從略）,V8=+29.47m3; V9-10=+1.79m3;V11=+16.5m3; V12-13=+0.04m3;V14=+0.8m3。填方區(qū)邊坡土方量合計：48.6m3。場地及邊坡土方量總計：挖方： 596.31+24.12＝620.43（m3）填方： 607.96+ 48.6 ＝656.56（m3）,土方調(diào)配,1.土方調(diào)配的原

21、則（1）應(yīng)力求達(dá)到挖、填平衡和運(yùn)距最短的原則。（2）土方調(diào)配應(yīng)考慮近期施工與后期利用相結(jié)合的原則。（3）土方調(diào)配應(yīng)采取分區(qū)與全場相結(jié)合來考慮的原則。（4）土方調(diào)配還應(yīng)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合。（5）選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向、運(yùn)輸路線，使土方機(jī)械和運(yùn)輸車輛的功效能得到充分發(fā)揮。,圖1-20 土方調(diào)配圖,（a）場地內(nèi)挖、填平衡的調(diào)配圖，箭頭上面的數(shù)字表示土方量（m3），箭頭下面的數(shù)字表示運(yùn)距；（b）有棄土和借土的調(diào)配圖，箭頭

22、上面的數(shù)字表示土方量（m3），箭頭下面的數(shù)字表示運(yùn)距,2.土方調(diào)配圖表的編制,（1）劃分調(diào)配區(qū)（2）求出每對調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距（3）畫出土方調(diào)配圖（4）列出土方量平衡表,例題：已知，某施工場地有四個挖方區(qū)和三個填方區(qū)（如下圖），其相應(yīng)挖填方量和相應(yīng)調(diào)配區(qū)間的運(yùn)距見下表，用“表上作業(yè)法”確定調(diào)配方案，并繪制土方調(diào)配圖。挖方區(qū)填方區(qū)的挖填方量及調(diào)配區(qū)間的運(yùn)距表（單位：m）,52/114,53/114,54/114,,55/114,

23、,,,500,400,,500,0,0,0,0,0,0,,300,,100,,100,（1）用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案(就近分配),（2）方案判別,56/114,①求位勢； Cij=Ui+Vj(有數(shù)格內(nèi))②求檢驗數(shù)λij＝ Cij－Ui－Vj,,,,,,,,,,（3）方案調(diào)整,58/114,調(diào)整方法：閉回路法。調(diào)整順序：從負(fù)值最小（絕對值最大）的格開始。奇數(shù)“－”，偶數(shù)“＋”,,500,400,500,0,0,0,0,0,0

24、,300,100,100,,奇數(shù)min奇數(shù)“－”偶數(shù)“＋”,400 100400 0,重復(fù)步驟（2），經(jīng)判斷該方案為最優(yōu)方案,轉(zhuǎn)角1,轉(zhuǎn)角2,轉(zhuǎn)角4,轉(zhuǎn)角3,,,,,,,,,,,最優(yōu)調(diào)配方案,62/114,,,500,400,400,0,0,0,0,,400,,100,,100,,0,0,（4）繪制土方調(diào)配圖,最優(yōu)方案的總運(yùn)輸量： 400×50＋100