第一章_土方工程(5)

1、土方工程量計算,本節(jié)主要內容：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雜，而且不規(guī)則，很難進行精確計算。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，余土全部運走，計算應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?。?）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）場地設計標高確定確定設計標高時應考慮的因素：滿足生產工藝和運輸?shù)囊?；盡量利用地形，以減少挖方數(shù)量；場內的挖方與填方能達到相互平衡（面積大、地形又復雜時則例外），以降低土方運輸費用；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.初步計算場地設計標高,將地形圖劃分方格。每個方格的角點標高，一般根據(jù)地形

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

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

9、土量而影響設計標高的提高；（3）由于邊坡填挖方土方量不等（特別是坡度變化大時）而影響設計標高的增減；（4）根據(jù)經濟比較結果，而將部分挖方就近棄土于場外，或將部分填方就近取土于場外而引起挖填土方量的變化后需增減設計標高。,3.考慮泄水坡度對設計標高的影響,（1）單向泄水用計算出的設計標高H0，作為場地中心線的標高，如圖1—5所示。場地內任一點的設計標高則為：,,式中：Hn——任意一點的設計標高（m）；l——該點至H0的距離（m）

10、；i——場地泄水坡度（不小于2‰）； ±——該點比H0點高則取“＋”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.考慮泄水坡度對設計標高的影響,（2）雙向泄水H0為場地中心點標高，場地內任意一點的設計標高為：式中：lx、ly—該點于x-x、y-y方向距場地中心線的距離；ix、iy—該點于x-x、y-y方向的泄水坡度。,（二）場地土方量計算,1．方格網法方格邊長主要取決于地形

11、變化的復雜程度，通常采用20m。根據(jù)每個方格角點的自然地面標高和實際采用的設計標高，算出相應的角點填挖高度，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實地測量定出），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）各點標高（h1、h2…），累計得各點標高之和，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（a=20m）布置如圖1-13所示。該場地系亞粘土，設計泄水坡度ix＝3‰，iy＝2‰ 。試確定場地設計標高

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，否則影響讀數(shù)），把透明紙放到標有方格網的地形圖上，將六根平行線的最外兩根分別對準A點和B點，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4的地面標高H4=44.34。,插入法的圖解法,1.計算角點的地面標高,2.計算場地設計標高H0,,3.根據(jù)要求的泄水坡度計算方格角點的設計標高,以場地中心點角點

16、8為H0，其余各角點設計標高為：其余各角點標高可同樣計算，標在圖上。,圖1-16 方格網法計算土方工程量,,4.計算角點的施工高度,角點施工高度，習慣以“＋” 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）其他角點施工高度計算類似，標在圖1-16上。,5.標出“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：先求出有關方格邊線（此邊線的特點一端為挖，另一端為填）上的“零點”（不挖不填的點），將相鄰的零點連接起來，即為零點線。圖解法確定零點，如圖1-17所示。,,圖1-18 零點圖解舉例,,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。場地四個角點的挖、填方寬度：角點5挖方： 0.93

19、5;1.25＝1.16（m）角點15挖方：0.38×1.25＝0.48（m）角點1填方： 0.39×1. 5 ＝0.59（m）角點11填方：0.97×1. 5 ＝1.46（m）按照場地的四個控制角點的邊坡寬度，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）,土方調配,1.土方調配的原

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

22、上面的數(shù)字表示土方量（m3），箭頭下面的數(shù)字表示運距,2.土方調配圖表的編制,（1）劃分調配區(qū)（2）求出每對調配區(qū)之間的平均運距（3）畫出土方調配圖（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），其相應挖填方量和相應調配區(qū)間的運距見下表，用“表上作業(yè)法”確定調配方案，并繪制土方調配圖。挖方區(qū)填方區(qū)的挖填方量及調配區(qū)間的運距表（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)②求檢驗數(shù)λij＝ Cij－Ui－Vj,,,,,,,,,,（3）方案調整,58/114,調整方法：閉回路法。調整順序：從負值最?。ń^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,重復步驟（2），經判斷該方案為最優(yōu)方案,轉角1,轉角2,轉角4,轉角3,,,,,,,,,,,最優(yōu)調配方案,62/114,,,500,400,400,0,0,0,0,,400,,100,,100,,0,0,（4）繪制土方調配圖,最優(yōu)方案的總運輸量： 400×50＋100