场地平整的程序及土方量的计算Word文件下载.docx
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当无地形图时，亦可在现场打设木桩定好方格网，然后用仪器直接测出。
图6-2场地设计标高计算简图
（a）地形图上划分方格；
（b）设计标高示意图
1-等高线；
2-自然地坪；
3-设计标高平面；
4-自然地面与设计标高平面的交线（零线）
一般要求是，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量平衡，如图6-2（b）。
设达到挖填平衡的场地平整标高为H0，则由挖填平衡条件，H0值可由下式求得：
（6-5）
式中a——方格网边长（m）；
N——方格网数（个）；
H11…H22——任一方格的四个角点的标高（m）；
H1——一个方格共有的角点标高（m）；
H2——二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）考虑设计标高的调整值
上式计算的H0，为一理论数值，实际尚需考虑：
1）土的可松性；
2）设计标高以下各种填方工程用土量，或设计标高以上的各种挖方工程量；
3）边坡填挖土方量不等；
4）部分挖方就近弃土于场外，或部分填方就近从场外取土等因素。
考虑这些因素所引起的挖填土方量的变化后，适当提高或降低设计标高。
（3）考虑排水坡度对设计标高的影响
式（6-5）计算的H0未考虑场地的排水要求（即场地表面均处于同一个水平面上），实际均应有一定排水坡度。
如场地面积较大，应有2‰以上排水坡度，尚应考虑排水坡度对设计标高的影响。
故场地内任一点实际施工时所采用的设计标高H0（m）可由下式计算：
单向排水时Hn＝H0＋l·
i（6-6）
双向排水时H＝H0±
lxix±
lyiy（6-7）
式中z——该点至H0的距离（m）；
i——x方向或y方向的排水坡度（不少于2‰）；
lx、ly——该点于x-x、y-y方向距场地中心线的距离（m）；
ix、iy——分别为x方向和y方向的排水坡度；
±
——该点比H0高则取“＋”号，反之取“－”号。
2．场地平整土方工程量的计算
在编制场地平整土方工程施工组织设计或施工方案、进行土方的平衡调配以及检查验收土方工程时，常需要进行土方工程量的计算。
计算方法有方格网法和横断面法两种。
（1）方格网法
用于地形较平缓或台阶宽度较大的地段。
计算方法较为复杂，但精度较高，其计算步骤和方法如下：
1）划分方格网
根据已有地形图（一般用1：
500的地形图）将欲计算场地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或40m×
40m，将相应设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角。
将自然地面标高与设计地面标高的差值，即各角点的施工高度（挖或填），填在方格网的左上角，挖方为（－），填方为（＋）。
2）计算零点位置
在一个方格网内同时有填方或挖方时，应先算出方格网边上的零点的位置，并标注于方格网上，连接零点即得填方区与挖方区的分界线（即零线）。
零点的位置按下式计算（图6-3）：
（6-8）
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）。
图6-3零点位置计算示意图
图6-4零点位置图解法
为省略计算，亦可采用图解法直接求出零点位置，如图6-4所示，方法是用尺在各角上标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。
这种方法可避免计算（或查表）出现的错误。
3）计算土方工程量
按方格网底面积图形和表6-31所列体积计算公式计算每个方格内的挖方或填方量，或用查表法计算，有关计算用表见表6-31。
常用方格网点计算公式表6-31
注：
1.a——方格网的边长（m）；
b、c——零点到一角的边长（m）；
h1、h2、h3、h4——方格网四角点的施工高程（m），用绝对值代入；
Σh——填方或挖方施工高程的总和（m），用绝对值代入；
V——挖方或填方体积（m3）。
2.本表公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高程而得出的。
4）计算土方总量
将挖方区（或填方区）所有方格计算土方量汇总，即得该场地挖方和填方的总土方量。
（2）横截面法
横截面法适用于地形起伏变化较大地区，或者地形狭长、挖填深度较大又不规则的地区采用，计算方法较为简单方便，但精度较低。
其计算步骤和方法如下：
1）划分横截面
根据地形图、竖向布置或现场测绘，将要计算的场地划分横截面AA'
、BB'
、CC"
……（图6-6），使截面尽量垂直于等高线或主要建筑物的边长，各截面间的间距可以不等，一般可用10m或20m，在平坦地区可用大些，但最大不大于100m。
图6-6画横截面示意图
1-自然地面；
2-设计地面
2）画横截面图形
按比例绘制每个横截面的自然地面和设计地面的轮廓线。
自然地面轮廓线与设计地面轮廓线之间的面积，即为挖方或填方的截面。
3）计算横截面面积
按表6-32横截面面积计算公式，计算每个截面的挖方或填方截面面积。
常用截断面计算公式表6-32
4）计算土方量
根据横截面面积按下式计算土方量：
（6-9）
式中V——相邻两横截面间的土方量（m3）；
A1、A2——相邻两横截面的挖（－）（或填（＋））的截面积（m2）；
s——相邻两横截面的间距（m）。
5）土方量汇总
按表6-33格式汇总全部土方量。
土方量汇总表表6-33
截面
填方面积
（m2）
挖方面积
截面间距
（m）
填方体积
（m3）
挖方体积
A-A'
B-B'
C-C'
合计
3．边坡土方量计算
用于平整场地、修筑路基、路堑的边坡挖、填土方量计算，常用图算法。
图算法系根据地形图和边坡竖向布置图或现场测绘，将要计算的边坡划分为两种近似的几何形体（图6-7），一种为三角棱体（如体积①~③、⑤~⑪）；
另一种为三角棱柱体（如体积④），然后应用表6-34几何公式分别进行土方计算，最后将各块汇总即得场地总挖土（－）、填土（＋）的量。
图6-7场地边坡计算简图
常用边坡三角棱体、棱柱体计算公式表6-34
4．土方的平衡与调配计算
计算出土方的施工标高、挖填区面积、挖填区土方量，并考虑各种变动因素（如土的松散率、压缩率、沉降量等）进行调整后，应对土方进行综合平衡与调配。
土方平衡调配工作是土方规划设计的一项重要内容，其目的在于使土方运输量或土方运输成本为最低的条件下，确定填、挖方区土方的调配方向和数量，从而达到缩短工期和提高经济效益的目的。
进行土方平衡与调配，必须综合考虑工程和现场情况、进度要求和土方施工方法以及分期分批施工工程的土方堆放和调运问题，经过全面研究，确定平衡调配的原则之后，才可着手进行土方平衡与调配工作，如划分土方调配区，计算土方的平均运距、单位土方的运价，确定土方的最优调配方案。
（1）土方的平衡与调配原则
1）挖方与填方基本达到平衡，减少重复倒运。
2）挖（填）方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即总土方运输量或运输费用最小。
3）好土应用在回填密实度要求较高的地区，以避免出现质量问题。
4）取土或弃土应尽量不占农田或少占农田，弃土尽可能有规划地造田。
5）分区调配应与全场调配相协调，避免只顾局部平衡，任意挖填而破坏全局平衡。
6）调配应与地下构筑物的施工相结合，地下设施的填土，应留土后填。
7）选择恰当的调配方向、运输路线、施工顺序，避免土方运输出现对流和乱流现象，同时便于机具调配、机械化施工。
（2）土方平衡与调配的步骤及方法
土方平衡与调配需编制相应的土方调配图，其步骤如下：
1）划分调配区。
在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适当划出若干调配区，确定调配区的大小和位置。
划分时应注意以下几点：
①划分应与房屋和构筑物的平面位置相协调，并考虑开工顺序、分期施工顺序；
②调配区大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作尺寸要求；
③调配区范围应和土方工程量计算用的方格网相协调。
一般可由若干个方格组成一个调配区；
④当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。
2）计算各调配区的土方量并标明在图上。
3）计算各挖、填方调配区之间的平均运距，即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离，取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角作为坐标原点（图6-9），按下式求出各挖方或填方调配区土方重心坐标X0及Y0：
图6-9土方调配区间的平均运距
（6-10）
（6-11）
式中xi、yi——i块方格的重心坐标；
Vi——i块方格的土方量。
填、挖方区之间的平均运距L。
为：
（6-12）
式中x0T、y0T——填方区的重心坐标；
x0W、y0W——挖方区的重心坐标。
一般情况下，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O以代替重心坐标。
重心求出后，标于图上，用比例尺量出每对调配区的平均运输距离（L11、L12、L13……）。
所有填挖方调配区之间的平均运距均需一一计算，并将计算结果列于土方平衡与运距表内（表6-35）。
土方平衡与运距表表6-35
L11、L12、L13……挖填方之间的平均运距。
x11、x12、x13……调配土方量。
当填、挖方调配区之间的距离较远，采用自行式铲运机或其他运土工具沿现场道路或规定路线运土时，其运距应按实际情况进行计算。
4）确定土方最优调配方案。
对于线性规划中的运输间题，可以用“表上作业法”来求解，使总土方运输量
为最小值，即为最优调配方案。
上式中Lij——各调配区之间的平均运距（m）；
xij——各调配区的土方量（m3）。
5）绘出土方调配图。
根据以上计算，标出调配方向、土方数量及运距（平均运距再加施工机械前进、倒退和转弯必需的最短长度）。
三、.基坑土方量计算
挖基坑多用于需全部大开挖的满堂基础、独立基础、设备基础等土方工程。
（1）四面放坡基坑土方量计算
基坑土方量的计算可近似地按棱柱体（即上下底为两个平行的平面，所有的顶点都在两个平行平面上的多面体）体积公式计算。
V=（1÷
6）H（A1+4A0+A2）
（1）
式中V——四面放坡基坑土方量（体积）（m3）;
H——基坑深度（m）;
A1、A2——基坑上、下底面积（m2）;
A0——基坑中截面（（1÷
2）H处）面积（m2）。
（2）圆形放坡基坑土方量计算
圆形放坡基坑土方量按下式计算。
3）πH（R21+R1R2+R22）
（2）
式中V——圆形放坡基坑土方量（体积）（m3）;
R1、R2——圆形基坑上、下底半径（m）;
π——3.14;
H——基坑深度（m）。
四、基槽土方量计算
多用于建筑物的条形基础、渠道、管沟等土方工程量。
基槽土方量计算，可沿其长度方向分段进行计算，各段土方量之和，即为总土方量。
如该段内基槽横截面形状、尺寸不变时，其土方量即为该段横截面面积乘以该段基槽长度，一般两边放坡按下式计算
V=H（B+mH）L（3）
式中V——两边放坡基槽该段土方量（体积）（m3）;
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H——基槽深度（m）;
B——基槽槽底宽度（m）;
L——该段基槽长度（m）;
m——坡度系数，m=C/H，当m=0，则表示基槽垂直开挖不放坡;
C——基槽一边坡底宽（m）。
如该段内横截面的形状、尺寸有变化时，也可近似地用棱柱体的体积公式按下式计算。
Vi=（1÷
6）Li（Ai1+4Aoi+Ai2）（4）
式中Vi——基槽该段土方量（体积）（m3）;
Li——该段基槽长度（m）;
Ai1、Ai2——该段基槽两端横截面面积（m2）;
Aoi——该段基槽中截面（1/2Li）面积（m2）。
土方工程常见质量问题、事故的防范与处理
一、场地积水
（一）事故现象
在场地平整过程中或平整完成后，场地范围内局部或大面积出现积水。
（二）原因分析
场地平整填土面积较大或较深时，未分层回填压实，土的密实度很差，遇水产生不均匀下沉造成积水。
场地周围排水不畅；
场地未作成一定排水坡度；
存在反向排水坡等。
测量错误，使场地高低不平。
（三）预防措施
平整前，对整个场地的排水坡、排水沟、截水沟、下水道进行系统设计，本着先地下后地上的原则，做好排水设施，使整个场地水流畅通。
建筑场地内的填土认真分层回填辗压（夯）实，使密实度不低于设计要求。
设计无要求时，一般也应分层回填，分层压（夯）实，使相对密实度不低于85%，避免松填。
做好测量的复核工作，避免出现标高误差。
（四）治理方法
已积水场地应立即疏通排水和截水设施，将水排除。
场地未做排水坡度或坡度过小部位，重新修坡；
对局部低洼处，填土找平，压（夯）实至符合要求，避免再积水。
二、填方边坡塌方
填方工程边坡塌陷或滑塌，造成坡脚处土方堆积。
边坡坡度偏陡。
边坡基底的草皮、淤泥、松土未清理干净；
与原陡坡接合未挖成阶梯形搭接；
填方土料采用淤泥质土等不合要求的土料。
边坡填土未按要求分层回填压（夯）实，密实度差，缺乏护坡措施。
坡顶、坡脚未做好排水措施，由于水的渗入，土的内聚力降低，或坡脚被冲刷而造成塌方。
永久性填方的边坡坡度应根据填方高度、土的种类和工程重要性按设计规定放坡。
使用时间较长的临时性填方边坡坡度，当填方高度在10M以内，可采用1：
1.5；
高度超过10M，可作成折线形，上部为1：
1.5，下部采用1：
1.75。
填方应选用符合要求的土料；
边坡施工应按填土压实标准进行水平分层回填压实。
当采用机械辗压时，应注意保证边缘部位的压实质量，对不要求边坡修整的填方，边坡宜宽宜填0.5M，对要求边坡整平拍实的填方，宽填可为0.2M。
在气候、水文和地质条件不良的情况下，对粘土、粉砂、细砂、易风化石边坡以及黄土类缓边坡，应于施工完毕后，随即进行坡面防护。
防护的方法有铺浆砌片（卵）石、铺草皮、喷浆、抹面等。
在边坡上下部作好排水沟，避免在影响边坡稳定的范围内积水。
边坡局部塌陷或滑塌，可将松土清理干净，与原坡接触部位作成阶梯形，用好土或3：
7灰土分层回填夯实修复，并做好坡顶、坡脚排水措施。
大面积塌方，应考虑将边坡修成缓坡，作好排水和表面防护措施。
三、填方出现橡皮土
（一）事故现象
填土受夯打（辗压）后，基土发生颤动，受夯击（辗压）处下陷，四周鼓起，形成软塑状态，而体积并没有压缩。
这种橡皮土将使地基的承载力降低，变形加大，长时间不能稳定。
（二）原因分析
在含水量很大的腐殖土、泥炭土、粘土或亚粘土等原状土地基上进行回填，或采用这类土作填料时，特别在混杂状态下进行回填，由于原状土被扰动，颗粒之间的毛细孔遭到破坏，水分不易渗透和散发。
经夯击或辗压，表面形成一层硬壳，更加阻止了水分的渗透和散发，因而使土形成软塑状态的橡皮土。
（三）预防措施
避免在含水量过大的腐殖土、泥炭土、粘土、亚粘土等原状土上进行回填。
控制回填土料的含水量，尽量使其在最优含水量范围内。
填土区设置排水沟，以排除地表水。
（四）治理方法
用干土、石灰粉、碎砖等吸水材料均匀掺入橡皮土中，吸收土中水分，降低土的含水量；
将橡皮土翻松、晾晒、风干至最优含水量范围，再行压实；
将橡皮土挖除，换土回填夯（压）实，或填以3：
7灰土、级配砂石夯（压）实。
四、回填土密实度达不到要求
回填土经辗压或夯实后，达不到设计要求的密实度，将使填土场地、地基在荷载下变形增大，强度和稳定性降低。
土的含水率过大或过小，因而达不到最优含水率下的密实度要求。
填方土料不符合要求。
填土厚度过大或压（夯）实遍数不够；
或机械辗压行驶速度太快。
辗压或夯实机具能量不够，达不到影响深度要求，使土的密实度降低。
选择符合填土要求的土料回填；
填土压实后要达到一定的密度要求，填土的密实度应根据工程性质来确定。
土的密实度用压实系数λ表示：
压实系数λ＝土的控制干密度／土的最大干密度
压实系数一般由设计根据工程结构性质、使用要求以及土的性质确定，如未作规定，下表可作参考。
填土压实系数要求
结构类型
填土部位
压实系数λ
砌体承重结构和框架结构
在地基主要持力层范围内
＞0.96
在地基主要持力层范围以下
0.93~0.96
简支结构和排架结构
0.94~0.97
0.91~0.93
基础四周或两侧一般回填土
0.9
一般工程
室内地坪、管道地沟回填土
一般堆放物件场地回填土
0.85
土的最大密度宜采用击实试验确定。
当无试验资料时，可按下式计算
ρdmax＝ηρWds／（1+0.01Wopds）
式中
ρdmax———压实填土的最大干密度；
η———经验系数，粘土取0.95，粉质粘土取0.96，粉土取0.97；
ρW———水的密度；
ds———土粒相对密度（比重）；
Wop.———最优含水量（%），可按当地经验或取Wp+2，粉土取14~18；
Wp———土的塑限。
施工前，应求出现场各种填料的最大干密度，然后乘以设计的压实系数，求得施工控制干密度，作为检查施工质量的依据。
施工中土的实际干密度ρo可根据土样的湿密度ρ和含水量W，按下式计算：
ρo=ρ/（1+0.01W）（g/cm3）
ρo———土的湿密度g/cm3，
W———土的含水量，%。
如用上式算得的土的实际干密度ρo≥ρd（ρd为施工控制干密度），则压实合格；
若ρo≤ρd，则压实不够，应采取相应措施，提高压实质量。
对有密实度要求的填方，应按所选用的土料、压实机械性能，通过试验确定含水量控制范围、每层铺土厚度、压实遍数、机械行驶速度，严格进行水平分层回填压实，使达到设计规定的质量要求。
施工中加强对土料、含水量、施工操作和回填土干密度的现场检验，按规定取样，严格每道工序的质量控制。
土料不合要求时应挖出换土回填或掺入石灰、碎石等压（夯）实回固；
对由于含水量过大，达不到密实度要求的土层，可采取翻松、晾晒、风干或均匀掺入干土及其它吸水材料，重新压（夯）实；
当含水量小或辗压机能量过小时，可采取增加压实遍数，或使用大功率压实机械辗压等措施。
五、场地平整常遇的一般故障
落水洞、土洞
在黄土层或岩溶地区可溶性岩层土的粘土层或碎石粘土混合层中，常出现圆形或椭圆形的碟状（或漏斗状）洞穴，成为排泄地表迳流的暗道。
常具有埋藏浅、分布密、发育快、顶板强度等低等特点，影响场地和边坡的稳定，当发展到一定程度，会造成塌陷或边坡坍方。
落水洞、土洞的形成和发育，与土层的性质、地质构造、水的活动等因素有关。
但大多由于地表水在粘土层的凹地积聚、下渗、冲蚀或地下水位频繁升降潜蚀，将土中细颗粒带走而形成。
（三）防治方法
对地表较浅的落水洞、土洞及塌陷地段，可将上部挖开，清除软土，分层填土、夯实，面层用粘土夯填，并使其比周围地表略高些，同时作好地表水的截流、防渗、堵漏工作，阻止下渗。
对深洞，可用砂、砾砂、片石或贫混凝土填灌密实，面层用粘土夯实。
对地下水形成的深洞，应先将洞底软土挖除，抛填块石，并从下到上用砂砾作反滤层，面层再用粘土夯填密实。
冲沟
在黄土地区，地面出现一道道纵横交错、外形不规则的土沟，有的深达5~6，沟底堆积松软土层，使场地土层软硬不均。
黄土受经常性的暴雨冲刷，地表水沿低凹水流线集中，将地面、边坡土粒带走，冲刷切割成许多宽窄不一，较深的沟槽，使地形、地貌、土层遭到破坏。
地面上的冲沟可将松土清除，用好土分层回填夯实；
边坡上的冲沟可用好土或3；
7灰土分层回填夯实，或用浆砌块石填砌至坡面一平，在坡顶作排水沟及反水坡，以阻止冲刷
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