建筑工程技术土方量方格网计算.docx

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建筑工程技术土方量方格网计算

建筑工程技术土方量（方格网）计算

一、方格网识图：

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=10～40m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）,如图1-3所示.

图1-3  方格网法计算土方工程量图

二、场地平整土方计算

考虑的因素：

①满足生产工艺和运输的要求；

②尽量利用地形，减少挖填方数量；

③争取在场区内挖填平衡，降低运输费；

④有一定泄水坡度，满足排水要求.

⑤场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：

A.小型场地――挖填平衡法；

B.大型场地――最佳平面设计法（用最小二乘法，使挖填平衡且总土方量最小）。

1、初步标高（按挖填平衡），也就是设计标高。

如果已知设计标高，1.2步可跳过。

场地初步标高：

H0=（∑H1+2∑H2+3∑H3+4∑H4）/4M

H1－－一个方格所仅有角点的标高；

H2、H3、H4－－分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高.

M——方格个数.

2、地设计标高的调整

按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整.

按泄水坡度调整各角点设计标高：

    ①单向排水时，各方格角点设计标高为:

Hn=H0±Li

    ②双向排水时，各方格角点设计标高为：

Hn=H0±Lxix±Lyiy

3.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  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）.

      Hn------角点设计高程，

       H------角点原地面高程.

4.计算“零点”位置，确定零线

    方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点，即“零点”（如图1-4所示）.

图1-4  零点位置

零点位置按下式计算：

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（均用绝对值）,m；

      a—方格网的边长，m.

5.计算方格土方工程量

    按方格底面积图形和表1-3所列计算公式，逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.

 表1-3常用方格网点计算公式

6.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①～③、⑤～⑾）；

    另一种为三角棱柱体（图1-6中④）.

图1-6  场地边坡平面图

    A三角棱锥体边坡体积

   式中    l1——边坡①的长度；

          A1——边坡①的端面积；

           h2——角点的挖土高度；

           m——边坡的坡度系数，m=宽/高.

   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④的长度；

         A1、A2、A0——边坡④两端及中部横断面面积.

7.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.

8.例题

【例1.1】某建筑场地方格网如图1-7所示，方格边长为20m×20m,填方区边坡坡度系数为1.0,挖方区边坡坡度系数为0.5,试用公式法计算挖方和填方的总土方量.

图1-7  某建筑场地方格网布置图

【解】

（1）根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算结果列于图1-8中.

由公式1.9得：

h1=251.50-251.40=0.10m  h2=251.44-251.25=0.19m

h3=251.38-250.85=0.53m  h4=251.32-250.60=0.72m

h5=251.56-251.90=-0.34m  h6=251.50-251.60=-0.10m

h7=251.44-251.28=0.16m  h8=251.38-250.95=0.43m

h9=251.62-252.45=-0.83m  h10=251.56-252.00=-0.44m

h11=251.50-251.70=-0.20m  h12=251.46-251.40=0.06m

图1-8  施工高度及零线位置

（2）计算零点位置.从图1-8中可知,1—5、2—6、6—7、7—11、11—12五条方格边两端的施工高度符号不同,说明此方格边上有零点存在.

由公式1.10求得：

1—5线    x1=4.55（m）

2—6线    x1=13.10（m）

6—7线    x1=7.69（m）

7—11线    x1=8.89（m）

11—12线    x1=15.38（m）

将各零点标于图上,并将相邻的零点连接起来,即得零线位置，如图1-8.

（3）计算方格土方量.方格Ⅲ、Ⅳ底面为正方形,土方量为：

VⅢ（+）=202/4×（0.53+0.72+0.16+0.43）=184（m3）

VⅣ（-）=202/4×（0.34+0.10+0.83+0.44）=171（m3）

方格Ⅰ底面为两个梯形,土方量为：

VⅠ（+）=20/8×（4.55+13.10）×（0.10+0.19）=12.80（m3）

VⅠ（-）=20/8×（15.45+6.90）×（0.34+0.10）=24.59（m3）

方格Ⅱ、Ⅴ、Ⅵ底面为三边形和五边形,土方量为：

VⅡ（+）=65.73 （m3）

VⅡ（-）=0.88 （m3）

VⅤ（+）=2.92 （m3）

VⅤ（-）=51.10 （m3）

VⅥ（+）=40.89 （m3）

VⅥ（-）=5.70 （m3）

方格网总填方量：

∑V（+）=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34 （m3）

方格网总挖方量：

∑V（-）=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26 （m3）

（4）边坡土方量计算.如图1.9,④、⑦按三角棱柱体计算外,其余均按三角棱锥体计算,

可得：

V①（+）=0.003 （m3）

V②（+）=V③（+）=0.0001 （m3）

V④（+）=5.22 （m3）

V⑤（+）=V⑥（+）=0.06 （m3）

V⑦（+）=7.93 （m3）

图1-9  场地边坡平面图

V⑧（+）=V⑨（+）=0.01 （m3）

V⑩=0.01 （m3）

V11=2.03 （m3）

V12=V13=0.02 （m3）

V14=3.18 （m3）

边坡总填方量：

    ∑V（+）=0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.01=13.29（m3）

边坡总挖方量：

    ∑V（-）=2.03+2×0.02+3.18=5.25（m3）

三、土方调配

    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，在平整场地土方工程量计算完成后进行.编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距（即挖方区重心至填方区重心的距离），确定挖方各调配区的土方调配方案，应使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.

土方调配的原则：

力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则；近期施工与后期利用的原则.进行土方调配，必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法，综合上述原则，并经计算比较，选择经济合理的调配方案.

调配方案确定后，绘制土方调配图如图1.10

.在土方调配图上要注明挖填调配区、调配方向、土方数量和每对挖填之间的平均运距.图中的土方调配，仅考虑场内挖方、填方平衡.A为挖方，B为填方.

1.1土方规划

1.1.1土方工程的内容及施工要求

在土木工程施工中，常见的土方工程有：

（1）场地平整其中包括确定场地设计的标高，计算挖、填土方量，合理到进行土方调配等。

（2）开挖沟槽、基坑、竖井、隧道、修筑路基、堤坝，其中包括施工排水、降水，土壁边坡和支护结构等。

（3）土方回填与压实其中包括土料选择，填土压实的方法及密实度检验等。

此外，在土方工程施工前，应完成场地清理，地面水的排除和测量放线工作；在施工中，则应及时采取有关技术措施，预防产生流砂，管涌和塌方现象，确保施工安全。

土方工程施工，要求标高、断面准确，土体有足够的强度和稳定性，土方量少，工期短，费用省。

但由于土方工程施工具有面广量大，劳动繁重，施工条件复杂等特点，因此，在施工前，首先要进行调查研究，了解土壤的种类和工程性质，土方工程的施工工期、质量要求及施工条件，施工地区的地形、地质、水文、气象等资料，以便编制切实可行的施工组织设计，拟定合理的施工方案。

为了减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，加快工程进度，降低工程成本，在组织土方工程施工时，应尽可能采用先进的施工工艺和施工组织，实现土方工程施工综合机械化。

1.1.2土的工程分类和性质

土的种类繁多，分类方法各异，在建筑安装工程劳动定额中，按土的开挖难易程度分为八类，如表1.1所示。

土有各种工程性质，其中影响土方工程施工的有土的质量密度、含水量、渗透性和可松性等。

1.1.2.1土的质量密度

分天然密度和干密度。

土的天然密度，指土在天然状态下单位体积的质量；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。

土的干密度，指单位体积土中的固体颗粒的质量；它是用以检验填土压实质量的控制指标。

1.1.2.2土的含水量

土的含水量W是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示：

（1.1）

式中G1——含水状态时土的质量；

G2——土烘干后的质量。

土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量，如土的含水量超过25%~30%，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车；回填土则需有最佳的含水量，方能夯密压实，获得最大干密度（表1.2）。

1.1.2.3土的渗透性

土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数K表示。

从达西公式V=KI可以看出渗透系数的物理意义：

当水力坡度I等于1时的渗透速度v即为渗透系数K。

渗透系数K值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性，一般应通过扬水试验确定，表1.3所列数据仅供参考。

1.1.2.4土的可松性

土具有可松性，即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。

土的可松性程度用可松性系数表示，即

最初可松性系数（1.2）

最后可松性系数（1.3）

土的可松性对土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土坑的容积，以及计算填方所需的挖方体积等均有很大的影响。

土的可松性与土质有关，根据土的工程分类（表1.1），其相应的可松性系数可参考表1.4。

1.1.3土方边坡

合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设土方边坡，是减少土方量的有效措施。

边坡的表示方法如图