全面方格網(wǎng)計算土方量教材及例題

1、全面方格網(wǎng)計算土方量教材及例題1 一、讀識方格網(wǎng)圖?方格網(wǎng)圖由設(shè)計單位一般在1:500的地形圖上將場地劃分為邊長a1040m的若干方格,與測量的縱橫坐標(biāo)相對應(yīng),在各方格角點(diǎn)規(guī)定的位置上標(biāo)注角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高H和設(shè)計標(biāo)高Hn,如圖1-3所示.圖1-3?方格網(wǎng)法計算土方工程量圖二、 場地平整土方計算 考慮的因素: 滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊? 盡量利用地形,減少挖填方數(shù)量;爭取在場區(qū)內(nèi)挖填平衡,降低運(yùn)輸費(fèi);有一定泄水坡度,滿足排水要求.場地設(shè)計標(biāo)高一般在設(shè)計文件上規(guī)定,如無規(guī)定:A.小型場地挖填平衡法;B.大型場地最佳平面設(shè)計法用最小二乘法,使挖填平衡且總土方量最小。1、初步標(biāo)高按挖填平衡,也就是設(shè)

2、計標(biāo)高。如果已知設(shè)計標(biāo)高,1.2步可跳過。場地初步標(biāo)高:H0H1+2H2+3H3+4H4/4MH1-一個方格所僅有角點(diǎn)的標(biāo)高;H2、H3、H4-分別為兩個、三個、四個方格共用角點(diǎn)的標(biāo)高.M ?方格個數(shù).2、地設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整按泄水坡度、土的可松性、就近借棄土等調(diào)整.按泄水坡度調(diào)整各角點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高 :?單向排水時,各方格角點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高為: Hn H0 ± Li?雙向排水時,各方格角點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高為:Hn H0 ± Lx ix ± L yi y3.計算場地各個角點(diǎn)的施工高度?施工高度為角點(diǎn)設(shè)計地面標(biāo)高與自然地面標(biāo)高之差,是以角點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高為基準(zhǔn)的挖方或填方的施工高度.各方格角點(diǎn)的

3、施工高度按下式計算:式中?hn-角點(diǎn)施工高度即填挖高度以“+”為填,“-”為 挖,m;?n-方格的角點(diǎn)編號自然數(shù)列1,2,3,nHn-角點(diǎn)設(shè)計高程,?H-角點(diǎn)原地面高程4.計算“零點(diǎn)”位置,確定零線?方格邊線一端施工高程為“+”,若另一端為“-”,則沿其邊線必然有一不挖不填的點(diǎn),即“零點(diǎn)”如圖1-4所示.圖1-4?零點(diǎn)位置 零點(diǎn)位置按下式計算:式中?x1、x2 ?角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離,m;?h1、h2 ?相鄰兩角點(diǎn)的施工高度均用絕對值,m;?a ?方格網(wǎng)的邊長,m5.計算方格土方工程量?按方格底面積圖形和表1-3所列計算公式,逐格計算每個方格內(nèi)的挖方量或填方量表1-3 常用方格網(wǎng)點(diǎn)計算公式6.邊坡

4、土方量計算?場地的挖方區(qū)和填方區(qū)的邊沿都需要做成邊坡,以保證挖方土壁和填方區(qū)的穩(wěn)定。?邊坡的土方量可以劃分成兩種近似的幾何形體進(jìn)行計算:?一種為三角棱錐體圖1-6中、;?另一種為三角棱柱體圖1-6中.圖1-6?場地邊坡平面圖?A?三角棱錐體邊坡體積?式中?l1 ?邊坡的長度;A1 ?邊坡的端面積;h2 ?角點(diǎn)的挖土高度;m?邊坡的坡度系數(shù),m寬/高?B?三角棱柱體邊坡體積?兩端橫斷面面積相差很大的情況下,邊坡體積?式中?l4 ?邊坡的長度;?A1、A2、A0 ?邊坡兩端及中部橫斷面面積.7.計算土方總量?將挖方區(qū)或填方區(qū)所有方格計算的土方量和邊坡土方量匯總,即得該場地挖方和填方的總土方量.8.

5、例題【例1.1】某建筑場地方格網(wǎng)如圖1-7所示,方格邊長為20m×20m,填方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為1.0,挖方區(qū)邊坡坡度系數(shù)為0.5,試用公式法計算挖方和填方的總土方量.圖1-7?某建筑場地方格網(wǎng)布置圖【解】1根據(jù)所給方格網(wǎng)各角點(diǎn)的地面設(shè)計標(biāo)高和自然標(biāo)高,計算結(jié)果列于圖1-8中由公式1.9得:h1251.50-251.400.10m?h2251.44-251.250.19m h3251.38-250.850.53m?h4251.32-250.600.72mh5251.56-251.90-0.34m?h6251.50-251.60-0.10mh7251.44-251.280.16m?h82

6、51.38-250.950.43m h9251.62-252.45-0.83m?h10251.56-252.00-0.44mh11251.50-251.70-0.20m?h12251.46-251.400.06m圖1-8?施工高度及零線位置2計算零點(diǎn)位置.從圖1-8中可知,1?5、2?6、6?7、7?11、11?12五條方格邊兩端的施工高度符號不同,說明此方格邊上有零點(diǎn)存在由公式1.10求得:1?5線?x14.55m2?6線?x113.10m6?7線?x17.69m7?11線?x18.89m11?12線?x115.38m將各零點(diǎn)標(biāo)于圖上,并將相鄰的零點(diǎn)連接起來,即得零線位置,如圖1-83計算方

7、格土方量.方格、底面為正方形,土方量為: V+202/4×0.53+0.72+0.16+0.43184m3 V-202/4×0.34+0.10+0.83+0.44171m3 方格底面為兩個梯形,土方量為:V+20/8×4.55+13.10×0.10+0.1912.80m3V-20/8×15.45+6.90×0.34+0.1024.59m3方格、底面為三邊形和五邊形,土方量為: V+65.73?m3 V-0.88?m3 V+2.92?m3 V-51.10?m3V+40.89?m3V-5.70?m3 方格網(wǎng)總填方量:V+184+12.80

8、+65.73+2.92+40.89306.34?m3方格網(wǎng)總挖方量: V-171+24.59+0.88+51.10+5.70253.26?m34邊坡土方量計算.如圖1.9,、按三角棱柱體計算外,其余均按三角棱錐體計算,可得:V+0.003?m3 V+V+0.0001?m3 V+5.22?m3 V+V+0.06?m3 V+7.93?m3圖1-9?場地邊坡平面圖V+V+0.01?m3 V0.01?m3 V112.03?m3 V12V130.02?m3 V143.18?m3 邊坡總填方量:?V+0.003+0.0001+5.22+2×0.06+7.93+2×0.01+0.0113

9、.29m3 邊坡總挖方量:V-2.03+2×0.02+3.185.25 m3 三、 土方調(diào)配?土方調(diào)配是土方工程施工組織設(shè)計土方規(guī)劃中的一個重要內(nèi)容,在平整場地土方工程量計算完成后進(jìn)行.編制土方調(diào)配方案應(yīng)根據(jù)地形及地理條件,把挖方區(qū)和填方區(qū)劃分成若干個調(diào)配區(qū),計算各調(diào)配區(qū)的土方量,并計算每對挖、填方區(qū)之間的平均運(yùn)距即挖方區(qū)重心至填方區(qū)重心的距離,確定挖方各調(diào)配區(qū)的土方調(diào)配方案,應(yīng)使土方總運(yùn)輸量最小或土方運(yùn)輸費(fèi)用最少,而且便于施工,從而可以縮短工期、降低成本.土方調(diào)配的原則:力求達(dá)到挖方與填方平衡和運(yùn)距最短的原則;近期施工與后期利用的原則.進(jìn)行土方調(diào)配,必須依據(jù)現(xiàn)場具體情況、有關(guān)技術(shù)資

10、料、工期要求、土方施工方法與運(yùn)輸方法,綜合上述原則,并經(jīng)計算比較,選擇經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)配方案.調(diào)配方案確定后,繪制土方調(diào)配圖如圖1.10.在土方調(diào)配圖上要注明挖填調(diào)配區(qū)、調(diào)配方向、土方數(shù)量和每對挖填之間的平均運(yùn)距.圖中的土方調(diào)配,僅考慮場內(nèi)挖方、填方平衡.A為挖方,B為填方.1.1 土方規(guī)劃 1.1.1 土方工程的內(nèi)容及施工要求 在土木工程施工中,常見的土方工程有: ( 1 ) 場地平整 其中包括確定場地設(shè)計的標(biāo)高,計算挖、填土方量,合理到進(jìn)行土方調(diào)配等。 ( 2 ) 開挖溝槽、基坑、豎井、隧道、修筑路基、堤壩,其中包括施工排水、降水,土壁邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)等。 ( 3 ) 土方回填與壓實(shí) 其中包括土

11、料選擇,填土壓實(shí)的方法及密實(shí)度檢驗(yàn)等。 此外,在土方工程施工前,應(yīng)完成場地清理,地面水的排除和測量放線工作;在施工中,則應(yīng)及時采取有關(guān)技術(shù)措施,預(yù)防產(chǎn)生流砂,管涌和塌方現(xiàn)象,確保施工安全。 土方工程施工,要求標(biāo)高、斷面準(zhǔn)確,土體有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,土方量少,工期短,費(fèi)用省。但由于土方工程施工具有面廣量大,勞動繁重,施工條件復(fù)雜等特點(diǎn),因此,在施工前,首先要進(jìn)行調(diào)查研究,了解土壤的種類和工程性質(zhì),土方工程的施工工期、質(zhì)量要求及施工條件,施工地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等資料,以便編制切實(shí)可行的施工組織設(shè)計,擬定合理的施工方案。為了減輕繁重的體力勞動,提高勞動生產(chǎn)率,加快工程進(jìn)度,降低工程成本,

12、在組織土方工程施工時,應(yīng)盡可能采用先進(jìn)的施工工藝和施工組織,實(shí)現(xiàn)土方工程施工綜合機(jī)械化。 1.1.2 土的工程分類和性質(zhì) 土的種類繁多,分類方法各異,在建筑安裝工程勞動定額中,按土的開挖難易程度分為八類,如表 1.1 所示。土有各種工程性質(zhì),其中影響土方工程施工的有土的質(zhì)量密度、含水量、滲透性和可松性等。 1.1.2.1 土的質(zhì)量密度 分天然密度和干密度。土的天然密度,指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量;它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。土的干密度,指單位體積土中的固體顆粒的質(zhì)量;它是用以檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo)。 1.1.2.2 土的含水量 土的含水量 W 是土中所含的水與土的固體顆粒間

13、的質(zhì)量比,以百分?jǐn)?shù)表示: ( 1.1 ) 式中 G 1 ?含水狀態(tài)時土的質(zhì)量; G 2 ?土烘干后的質(zhì)量。 土的含水量影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量,如土的含水量超過 25%30% ,則機(jī)械化施工就困難,容易打滑、陷車;回填土則需有最佳的含水量,方能夯密壓實(shí),獲得最大干密度(表 1.2 )。 1.1.2.3 土的滲透性 土的滲透性是指水在土體中滲流的性能,一般以滲透系數(shù) K 表示。從達(dá)西公式 VKI 可以看出滲透系數(shù)的物理意義:當(dāng)水力坡度 I 等于 1 時的滲透速度 v 即為滲透系數(shù) K 。 滲透系數(shù) K 值將直接影響降水方案的選擇和涌水量計算的準(zhǔn)確性,一般應(yīng)通過揚(yáng)水試驗(yàn)確定

14、,表 1.3 所列數(shù)據(jù)僅供參考。1.1.2.4 土的可松性 土具有可松性,即自然狀態(tài)下的土,經(jīng)過開挖后,其體積因松散而增加,以后雖經(jīng)回填壓實(shí),仍不能恢復(fù)其原來的體積。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示,即 最初可松性系數(shù) 1.2 最后可松性系數(shù) 1.3 土的可松性對土方量的平衡調(diào)配,確定運(yùn)土機(jī)具的數(shù)量及棄土坑的容積,以及計算填方所需的挖方體積等均有很大的影響。 土的可松性與土質(zhì)有關(guān),根據(jù)土的工程分類(表 1.1 ),其相應(yīng)的可松性系數(shù)可參考表 1.4 。1.1.3 土方邊坡 合理地選擇基坑、溝槽、路基、堤壩的斷面和留設(shè)土方邊坡,是減少土方量的有效措施。邊坡的表示方法如圖 1.1 所示,為 1 :

15、m , 即: ( 1.4 ) 式中 m b / h ,稱坡度系數(shù)。其意義為:當(dāng)邊坡高度已知為 h 時,其邊坡寬度 b 則等于 mh 。 邊坡坡度應(yīng)根據(jù)不同的挖填高度、土的性質(zhì)及工程的特點(diǎn)而定,既要保證土體穩(wěn)定和施工安全,又要節(jié)省土方。在山坡整體穩(wěn)定情況下,如地質(zhì)條件良好,土質(zhì)較均勻,使用時間在一年以上,高度在 10m 以內(nèi)的臨時性挖方邊坡應(yīng)按表 1.5 規(guī)定;挖方中有不同的土層,或深度超過 10m 時,其邊坡可作成折線形(圖 1.1 ( b )、( c )或臺階形,以減少土方量。 當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好,土質(zhì)均勻且地下水位低于基坑、溝槽底面標(biāo)高時,挖方深度在 5m 以內(nèi),不加支撐的邊坡留設(shè)應(yīng)符合表 1

16、.6 的規(guī)定。 對于使用時間在一年以上的臨時行填方邊坡坡度,則為:當(dāng)填方高度在 10m 以內(nèi),可采用 1 : 1.5 ;高度超過 10m ,可作成折線形,上部采用 1 : 1.5 ,下部采用 1 : 1.75 。 至于永久性挖方或填方邊坡,則均應(yīng)按設(shè)計要求施工。 1.1.4 土方量計算的基本方法 土方量計算的基本方法主要有平均高度法和平均斷面法兩種。 1.1.4.1 平均高度法? 四方棱柱體法 四方棱柱體法,是將施工區(qū)域劃分為若干個邊長等于 a 的方格網(wǎng),每個方格網(wǎng)的土方體積 V 等于底面積 a2 乘四個角點(diǎn)高度的平均值(圖 1.2 ),即 ( 1.5 ) 若方格四個角點(diǎn)部分是挖方,部分是填方

17、時,可按表 1.7 中所列的公式計算。? 三角棱柱體法 三角棱柱體法,是將每一個方格順地形的等高線沿著對角線劃分成兩個三角形,然后分別計算每一個三角棱柱體的土方量。 當(dāng)三角形為全挖或全填時(圖 1.3 ( a ) ( 1.6 ) 當(dāng)三角形有填有挖時(圖 1.3 ( b ),則其零線將三角形分成兩部分,一個是底面為三角形的錐體,一個是底面為四邊體的楔體。其土方量分別為: ( 1.7 ) ( 1.8 ) 1.1.4.2 平均斷面法 平均斷面法(圖 1.4 ),可按近似公式和較精確的公式進(jìn)行計算。? 近似計算 ( 1.9 )? 較精確的計算 ( 1.10 ) 式中 V ?體積( m 3 ); F 1

18、 , F 2 ?兩斷的斷面面積( m 2 ); F 0 ? L/2 處的斷面面積( m 2 )。 基坑、基槽、管溝、路堤、場地平整的土方量計算,均可用平均斷面法。當(dāng)斷面不規(guī)則時,求斷面面積的一種簡便方法是累高法。此法如圖 1.5 所示,只要將所測出的斷面繪于普通方格坐標(biāo)紙上( d 取值相等),用透明卷尺從 h 1 開始,依次量出各點(diǎn)高度 h 1 、 h 2 、 h n ,累計得各點(diǎn)高度之和,然后將此值與 d 相乘,即為所求斷面面積。 在上述的土方量計算基本公式中,由于計算公式不同,其計算的精度亦有所不同。例如,圖 1.6 所示的土方量: 按四方棱柱體計算為: m 3 按三角棱柱體計算為: m

19、3 由此可見,其相對誤差可高達(dá) 33% 或更大。所以,在地形平坦地區(qū)可將方格尺寸劃分得大一些,采用四方棱柱體計算即可;而在地形起伏較大的地區(qū),則應(yīng)將方格尺寸劃分得小些,亦宜采用三角棱柱體計算土方量。 當(dāng)采用平均斷面法計算基槽、管溝或路基土方量時,可 先測繪 出縱斷面圖(圖 1.7 ),再根據(jù)溝槽基底的寬、縱向坡度及放坡寬度,繪出在縱斷面圖上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的橫斷面。算出個橫斷面面積后,便可用平均斷面法計算個段的土方量,即: ( 1.11 ) 兩橫斷面之間的距離與地形有關(guān),地形平坦,距離可大一些;地形起伏較大時,則一定要沿地形每一起伏的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處取一橫斷面,否則會影響土方量計算的準(zhǔn)確性。 1.1.5 場

20、地平整土方量計算 1.1.5.1 場地設(shè)計標(biāo)高 H 0 的確定 場地設(shè)計標(biāo)高是進(jìn)行場地平整和土方量計算的依據(jù),也是總圖規(guī)劃和豎向設(shè)計的依據(jù)。合理地確定場地的設(shè)計標(biāo)高,對減少土方量和加速工程進(jìn)度均具有重要的意義。如圖 1.8 所示,當(dāng)場地設(shè)計標(biāo)高為 H 0 時,填挖方基本平衡,可將土方移挖作填,就地處理;當(dāng)設(shè)計標(biāo)高為 H 1 時,填方大大超過挖方,則需要從場地外大量取土回填;當(dāng)設(shè)計標(biāo)高為 H 2 時,挖方大大超過填方,則需要向場外大量棄土。因此,在確定場地設(shè)計標(biāo)高時,應(yīng)結(jié)合場地的具體條件反復(fù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選擇其中一個最優(yōu)的方案。其原則是:應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸?shù)囊?充分利用地形,分區(qū)或分臺階

21、布置,分別確定不同的設(shè)計標(biāo)高;使挖填平衡,土方量最少;要有一定泄水坡度( 2 ),使能滿足排水要求;要考慮最高洪水位的影響。 如場地設(shè)計標(biāo)高無其他特殊要求時,則可根據(jù)填挖土方量平衡的原則加以確定,即場地內(nèi)土方的絕對體積在平整前和平整后相等。其步驟如下: ( 1 ) 在地形圖上將施工區(qū)域劃分為邊長 a 為 1050m 若干方格網(wǎng)(圖 1.9 )。 ( 2 )確定各小方格角點(diǎn)的高程,其方法:可用水準(zhǔn)儀測量;或根據(jù)地形圖上相鄰兩等高線的高程,用插入法求得;也可用一條透明紙帶,在上面畫 6 根等距離的平行線,把該透明紙帶放到標(biāo)有方格網(wǎng)的地形圖上,將 6 根平行線的最外兩根分別對準(zhǔn) A 點(diǎn)和 B 點(diǎn),這

22、時 6 根等距離的平行線將 A 、 B 之間的 0.5m 或 1m (等高線的高差)分 5 等分,于是便可直接讀得 H 31 點(diǎn)的地面標(biāo)高,如圖 1.10 所示, H 31 251.70 。? 按填挖方平衡確定設(shè)計標(biāo)高 H 0 ,即 ( 1.12 ) 從圖 1.9 中可知, H 11 系一個方格的角點(diǎn)標(biāo)高, H 12 和 H 21 均系兩個方格公共的角點(diǎn)標(biāo)高, H 22 則是四個方格公共的角點(diǎn)標(biāo)高,它們分別在上式中要加一次,二次,四次。因此,上式直接可改寫成下列形式: ( 1.13 ) 式中 N ?方格網(wǎng)數(shù); H 1 ?一個方格僅有的角點(diǎn)標(biāo)高; H 2 ?兩個方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高; H 4 ?四

23、個方格共有的角點(diǎn)標(biāo)高。 圖 1.9 的 H 0 即為: ( 252.45+251.40+251.60+251.60 ) +2 ( 252.00+251.70+251.90+250.95+251.25+250.85 ) +4 ( 251.60+251.28 ) 251.45 m 1.1.5.2 場地設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整 原計劃所得的場地設(shè)計標(biāo)高 H 0 僅為一理論值,實(shí)際上,還需要考慮以下因素進(jìn)行調(diào)整。? 土的可松性影響 由于土具有可松性,一般填土?xí)卸嘤?需相應(yīng)地提高設(shè)計標(biāo)高。如圖 1.11 所示,設(shè) h 為土的可松性引起設(shè)計標(biāo)高的增加值,則設(shè)計標(biāo)高調(diào)整后的總挖方體積 應(yīng)為: 1.14 總填方體積:

24、 1.15 此時,填方區(qū)的標(biāo)高也應(yīng)與挖方區(qū)一樣,提高 h ,即: 1.16 移項整理簡化得(當(dāng) V T V W ): 1.17 故考慮土的可松性后,場地設(shè)計標(biāo)高調(diào)整為: 1.18 式中 V W , V T ?按理論設(shè)計標(biāo)高計算的總挖方,總填土區(qū)總面積; F W , F T ?按理論設(shè)計標(biāo)高計算的挖方區(qū),填方區(qū)總面積; ?土的最后可松性系數(shù)。? 場內(nèi)挖方和填方的影響 由于場地內(nèi)大型基坑挖出的土方,修筑路堤填高的土方,以及從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā),將部分挖方就近棄于場外,將部分填方就近取土與場外等,均會引起填土方量的變化。必要時,亦需調(diào)整設(shè)計標(biāo)高。 為了簡化計算,場地設(shè)計標(biāo)高的調(diào)整值 H ,可按下列近似公式

25、確定,即: 1.19 式中 Q ?場地根據(jù) H 平整后多余或不足的土方量。? 場地泄水坡度的影響 當(dāng)按調(diào)整后的同一設(shè)計標(biāo)高 H 進(jìn)行場地平整時,則整個地表面均處于同一水平面;但實(shí)際上由于排水的要求,場地表面需有一定的泄水坡度。因此,還需根據(jù)場地泄水坡度的要求(單面泄水或雙面泄水),計算出場地內(nèi)各方格角點(diǎn)實(shí)際施工所用的設(shè)計標(biāo)高。 場地具有單向泄水坡度時的設(shè)計標(biāo)高 場地具有單向泄水坡度時設(shè)計標(biāo)高的確定方法,是將已調(diào)整的設(shè)計標(biāo)高 作為場地中心線的標(biāo)高(圖 1.12 ),場地內(nèi)任意點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高則為: 1.20 式中 H n ?場地內(nèi)任一點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高; l ?該點(diǎn)至設(shè)計標(biāo)高 的距離; i ?場地泄水坡度

26、(不小于 2 )。 例如: H 11 角點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高為: 場地具有雙向泄水坡度時的設(shè)計標(biāo)高 場地具有雙向泄水坡度時設(shè)計標(biāo)高的確定方法,同樣是將已調(diào)整的設(shè)計標(biāo)高 作為場地縱橫方向的中心線標(biāo)高(圖 1.13 ),場地內(nèi)任一點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高為: 1.21 式中 l x ,l y ? 該點(diǎn)沿 X ? X , Y ? Y 方向距場地中心線的距離; i x ,i y ? 場地沿 X ? X , Y ? Y 方向的泄水坡度。 例如: H 34 角點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高為: 1.1.5.3 場地土方量計算 場地土方量計算步驟如下(圖 1.14 )。? 求各方格角點(diǎn)的施工高度 h n ( 1.22 ) 式中 h n ?角點(diǎn)的

27、施工高度,以“ + ”為填,“ - ”為挖; H n ?角點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高(若無泄水坡度時,即為場地設(shè)計標(biāo)高); H ?角點(diǎn)的自然地面標(biāo)高。 例如:圖 1.14 中,已知場地方格邊長 a20m, 根據(jù)方格角點(diǎn)的地面標(biāo)高求得 H 0 43.48 m ,按單向排水坡度 2 已求得各方格角點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高,于是各方格角點(diǎn)的施工高度,即為該點(diǎn)的設(shè)計標(biāo)高減去地面標(biāo)高(見圖 1.14 中的圖例)。? 繪出“零線” “零線”位置的確定方法是,先求出方格網(wǎng)中邊線兩端施工高度有“ + ” “ - ”中的“零點(diǎn)”,將相鄰兩“零點(diǎn)”連接起來,即為“零線”。 確定“零點(diǎn)”的方法如圖 1.15 所示,設(shè) h 1 為填方角點(diǎn)的填

28、方高度, h 2 為挖方角點(diǎn)的挖方高度, O 為零點(diǎn)位置。則由兩個相似三角形求得: ( 1.23 ) 式中 x ?零點(diǎn)至計算基點(diǎn)的距離; a ?方格邊長。 同理,亦可根據(jù)邊長 a 和兩端的填挖高度 h 1 , h 2 , 采用作圖法直接求得零點(diǎn)位置。即用相同的比例尺在邊長的兩端標(biāo)出填,挖高度,填,挖高度連線與邊長的相交點(diǎn)就是零點(diǎn)。? 計算場地挖,填土方量 零線求出后,也就劃出了場地的挖方區(qū)和填方區(qū),便可按平均高度法分別計算出挖,填區(qū)各方格的挖,添土方量。 1.1.5.4 場地邊坡土方量計算 場地平整時,還要計算邊坡土方量(圖 1.16 ),其計算步驟如下:? 標(biāo)出場地四個角點(diǎn) A 、 B 、

29、C 、 D 填、挖高度和零線位置;? 根據(jù)土質(zhì)確定填、挖邊坡的邊坡率 m 1 、 m 2 ;? 算出四個角點(diǎn)的放坡寬度,如 A 點(diǎn) m 1 h a , D 點(diǎn) m 2 h d ;? 繪出邊坡圖;? 計算邊坡土方量 A 、 B 、 C 、 D 四個角點(diǎn)的土方量,近似地按正方錐體計算。例如, A 點(diǎn)土方量為: ( 1.24 ) AB 、 CD 兩邊土方量按平均斷面法計算。例如 AB 邊的土方量為: ( 1.25 ) AC 、 BD 兩邊分段按三角錐體計算。例如 AC 邊 AO 段的土方量為: ( 1.26 ) 1.1.6 土方調(diào)配 土方調(diào)配是土方規(guī)劃中的一個重要內(nèi)容,其工作包括:劃分調(diào)配區(qū);計算土

30、方調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距(或單位土方運(yùn)價,或單位土方施工費(fèi)用);確定土方最優(yōu)調(diào)配方案;繪制土方調(diào)配表。 1.1.6.1 土方調(diào)配區(qū)的劃分 土方調(diào)配的原則:應(yīng)力求挖填平衡、運(yùn)距最短、費(fèi)用最省;便于該土造田、支援農(nóng)業(yè);考慮土方的利用,以減少土方的重復(fù)挖填和運(yùn)輸。因此,在劃分調(diào)配區(qū)時應(yīng)注意下列幾點(diǎn):? 調(diào)配區(qū)的劃分應(yīng)與房屋或構(gòu)筑物的位置相協(xié)調(diào),滿足工程施工順序和分期施工的要求,使近期施工和后期利用相結(jié)合。? 調(diào)配區(qū)的大小,應(yīng)考慮土方及運(yùn)輸機(jī)械的技術(shù)性能,使其功能得到充分發(fā)揮。例如,調(diào)配區(qū)的長度應(yīng)大于或等于機(jī)械的鏟土長度;調(diào)配區(qū)的面積最好與施工段的大小相適應(yīng)。? 調(diào)配區(qū)的范圍應(yīng)與計算土方量用的方格網(wǎng)相協(xié)

31、調(diào),通?？捎扇舾蓚€方格網(wǎng)組成一個調(diào)配區(qū)。? 從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā),考慮就近借土或就近棄土。這時,一個借土區(qū)或一個棄土區(qū)均可作為一個獨(dú)立的調(diào)配區(qū)。? 調(diào)配區(qū)劃分還應(yīng)盡可能與大型地下建筑物的施工相結(jié)合,避免土方重復(fù)開挖。 1.1.6.2 調(diào)配去之間的平均運(yùn)距 平均運(yùn)距即挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離。因此,求平均運(yùn)距,需先求出每個調(diào)配區(qū)的重心。其方法如下: 取場地或方格網(wǎng)中的縱橫兩邊為坐標(biāo)軸,分別求出各區(qū)土方的重心位置,即: ; ( 1.27 ) 式中 X 0 , Y 0 ?挖或填方調(diào)配區(qū)的重心坐標(biāo); V ?每個方格的土方量; X , y ?每個方格的重心坐標(biāo)。 當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜時,亦可用作圖法近似地求

32、出行心位置以代替重心位置。 重心求出后,則標(biāo)于相應(yīng)的調(diào)配區(qū)上,然后用比例尺量出每對調(diào)配區(qū)之間的平均運(yùn)距,或按下式計算: ( 1.28 ) 式中 L ?挖,填方區(qū)之間的平均運(yùn)距; X OT , Y OT ?填方區(qū)的中心坐標(biāo); X OW , Y OW ?挖方區(qū)的中心坐標(biāo)。 1.1.6.3 最優(yōu)調(diào)配方案的確定 最優(yōu)調(diào)配方案的確定,是以線性規(guī)定為理論基礎(chǔ),常用“表上作業(yè)法”求解。現(xiàn)結(jié)合示例介紹如下: 已知某場地有四個挖方區(qū)和三個填方區(qū),其相應(yīng)的挖填土方量和各對調(diào)配區(qū)的運(yùn)距如表 1.8 所示。利用“表上作業(yè)法”進(jìn)行調(diào)配的步驟為:? 用“最小元素法”編制初始調(diào)配方案 即先在運(yùn)距表(小方格)中找一個最小數(shù)值

33、,如 C 22 C 43 40 (任取其中一個,現(xiàn)取 C 43 ),于是先確定 X 43 的值,使其盡可能的大,即 X 43 400,500400 。由于 A 4 挖方區(qū)的土方全部調(diào)到 B 3 填方區(qū),所以 X 41 和 X 42 都等于零。此時,將 400 填入 X 43 格內(nèi),同時將 X 41 , X 42 格內(nèi)畫上一個“×”號,然后在沒有填上數(shù)字和“×”號的方格內(nèi)再選一個運(yùn)距最小的方格,即 C 22 40 ,便可確定 X 22 500 ,同時使 X 21 X 23 0 。此時,又將 500 填入 X 22 格內(nèi),并在 X 21 , X 23 格內(nèi)畫上“×”號

34、。重復(fù)上述步驟,依次確定其余 X j 的數(shù)值,最后得出表 1.8 所示的初始調(diào)配方案。 ( 2 )最優(yōu)方案的判別法 由于利用“最小元素法”編制初始方案,也就優(yōu)先考慮了就近調(diào)配的原則,所以求得之總運(yùn)輸量是較小的。但這并不能保證其總運(yùn)輸量最小,因此還需要進(jìn)行判別,看它是否為最優(yōu)方案。判別的方法有“閉回路法”和“位勢法”,其實(shí)質(zhì)均一樣,都是求檢驗(yàn)數(shù) ij 來判別。只要所有的檢驗(yàn)數(shù) ij 0 ,則方案即為最優(yōu)方案;否則,不是最優(yōu)方案,尚需進(jìn)行調(diào)整。 現(xiàn)就用“位勢法”求檢驗(yàn)數(shù)予以介紹: 首先將初始方案中有調(diào)配數(shù)方格的 C ij 列出,然后按下式求出兩組位勢數(shù) u i ( i1,2, , m )和 v j