学习单元2 土方工程量计算与土方调配,学习单元2 土方工程量计算与土方调配,2.1 土方边坡 2.2 场地平整土方量计算 2.3 基坑（槽）土方量计算 2.4 土方调配,学习情境一 土方工程施工,【教学要求】 1.熟悉场地平整土方量的计算方法; 2.掌握基坑、基槽土方量计算方法; 3.会熟练、准确计算基坑、基槽土方量；会用方格网法、断面法计算场地平整土方量。,【教学重点】 1.基坑土方量的计算 2.基槽土方量的计算,【教学难点】方格网法计算土方量.,【布置实训任务】,学习单元2 土方工程量计算与土方调配,以小组为单位对3#实训大楼工程拟建场地进行平整，达到施工场地平整要求，并计算场地平整土方工程量。 任务分析：建筑场地平整的平面位置和标高通常由设计单位在总平面布置竖向设计中确定；由设计平面的标高和自然地面的标高之差得到场地各点施工高度，由此计算出场地平整的土方量；但本次任务没有提供场地平整的设计标高，须根据实际情况计算出设计标高。,学习单元2 土方工程量计算与土方调配,【资讯】,场地平整的施工工艺流程：,场地平整一般施工工艺流程为：现场勘察清除地面障碍物标定整平范围设置水准基点设置方格网、测量标高计算土方挖填工程量编制土方调配方案挖、填土方场地碾压验收,2.1 土方边坡,学习单元2 土方工程量计算与土方调配,合理地选择基坑、沟槽、路基、堤坝的断面和留设边坡，是减少土方量的有效措施。边坡的表示方法为 1:m ，即：,式中 m = b / h ，称为坡度系数。其意义为：当边坡高度已知为h 时，其边坡宽度则等于mh。,临时性挖方的边坡值,边坡坡度应根据不同的挖填高度、土的工程性质及工程特点而定，既要保证土体稳定和施工安全，又要节省土方。临时性挖方边坡可按下表确定：,2.1 土方边坡,深度在5m内的基坑(槽)、管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）,当地质条件良好,土质均匀且地下水位低于基坑(槽)底面标高时,挖方深度在5m以内,不加支撑的边坡可按下表确定：,2.1 土方边坡,共46页 第11页,2.2 场地平整土方量计算,学习单元2 土方工程量计算与土方调配,【案例】某建筑场地地形图如图所示，方格网a=20m，土质为中密的砂土，设计泄水坡度ix=3%，iy=2%,不考虑土的可松性对设计标高的影响，场地中心点8的设计标高为43.71m，计算挖填土方量。,方格网法：将施工区域划分为若干个边长等于a 的方格网，计算出每个方格网的体积。,2.2.1 计算方法,2.2 场地平整土方量计算,断面法：沿场地取若干个相互平行的断面（可利用地形图定出或实地测量定出），将所取的每个断面（包括边坡断面），划分为若干个三角形和梯形。,等高线,地形较平坦时用方格网法，地形起伏变化较大，断面不规则的场地用断面法。,方格网法：将施工区域划分为若干个边长等于a 的方格网，计算出每个方格网的体积。,2.2.1 计算方法,2.2 场地平整土方量计算,等高线,四方棱柱体：每个方格网的土方体积 V 等于底面积 a2 乘四个角点高度的平均值，即：,四方棱柱体 的体积计算,方格网法计算公式 四方棱柱体：将施工区域划分为若干个边长等于a 的方格网，每个方格网的土方体积 V 等于底面积 a2 乘四个角点高度的平均值，即：,2.2.2 计算公式,四方棱柱体 的体积计算,2.2 场地平整土方量计算,2.2 场地平整土方量计算,三角棱柱体：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。,三角棱柱体的体积计算,用方格网法计算场地平整土方量，首先要确定场地设计标高，由设计地面的标高和天然地面的标高之差，可以得到场地各点的施工高度（即填挖高度），由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量。,2.2 场地平整土方量计算,断面法：沿场地取若干个相互平行的断面（可利用地形图定出或实地测量定出），将所取的每个断面（包括边坡断面），划分为若干个三角形和梯形。,地形较平坦时用方格网法，地形起伏变化较大，断面不规则的场地用断面法。, H0的重要性,2.2.2 场地设计标高H0的确定,场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据,也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。,2.2 场地平整土方量计算,确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。,场地平整 施工, H0 的确定原则,满足生产工艺和运输的要求； 充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；,考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少； 要有合理的泄水坡度(2)，满足排水要求； 考虑最高洪水位的影响。,2.2 场地平整土方量计算,分台阶布置 确定不同的场地设计标高,考虑挖填平衡 设置不同的场地设计标高, H0 的确定步骤,如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定H0 ,其步骤如下：,划分方格网 方格网边长a 可取 1050m，常用20m、 40m；,挖填平衡 原则即场 地内土方 的绝对体 积在平整 前、后相 等,等高线,方格网,场地设计标高计算图,用插入法求得H13=251.70,确定各方格网角点高程, 水准仪实测； 利用地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得。,插入法的 图解法,2.2 场地平整土方量计算,按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：,按挖填平衡确定设计标高,式中： n 方格网数； H1 一个方格仅有的角点坐标； H2 两个方格共有的角点坐标； H3 三个方格共有的角点坐标； H4 四个方格共有的角点坐标。,2.2 场地平整土方量计算,水准仪测量 确定各角点高程,2.2.2 场地设计标高H0的调整,按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出H ,0： 土的可松性影响； 场内挖方和填方的影响； 场地泄水坡度的影响。,2.2 场地平整土方量计算,未考虑土的可松性影响 导致大量的建筑余土需外运,未考虑场地泄水坡度 导致排水不畅 雨季工地常被水淹,由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：,VW,VT,H0,V ,W,V ,T,H ,0,h,理论设计标高 调整设计标高, 土的可松性影响,2.2 场地平整土方量计算,式中： h土的可松性引起设计标高的增加值； VW、VT按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积； FW、FT按理论设计标高计算的总挖方或填方区总面积； K，s土的最后可松性系数。,场地设计标高H0是按挖填土方量平衡的原则确定的，但从经济观点出发，常会将部分挖方就近弃于场外，或就近于场外取土用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，亦需调整场地设计标高。其设计标高调整值按下式计算：, 场内挖方和填方的影响,式中： Q场地根据H0平整后多余或不足的土方量。,2.2 场地平整土方量计算,场外就近弃土 场外借土填方,调整后的设计标高是一个水平面的标高,而实际施工中要根据泄水坡度的要求(单坡泄水或双坡泄水)计算出场地内各方格网角点实际设计标高。, 场地泄水坡度的影响,场地为单坡泄水时，场地内任意点的设计标高为：,场地单向泄水坡度示意图,i,i,场地双向泄水坡度示意图,ix,ix,iy,iy,HnH ,0 l i,场地为双坡泄水时，场地内任意点的设计标高为：,HnH ,0 lx ix ly iy,正负号的取值： 角点在H ,0之上取“”，反之取“”,2.2 场地平整土方量计算,2.2.3 场地土方量的计算,求各方格角点的施工高度hn,角点编号 施工高度hn 1- 0.72 43.24 42.52 自然地面标高H 设计标高Hn,土方方格网图例,hn=场地设计标高Hn自然地面标高H,绘出零线,式中：X1、X2角点至零点的距离(m)； h1、h2相邻角点的施工高度(m),用绝对值; a方格网的边长(m).,零线位置的确定：先求出方格网中边线两端施工高度有“” “”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。,零点位置计算示意,若hn为正值则该点为填方, hn为负值则为挖方。,为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。,h1,+0.30,h2,-0.20,0,5,5,10,10,h7,h8,+0.7,-0.10,用尺量出h10.3的刻度,用尺量出h20.2的刻度,两点连线与方格的交点为零点,用尺量出h80.1的刻度,用尺量出h70.7的刻度,两点连线与方格的交点为零点,两零点连线即为零线,计算场地挖、填土方量,“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量。,2.2 场地平整土方量计算,【例题详解】,(1)计算施工高度,(2)确定零点和零线,(3)计算土方量,全挖全填方格,方格四个角点中，部分是挖方，部分是填方时,2.2 场地平整土方量计算,方格三个角点为挖方，另一个角点为填方时,总土方量,总挖方量 =17.91+117+270+0.03+35.28+234.04=674.26m3 总填方量 =136+25.9+263+214.03+40.3+0.038=679.27m3,2.2 场地平整土方量计算,2.3 基坑（槽）土方量计算,基坑,F1,F0,F0,F1,F2,F2,2.3 基坑（槽）土方量计算,基槽,基坑（槽）放坡、工作面,2.4 土方调配,土方调配的原则：力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。,土方调配的步骤：划分调配区(绘出零线) 计算调配区之间的平均运距(即挖方区至填方区土方重心的距离) 确定初始调配方案 优化方案判别 绘制土方调配图表。,最优调配方案的确定：最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用“表上作业法”求解。步骤如下：,用“最小 元素法”编制 初始调配方案,最优方案 判别,方案 调整,最优方案 判别,绘制土方 调配图,否,是,土方调配的步骤,2.4 土方调配,计算各挖、填方调配区之间的平均运距,先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标X0、Y0：,填方区,y,H0,H0,x,xOW,xOT,yOW,yOT,L0,挖方区,式中： xi、yi i 块方格的重心坐标； Vi i 块方格的土方量。,V1 x1、y1,V5 x5、y5,V19 x19、y19,挖方区 重心,填方区 重心,2.4 土方调配,则填、挖方区之间的平均运距 L0 为：,式中： x0T、y0T 填方区的重心坐标； x0W、y0W 挖方区的重心坐标。,在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。,挖方施工及长距离土方调运,2.4 土方调配,2.4.1 初始调配方案,下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。,500,500,800,600,500,500,400,W1,T1,W3,60,50,70,110,80,70,40,100,90,40,100,W4,T3,W2,T2,70,挖方区 编号,填方区编号,挖方区需 调出土方,填方区需 调进土方,调配区间的平均运距,2.4 土方调配,各调配区土方量及平均运距,2.4 土方调配,步骤1：选取平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其尽可能大。本例选取C43=40，X43=400(W4的全部挖方调往T3)，X41、X42=0 (W4的挖方不调往T1、T2)，在X41、X42的方格内画上“”,40,400,400,2.4 土方调配,步骤2：重复步骤1，按平均运距由小到大依次计算X22、X11、X31 （C22C11C31） ，我们就得到了土方调配的初始方案。,500,500,100,300,100,40,50,60,70,110,500,500,500,2.4 土方调配,2.4.2 最优方案判别,初始调配方案是按“就