全面方格网计算土方量教材及例题 .doc

一、读识方格网图    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)/4MH1－－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 ± Lx ix ± L yi y3.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=0.72mh5=251.56-251.90=-0.34m  h6=251.50-251.60=-0.10mh7=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=-0.44mh11=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 G 1 ——含水状态时土的质量； G 2 ——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 1.1 所示，为 1 ： m , 即： （ 1.4 ） 式中 m = b / h 。