土方工程

第一章土方工程第一章土方工程大凡园筑,必先动土。动土范围很广,或凿水筑山,或场地平整,或挖沟埋管,或开槽铺路等，在建设区域，与地形整理和改造相关的设计以及施工过程称为土方工程。其主要目的是在充分利用原地形的基础上，对不符合园林要求的部位进行重新设计，并通过挖方、搬运、填方、整修等措施加以改造，来提高或改变原地形的利用价值。本章内容包括园林用地的竖向设计、土方计算和土方施工三个方面。重点提示：1、用等高线法设计各类园林地形；2、不同园林地形适宜的土方计算方法；3、土方施工图、土方计算图、土方调配图的绘制；4、土壤工程性质与施工。土方工较重,施工前必须进行设计。土方工程的设计包括平面设计和竖向设计两方面。平面设计是指在平面图上设计出不同性质地形单元的位置和轮廓(凸地形、凹地形等）；竖向设计是指在一块场地上进行垂直于水平面方向的布置和处理。它是园林总平面设计的一个不可缺少的组成部分。园林用地的竖向设计就是园林中各个景点、各种设施及地貌等在高程上如何创造高低变化和协调统一的设计。第一节园林用地的竖向设计在建园过程中,原地形往往不能完全符合建园的要求,在充分利用原有地形的情况下，并有必要对其进行适当的改造，即进行竖向设计和土方施工。竖向设计的任务就是从最大限度地发挥园林的综合功能出发,统筹安排园内各种景点、设施和地貌景观之间的关系，使地上的设施和地下设施之间、山水之间、园内与园外之间在高程上有合理的关系。有些城市园林基址是废弃的污水沟、垃圾场（漯河四大坑、郑州森林公园土石山、新乡平原公园）、废料场（中州游园）、苗圃（洛阳牡丹公园）、果园（郑州文化广场、洛阳西苑公园）、地下商场顶面（新乡小绿洲、郑州白庙水厂）等，有些休闲绿地建设于矿区复林还草以后。为创造优美舒适的园林空间，必须规划设计山、水、林、路，坡、湖、花园、建筑等丰富多彩、性质各异的景观单元，构成一个水平流动的空间。一、竖向设计的作用与内容1常见地形单元类型平地：坡度小于3%。坡地：有单坡向、多坡向，缓坡、陡坡等之分。单坡向为外向空间、景观单一，需分段组织空间增加变化；多坡向景观比较丰富。自然草坡控制在33%以下，以3%为宜。缓坡地为3%—10%，中坡地为10%—25%（1：5—8），陡坡为25%—50%，急坡地50%—100%，悬崖坡地为大于100%。山：有山脊、山岭、山岗和山嘴等，外向型空间，便于向四周展望，脊线为坡面的分界线，景观面丰富。可安排道路或理水工程系统。横看成岭，侧看为峰，多为山之余脉。丘陵：局部隆起的地形，坡度在1：5—1：8间，高度差异连绵在1—3米间。山岗：条形隆起的地形，山岗脊梁部分称山梁。山嘴：半岛形突出、三面下坡的高地。台（会盟台）：山腰较平部分；或平地突出部分，有较平的上顶面。平原：视野开阔、一览无余。注意排水坡度设计，防止地表积水和受涝。谷：带状内向空间，有一定神秘感和诱导期待感。山谷纵向宜设转折焦点；可沿山谷走向安排道路或理水工程系统。山坳：三面为上坡所围合，中央成凹形的地形。山垭：在山体上，当两侧地形隆起形成高—低—高地形，宛如一口形。盆地（或沉床）：内向封闭性地形，产生保护感、隔离感、隐蔽感，静态景观空间，闹中取静，香味不易被风吹散。通路宜呈螺旋状或之字型展开；需要埋管排水。坪：位于山顶平坦部分；或高位地段上，范围较大的平缓地区；山献：山谷里的小突起。另外还有坞、峦、沟、壑、川等。图1-1-1常见地形单元2竖向设计的内容2.1地形高低变化设计（排水）地形的设计和整理是竖向设计的一项主要内容。地形骨架的“塑造”,山水布局，峰、峦、坡、谷、河、湖、泉、瀑等地貌小品的设置,它们之间的相对位置、高低、大小、比例、尺度、外观形态、坡度的控制和高程关系等都要通过地形设计来解决。不同的土质有不同的自然倾斜角(见表1-3-1粘土大于壤土)。山体的坡度不宜超过土壤的自然安息角。水体岸坡的坡度也要按有关规范的规定进行设计和施工(做护坡）。在地形设计的同时要考虑地面水的排除,一般规定无铺装地面的最小排水坡度为1％，而铺装地面则为0.5％但这只是参考限值,具体设计还要根据土壤性质和汇水区的大小、植被情况等因素而定。2.2道路广场起伏设计图纸上应以设计等高线表示出道路(或广场)的纵横坡和坡向,道桥联接处及桥面标高。在大比例图纸中则用变坡点标高来表示园路的坡度和坡向。在寒冷地区,冬季冰冻、多积雪。为安全起见,广场的纵坡应小于7％,横坡不大2％；停车场的最大坡度不大于2.5%；一般园路的坡度不宜超过8％。超过此值应设台阶,台阶应集中设置。为了游人行走安全,避免设置单级台阶。另外,为方便伤残人员使用轮椅和游人推童车游园,在设置台阶处应附设坡道。2.3建筑设施基础设计建筑和其它园林小品(如纪念碑、雕塑等)应标出其地坪标高及其与周围环境的高程关系,大比例图纸建筑应标注各角点标高。例如在坡地上的建筑,是随形就势还是设台筑屋。在水边上的建筑物或小品,则要标明其与水体的关系。2.4种植场地高程设计在规划过程中，园基地上可能会有些有保留价值的老树。其周围的地面依设计如须增高或降低,应在图纸上标注出老树保护的范围、地面标高和适当的工程措施。植物对地下水很敏感,有的耐水,有的不耐水。例如雪松等,规划时应为不同树种创造不同的生活环境。水生植物种植,不同的水生植物对水深有不同要求,有湿生、沼生、水生等多种。例如荷花适宜生活于水深0.6-1m的水中。2.5管道空间布置设计园内各种管道(如供水、排水、供暖及煤气管道等)的布置,难免有些地方会出现交叉,在规划上就须按一定原则,统筹安排各种管道交会时合理的高程关系,以及它们和地面上的构筑物或园内乔灌木的关系。有关规定请参阅第二章表2-2-10、11、12。3竖向设计的作用3.1提高土地利用率优化多功能空间3.2提高空间艺术质量自然美、艺术美（小中见大）、生活美3.3提高空间环境质量有效调节光、湿、热、气流，舒适3.4提高施工效率合理调整、计划施工、提高效率二、竖向设计的方法竖向设计的方法有多种:等高线法（含点标高）、断面法、模型法、色彩法等。以下着重介绍等高线法。1.等高线法此法在园林设计中使用最多,一般地形测绘图都是用等高线或点标高表示的。在绘有原地形等高线的底图上用设计等高线进行地形改造或创作,在同一张图纸上便可表达原有地形、设计地形状况及公园的平面布置、各部分的高程关系。这大大方便了设计过程中进行方案比较及修改,也便于进一步的土方计算工作,因此,它是一种比较好的设计方法。最适宜于自然山水园的土方计算。应用等高线进行公园的竖向设计时,首先应了解等高线的基本性质。1.1等高线的概念与性质1.1.1等高线的概念等高线是一组垂直间距相等、平行于水平面的假想面,与自然地貌相交切所得到的交线在平面上的投影，见图1-1-2。给这组投影线标注上相应的数值,便可用它在图纸上表示地形的高低陡缓、峰峦位置、坡谷走向及溪池的深度等内容。图1-1-2等高线的概念1.1.2等高线性质1.1.2.1在同一条等高线上的所有的点，其高程都相等。1.1.2.2每一条等高线都是闭合的。由于园界或图框的限制,在图纸上不一定每根等高线都能闭合,但实际上它们还是闭合的.为了便于理解，我们假设园基地被沿园界或图框垂直下切,形成一个地块,见图1-1-3。由图上可以看到没有在图面上闭合的等高线都沿着被切割面闭合了。图1-1-3等高线的闭合1.1.2.4等高线一般不相交或重叠,只有在悬崖处等高线才可能出现相交情况。在某些垂直于地平面的峭壁、地坎或挡土墙驳岸处等高线才会重合在一起。1.1.2.5等高线在图纸上不能直穿横过河谷、堤岸和道路等；由于以上地形单元或构筑物在高程上高出或低陷于周围地面,所以等高线在接近低于地面的河谷时转向上游延伸,而后穿越河床,再向下游走出河谷；如遇高于地面的堤岸或路堤时等高线则转向下方,横过堤顶再转向上方而后走向另一侧，见图1-1-4.1.1.2.3等高线的水平间距的大小,表示地形的缓或陡。如疏则缓,密则陡。等高线的间距相等,表示该坡面的角度相同,如果该组等高线平直,则表示该地形是一处平整过的同一坡度的斜坡。图1-1-4用等高线表示山涧1.2用等高线法进行竖向设计1.2.1用设计等高线进行设计时,经常要用到两个公式：插入法用于求两相邻等高线之间任意点高程。设等高差为h；等高线a-a的高程为Ha；等高线b-b的高程为HB；相邻等高线之间某点高程为HX；某点到低边等高线的距离为X；相邻等高线之间最小距离为L。图1-1-5插入法求任意点高程坡度公式用于求等高线外任意点高程。I=h/L式中I---坡度（％）;h---高差（m）;L---水平间距（m）1.2.2设计等高线在设计中的具体应用：1.2.2.1陡坡变缓披或缓坡改陡坡等高线间距的疏密表示着地形的陡缓。在设计时,如果高差h不变,可用改变等高线间距L表减缓或增加地形的坡度。如图1-1-6(a)是缩短等高线间距使地形坡度变陡的例子。图中LL’,由公式i=h/L知,I’i,所以坡度变陡了。反之,LL’,I’i,所以,坡度减缓了,见右图:图1-1-6调节等高线的水平距离改变地形坡度1.2.2.2平垫沟谷在园林建设过程中,有些沟谷地段须垫平。平垫这类场地的设计，可以用平直的设计等高线和拟平垫部分的同值等连接。其连接点就是不挖不填的点,也叫“零点”；这些相邻点的联线，叫做“零点线”，也就是垫土的范围。如果平垫工程不须按某一指定坡度进行,则设计时只须将拟平垫的范围,在图上大致框出,再以平直的同值等高线连接原地形等高线即可。如要将沟谷部分依指定的坡度平整成场地时.则所设计的设计等高线应互相平行,间距相等。见图1-1-7a.竖向设计图b.透视图图1-1-7平垫沟谷的等高线设计1.2.2.3削平山脊将山脊铲平的设计方法和平垫沟谷的方法相同,只是设计等高线所切割的原地形等高线方向正好相反。见图图1-1-8。b.透视图a.竖向设计图图1-1-8削平山脊的等高线设计1.2.2.4平整场地园林中的场地包括铺装的广场,建筑地坪及各种文体活动场地和较平缓的种植地段，如草坪，较宽的种植带等。非铺装场地对坡度要求不那么严格,目的是垫洼平凸,将坡度理顺，而地表坡度则任其自然起伏，排水通畅即可。见图1-2-9。铺装地面的坡度则要求严格,各种场地因其使用功能不同对坡度的要求也各异。通常为了排水,最小坡度0.5%,一般集散广场坡度在1%一7%,足球场3‰-4‰,蓝球场2%-5%,排球场2%一5%,这类场地的排水坡度可以是沿长轴的两面坡或沿横轴的两面坡,也可以设计成四面坡、环行坡，这取决于周围环境条件。一般,铺装场地都采取规则的坡面(即同一坡度的坡面),见图1-1-9。图1-1-9平整场地的等高线设计沿南北向的两面坡等高线向下走，地形上升1.2.2.5园路设计等高线的计算和绘制园路的平面位置,纵、横坡度，折点的位置及标高经设计确定后,便可按坡度公式确定设计等高线在图面上的位置、间距等,并处理好与周围地形的竖向关系。道路设计等高线的绘制方法,如图1-1-10(a)，图1-1-10（b）是用设计等高线绘制的一段山道。图1-1-10(a)街道等高线设计图1-1-10(b)山道等高线设计等高线向下走，地形上升，向上走，地形下降，等高线垂直——道牙道路两边有水沟，道路沿山脊线走（不讲）图中△H---路牙高度(m)i1---道路纵坡(%)i2---道路横坡(%)i3---人行道横坡（m）L1---人行道宽度（m）L2---道路中线至路牙的宽度（m）依据道路所设定的纵、横坡度及坡向、道路宽度、路拱形状及路牙高度、排水要求等，用坡度公式求取设计等高线的位置。设a点地面的标高为Ha，Ha也是该点的设计标高，求与Ha同值的设计等高线在道路和人行道上的位置。①求b点设计标高HbHb=Ha-i3×L1(m)②求与Ha同值的设计等高线在人行道与路牙接合处的位置c,c距b为Lbc(m)Lbc=i3/i1×L1(m)④求与Ha同值设计等高线在路拱拱脊上的位置f。先过d点作一直线使垂直于道路中线（即路拱拱脊线）得e,e点标高为He=Ha+i2×L2(m)则Ha在拱脊上的位置f1