1土石方工程_2土方量计算及土石方平衡与调配.

2.1土方边坡2.2基坑或基槽土方量的计算2.3大面积场地平整土方量方格网法计算2.4大面积场地平整土方量断面法计算2.5土方的平衡和调配2.6场地平整施工§2土方量计算2.1土方边坡边坡的表示方法为1：m，m为坡度系数，即：边坡坡度=mhbbh:11深度）边坡高度（基坑开挖的的水平距离）边坡宽度（坡底至坡顶hbmiVV20146FFFHV20146FFFLVii2.2基坑或基槽土方量计算划分方格网确定各方格角点的设计标高1.原则：挖填平衡2.计算过程确定各方格角点的自然地面标高1.插入法（地形平坦时）2.图解法（有地面标高线时）3.测量法（地形起伏大、无地形图）2.3大面积场地平整土方量方格网法计算123确定各方格角点设计标高，应先根据挖填平衡原则求出场地平均设计标高，然后结合泄水坡度的影响分别求出每个角点的设计标高，然后标注在方格各角点的右下角。角点的自然地面标高可依据地形图等高线或现场测量的方法求得，然后标注在方格各角点的左下角。适用于场地平缓或台阶宽度较大的场地。计算各方格角点的施工高度计算零点的位置1.公式计算2.图解法计算方格挖填土方量1.方格四个角点全部为填方或挖方；2.方格相邻两角点为挖方、另两角点为填方；3.方格的三个角点为挖（填）方，另一角点为填(挖)方；456计算边坡挖填土方量71/500地形图，方格边长为10－40m，在方格左上角编号。图例相当于单位，必须有，否则方格网标注的所有数据均无实际意义NHHHHH443243210场地平均设计标高计算公式：)4(22211211220HHHHaNaH场地平均设计标高的确定一个方格共用角点的标高四个方格共用角点的标高二个方格共用角点的标高考虑泄水坡度时角点设计标高的计算以计算出的场地平均设计标高H0作为与排水方向垂直的中心线的标高，场地内任一点的设计标高为：liHHn0（一）单向泄水时场地各点设计标高的求法以计算出的平均设计标高H0作为场地中心点的标高，场地内任一点的设计标高为：yyxx0nHHilil（二）双向排水时场地各点设计标高的求法H0插入法求解角点地面标高：xLHHhLxHHhxx12121HhHxHH1H2hXxL插入法求角点地面标高H1、H2依据等高线得出，前提是地面坡度可假设为一致。44．044．545．0AB345910图解法求角点地面标高8大面积场地平整的土方量方格网法计算。是由方格各角点的设计标高和自然地面标高，算出相应各角点挖、填高度（施工高度），然后由各角点的施工高度计算每一方格的土方量。方格角点施工高度计算：方格各角点施工高度的计算：地面标高设计标高HHh注：计算出的施工高度以“+”为填方，“－”为挖方。角点施工高度=角点设计标高—角点自然地面标高各角点施工高度求出后，分别填写在相应角点的右上角。ahhhxahhhx21222111x1x2ah1h20零点位置的计算：当方格网内有挖方区和填方区时，须先算出网边的零点位置，并标注于网边上，零点的连线（零线）为挖、填方区的分界线。在实际工程中，常用图解法求零点，以避免计算错误。零点求出后，在方格网上找出相应位置，然后将所有的零点连接起来即为零线，零线为挖填方区的分界线。常用方格网点计算公式项目图式计算公式一点填方或挖方，另三点挖方或填方两点填方或挖(梯形)四点填方或挖(正方形)221234()44aaVhhhhh))((64341342)(hhhhhaV)(43212)()22(6VhhhhaV)(4412432232)(hhhhhhaV)(4322241212)(hhhhhhaV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。11131LAV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。C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。42142lAAV)4(620144AAAlV【例2.1】某建筑场地方格网如图所示，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。【解】(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高，计算各角点的施工高度，结果标于图中各角点的右上角。h1=251.50-251.40=0.10h2=251.44-251.25=0.19h3=251.38-250.85=0.53h4=251.32-250.60=0.72h5=251.56-251.90=-0.34h6=251.50-251.60=-0.10h7=251.44-251.28=0.16h8=251.38-250.95=0.43h9=251.62-252.45=-0.83h10=251.56-252.00=-0.44h11=251.50-251.70=-0.20h12=251.46-251.40=0.06(2)计算零点位置。从图中可知，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。(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，④、⑦按三角棱柱体计算外，其余均按三角棱锥体计算，依式可得：V①(+)=0.003(m3)V②(+)=V③(+)=0.0001(m3)V④(+)=5.22(m3)V⑤(+)=V⑥(+)=0.06(m3)V⑦(+)=7.93(m3)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)2.4大面积场地平整土方量断面法计算1、取若干相互平行的断面；2、划分每个断面为若干个三角形或梯形；3、计算每个断面三角形及梯形的面积；4、求出每个断面的面积；5、计算整个场地的体积；f1f2fnd1d1dnh1h1hnL1L2LnF1F2Fn面积计算1112dhf22122dhhf梯形三角形ffFi三角形、梯形面积：某断面面积：场地土方量：11232121222nnnlFFlFFlFFV2．5土方的平衡调配一、土方平衡调配原则土方平衡调配是对挖土、填土、堆弃和移运间的关系进行综合协调，从而确定调配数量及方向，以实现土方运输量或成本最低的目的。1.应力求达到挖填平衡和运距最短的原则。2.应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。3.应采取分区与全场相结合来考虑的原则。4.应尽可能与大型地下建筑的施工相结合。5.使土方机械和运输车辆的功效得到充分发挥的原则。在场地平面图上先划出挖、填区的分界线（即零线），根据地形及地理等条件，可在挖方区和填方区适当地分别划分出若干调配区（其大小应满足土方机械的操作要求），并计算出各调配区的土方量。二、土方调配图表的编制1．划分调配区2．计算挖、填方调配区间的平均运距方法：取场地方格网中的纵横两边为坐标轴，各区土方的重心位置：平均运距：指挖方区土方重心到填方区土方重心的距离。重心求出后，标于相应的调配区图上，然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。Y挖方调配区或填方调配区的重心坐标；每个方格的土方量；各方格的重心坐标；（通常取方格的形心）YXVxyVVyYVVxX3.用表上作业法确定土方调配方案１）列运距表Ｔ１Ｔ２Ｔ３挖方量Ｗ１500Ｗ２500Ｗ３500Ｗ４600填方量800600700210050701208040906013070100120402）用“最小元素”法作初始调配方案Ｔ１Ｔ２Ｔ３挖方量Ｗ１500××500Ｗ２×500×500Ｗ３300100100500Ｗ４××600600填方量80060070021005070120804090601307010012040对运距最小者首先满足土方调配要求表中所列数据满足挖填平衡原则！所填的数据的个数应该为(m+n-1)个，否则选择运距较短的空格，填上0，以凑足(m+n-1)个。3）判断是否最优方案最优调配方案判断的条件是全部检验数≥0（1）作位势表50---40-6013070--405012060-3040-2060130703010040将运距表中有运输量的“运距值”填入相应的位置。其余空格里的数据用“矩形法”来求得。矩形法：构成任意矩形的四个角点的数据，其对角线上的两个数据之和必定等于另外一个对角线上两个数据之和（2）作检验表50-50=070-120=-50120-60=6080-（-30）=11040-40=090-（-20）=11060-60=0130-130=070-70=0100-30=70120-100=2040-40=0运距值－位势表中对应值检验数＜0，非最优方案Ｔ１Ｔ２Ｔ３挖方量Ｗ１500××500Ｗ２×500×500Ｗ３300100100500Ｗ４××600600填方量8006007002100从负值的方格开始做直角闭合回路。遇填有“运输量”的方格方做90度的转弯。0123Ｔ１Ｔ２Ｔ３挖方量Ｗ１500-1000+100×500Ｗ２×500×500Ｗ３300+100100-100100500Ｗ４××600600填方量8006007002100以起始点为0，顺序给各角点编号。从奇数角点选一最小“运输量”作为“调整量”，所有奇数角点均减去该“调整量”，所有偶数角点均加上该“调整量”（3）调整作位势表507060204030608070305040（4）再次检验作检验表50-50=070-70=0120-60=6080-20=6040-40=090-30=6060-60=0130-80=5070-70=0100-30=70120-50=7040-40=0全部检验数≥0，所以该调整方案为最优方案。4.绘制调配图和调配表在调配图中标注调配土量、运距和调配方向Ｔ１Ｔ２Ｔ３挖方量Ｗ１400100500Ｗ２500500Ｗ３4000100500Ｗ４600600填方量80060070021005070120804090601307010012040作业：某建筑场地地形图和方格网（a=20m），土质为亚粘土，场地设计泄水坡度：ix=30/00，iy=20/00。建筑设计、生产工艺和最高洪水位无特殊要求。试确定场地设计标高（不考虑土的可