第一章_土方工程(5).ppt

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1、 土方工程量计算l本节主要内容：本节主要内容：一、基坑（槽）土方量的计算一、基坑（槽）土方量的计算二、场地平整土方量计算二、场地平整土方量计算土方工程量的计算土方工程量的计算l在在场场地地平平整整、基基坑坑与与基基槽槽开开挖挖等等土土方方工工程程施施工工中中，都都需需要要计计算算土土方方量量。土土方方的的外外形形往往往往很很复复杂杂，而而且且不不规规则则，很很难难进进行行精精确确计计算算。因因此此，在在一一般般情情况况下下，都都是是将将工工程程区区域域划划分分成成为为一一定定的的几几何何形形状状，并并采采用用具具有有一一定定精精度度而而又又和和实实际际情情况况近近似似的的方方法法进进行计算。行

2、计算。1.基坑土方量计算基坑土方量计算l基坑：是指长宽比基坑：是指长宽比3的矩形土体。的矩形土体。l其土方量按立体几何中棱柱体（由两个平行的其土方量按立体几何中棱柱体（由两个平行的平面作底的一种多面体）的体积公式计算。平面作底的一种多面体）的体积公式计算。基坑土方量计算公式基坑土方量计算公式例题例题1.1.某基坑坑底平面尺寸如图所示，坑深某基坑坑底平面尺寸如图所示，坑深5 5，四边，四边均按均按1 1：0.40.4的坡度放坡，试计算其土方量。的坡度放坡，试计算其土方量。20000100005000100001.1.解：用拟柱体法求解解：用拟柱体法求解（1 1）该基坑每侧边坡坡度为）该基坑每侧边

3、坡坡度为5 50.40.42.02.0（2 2）基坑底面积）基坑底面积F F下下=30=3015-2015-201515350350（3 3）上口面积）上口面积F F上上（30+230+22 2）（15+215+22 2）-20-205 5546546（4 4）中截面面积）中截面面积F F中中（30+230+21 1）（15+215+21 1）-20-205 5444444（5 5）V V(F(F下下+F+F上上+4 F+4 F中中)H/6=1780)H/6=1780F下F中中HF上2基槽土方量计算l基槽的土方量可以沿长度方向分段后，再用同基槽的土方量可以沿长度方向分段后，再用同样方法计算，如

4、图样方法计算，如图13所示。所示。2.2.开挖一管沟，开挖一管沟，ABAB段长段长4040，沟底宽，沟底宽1.81.8，A A端端开挖深开挖深3.03.0，B B端挖深端挖深3.153.15，埋入管外径，埋入管外径1.01.0，边坡系数边坡系数0.40.4，土的可松性，土的可松性Ks=1.30,KsKs=1.30,Ks=1.04=1.04。问：问：计算计算ABAB段挖土方量；段挖土方量；如留下回填土，余土全部运走，计算应留如留下回填土，余土全部运走，计算应留下回填土量及弃土量。下回填土量及弃土量。180030003150例题例题2.2.解：用平均断面法求解解：用平均断面法求解（1 1）边坡宽度

5、）边坡宽度3.03.00.40.42 22.42.4 3.0753.0750.40.42 22.462.46 3.153.150.40.42 22.522.52（2 2）断面面积）断面面积A AA A=(1.8+4.2)=(1.8+4.2)3/23/29m9m A A中中=(1.8+4.26)=(1.8+4.26)3.075/23.075/29.32m9.32m A AB B=(1.8+4.32)=(1.8+4.32)3.15/23.15/29.64m9.64m（3 3）总挖方量）总挖方量 V V（A AA A+4A+4A中中+A+AB B)L/6)L/6（9+49+49.32+9.649.3

6、2+9.64）40/640/6372.8m372.8m V V埋埋rr2 2 L L0.5 0.5 404031.4m31.4m3 3(4)V(4)V填（填（372.8-31.4372.8-31.4）1.3/1.041.3/1.04426.75m426.75m3 3 V V弃弃372.8372.81.3-426.751.3-426.7557.89m57.89m3 3二、场地平整土方量计算l（一）场地设计标高确定（一）场地设计标高确定l确定设计标高时应考虑的因素：确定设计标高时应考虑的因素：满足生产工艺和运输的要求；满足生产工艺和运输的要求；尽量利用地形，以减少挖方数量；尽量利用地形，以减少挖方

7、数量；场内的挖方与填方能达到相互平衡（面积大、地形场内的挖方与填方能达到相互平衡（面积大、地形又复杂时则例外），以降低土方运输费用；又复杂时则例外），以降低土方运输费用；有一定的泄水坡度（有一定的泄水坡度（2），满足排水要求；），满足排水要求；考虑最高洪水位的要求。考虑最高洪水位的要求。1.初步计算场地设计标高l将地形图划分方格。每个方格的角点标高，将地形图划分方格。每个方格的角点标高，一般根据地形图上相邻两等高线的标高，用一般根据地形图上相邻两等高线的标高，用插入法求得；插入法求得；l在无地形图时，在地面用木桩打好方格网，在无地形图时，在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出。然后用仪器直

8、接测出。图图1-4 场地设计标高计算简图场地设计标高计算简图1.初步计算场地设计标高l理想的设计标高，应使场地内的土方在平整前理想的设计标高，应使场地内的土方在平整前和平整后相等而达到挖方和填方的平衡，即：和平整后相等而达到挖方和填方的平衡，即：l式中：式中：lH0所计算的场地设计标高（所计算的场地设计标高（m）；）；la方格边长；方格边长；N方格数；方格数；lH11H12任一方格的四个角点的标高。任一方格的四个角点的标高。1.初步计算场地设计标高l考虑同一个角点在计算中用到的次数，则：考虑同一个角点在计算中用到的次数，则：l式中：式中：lH1一个方格仅有的角点标高（一个方格仅有的角点标高（m

9、）；）；lH2两个方格共有的角点标高（两个方格共有的角点标高（m）；）；lH3三个方格共有的角点标高（三个方格共有的角点标高（m）；）；lH4四个方格共有的角点标高（四个方格共有的角点标高（m）。）。2计算设计标高的调整值l上上式式所所计计算算的的设设计计标标高高，纯纯系系一一理理论论数数值值，实实际际中中还还需考需考虑虑以下因素以下因素进进行行调调整整:（1）由由于于土土具具有有可可松松性性，必必要要时时应应相相应应地地提提高高设设计标计标高；高；（2）由由于于设设计计标标高高以以上上的的各各种种填填方方工工程程用用土土量量而而影影响响设设计计标标高高的的降降低低，或或者者由由于于设设计计标

10、标高高以以下下的的各各种挖方工程的挖土量而影响种挖方工程的挖土量而影响设计标设计标高的提高；高的提高；（3）由由于于边边坡坡填填挖挖方方土土方方量量不不等等（特特别别是是坡坡度度变变化大化大时时）而影响）而影响设计标设计标高的增减；高的增减；（4）根根据据经经济济比比较较结结果果，而而将将部部分分挖挖方方就就近近弃弃土土于于场场外外，或或将将部部分分填填方方就就近近取取土土于于场场外外而而引引起起挖挖填填土方量的土方量的变变化后需增减化后需增减设计标设计标高。高。3.考虑泄水坡度对设计标高的影响l（1）单向泄水）单向泄水l用计算出的设计标高用计算出的设计标高H0，作为场地中心线的标高，如作为场

11、地中心线的标高，如图图15所示。场地内任一点的设计标高则为：所示。场地内任一点的设计标高则为：式中：式中：Hn任意一点的设计标高（任意一点的设计标高（m）；）；l该点至该点至H0的距离（的距离（m）；）；i场地泄水坡度（不小于场地泄水坡度（不小于2）；）；该点比该点比H0点高则取点高则取“”号，反之取号，反之取“”号。号。图图1-5 单向泄水坡度的场地、图单向泄水坡度的场地、图1-6双向泄水坡度的场地双向泄水坡度的场地3.考虑泄水坡度对设计标高的影响l（2）双向泄水）双向泄水lH0为场地中心点标高，场地内任意一点的设计为场地中心点标高，场地内任意一点的设计标高为：标高为：l式中：式中：lx、l

12、y该点于该点于x-x、y-y方向距场地中心线的距离；方向距场地中心线的距离；ix、iy该点于该点于x-x、y-y方向的泄水坡度。方向的泄水坡度。（二）场地土方量计算l1方格网法方格网法l方格边长主要取决于地形变化的复杂程度，通常方格边长主要取决于地形变化的复杂程度，通常采用采用20m。根据每个方格角点的自然地面标高和根据每个方格角点的自然地面标高和实际采用的设计标高，算出相应的角点填挖高度，实际采用的设计标高，算出相应的角点填挖高度，然后计算每一个方格的土方量（大规模场地土方然后计算每一个方格的土方量（大规模场地土方量的计算可使用专门的土方工程量计算表），这量的计算可使用专门的土方工程量计算表

13、），这样即可得到整个场地的挖、填土方总量。样即可得到整个场地的挖、填土方总量。l场地各方格的土方量一般可分为三种不同类型进行计场地各方格的土方量一般可分为三种不同类型进行计算：算：l（1）全挖或全填；）全挖或全填；l（2）两挖两填；）两挖两填；l（3）三挖（填）一填（挖）。）三挖（填）一填（挖）。全挖或全填的方格两挖和两填的方格 三挖一填(或相反)的方格l(1)计算场地各方格角点的施工高度计算场地各方格角点的施工高度l hn=Hn-H l(2)确定确定“零线零线”（1）全挖全填方格土方量计算）全挖全填方格土方量计算 V挖方或填方体积挖方或填方体积,m3；h1、h2、h3、h4方格角方格角点填挖

14、高度，均用绝对点填挖高度，均用绝对值，值，m。l若若a=20m，h用用cm表示，表示，则上式可写为：则上式可写为：（2）两挖两填方格土方量计算）两挖两填方格土方量计算l挖方部分：挖方部分：l填方部分：填方部分：（3）三挖（填）一填（挖）方格土方量计算）三挖（填）一填（挖）方格土方量计算填方部分：填方部分：挖方部分：挖方部分：2.断面法断面法l沿场地取若干个相互平行的断面（可利用地形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，（包括边坡断面）划分为若干个三角形和梯形，如图如图1-

15、10所示，则面积：所示，则面积：断面法面积计算断面法面积计算累高法求断面面积累高法求断面面积l将所取的断面绘于普通将所取的断面绘于普通方格坐标纸上（方格坐标纸上（d取值相取值相等），用透明纸尺从等），用透明纸尺从h1开始，依次量出（用大开始，依次量出（用大头针向上拨动尺子）各头针向上拨动尺子）各点标高（点标高（h1、h2），），累计得各点标高之和，累计得各点标高之和，然后将此值与然后将此值与d相乘，即相乘，即为所求断面面积。为所求断面面积。用断面面积计算土方体积用断面面积计算土方体积l断面面积求出后，即可计算土方体积：断面面积求出后，即可计算土方体积：l设个断面面积分别为设个断面面积分别为A1

16、、A2、，An，相邻两个断面间的距离依次为相邻两个断面间的距离依次为l1，l2，ln，则所求土方体积为：则所求土方体积为：场地平整边坡土方量计算场地平整边坡土方量计算l边坡的土方量可以划分为边坡的土方量可以划分为近似近似的三角棱锥体（如体积的三角棱锥体（如体积13，511），和三角棱柱体（如体积），和三角棱柱体（如体积4）。）。（1）三角棱锥体边坡体积（2）三角棱柱体边坡体积）三角棱柱体边坡体积场地平整土方量计算实例l某场地地形图和方格网（某场地地形图和方格网（a=20m）布置如图布置如图1-13所示。所示。该场地系亚粘土，设计泄水坡度该场地系亚粘土，设计泄水坡度ix3，iy2。试确定场地设计

17、标高，并计算挖、填方量。试确定场地设计标高，并计算挖、填方量。l如如图图1-15所示，用一所示，用一张张透明透明纸纸，上面画六根等距离的平，上面画六根等距离的平行行线线（线线条要尽量画的条要尽量画的细细，否否则则影响影响读读数），把透明数），把透明纸纸放到放到标标有方格网的地形有方格网的地形图图上，上，将六根将六根平行平行线线的最外两根分的最外两根分别对别对准准A点和点和B点点，这时这时六根六根等距离的平行等距离的平行线线将将A、B之之间间的的0.5m的高差分成的高差分成五等份五等份，于是便可直接于是便可直接读读得角点得角点4的地的地面面标标高高H4=44.34。l插入法的图解法插入法的图解法

18、1.计算角点的地面标高2.计算场地设计标高计算场地设计标高H03.根据要求的泄水坡度计算方格角点的设计标高根据要求的泄水坡度计算方格角点的设计标高l以场地中心点角点以场地中心点角点8为为H0，其余各角点设计标高为：其余各角点设计标高为：l其余各角点标高可同样计算，标在图上。其余各角点标高可同样计算，标在图上。图图1-16 方格网法计算土方工程量方格网法计算土方工程量4.计算角点的施工高度计算角点的施工高度l角点施工高度，习惯以角点施工高度，习惯以“”号表示填方，号表示填方，“”号表示挖方。号表示挖方。lh1=43.6343.24=0.39（m）lh2=43.6943.67=0.02（m）lh3

19、=43.7543.94=0.19（m）l其他角点施工高度计算类似，标在图其他角点施工高度计算类似，标在图1-16上。上。5.标出标出“零线零线”l零线：零线：挖方区和填方区的分界线，即不挖不填的线。挖方区和填方区的分界线，即不挖不填的线。l确定方法：先求出有关方格边线（此边线的特点一端确定方法：先求出有关方格边线（此边线的特点一端为挖，另一端为填）上的为挖，另一端为填）上的“零点零点”（不挖不填的点），（不挖不填的点），将相邻的零点连接起来，即为零点线。将相邻的零点连接起来，即为零点线。l图解法图解法确定零点，如图确定零点，如图1-17所示。所示。图图1-18 零点图解举例零点图解举例6.计算

20、土方工程量计算土方工程量各方格土方工程量各方格土方工程量l（1）全挖或全填的方格，本例中）全挖或全填的方格，本例中a20m，将将施工高度化成施工高度化成cm，则：则：6.计算土方工程量计算土方工程量各方格土方工程量（续各方格土方工程量（续1）l（2）两挖两填的方格，（）两挖两填的方格，（a20m，h用用cm代代入，简化为下式），其土方工程量为：入，简化为下式），其土方工程量为：6.计算土方工程量计算土方工程量各方格土方工程量（续各方格土方工程量（续2）l（3）三挖（）三挖（填填）一填（）一填（挖挖）的方格：）的方格：l将计算出的土方工程量填入相应的方格中。将计算出的土方工程量填入相应的方格中。

21、l土方量总计：土方量总计：挖方挖方596.31 m3，填方填方607.96 m3。6.计算土方工程量计算土方工程量边坡土方工程量边坡土方工程量l因场地土质系亚粘土，查表可得：挖方区边坡因场地土质系亚粘土，查表可得：挖方区边坡坡度采用坡度采用1：1.25，填方区边坡坡度采用，填方区边坡坡度采用1：1.50。场地四个角点的挖、填方宽度：。场地四个角点的挖、填方宽度：l角点角点5挖方：挖方：0.931.251.16（m）l角点角点15挖方：挖方：0.381.250.48（m）l角点角点1填方：填方：0.391.5 0.59（m）l角点角点11填方：填方：0.971.5 1.46（m）l按照场地的四个

22、控制角点的边坡宽度，绘出边按照场地的四个控制角点的边坡宽度，绘出边坡平面轮廓尺寸图，如图坡平面轮廓尺寸图，如图1-19所示。所示。边坡平面轮廓尺寸图（场地边坡平面轮廓尺寸图（场地1：1000，边坡，边坡1：100）挖方区边坡土方量挖方区边坡土方量l挖方区边坡土方量合计：挖方区边坡土方量合计：24.12m3。填方区边坡土方量（计算从略）填方区边坡土方量（计算从略）lV8=+29.47m3;V9-10=+1.79m3;lV11=+16.5m3;V12-13=+0.04m3;lV14=+0.8m3。l填方区边坡土方量合计：填方区边坡土方量合计：48.6m3。l场场地及地及边边坡土方量坡土方量总计总计

23、：l挖方：挖方：596.31+24.12620.43（m3）l填方：填方：607.96+48.6 656.56（m3）土方调配土方调配l1.土方调配的原则土方调配的原则（1）应力求达到挖、填平衡和运距最短的原则。）应力求达到挖、填平衡和运距最短的原则。（2）土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的）土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合的原则。原则。（3）土方调配应采取分区与全场相结合来考虑的原）土方调配应采取分区与全场相结合来考虑的原则。则。（4）土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工）土方调配还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合。相结合。（5）选择恰当的调配方向、运输路线，使土方机械）

24、选择恰当的调配方向、运输路线，使土方机械和运输车辆的功效能得到充分发挥。和运输车辆的功效能得到充分发挥。图图1-20 土方调配图土方调配图l（a）场地内挖、填场地内挖、填平衡的调配图，箭头平衡的调配图，箭头上面的数字表示土方上面的数字表示土方量（量（m3），箭头下面箭头下面的数字表示运距；的数字表示运距；l（b）有弃土和借土有弃土和借土的调配图，箭头上面的调配图，箭头上面的数字表示土方量的数字表示土方量（m3），箭头下面的箭头下面的数字表示运距数字表示运距2.土方调配图表的编制土方调配图表的编制l（1）划分调配区）划分调配区l（2）求出每对调配区之间的平均运距）求出每对调配区之间的平均运距l（

25、3）画出土方调配图）画出土方调配图l（4）列出土方量平衡表）列出土方量平衡表u例题：已知，某施工场地有四个挖方区和三个填例题：已知，某施工场地有四个挖方区和三个填方区（如下图），其相应挖填方量和相应调配区方区（如下图），其相应挖填方量和相应调配区间的运距见下表，用间的运距见下表，用“表上作业法表上作业法”确定调配方确定调配方案，并绘制土方调配图。案，并绘制土方调配图。u挖方区填方区的挖填方量及调配区间的运距表挖方区填方区的挖填方量及调配区间的运距表（单位：（单位：m m）52/11453/11454/114 填填挖挖B1B1B2B2B3B3挖方量挖方量A1A150507070100100500

26、500A2A2707040409090500500A3A360601101107070500500A4A480801001004040400400填方量填方量8008006006005005001900190055/114500400500000000300100100（1 1）用）用“最小元素法最小元素法”编制初始调配方案编制初始调配方案(就近分配就近分配)填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A15070100500A2704090500A36011070500A48010040400填方量填方量8006005001900（2 2）方案判别）方案判别56/114求位势；Cij=Ui+Vj(有数格

27、内)求检验数ij CijUiVj填挖位势数B1B2B3ui vj 5010060A105070100A2-60704090A3106011070A4-2080100400 00 00 00 00 00 020205050909040408080-30-30（3 3）方案调整）方案调整58/114调整方法：闭回路法。调整顺序：从负值最小（绝对值最大）的格开始。奇数“”，偶数“”填挖B1B2B3挖方量A15070100500A2704090500A36011070500A48010040400填方量80060050019005004005000000003001001005000300100奇数m

28、in奇数“”偶数“”400 100400 0重复步骤（2），经判断该方案为最优方案 转角1转角2转角4转角3填挖位势数B1B2B3ui vj 507060A105070100A2-30704090A3106011070A4-2080100400 00 00 00 030300 0505050506060404050500 0u最优调配方案最优调配方案 填填挖挖B1B2B3挖方量挖方量A15070100500A2704090500A36011070500A48010040400填方量填方量800600500190062/114500400400000040010010000（4 4）绘制土方调配图）绘制土方调配图最优方案的总运输量：最优方案的总运输量：40050100705004040060 100704004094000m3m 64/114