全面方格网计算土方量教材及例题.pdf

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：满足生产工艺和运输的要求；尽量利用地形，减少挖填方数量；争取在场区内挖填平衡，降低运输费；有一定泄水坡度，满足排水要求.场地设计标高一般在设计文件上规定，如无规定：A.小型场地一一挖填平衡法；B.大型场地一一最佳平面设计法（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：M（H1+2 笈+3 m+4 留）/4M-个方格所仅有角点的标高；M、小、留一一分别为两个、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：单向排水时，各方格角点设计标高为：Hn=H0 土 Li双向排水时，各方格角点设计标高为：Hn-HO 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地面标高与设计标高之差，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：八=H.-H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-角点地面标高，H-角点设计标高.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-4所示）.图1-4零点位置零点位置按下式计算:=7-式中xl x2-角点至零点的距离,m；hl、h2 相邻两角点的施工高度（均用绝对值），m；a 一方格网的边长，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项目一点填方或挖方（三角形）两点填方或挖方（梯形）三点填方或挖方（五角形）计算公式尸=上型=也2 3 6当 b=a=c 时，r=Ab+c y*A a.匕-ra-土+阴+4）d+e k h a匕=+旬（与+4）/=（一可）:-=d）+产四点填方或挖方（正方形）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、（1D）；另一种为三角棱柱体（图上6中）.图1-6场地边坡平面图A三角棱锥体边坡体积式中 11-边坡的长度；A1-边坡的端面积；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匕*2*两端横断面面积相差很大的情况下，边坡体积O式中14边坡的长度；Al.A2、A0边坡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L 1】某建筑场地方格网如图1-7所示，方格边长为20mX20m,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】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8中.由公式1.9得:hl=251.50-251.40=0.10mh3=251.38-250.85=0.53mh5=251.56-251.90=-0.34mh7=251.44-251.28=0.16mh9=251.62-252.45=-0.83mh2=251.44-251.25=0.19mh4=251.32-250.60=0.72mh6=251.50-251.60=-0.10mh8=251.38-250.95=0.43mhl0=251.56-252.00=-0.44mhll=251.50-251.70=-0.20m hl2=251.46-251.40=0.06m0.060.430.72(2)计算零点位置.从图1-8中可知，15、26、67、711、1112五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：15 线 xl=4.55(m)26 线 xl=13.10(m)67 线 xl=7.69(m)711 线 xl=8.89(m)1112 xl=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(+)=2074 X(0.53+0.72+0.16+0.43)=184(m3)VW(-)=2074 X(0.34+0.10+0.83+0.44)=171(m3)方格I底面为两个梯形,土方量为：V I(+)=20/8X(4.55+13.10)X(0.10+0.19)=12.80(m3)V I(-)=20/8X(15.45+6.90)X(0.34+0.10)=24.59(m3)方格n、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)VW(+)=40.89(m3)VVI(-)=5.70(m3)方格网总填方量：EV(+)=184+12.80+65.73+2.92+40.89=306.34(m3)方格网总挖方量：SV(-)=171+24.59+0.88+51.10+5.70=253.26(m3)(4)边坡土方量计算.如图1.9,、按三角棱柱体计算外,其余均按三角棱锥体计算,可得：V(+)=0.003(m3)V(+)3(+)=0.0001(m3)V(+)=5.22(m3)V(+)=V(+)=0.06(m3)图1-9场地边坡平面图V (+)=O01(m3)V=0.01(m3)V I1=2.03(m3)V12=V13=0.02(m3)V 14=3.18(m3)边坡总填方量：V(+)=0.003+0.0001+5.22+2 X 0.06+7.93+2 X 0.01+0.01=13.29(m3)边坡总挖方量：V(-)=2.03+2 X 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。表I.土的工程分类上的分类十的级别上 的 名 称_ _密 S(kg/m3)开挖方汝及工R美上1砂_Li为上，小粉6上以；晚松的神植 人欲搬：泥灰）6001500用条.*头统胃少许叫脚二类土（普通_LJ1_粉用帖士,潮，的苦匕灾布林d.用石的砂：物上混 即；轩）有：种柚1 壤111001600用做窗头期宽.少,用俗 廉松三类h坚卜）1软及中等席实轴卜；事物质咕上；砾石上 IF I-.3-府评上方七的黄十.物底粘土；压业的填上1750 19001安用福少许用偿命女 修掘.郃分用横幅四类土（”张土）rv坚实密实的帖情十或黄土；含碎石.邪4的中等密支 的站件r或黄上；机耐石；天然袋配砂4 软泥质岩1900弟个先用情感根,后用我 挖掘,部分用模r及人精五突上V情硬度帖上；中建的页用，泥灰力、白手卜1收转小紫的 绿岩；就石灰岩及贝克石灰岩11 00-2700用便或横棍、大恃性掘，都 分使用爆破方汉六嬖f-i次大石）口 R能方,砂岩.砾岩；筌实的页岩、混艮密实的石炭 七，风化花岗岩、片穿岩及山常岩225029!如用爆破方法开挖.筋分用 风偏七类土x-x r大理白；学编心；珀詈：租，中种花肉片.唯实的白云 岩.砂岩、破岩、片麻岩.石灰甘-帚及化安山衿、玄代号Z5UU31D0用煜破方正开影八类土X R-X 咽宏山岩；玄武岩；生府片麻皆：坚实的纸欢花岗岩、川Kg、石英岩、#K岩,料螺岩、粉岩、角闪若Z?oc33n。用球破万法开挖土有各种工程性质，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：Gz(1.1)式中G 1含水状态时土的质量；G2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)o土的最佳含水知品大干密度*考值 表12t的肿类最佳含水后：断量比)(%)域大r常皮(g/cm1)上的神臭最佳含水量；城国比J(%)最大(gycm*砂 土8721.bo-1.bK:版双粘上)6-201.671 79粉+12221.617.80粉质9粘I-1R-211.65-1.74视砂土9-15l.8S-2.O8W粘上1275185-195粘-t19-231.S8-1.701.1.2.3 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 o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。土淮透系数务考值*L：土的种类K(m/d)土的利(突Klm/d)于粘土、粘上0,则方案即为最优方案；否则，不是最优方案，尚需 进行调整。现就用“位势法”求检验数予以介绍：首先将初始方案中有调配数方格的Cij列出，然后按下式求出两组位势数ui(i=l,2,，m)和yj 0=1,2,。C ij=w i+v j(1.29)式中Cij平均运距(或单位土方运价或施工费用)；u i、v j-位势数。位势数求出后，便可根据下式计算各空格的检验数；Xij=Cij-wi-vj(1.30)例如，本例两组位势数如表1.9所示。先令u 1=0,贝!：v 1=C 11-w 1=50-0=50v 2=110-10=100u 2=40-100=-60u 3=60-50=10 v 3=70-10=60u 4=40-60=-20本例I上格的检验数如表1.10所不。如X21=70-(-60)-50=4-80(在表1.10中只有写或，可不必填入数从表1.10中已知,在表中出现了负的检脸数,这说明初始方案不是最优方案,需要进一步进行调整.从表1.10中已知，在表中出现了负的检验数，这说明初始方案不是最优方案，需要进一步进行调整。（3）方案的调整在所有负检验数中选一个（一般可选最小的一个，本例中为C 12）,把它所对应的变量X 12作为调整的对象。找出X 12的闭回路：从X12出发，沿水平和竖直方向前进，遇到适当的有数字的方格作90度转弯，然后依 次继续前进再回到出发点，形成一条闭回路（表1.11）O*1.11Xn的闭E0路表从空格X12出发，沿着闭回路（方向任意）一直前进，在各基数次转角点上的数字中，挑出一个最小的（本表 即为500,100中选100）,将它由X32调到X 12方格中（即空格中）。将100填入X12方格中，被挑出的X32为0（变为空格）；同时将闭回路上其他奇数次转角上的数字都减 去100，偶次转角上数字都增加100,使得填，挖方区的土方量仍然保持平衡，这样调整后，便可得表1.12的新 调配方案。对新调配方案，仍用“位势法”进行检验，看其是否最优方案。若检验数中仍有负数出现那就仍按上述步骤调整，直到 求得最优方案为止。表1.12中所有检验数均为正号，故该方案为最优方案。其土方的总运输量为：Z=400 x 50+100 x 70+500 x 40+400 x 60+100 x 70+400 x 40=94 000（m 3.m）新的调整次_ _ 表】12位势敷Bi8、控方量（m1）t，i=5。卬=6。Wi=O4001 5。7000SOD1001也”,4 30+_704050U500+小104006。-11070500十100At&L 20十8C)0040400+400m/ridn*)8006005001900（4）土方调配图图1.17 土方ifil配图()招填平音调配有弃土和借i的网配用最后将调配方案绘成土方调配图(图1.17)o在土方调配图上应注明挖填调配区，调配方向，土方数量以及每对挖 填调配区之间平均运距。图1.17(a)为本例的土方调配，仅考虑场内的挖填平衡即可解决。图1.17(b)亦为四个挖方区，三个填方区，挖填土方区量虽然相等，但由于地形狭长，运距较远，故采取就近弃土和 就近借土的平衡调配方案更为经济。打印机使用注意事项：1、A3纸要分散或一张一张放入旁路纸盒，否则带纸卡机；2、分页器进纸需分散后放入，否则易带纸；3、卡纸后鲁莽取卡纸易损坏机器出纸“牙齿”（损坏罚100元/粒），需用小刀划碎纸张，慢慢取出;4、非本公司人员为经准许不准使用打印机；5、请大家爱护公共用品，节约用纸，废纸不要乱扔乱放。