土地平整计算的原理与主要方法.docx
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土地平整计算的原理与主要方法
土地平整计算的原理与主要方法
1.实施土地乎整工程应遵循的技术标准
平整后的田块应有利于作物的生长发育,有利于田间机械化作业,有利于水土保持,满足灌溉排水要求和防风要求,便于经营管理。
1.1田块大小
耕作田块大小的确定应综合考虑地形起伏情况、田间工程难易程度、是否便于耕作和排灌等方面的情况,方田的大小和形状受田间渠系和道路的走向控制。
在平原地区方田长度一般为500~800米,宽度一般为200~300米,方向为南北向。
1.2田面坡降
耕作田块的设计必须保证排灌畅通,灌排调控方便,必须保持一定的田面坡降。
纵向(灌水方向)坡降应小于1/500,横向以水平为宜。
1.3田块土壤
为保证耕作田块的土壤质量及当年增产,土地平整时应尽量保留耕层熟土,保蓄底墒,打碎土块,深耕细作。
要重施有机肥,巧施速效肥,挖方部位的施肥量至少应为填方部位的2倍。
要选种耐瘠作物,加强田间管理。
1.4挖、填土方量
土地平整挖、填土方量要基本相等。
填方地段和挖方合槽地段均需留有一定虚高,一般虚高应为回填厚度的20~25%。
2土地平整的基本方法
土地平整工程通常采用“倒行子法”、“抽槽法”和“全铲法”等三种方法,每种方法都有各自的优缺点,采用何种土地平整方法,应根据地块的地形地貌状况、土地平整方式等具体情况确定。
2.1倒行子法
倒行子法是一种机械与人工结合的平整土地的方法。
具体操作分两步进行:
首先根据测量设计,确定开挖线。
然后进行划行取土。
沿开挖线,以l米宽度分别向上向下划行,确定取土带和填土带。
平整时先挖第一取土带,直至标准地面以下7寸,将土填入第一填土带,将第二取土带厚约7寸耕层肥土,填入第一取土带槽底。
再开挖第二取土带生土,填入第二填土带,同时将第三填土带表土反卷在第二填土带上,如此抽生留熟,依次平整。
采用此方法平整土地有两大优点:
可保留表土,保持地力均匀;平地加深翻,可达到改良土壤的目的。
但此方法操作较为精细,影响施工进度。
2.2抽槽法
抽槽法也是一种机械与人工结合的平整土地的方法。
具体操作分三步进行:
首先根据测量设计,确定开挖线。
然后开槽平整。
根据设计划行,开槽取土。
熟土放至槽梁,生土垫至低处。
最后搜根平梁,进行合槽。
采用抽槽法平整土地的最大好处是,可同时开多槽,进度快,工效高。
缺点是,合槽时,梁上表土不易保存,造成地力不匀。
2.3全铲法
全铲法是一种主要依靠机械进行土地平整的方法,在具体操作时,把设计地面线以上的土一次挖去,起高垫低。
这种方法适于机械平整,工效高。
但出现生土多,地力不易恢复。
人工平地不宜采用此种方法。
3土地平整土方量的计算
土地平整挖填土方量的计算方法有多种。
传统计算方法有方格网法、梯形法(断面法)、辛卜生法(抛物线法)、等高线法等。
近年来随着计算机技术的发展,一些软件被广泛地应用到土方量计算中。
常用的有MAPGIS制图计算软件、TFT土方计算绘图软件、数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)等(4)。
采用相关软件计算土方量,精度高,速度快,效率高。
但其运算原理,与传统计算方法并无实质性差异,而且必须以精度较高的地形图作为基础图件。
而平原地区的大多数土地整理项目区,总体地形平坦,微地貌复杂,地面高差常常在1米以内,项目区地形图中甚至没有一条等高线。
这样的地形图当然不能作为土方量计算的基础图件。
必须先按照一定规律采集项目区各离散点的地面标高,然后才能进行土方量的计算。
方格网法正是按照这样的步骤进行土方量计算的,有必要在此对这一传统计算方法的基本原理加以说明。
方格网法计算土地平整挖填土方量的基本原理是:
把要平整的土地分成若干方格,测出各方格点的高程,计算出它们的平均高程,根据平均高程和设计坡度,求出填挖边界和各方格点的填挖数,最后计算挖填土方量。
以下以河北省阜城县土地整理项目区中的一个典型地块(400×400米)为例,介绍方格网法计算挖填土方量的简要过程。
3.1测设方格网
先在要平整的地块内测设方格网,方格的大小根据地形繁简程度和施工方法而定,一般人工施工多用20×20米方格,地而起伏较大时用10×10米;机械施工多用40×40米或100×100米。
因项目区地形起伏不大,且以机械施工为主,方格的大小拟采用100×100米,各方格点按所在的横纵行列编号(如2.1等),测设完毕绘制一张略图。
3.2测量各方格点处的地面高程
用水准仪实地测量各方格点的水平读数(精确到毫米),为以后运算方便需将该水平读数换算成海拔高度。
各点的高程值应按点号记录在设计图中各方格点的右上角。
3.3计算方格网的平均高程
由于各方格点所控制的面积不相同,四角点和周围边点控制的面积较中问各点所控制的面积小,采用算术平均法计算平均高程会产生一定的误差。
一般采用加权平均法来计算,以一个方格的四分之一作为一个单位面积,定其权为1,那么各点的权分别是:
角点为l(a角=1),边点为2(a边:
2),中心点为4(Q中=4)。
加权平均法就是把各方格点的高程分别乘上各点的权,求得总和后,再除以各点权数总和,此加权平均值即为项目区的设计高程(H)。
照此方法计算,此典型地块的加权平均高程(H)为12.584米。
H=[a角(H角1+H角2+H角3+H角4)+a边(H边1+H边2+…+H边12)+a中(H中I+H中2+…+H中9)]/(4a角+12a边+9a中)
=[1×(12.810+12.466+12.488+12.618)+2×(12.818+12.615+12.680+12.302+12.374+12.460+12.545+12.502+12.601+12.854+12.811+12.730)+4×(12.684+12.614+12.594+12.612+12.481+12.488+12.400+12.481+12.534)]/(4×1+12×2+9×4)
=12.570(米)
3.4计算斜平面上各方格点的设计高程和填挖数
为排水需要,每块方田都平整为南高北低的斜平面,纵向坡降1/5000,横向水平。
因方田形状规则,故其重心点必然在“土方工程设计图”中纵坐标为2的那条近东西向直线(0-2)上,因平整后东西向水平,此线上各点的高程均为12.570米。
南北向两方格点间的设计高差为0.02米(100×1/5000),以设计高程12.570米线为基准,各方格点的设计高程是向南递增0.02米,向北递减0.02米。
各点设计高程的推算,均直接在略图上进行,设计读数写在各方格点的右下角。
当各方格点的设计高程计算校核无误后,可按下式计算各点填挖数:
填挖数=地面高程.设计高程
式中:
填挖数为“+”时,表示挖方;
填挖数为“-”时,表示填方。
各点的填挖数在略图上直接算出,写在各点设计高程下面。
3.5计算零点位置,画出填挖边界
在方格的挖方点与填方点之间,必定有一个不挖不填的点,即填挖边界点(零点),把所有相临的零点连接起来,就是填挖边界线(零线)。
零点和零线是计算土方量和施工的重要依据。
计算零点位置的方法所依据的是相似三角形的比例关系(图1)。
1.JPG
图1零点位置计算示意图
因为xl/h1=l/(hl+h2),所以Xl=l•hl/(hl+h2)
式中:
l——方格边长;
h1、h2——方格两端的填挖数的绝对值;
X1——零点①距填挖数为h1的方格点的距离。
如在“土方工程设计图”中,0-3点与0-4点填挖数的绝对值分别为hl(0.130)和h2(0.084),方格边长为Z(100),0-3点至零点①的距离为x1,则:
Xl=100×0.130/(0.130+0.084)=60.75米
同理,求出各零点②,③,④,……⑦的位置,然后在图上连出零线,并在实地根据方格点找出相应的零点位置,用白灰撒出零线,作为施工时的填挖边界(图2)。
图2填挖零线设计图
4.6计算填挖土方量
根据零线位置和各方格点处的填挖数,即可分别算出各方格中的填方量和挖方量。
这样算法虽准确,但计算工作量大,本设计采用近似算法。
在一个方格中不分别计算零线两侧的填方量和挖方量,而是把方格四个格点填挖数的代数和乘以四分之一方格面积,作为该方格中应运进的填方量或要运出的挖方量。
通过计算本方田的总填方量为
5975.00立方米,总挖方量为5920.00立方米(图3)。
2.JPG4.6计算填挖土方量
根据零线位置和各方格点处的填挖数,即可分别算出各方格中的填方量和挖方量。
这样算法虽准确,但计算工作量大,本设计采用近似算法。
在一个方格中不分别计算零线两侧的填方量和挖方量,而是把方格四个格点填挖数的代数和乘以四分之一方格面积,作为该方格中应运进的填方量或要运出的挖方量。
通过计算本方田的总填方量为5975.00立方米,总挖方量为5920.00立方米(图3)。
总填方量和总挖方量在理论上应相等,但因为存在测量和计算误差,两者总有些出入。
为了求得填、挖土方量相等或相近,需要多次调整设计高程,计算填、挖土方量。
反复调整工作可使用相关计算软件来完成。
土地平整工程量计算方格网计算图
将挖方量和填方量分别汇总,即分别计算总挖方量和总填方量。
因为整个过程相当繁琐,所以我们对修正后的各方格挖(填)高度进行了分类整理,将挖(填)高度基本相同的方格面积归纳在一起。
规划选择典型条田,宽311米,长1037米,面积约为32.58公顷,该土地为耕地,南端最高点海拔为888.45米,北部耕地高程889.20米,高差共0.11米。
按千分之二坡降设计南端高程888.56米,北端高程889.09米。
按100×100米方格网控制推算起点高程889.20米处,挖方高度0.11米。
平均挖方高度0.11米。
南部为挖方区,北部为填方区。
详见表5-2,典型田块土方量估算纵剖面示意图,表 典型田块平面示意图。
项目区原有耕地平整土方量按实地目估计算为4491.78立方米/公顷,耕地面积为32.85公顷,土方量为14.76万立方米。
预计工程性平地总土方量约183.05万立方米。
项目区土地平整内容主要对荒地和田坎进行平整。
土地平整应尽量依据自然地形、地势,合理设计高程,使挖填土方量最小,同时满足机械作业、灌溉、农作物耕种的要求。
根据现场实地查看,项目区内地势较平坦,不宜大面积田块平整,增加土地平整土方量,应尽量依据自然地形、地势,合理设计高程,使挖填土方量最小,同时满足机械作业、灌溉、农作物耕种的要求,土地平整内容主要对荒草地、田坎、零星水利设施用地、杂乱的交通用地进行平整。
根据以上要求及结合灌区现状,对灌区土地进行平整。
灌区现状大部分地片,田间土地平整度较好,基本满足规范平整要求;而未利用地夹杂在耕地中,使得田间凌乱,地块小,田坎多,高低不平。
故本次规划的土地平整范围主要现状土地中未利用的90.67公顷土地。
根据1/10000地形图结合现场分析,项目区内现有耕地较为平坦,满足耕种灌溉要求,田面耕作层经过数年努力才能培养成,一旦破坏,对耕作不利,所以现有耕地田块进行小范围土地平整,废弃多余田坎及沟渠平整,并结合项目区内荒草地部分作土方平整。
以局部零星荒草地所在田块作为单元进行平整。
依地形图来看,高程点差别不大,且局部荒草地面积较小,确定土地平整采用散点法计算土方平整量。
以田块3-7作典型田块进行计算,面积为11.70公顷,选取高程点,求出平均高程,进行土方量计算如下表:
土方量计算表
雨季施工原则
本工程雨季施工阶段要完成主体结构和二次结构的施工。
施工任务繁重,为确保工程质量,搞好安全生产,保证各项计划指标任务的完成,必须从思想上、组织上、措施上、物资上尽早做好充分准备,做到思想落实、组织落实、措施落实、物资落实、汛期施工做到有备无患,雨季施工总的原则是“做好排水、挡水、防水工作”,总的要求是,室内工程雨季不影响施工,室外工程小雨不间断施工,大雨期间暂停施工,大雨过后即可施工,暴雨过后不影响施工。
三、施工准备
3.1组织准备
为了保证在雨季施工期间,在发生大雨、暴雨天气等险情时,能够及时组织人员进行抢险救灾,成立雨季施工领导小组。
组长:
×××
副组长:
×××、×××
组员:
×××、×××、×××、×××、××、×××、××、×××
3.2材料准备
序号
材料名称
单位
数量
备注
1
雨衣雨裤
套
200
2
雨鞋
双
200
3
污水泵
台
8
4
塑料布
M2
1500
5
铁锹
只
100
6
手推车
辆
30
7
防水电缆
m
500
8
编制袋
个
1000
3.3技术准备
雨季到来之前,组织有关人员按照方案要求进行技术交底,提出雨施计划,为施工提供技术准备。
3.4现场准备
雨施前,整理施工现场,由于现场施工、运输破坏的现场排水坡度重新整好,清理施工现场的排水沟,保证排水畅通。
检查场内外的排水设施。
确保排水设备完好,以保证暴雨后能在较短的时间排出积水。
施工现场道路进行硬化处理,做到路面坚实平整,不沉陷、不积水、行车不打滑、不颠簸。
路边设置200㎜×300㎜的排水沟,内侧抹灰,沟底向市政雨水管方向设不小于5‰的流水坡度。
雨水有组织排入市政雨水管网,防止地表水向土层渗漏影响边坡稳定。
检查大模板堆放场地,保证对方场地高于现场地面,并进行硬化处理。
钢筋堆放场地进行夯实,并高于现场地面200mm,用垫木将钢筋架起,避固免因雨水浸泡而锈蚀。
检查施工现场水泥库、料具库,加工棚等的防情况,保证现场内棚库不渗漏。
检查现场各种机具、设备的防雨设施,保下机具入棚和具备防雨功能,机电设备机座均垫高,不得直接放置在地面上,避免下雨时受淹。
漏点接地保护装置应灵敏有效,雨季施工前检查线路的绝缘情况,做好记录,雨施期间定期检查。
四、雨季施工技术措施
4.1基槽防雨与排水
在基槽的西南和东北角砌筑净尺寸500mm×500mm×500mm的集水坑,内侧抹灰,槽底操作面向集水坑方向设2‰的流水坡度,操作面严禁堆放材料、杂物影响排水通畅。
下雨时配备水泵进行集水坑排水(其中配两台作为备用),并将水排到地面上的排水沟中。
4.2回填土施工
1、基坑回填土应连续进行,尽快完成。
施工中注意雨情,雨前应及时夯完已填土层,并做成一定坡势,以利排除雨水。
2、雨期土方回填施工应严格控制回填土的含水率,及时取样试验,将回填土的含水量控制在设计要求范围内,如含水量偏高,可采用翻松、晾晒或均匀掺入干土等措施;必要时应事先对土源加以覆盖,避免出现橡皮土。
3、当回填土被雨水浸泡或出现“橡皮土”时,应挖出晾晒后重新回填。
4.3钢筋工程
1、对加工好的钢筋要用塑料布覆盖,防止雨水对钢筋产生锈蚀,堆放钢筋用250mm高木方支垫,堆放地势高于周围地面,防止积水浸泡和泥土污染钢筋。
2、进现场的钢筋要堆码整齐,下雨时盖塑料布进行保护。
加工钢筋尽量利用无雨天气施工。
4.4模板工程
1、大模板存放场地必须进行硬化处理,并设置排水坡度,将雨季及时排到排水沟内,防止场地内积水。
2、大模板堆放其自稳角要符合要求(75~80°),吊装、运输、装拆、存放,必须稳固可靠。
模板安装就位后,应设专人负责将钢模板串联,接通地线,防止漏电伤人。
4.5混凝土工程
1、混凝土浇筑前应及时了解天气预报,尽量利用非雨天气组织施工。
如果在混凝土浇筑过程中遇雨,应急时用塑料布或雨布遮盖,因工程抢工必须浇筑混凝土,应采取搭棚遮盖措施,并合理留设施工缝。
2、雨后接缝时应凿掉被雨水浸泡冲刷过的松散混凝土,继续浇筑混凝土时应按施工缝处理。
3、混凝土浇筑后,未达到初凝如遇下雨应及时用塑料布遮盖,防止雨淋。
4、如果浇筑的混凝土在终凝前受到雨水冲刷或浸泡,使其表面遭到破坏,应将这部分混凝土及时砸至密实层,再进行修补处理。
4.6防水施工
1、雨季期间防水施工,要经常注意当地近期天气预报,利用晴好天气施工。
下雨时应停止防水施工,对已施工部位用塑料布进行覆盖;雨后发现防水层被雨水冲刷破坏时,应返工重做。
2、找平层施工过程中或施工完做防水层前,遇雨天(包括小雨天气)必须用塑料布进行覆盖;雨后发现防水层被雨水冲刷破坏时,应返工重做。
4.7砂浆搅拌
1、水泥应入库存放,库内地面应砌筑高于室外地面300mm的砖地垄墙,在墙上铺脚手板,铺垫油毡,防止水泥受潮。
水泥库四周要进行有效维护,并挖好排水沟,防止雨水流入库内。
[1][2][3][4]
[1][2][3][4]
2、砂石堆场要有良好的排水措施,防止下雨时泥土流入砂场内。
3、砂浆搅拌应集中,搅拌站应搭设防雨棚,运送砂浆的车辆要作防雨盖以防雨水进入砂浆内。
4.8二次结构工程
1、要防止砌块被雨水淋得太湿或被雨水浸泡,下雨时要用塑料布将砌块(砖)覆盖,含水量较多的砌块(砖)应待适当晾干后再用。
2、砌筑时如出现浆水顺墙面流淌现象,说明砌块(砖)的含水量达到饱和,则应选择干砖与湿砖搭配砌筑,或用稠度较小的砂浆。
4.9架子工程
1、雨季施工期间,应特别注意架子的搭设质量和安全要求,应经常进行检查,发现问题及时整改。
2、搭设架子的地面要求夯实,并注意排水,立杆下端应垫通长厚木板,架子应设扫地杆、斜撑、剪刀撑,并与建筑物拉结牢固。
3、上人马道的坡度要适当,钉好防滑条,防滑条间距不大于300mm,并定期派人清扫马道上的积泥。
4、雨后高空作业人员应穿胶底鞋,注意防滑。
5、雨季施工期间对架子工程安排专人巡查维修,特别是雨后地面容易下沉,防止架子悬空及下沉、确保使用安全。
6、外防护的脚手架高于建筑物应做好防雷接地。
7、雷雨天气应注意安排工作,避免作业人员直接暴露在建筑物最高处,防止雷电直接伤人。
4.10吊装工程
1、塔吊雨天后应及时检查,观察基础沉陷情况,并作好观测记录,如有沉降应立即进行处理,保证塔吊使用时的安全。
2、大雨、暴雨及大风时应停止吊装作业。
3、高空操作人员雨后施工,要注意防滑,要穿胶底鞋,不准穿硬底鞋上高空操作。
4、塔吊接地电阻值要进行实测,其电阻值不大于4欧姆。
5、塔吊基础四周挖200mm×300mm的排水沟与现场临时排水沟连接,内侧抹灰,沟底向临时排水沟方向设5‰的流水坡度。
塔基上设置四个沉降观测点,定期及雨后进行沉降观测,发生问题及时处理。
4.11机电设备
在雨季到来之前,必须做好机电设备的防雨、防淹、防潮、防霉、防锈蚀、防漏电、防雷击等项措施,管好、用好施工现场机电设备,确保施工任务的顺利完成。
1、对露天放置的大型机电设备要防雨、防潮,对其机械螺栓、轴承部分要经常加油并转动以防锈蚀,所有机电设备都要严格执行“一机一闸一保护”制度,投入使用前必须做好保护电流的测试,严格控制在允许范围内。
在现场的最高机械起重机上加装避雷针,施工现场的低压配电室应将进出线绝缘子铁脚与配电室的接地装置相连接,作防雷接地,以防雷电波侵入。
2、在施工现场比较固定的机电设备(对焊机、电锯、电刨等)要搭设防雨棚或对电机加防护罩;不允许用塑料布包裹)。
3、对于变压器,避雷器的接地电阻值必须进行复测(电阻值不大于4欧姆),不符合要求的必须及时处理。
对于避雷器要作一次预防性试验。
4、机电设备的安装、电气线路的架设必须严格按照临时用电方案措施执行。
5、各种机械的机电设备的电器开关,要有防雨、防潮设施。
6、雨后对各种机电设备,临时线路,外用脚手架等进行巡视检查,如发生倾斜、变形、下沉、漏电等迹象,应立即标志危险警示并及时修理加固,有严重危险的立即停工处理。
7、施工现场的移动配电箱及施工机具全部使用绝缘防水线。
用后应放回工地库房或加以遮盖防雨,不得放在露天淋雨,不得放在坑内,防止雨水浸泡、淹没。
8、加强用电安全巡视,检查每台机器的接地接零是否正常,检查线路是否完好,若不符合要求,及时整改。
9、雨天作业,机械操作人员应戴绝缘手套、穿雨靴操作。
五、安全保证措施
1、雨季前对于临建房屋、试块房等应进行检查和修理,防止漏雨、漏电和其它不安全因素存在。
2、现场电焊机要搭设雨棚,其电气设备要有可靠接地措施,对电焊机把线、电缆线、胶皮线应检查是否老化、破损、不合格的胶线应调换和修理,防止漏电事故发生。
3、现场临时电源应进行全面检查,对各种线路应检查是否符合安全操作规程的要求,凡普通胶皮线,普通塑料线,只准架空铺设,不准随地拖设。
4、雷雨时工人不要走近架子、架空电线周围10m以内区域,人若遭受雷击触电后,应立即采用人工呼吸急救并请医生采取抢救措施。
5、雨季施工期间按照有关要求,应建立以项目经理为负责人的抗洪防汛指挥部详见防洪领导小组名单,组织精干的抗洪抢险队伍,汛期内主要领导要执行轮流值班制,发现险情立即指挥抢救和上报
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