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土方量计算
第二节 土方量计算
在土方施工之前,必须计算土方的工程量.但各种土方工程的外形有时很复杂,而且不规则.一般情况下,将其划分成为一定的几何形状,采用具有一定精度而又和实际情况近似的方法进行计算.
一、基坑与基槽土方量计算
二、场地平整土方计算
一、基坑与基槽土方量计算
基坑土方量可按立体几何中拟柱体(由两个平行的平面作底的一种多面体)体积公式计算
(如图1-1所示).即:
V=(F下+4F中+F上)H/6
式中
H——基坑深度,m;
F上、F下——基坑上、下底的面积,m2;
F中—基坑中截面的面积,m2.
图1-1 基坑开挖土方量计算
图1-2 基槽开挖土方量计算
基槽土方量计算可沿长度方向分段计算(如图1-2所示):
沿长度方向分段计算Vi,再V=∑Vi
断面尺寸不变的槽段:
Vi=Fi×Li
断面尺寸变化的槽段:
Vi=(Fi上+4Fi中+Fi下)Li/6
二、场地平整土方计算
对于在地形起伏的山区、丘陵地带修建较大厂房、体育场、车站等占地广阔工程的平整场地,主要是削凸填凹,移挖方作填方,将自然地面改造平整为场地设计要求的平面.
场地挖填土方量计算一般采用方格网法.
方格网法计算场地平整土方量步骤为:
1.读识方格网图
2.确定场地设计标高
3.计算场地各个角点的施工高度
4.计算“零点”位置,确定零线
5.计算方格土方工程量
6.边坡土方量计算
7.计算土方总量
8.例题及计算过程
【例1.1】某建筑场地方格网如图1-7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
1.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1-3所示.
图1-3 方格网法计算土方工程量图
2.确定场地设计标高
(1)考虑的因素
(2)初步标高(按挖填平衡)
(3)场地设计标高的调整
(1)考虑的因素:
①满足生产工艺和运输的要求;
②尽量利用地形,减少挖填方数量;
③争取在场区内挖填平衡,降低运输费;
④有一定泄水坡度,满足排水要求.
⑤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――挖填平衡法;
B.大型场地――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)。
(2)初步标高(按挖填平衡)
场地初步标高:
H0=S(H11+H12+H21+H22)/4M
H11、H12、H21、H22——一个方格各角点的自然地面标高;
M——方格个数.
或:
H0=(∑H1+2∑H2+3∑H3+4∑H4)/4M
H1--一个方格所仅有角点的标高;
H2、H3、H4--分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高.
(3)场地设计标高的调整
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:
①单向排水时,各方格角点设计标高为:
Hn=H0±Li
②双向排水时,各方格角点设计标高为:
Hn=H0±Lxix±Lyiy
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1-4所示).
图1-4 零点位置
零点位置按下式计算:
式中 x1、x2——角点至零点的距离,m;
h1、h2——相邻两角点的施工高度(均用绝对值),m;
a—方格网的边长,m.
确定零点的办法也可以用图解法,如图1-5所示.
方法是用尺在各角点上标出挖填施工高度相应比例,用尺相连,与方格相交点即为零点位置。
将相邻的零点连接起来,即为零线。
它是确定方格中挖方与填方的分界线。
图1-5 零点位置图解法
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
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①~③、⑤~⑾);
另一种为三角棱柱体(图1-6中④).
图1-6 场地边坡平面图
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.
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.
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1.1】某建筑场地方格网如图1-7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.
图1-7 某建筑场地方格网布置图
【解】
(1)根据所给方格网各角点的地面设计标高和自然标高,计算结果列于图1-8中.
由公式1.9得:
h1=251.50-251.40=0.10m h2=251.44-251.25=0.19m
h3=251.38-250.85=0.53m h4=251.32-250.60=0.72m
h5=251.56-251.90=-0.34m h6=251.50-251.60=-0.10m
h7=251.44-251.28=0.16m h8=251.38-250.95=0.43m
h9=251.62-252.45=-0.83m h10=251.56-252.00=-0.44m
h11=251.50-251.70=-0.20m h12=251.46-251.40=0.06m
图1-8 施工高度及零线位置
(2)计算零点位置.从图1-8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1.10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,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(+)=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1.9,④、⑦按三角棱柱体计算外,其余均按三角棱锥体计算,
可得:
V①(+)=0.003 (m3)
V②(+)=V③(+)=0.0001 (m3)
V④(+)=5.22 (m3)
V⑤(+)=V⑥(+)=0.06 (m3)
V⑦(+)=7.93 (m3)
图1-9 场地边坡平面图
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)
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