方格网计算土方量教材及例题.docx
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方格网计算土方量教材及例题
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1-3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:
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)。
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:
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.
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:
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
3.计算场地各个角点的施工高度
施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差,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:
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------角点设计高程,
H------角点原地面高程.
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.
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)
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.
(注:
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