浅议场地土石方计算中松散系数的选取及基槽余土计算

浅议场地土石方计算中松散系数的选取及基槽余土计算摘要:本文详尽论述了土壤松散系数的概念、类别及取值范围。同时通过研究分类列举了场地平整中常见建、构筑物基槽余土工程量的计算方法，并在天然气处理厂土方计算中进行实例应用论证。事实证明考虑松散系数及基槽余土计算，可有效提高场地平整土石方工程量的计算精确度。关键词:土方计算;松散系数;基槽余土;天然气处理厂Abstract:thispaperdiscussestheloosesoildetailcoefficientsoftheconcept,typeandscope.Andatthesametimethroughresearchfieldlevelingthelistsofcommonbuilding,thestructuresandmorethanthequantityofsoilgroovemethod,andinpetroleumearthworkcalculationapplicationdemonstration.Factsprovetheconsidercoefficientandthemorethanslotloosesoilcalculation,whichcaneffectivelyimprovetheconditionsofthecalculationofthefieldlevelingquantityofprecision.Keywords:Earthworkcalculation;Loosecoefficient;morethanslotsoil;gasprocessingplant1、松散系数的概念及取值1.1松散系数参与计算的必要性在一般工程的土石方计算中，我们不仅要计算出土的天然挖方体积、所需的天然填方体积，还需要考虑土石方量的平衡，即在同一场地中将挖出来的土弥补填方。以节省投资，缩短施工时间。由于土壤的具有可松性，天然密实土挖出来后体积将有所增大（称为最初松散），而将这部分土转到填方区压实后，其压实体积依然比最初天然密实土的体积要大（称为最后松散）[1]，因此挖方体积=填方体积并不意味着土方平衡。一般情况下，天然密实土挖出前和回填夯实后的体积比，取决于不同的土质土壤条件及具体施工操作方法。在初步估算时，我们依据大量工程实际经验，总结出：①天然密实土挖出后的体积比原土体积增加约15%至25%左右。②挖出后的土经过树根、石块及杂物处理，用于回填时，其体积在压实良好的情况下又会减少原体积的10%左右。因此，我们习惯在初步计算时，假定回填后土的体积比天然密实土减少5%[4]。初步估算后，进行施工设计时，对土方的精确要求有所提高，则需要引入松散系数对照不同的土壤分类进行计算。1.2松散系数的概念及一般取值1.2.1松散系数：松散系数分为最初松散及最终松散两种。最初松散系数用在天然密实土挖出后直接拉出外运时。而最终松散系数则用来计算天然密实土开挖后进行原场地的回填。最初松散系数：K1=V2/V1[1]式中：V2为开挖后的土体体积，V1为天然密实土土体体积，m3。最终松散系数：K2=V3/V1[1]式中：V3为回填压实后的土体体积，V1为天然密实土土体体积，m3。一般K1和K2都大于1，且K1〉K2。1.2.2压实系数：压实系数是指土方压实后的体积与压实前体积的比值[1]。目前在我国的许多设计规范中，只有上述两个松散系数，已没有压实系数的概念。但仍有不少设计单位在使用压实系数参与计算。根据压实系数概念，压实系数可以由最种松散系数与最初松散系数的比值求出：压实系数：Ky=V3/V2=K2/K1式中：K1为最初松散系数，K2为最终松散系数。一般Ky都小于1。2、基槽余土的计算基槽余土包括建筑物、构筑物、机械设备、地下工程、道路、管线等的土石方量。由于该部分土石方量在场地“三通一平”后的施工过程中需要被开挖换填，又被称作二次土石方工程量。根据具体场地内的建构筑物及生产设备不同，二次土石方占总工程量的百分比也不尽相同，但它对于场地平土标高的确定和最终土石方量的平衡是有一定影响的。将其参与土石方量的基础计算，可以更大限度的贴合实际，确保计算的精确性。2.1建筑及常用设备余缺土量计算根据场地使用类别和工艺装置的不同，场地内的建构筑物及设备的基槽余土有着各自的工程差异。其计算的基本方法是按照各单体所出的基础图，求出换填土部分的体积。在大多数工程中，由于各行业内部的设备和工艺装置较为相近，故总结出各类建筑单体（装置设备）的单位余缺土量后，乘以其对应面积即可方便快速计算。[2]式中：——单位面积建、构筑物（设备）基槽余土量。——建、构筑物（设备）占地面积。机械厂单位基槽余土量[2]附表二钢铁厂单位基槽余土量[2]附表三石油化工站场单位基槽余土量附表四2.2道路式中：s——道路面积，m2。——道路长度，m。——道路换填挖深，m。道路换填挖深一般计算至道路面层厚度即可。常见的道路换填深度为：主干道（7~9m）为220（砼）+250（三合土）+200（黄土）=670mm。次干道（4~6m）为200（砼）+250（三合土）+200（黄土）=650mm。2.3管线地沟及排水沟由于场地内各类管线纷繁复杂，管径、埋深及长度也多种多样，管线地沟的余土工程量计算，就有针对性的分为精确和估算两种方式。精确计算是指根据各场地用途及工艺，列出场地内部需开挖埋设的管线、地沟、排水沟的类型以及管径的大小。在分类统计各管线的总长后，算出场地内需开挖的土体体积。此种做法较为费工费时。但对于场地内部管线埋设种类较多，管径较大的情况，能够较为贴近真实值。估算法则是在多次的工程计算经验基础上，合理统计出管线地沟的余土占场地土方量的百分比，结合场地面积和地形条件，最终得出具有一定参考价值的计算方法，具体如下式。[2]式中：——管线系数，与地形坡度相关。见附表五。——道路余土量，m3。管线地沟余土量估算表[2]附表五2.4地下室余土工程量式中：s——面积，m2。h——埋深，m2。地下余土工程量统计计算较为简单。将场地内部涉及所有室内外高差为负值，即位于场地地坪设计标高以下的建、构筑物单体分别统计计算即可。附表六为工业站场常用的水处理地下余土工程量。水处理地下余土工程量附表六2.5其它硬化场地式中：s——硬化场地面积，m2。——硬化场地换填挖深，m。硬化场地即指广场、停车场、方砖铺砌场地、人行道等需要单独做硬化处理的场地。在一般工程中，常见的硬化场地换填深度为：人行道：80（砖）+40（砂浆）+200（黄土）=320mm广场、停车场：120（砼）+20（砂浆）+350（三合土）+200（黄土）=690mm方砖铺砌场地：120（砖）+40（砂浆）+200（三合土）+200（黄土）=560mm卵石场地：60（卵石砼）+20（砂浆）+150（三合土）+200（黄土）=430mm2.6边坡及挡土墙等挡护设施土方量2.6.1土护坡（a）无步道的单级护坡：式中：——护坡高度，m。——护坡高宽比例。——土护坡长度，m。（b）有步道的多级护坡：式中：——护坡高度，m。——护坡高宽比例。——土护坡长度，m。——休息平台（布道）宽度，m。具体填、挖方边坡坡度可参见附表七、八。常见挖方边坡坡度取值表[3]附表七常见填方边坡坡度取值表[3]附表八填料种类 填方边坡的最大高度，m 边坡坡度 全部高度 上部高度 下部高度 全部坡度 上部坡度 下部坡度一般粘性土砾石土、粗砂、中砂碎石土、卵石土 20122.6.2挡土墙挡土墙大致可分为砖石重力式挡土墙和钢筋混凝土挡土墙两大类。由于钢筋混凝土挡土墙的投资成本较大，一般不采用。下面仅以常见的砖石重力式挡土墙举例说明。挡土墙的土方量较之护坡少很多，主要土方产生在土体的破裂面（滑裂面）与墙背之间所夹杂的部分以及挡土墙的基础开挖量。挡土墙种类较多，各种墙体墙背的倾斜度也不尽相同，其中仰斜式路肩墙因其挡墙高度在2~10m之间，适用范围较广，故以此为例，总结计算出挡土墙土体开挖量如下：如图在已知挡墙墙背坡度，挡墙高度H，通过墙踵垂直面和破裂面的夹角为时（见附图一），可计算得该挡墙墙背至破裂面换填土的土方量约为：其中：式中——挡土墙墙背长度，m。——破裂面长度，m。——所夹角度。附图一除了上述常见的墙背换填土石方量外，特殊情况下，如挡土墙基底纵坡等，需要将地表挖成台阶型。此类开挖方式使用几率偏小，且与上面所总结土方量计算结果并无太大出入，故而将其统一划归为一类。挡土墙基础部分土石方量与其基础的埋深直接相关。一般情况下，挡土墙基础埋深为0.5m~1.0m。若挡土墙架设于岩层之上，可按附表九选取埋深。架设于岩层上挡土墙最小埋深表附表九另外，挡土墙的埋深与冻结深度也有一定关系。当冻结深度小于或等于1m时，基底应在冻结线以下不小于0.25m，最小埋深不小于1m。当冻结深度超过1m，基底最小埋深则为1.25m。则可知挡土墙基础换填土方量计算公式为：式中：——挡土墙基底宽，m。——挡墙基底埋深，m。——挡土墙长度，m。2.7其它余土平整场地内除上述基本的基槽余土量外，还包括生产废料回填部分的余土、利用场地平整开挖出的砂石做为建筑材料的用量和场地耕土层的去除、回填用量等。根据具体工程情况，分类加以计算。其中场地耕土层厚度一般剥除厚度为：粘土、重亚粘土0.1~0.2m砂土、亚砂土0.1~0.15m亚粘土≯0.1m3结语土石方计算因为工程量大，涉及投资多，一直是工程建设关注的重点。在现实的一些工程项目中，因为土石方量计算所得数据与现场实际发生量间的误差而产生的纠纷经常遇到。土石方的计算不仅涉及天然的挖、填方体积，还需要考虑土壤挖、填时的松散量以及部分工程单体基础的基槽填挖量。了解和研究土壤的松散系数以及场地基槽部分的余土工程量，可以最大限度的完善土石方量计算的精准性，并且对于整个场地的土方平衡以及设计标高的最终确定，起到至关重要