地基工程-场地平整及土方量的计算（建筑施工技术）

单元一地基工程土的分类与性质土方施工常用施工机械场地平整及土方量的计算土方开挖与基坑支护基坑排、降水土方填筑与压实地基的处理及加固单元主要内容：场地平整及土方量的计算场地平整土方量的计算土方调配本任务知识点：定义：场地平整就是将自然地面改造成为设计所需的过程，是根据建筑施工总平面图规定的标高，通过测量，计算出挖填土方工程量，设计土方调配方案，组织人力或机械进行平整工作。工艺程序：现场勘察→清除地面障碍物→标定整平范围→设置水准点→设置方格网、测量标高→计算土方挖填工程量→编制土方调配方案→挖、填土方→场地碾压→验收三通一平五通一平七通一平是指通水、通电、通路、通气、通讯、平整土地；是指通水、通电、通路、通邮、通讯、通暖气、通天燃气或煤气、平整土地。主要是指建筑工程施工以前场地条件的提前准备工作，主要包括通水、通电、通路、平整土地1.场地平整工艺程序：场地平整及土方量的计算2.1平均断面法1.基坑土方量:按拟柱体法V=(A1+4A0+A2)H/6H—基坑深度（ｍ）A1、A2—基坑上、下两底面积（㎡）A0—基坑中截面面积（㎡）。A0＝（）2A2A1A0H土方量计算的基本方法有平均断面法和平均高度法两种。2.土方量计算的基本方法：场地平整及土方量的计算A1A0A2L2.基槽（路堤）土方量：V=(A1+4A0+A2)L/62.1平均断面法：场地平整及土方量的计算例题：某基坑底长80m，宽60m、深8m，四边放坡，边坡坡度1:0.5，试计算挖土土方工程量。如地下室的外围尺寸为78m×58m，土的最初可松性系数为KS=1.13，土的最终可松性系数为KS′=1.03，试求出弃土量？：场地平整及土方量的计算α解：m=0.5=b/hb=4mV=[(80×60+4×84×64+88×68)]×8/6=43050m3V地下室=78m×58m×8m=36192m3需回填的原状土体积为：V回填原状土=（V－V地下室）/Ks′=6658m3V弃土量=（V－V回填原状土）×Ks=41122m3HA2A1A0hb：场地平整及土方量的计算四方棱柱体法：将施工区域划分为若干个边长等于a的方格网，每个方格网的土方体积V等于底面积a2乘四个角点高度的平均值，即：2.2平均高度法（方格网法）：场地平整及土方量的计算方格网土方量计算则可采取平均高度法（四方棱柱体法和三角棱柱体法）三角棱柱体法：将每一个方格顺地形的等高线沿对角线划分为两个三角形，然后分别计算每一个三角棱柱体的土方量。：场地平整及土方量的计算单元一地基工程土的分类与性质土方施工常用施工机械场地平整及土方量的计算土方开挖与基坑支护基坑排、降水土方填筑与压实地基的处理及加固单元主要内容：场地平整及土方量的计算场地平整土方量的计算土方调配本任务知识点：3.1.1H0的重要性

场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总图规划和竖向设计的依据。合理地确定场地设计标高，对减少土方工程量、加速工程进度、降低工程造价有着重要意义。3.1

场地设计标高H0的确定确定场地设计标高应结合各类影响因素反复进行技术经济比较，选择一个最佳方案。3.场地平整土方量计算：场地平整及土方量的计算3.1.2H0的确定原则满足生产工艺和运输的要求；充分利用地形，分区或分台阶布置，分别确定不同的设计标高；考虑挖填平衡，弃土运输或取土回填的土方量最少；要有合理的泄水坡度(≥2‰)，满足排水要求；考虑最高洪水位的影响。：场地平整及土方量的计算3.1.3H0的确定步骤如场地设计标高无特殊要求时，可根据挖填土方量平衡的原则确定H0

,其步骤如下：

⑴划分方格网方格网边长a可取10～50m，常用20m、40m；挖填平衡原则即场地内土方的绝对体积在平整前、后相等。：场地平整及土方量的计算⑵确定各方格网角点高程水准仪实测；利用地形图上相邻两等高线的高程，用插入法求得。用插入法求得H13=251.70水准仪进行高程测量：场地平整及土方量的计算按每一个方格的角点的计算次数（权数），即方格的角点为几个方格共有的情况，确定设计标高H0的实用公式为：⑶按挖填平衡确定设计标高式中：

n——方格网数；

H1——一个方格仅有的角点坐标；

H2——两个方格共有的角点坐标；

H3——三个方格共有的角点坐标；

H4——四个方格共有的角点坐标。：场地平整及土方量的计算3.2

场地设计标高H0的调整按以上步骤求得的H0仅为一理论值，还应考虑以下因素进行调整，求出H’0：土的可松性影响——填方因土的可松性引起的填方体积增加；场内挖方和填方的影响——从经济观点出发，安排的挖方就近弃土和填方就近场外取土，引起的挖填土方量的变化；场地泄水坡度的影响——单坡？双坡？：场地平整及土方量的计算由于土具有可松性，一般填土需相应提高设计标高，故考虑土的可松性后，场地设计标高调整为：VWVTH0V,WV,TH,0Δh理论设计标高调整设计标高3.2.1土的可松性影响FW、FT——按初定场地设计标高H0计算得出的挖方区、填方区总面积。：场地平整及土方量的计算

场地设计标高H0是按挖填土方量平衡的原则确定的，但从经济观点出发，常会将部分挖方就近弃于场外，或就近于场外取土用于部分填方，均会引起挖填土方量的变化，亦需调整场地设计标高。3.2.2场内挖方和填方的影响式中：

Q——场地根据H0平整后多余或不足的土方量。其设计标高调整值按下式计算：

：场地平整及土方量的计算

调整后的设计标高是一个水平面的标高，而实际施工中要根据泄水坡度的要求(单坡泄水或双坡泄水)计算出场地内各方格网角点实际设计标高。3.2.3场地泄水坡度的影响⑴场地为单坡泄水时，场地内任意点的设计标高则为：式中：l——该点至设计标高H，0的距离；

i——场地泄水坡度（不小于2‰）。场地单向泄水坡度示意图：场地平整及土方量的计算

⑵场地为双坡泄水时，场地内任意点的设计标高则为：式中：lx、ly——该点沿X-X、Y-Y方向距场地、中心线的距离；ix、iy——场地沿X-X、Y-Y方向的泄水

坡度。公式中正负号的取值：计算角点在H，0之上取“＋”，反之取“－”场地双向泄水坡度示意图：场地平整及土方量的计算单元一地基工程土的分类与性质土方施工常用施工机械场地平整及土方量的计算土方开挖与基坑支护基坑排、降水土方填筑与压实地基的处理及加固单元主要内容：场地平整及土方量的计算场地平整土方量的计算土方调配本任务知识点：3.3

场地土方量的计算

3.3.1求各方格角点的施工高度hn

hn=场地设计标高Hn－自然地面标高H

若hn为正值则该点为填方，

hn为负值则为挖方。场地土方量计算步骤如下：

角点编号施工高度hn

1

-0.7243.2442.52自然地面标高H

设计标高Hn土方方格网图例3.场地平整土方量计算：场地平整及土方量的计算零线位置的确定：先求出方格网中边线两端施工高度有“+”、“－”中的零点，将相邻两零点连接起来即为零线。3.3.2绘出零线式中：X1、X2——角点至零点的距离(m)；

h1、h2——相邻两角点的施工高度(m)，均用绝对值；

a——方格网的边长(m).零点的位置按下式计算：零点位置计算示意：场地平整及土方量的计算为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。见下图：

h1+0.30h2-0.20±0551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h1＋0.3的刻度用尺量出h2－0.2的刻度两点连线与方格的交点为零点用尺量出h8－0.1的刻度用尺量出h7＋0.7的刻度两点连线与方格的交点为零点两零点连线即为零线：场地平整及土方量的计算为省略计算，亦可用图解法直接求出零点位置。即用尺在各角点标出相应比例，用尺相接，与方格相交点即为零点位置。见下图：

h1+0.30h2-0.20±0551010h7h8+0.7-0.10用尺量出h1＋0.3的刻度用尺量出h2－0.2的刻度两点连线与方格的交点为零点用尺量出h8－0.1的刻度用尺量出h7＋0.7的刻度两点连线与方格的交点为零点两零点连线即为零线：场地平整及土方量的计算3.3.3计算场地挖、填土方量“零线”求出，也就划出了场地的挖方区和填方区，便可按平均高度法计算各方格的挖、填土方量了。：场地平整及土方量的计算挖方施工及长距离土方调运：场地平整及土方量的计算土方工程量的计算（1）划分方格网（2）确定角点自然地面标高（3）计算场地设计标高及各角点的设计标高（4）计算各角点的施工高度（5）计算零点位置,画出零线（6）计算各方格土方量（7）汇总挖方量和填方量3.3.4计算各挖、填方调配区之间的平均运距先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标X0、Y0：式中：xi、yi——i块方格的重心坐标；Vi——i块方格的土方量。填方区··yH0H0xxOWxOTyOWyOTL0挖方区V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方区重心填方区重心3.3.4计算各挖、填方调配区之间的平均运距先按下式求出各挖方或填方区土方重心坐标X0、Y0：填方区··yH0H0xxOWxOTyOWyOTL0挖方区式中：xi、yi——i块方格的重心坐标；Vi——i块方格的土方量。V1x1、y1V5x5、y5V19x19、y19挖方区重心填方区重心则填、挖方区之间的平均运距L0为：式中：x0T、y0T——填方区的重心坐标；

x0W、y0W——挖方区的重心坐标。

在实际工作中，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置O代替重心坐标，用比例尺量出每对调配区的平均运距。【例】某建筑场地方格网、地面标高如图,格边长a=20m。泄水坡度ix=2‰，iy=3‰，不考虑土的可松性的影响，确定方格各角点的设计标高。解：（1）初步设计标高（场地平均标高）H0=（

h1+2h2+3h3+4h4）/4n

=[70.09+71.43+69.10+70.70+2×（70.40+70.95+69.71+…）+4×（70.17+70.70+69.81+70.38）]/（4×9）=70.29（m）70.0970.09（2）按泄水坡度调整设计标高：Hn=H0

Lx

ix

Lyiy

；H1=70.29－30×2‰+30×3‰=70.3270.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26H0＝70.29H2=70.29－10×2‰+30×3‰=70.36H3=70.29+10×2‰+30×3‰=70.40其它见图70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.2670.09（3）计算各方格角点的施工高度hn

：hn=Hn－Hn′+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.44h2=70.36－70.40=－0.04（m）；负值为挖方高度h1=70.32－70.09=＋0.23（m）正值为填方高度。即：hn=该角点的设计标高—自然地面标高（m）70.3270.3670.4070.4470.2670.3070.3470.3870.2070.2470.2870.3270.1470.1870.2270.26+0.23-0.04-0.55-0.99+0.55+0.13-0.36-0.84+0.83+0.43-0.10-0.63+1.04+0.56+0.02-0.4470.09（4）确定零线（挖填分界线）

插入法、比例法找零点零点连线h10

01）全挖、全填格：V挖（填）=a2(h1+h2+h3+h4)/4h1～h4—方格角点施工高度绝对值V挖（填）—挖方或填方的体积2）部分挖、部分填格：V挖（填）

=a2[

h挖（填）]2/4

h

h挖（填）—方格角点挖或填施工高度绝对值之和；

h—方格四个角点施工高度绝对值总和。（5）场地土方量的计算：分别按方格求出挖、填方量，再求整个场地总挖方量、总填方量。单元一地基工程土的分类与性质土方施工常用施工机械场地平整及土方量的计算土方开挖与基坑支护基坑排、降水土方填筑与压实地基的处理及加固单元主要内容：场地平整及土方量的计算场地平整土方量的计算土方调配本任务知识点：4.2土方调配的原则土方调配是土方规划中的一个重要内容。其原则是：力求挖填平衡、运距最短、费用最省，考虑土方的利用，以减少土方的重复挖填和运输。4.1土方调配的步骤划分调配区（绘出零线）→计算调配区之间的平均运距（即挖方区至填方区土方重心的距离）→确定初始调配方案→优化方案判别→绘制土方调配图表。4土方调配：场地平整及土方量的计算4.3

最优调配方案的确定最优调配方案的确定，是以线性规划为理论基础，常用“表上作业法”求解。调配的步骤如下：用“最小元素法”编制初始调配方案最优方案判别绘制土方调配图最优方案判别方案的调整是否：场地平整及土方量的计算4.3.1初始调配方案下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区编号填方区编号挖方区需调出土方填方区需调进土方调配区间的平均运距：场地平整及土方量的计算4.3.1初始调配方案下图为一矩形广场，图中小方格内的数字为各调配区的土方量，箭杆上的数字则为各调配区之间的平均运距。试求土方调配最优方案。500500800600500500400W1T1W36050701108070401009040100W4T3W2T270挖方区编号填方区编号挖方区需调出土方填方区需调进土方调配区间的平均运距：场地平整及土方量的计算各调配区土方量及平均运距

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W1x1150x1270x13100500C,11C,12C,13W2x2170x2240x2390500C,21C,22C,23W3x3260x32110x3370500C,31C,32C,33W4x4180x42100x4340400C,41C,42C,43填方量m38006005001900：场地平整及土方量的计算

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3,11C,12C,13W2×7050040×90500C,21C,22C,23W36011070500C31C32C33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900步骤1：选取平均运距最小(C22=C43=40)的方格，确定它所对应的调配土方数，并使其尽可能大。本例选取C43=40，X43=400(W4的全部挖方调往T3)，X41、X42=0(W4的挖方不调往T1、T2)，在X41、X42的方格内画上“×”：场地平整及土方量的计算

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W170100500C,11C,12C,13W27090500C,21C,22C,23W3500C,31C,32C,33W4×80×10040040400C,41C,42C,43填方量m38006005001900步骤2：重复步骤1，按平均运距由小到大依次计算X22、X11、X31（C22→C11→C31）

，我们就得到了土方调配的初始方案。5005001003001004050××××6070110：场地平整及土方量的计算4.3.2

最优方案判别初始调配方案是按“就近调配”求得的，它保证了挖填平衡、总运输量是较小的，但不一定是最小的，因此还需进行判别。在“表上作业法”中判别最优方案的方法有很多，这里我们介绍引入“假想价格系数”求检验数λij来判别。首先求出表中各方格的假想价格系数，有调配土方的假想价格系数C，ij=Cij，无调配土方的假想价格系数按下式计算：：场地平整及土方量的计算利用已知的假想价格系数，我们可以逐个求解未知的C，ij。步骤1：在有调配土方的方格内，C，ij=Cij，将数据填入表中；该公式的意义即：构成任一矩形的四个方格内对角线上的假想价格系数之和相等。

：场地平整及土方量的计算步骤2：按任一矩形的四个方格内对角线上的C，ij之和相等，逐个求解未知的C，ij；如：填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150050×70×1005005010060W2×7050040×90500－10400W330060100110100705006011070W4×80×10040040400308040填方量m38006005001900：场地平整及土方量的计算步骤3：引入检验数λ，按下式求出表中无调配土方方格的检验数（即方格右边两小格数字上下相减，将正负号填入表中）：λ12出现负数说明方案不是最佳方案，需要进行调整。填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150－70+1005005010060W2+7040+90500-10400W360110705006011070W4+80+10040400308040填方量m38006005001900：场地平整及土方量的计算4.3.3方案的调整步骤2：找出x12的闭回路。其作法是，从x12方格出发，沿水平或竖直方向前进，遇到有数字的方格作900转弯(也可不转弯)，如果路线恰当，有限步后便能回到出发点。形成一条以有数字的方格为转角点、用水平或竖直线联起来的闭回路。见下表：

T1T2T3W1500X12W2500W3300100100W4400①②③④⑤步骤1：在所有负检验数中挑选一个(一般选最小的)，本例即λ12，将它对应的变量x12作为调整对象。：场地平整及土方量的计算

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W150070+1005005010060W2+7050040+90500-10400W330060110100705006011070W4+80+10040040400308040填方量m38006005001900步骤3：从空格

X12出发，沿闭回路（方向任意）行进，在各奇数转角点的数字中挑出一个最小的（本例即X32=100）将它由X32调到X12方格中。500100：场地平整及土方量的计算

填方区挖方区T1T2T3挖方量m3W15070+1005005010060W2+7050040+