土方工程量计算

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土方工程开工前,需要先计算出土方工程量,以便拟订施工方案,配备人力和物力,安排施工计划,控制施工进度,预算工程费用.工程中需要挖掘或填筑的土方几何形状与大小,随工程种类、要求与地形不同而各异.对于不规则的土方几何体积,一般是先将其划分成若干较规则的形状,然后逐一计算,再求其总和,基本可以满足所需的计算精度.1.2土方工程量计算基坑(槽)土方量计算1Part1.2.1基坑(槽)土方量计算１.边坡坡度土方边坡用边坡坡度和边坡系数表示。边坡坡度以土方挖土深度h与边坡底宽度b之比来表示(图1-2-1),即图１-２-1土方边坡边坡坡度=H/B边坡坡度=H/B边坡系数=B/H图1-2-2土方边坡（a）直线形;（b）折线形;（c）阶梯形边坡可以做成直线形边坡、折线形边坡及阶梯形边坡,若边坡高度较高,土方边坡可根据各层土体所受的压力,其边坡可做成折线形或阶梯形,以减少挖填土方量.土方边坡的大小主要与土质、开挖深度、开挖方法、边坡留置时间的长短、边坡附近的各种荷载状况及排水情况有关。建筑施工技术●土方工程量计算【案例分析】建筑施工技术

｜土方工程量计算练习1以下选项中，不作为确定土方边坡坡度依据的是(

)。A土质及挖深

B使用期C坡上荷载情况

D工程造价【答案】D２.基槽土方量计算基槽开挖时,两边留有一定的工作面,分放坡开挖和不放坡开挖两种情形,如图1-2-3所示。图１-2-3基槽土方量计算２.基槽土方量计算基槽开挖时,两边留有一定的工作面,分放坡开挖和不放坡开挖两种情形,如图1-2-3所示。图１-2-3基槽土方量计算高*宽*长建筑施工技术●土方工程量计算【案例分析】建筑施工技术

｜土方工程量计算练习1某坑坑底长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。【答案】h=8,a+2c=60,mh=(b/h)*h=b=60,L=808*（60+60）*80=76800３.基坑土方量计算基坑开挖时,四边留有一定的工作面,分放坡开挖和不放坡开挖两种情况,如图1-2-4所示.图１-2-4基坑土方量计算场地平整土方工程量计算2Part1.2.2场地平整土方工程量计算

场地平整就是将自然地面改造成人们所要求的平面.场地设计标高应满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水水位等要求,并力求使场地内土方挖填平衡且土方量最小.建筑工程项目施工前需要确定场地设计平面,并进行场地平整。１.场地设计标高的初步确定小型场地平整如对场地标高无特殊要求,一般可以根据平整前后土方量相等的原则求得设计标高,但是这仅仅意味着把场地推平,使土方量和填方量相等、平衡,并不能从根本上保证土方量调配最小。建筑施工技术●土方工程量计算【案例分析】建筑施工技术

｜土方工程量计算练习2场地平整前的首要工作是()。A计算挖方量和填方量B确定场地的设计标高C选择土方机械D拟订调配方案【答案】B

计算场地设计标高时,首先在场地的地形图上根据要求的精度划分边长为１０~４０m的方格网,如图1-2-5所示,然后标出各方格角点的自然标高.各角点自然标高可根据地形图上相邻两等高线的标高,用插入法求得,当无地形图或场地地形起伏较大(用插入法误差较大)时,可在地面用木桩打好方格网,然后用仪器直接测出自然标高。图1-2-5按照挖填方平衡的原则,如图1-2-5所示,场地设计标高即为各个方格平均标高的平均值,可按下式计算:

由于相邻方格具有公共的角点标高,在一个方格网中,某些角点是４个相邻方格的公共角点,其标高需加４次;某些角点是３个相邻方格的公共角点,其标高需加３次;而某些角点标高仅需加２次;又如方格网４角的角点标高仅需加１次,因此上式可改写成式中H１———１个方格仅有的角点标高(m);H２———２个方格共有的角点标高(m);H３———３个方格共有的角点标高(m);H４———４个方格共有的角点标高(m).２.设计标高的调整根据上述公式计算出的设计标高只是一个理论值,实际上还需要考虑以下因素进行调整:(１)土的可松性影响由于土壤具有可松性,即一定体积的土方开挖后体积会增大,为此需相应提高设计标高,以达到土方量的实际平衡.２.设计标高的调整(２)设计标高以上的各种填方工程(如场区上填筑路堤)会影响设计标高的降低,

设计标高以下的各种挖方工程会影响设计标高的提高(如开挖河道、水池、基坑等)。(３)根据经济比较的结果,将部分挖方就近弃于场外,或部分填方就近取于场外而引起挖、填土方量的变化后,需增、减设计标高.３.考虑泄水坡度对设计标高的影响如果按照上式计算出的设计标高进行场地平整,那么整个场地表面将处于同一个水平面;但实际上由于排水要求,场地表面均有一定的泄水坡度.因此,还需根据场地泄水坡度的要求(单面泄水或双面泄水),计算出场地内各方格角点实际施工时所采用的设计标高.场地３.考虑泄水坡度对设计标高的影响(１)单向泄水时,场地各点设计标高的求法（图1-2-6).在考虑场内挖填平衡的情况下,将上式计算出的设计标高H０,作为场地中心线的标高,场地内任一点的设计标高为图１-2-6单向泄水坡度的场地(２)双向泄水时,场地各点设计标高的求法图1-2-7.H０为场地中心点标高,场地内任意一点的设计标高为图１-2-7双向泄水坡度的场地lx,ly———该点于x—y、y—y方向距场地中心线的距离;ix,iy———该点于x—x、y—y方向的泄水坡度.式中其余符号意义同前。图１-2-7双向泄水坡度的场地４.场地土方量的计算大面积场地平整的土方量通常采用方格网法计算,即根据方格网各方格角点的自然地面标高和实际采用的设计标高,计算出相应的角点挖填高度(施工高度),然后计算每一方格的土方量,并计算出场地边坡的土方量。(１)计算各方格角点的施工高度.施工高度是设计地面标高与自然地面标高的差值,将各角点的施工高度填在方格网的右上角;设计标高和自然地面标高分别标注在方格网的右下角和左下角;方格网的左上角填的是角点编号,如图1-2-8所示.各方格角点的施工高度按下式计算:式中hn———角点施工高度,即各角点的挖填高度,“＋”为挖,“－”为填;Hn———角点的设计标高(若无泄水坡度,即为场地的设计标高);H———各角点的自然地面标高.图１-2-8角点标注(２)计算零点位置.在一个方格网内同时有填方或挖方时,要先计算出方格网边的零点位置.所谓“零点”,是指方格网边线上不挖不填的点.将零点位置标注于方格网上,将各相邻边线上的零点连接起来,即为零线.零线是挖方区和填方区的分界线,零线求出后,场地的挖方区和填方区也随之标出.一个场地内的零线不是唯一的,可能是一条,也可能是多条.当场地起伏较大时,零线可能出现多条。零点的位置按下式计算:(３)计算方格土方工程量.按方格网底面积图形,计算每个方格内的挖方或填方量.表内公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高度而得出的,即平均高度法.(４)边坡土方量的计量.图1-2-9所示为一场地边坡的平面示意图.从图中可以看出,边坡的土方量可以划分为两种近似几何形体计算:一种为三角棱锥体;另一种为三角棱柱体。图1-2-9A１、A２、A０———边坡④两端及中部的横断面面积,算法同上(图１-2-9所示剖面是近似表示,实际上地表面不完全是水平的).其计算公式如下:(５)计算土方总量.将挖方区(或填方区)所有方格的土方量和边坡土方量汇总,即可得到场地平整挖(填)方的工程量.场地平整土方工程量计算3Part1.2.3土方调配１.土方调配的原则土方工程量计算完毕后,即可着手对土方进行平衡与调配.土方的平衡与调配是土方规划设计的一项重要内容三者之间的关系进行综合平衡处理,达到既使土方运输费用最低又能方便施工的目的.１.土方调配的原则１.土方调配的原则(１)挖填方平衡和运输量最小.这样可以降低土方工程的成本.然而,仅限于场地范围的平衡,一般很难满足运输量最小的要求,因此,还需根据场地和其周围地形条件综合考虑,必要时可在填方区周围就近借土,或在挖方区周围就近弃土,而不是只局限于场地以内的挖填方平衡,这样才能做到经济合理.１.土方调配的原则(２)近期施工与后期利用相结合.当工程分期分批施工时,先期工程的土方余额应结合后期工程的需要而考虑其利用数量与堆放位置,以便就近调配.堆放位置的选择应为后期工程创造良好的工作面和施工条件,力求避免重复挖运.如先期工程有土方欠额时,可由后期工程地点挖取.１.土方调配的原则(３)尽可能与大型地下建(构)筑物的施工相结合.当大型建(构)筑物位于填土区而其基坑开挖的土方量又较大时,为了避免土方的重复挖填和运输,该填土区暂时不予填土.待地下建(构)筑物施工之后再行填土,为此在填方保留区附近应有相应的挖方保留区,或将附近挖方工程的余土按需要合理堆放,以便就近调配.１.土方调配的原则(４)调配区大小的划分应满足主要土方施工机械工作面大小(如铲运机铲土长度)的要求,使土方机械和运输车辆的效率能得到充分发挥.总之,进行土方调配,必须根据现场的具体情况、有关技术资料、工期要求、土方机械与施工方法,结合上述原则予以综合考虑,从而做出经济合理的调配方案.２.划分土方调配区划分土方调配区应注意以下几点:(１)调配区的划分应该与房屋和构筑物的平面位置相协调,并考虑它们的开工顺序、工程的分期施工顺序.(２)调配区的大小应该满足土方施工用主导机械(铲运机、挖土机等)的技术要求,如调配区的范围应该大于或等于机械的铲土长度,调配区的面积最好和施工段的大小相适应.(３)调配区的范围应该和土方的工程量计算用的方格网协调,通常由若干个方格组成一个调配区.(４)当土方运距较大或场区范围内土方不平衡时,可考虑就近借土或就近弃土,这时一个借土区或一个弃土区都可作为一个独立的调配区.３.计算土方的平均运距调配区的大小及位置确定后,便可计算各挖填调配区之间的平均运距.当用铲运机或推土机平土时,挖方调配区和填方调配区土方重心之间的距离,通常就是该挖填调配区之间的平均运距.因此,确定平均运距需先求出各个调配区土方的重心,并把重心标在相应的调配区图上,然后用比例尺量出每对调配区之间的平均运距即可.当挖填方调配区之间的距离较远,采用汽车、自行式铲运机或其他运土工具沿工地道路或规定线路运输时,其运距可按实际计算.４.进行土方调配(１)做初始方案.用“最小元素法”求出初始调配方案.所谓“最小元素法”,即对运距最小(Cij对应)的Xij,优先并最大限度地供应土方量,如此依次分配,使Cij最小的那些方格内的Xij值尽可能取大值,直至土方量分配完为止.需注意的是,这只是优先考虑“最近调配”,所求得的总运输量是较小的,但这并不能保证总运输量最小,因此,需判别它是否为最优方案.“最小元素法”运价最小的优先调运，即从单位运价中最小的运价开始确定供销关系，然后次小，一直到给出初始基本可行解为止。第一步：列出运价表和调运物资平衡表。运用表上作业法时，首先要列出被调运物资的运价表和运用表上作业法时，首先要列出被调运物资的运价表和供需平衡表（简称平衡表）“最小元素法”第二步：编制初始调运方案。首先，在运价表中找出最小的数值，若出现几个同为最小，则任取其中一个。可见A2B1最小，数值为1，这表示先将A2产品供应给B1是最便宜的，故应给C21所对应的变量x21以尽可能大的数值。显然x21=min{4,3}=3。在表4中的A2B1处填上“3”。B1列被满足，已不需要A1和A3再向它供货，故运价表2中的第一列数字已不起作用，因此将原运价表1中的第一列划去，并标注①（不标注可也，标注可看出是第几步划去的）。“最小元素法”然后，在运价表中未划去的元素中找最小运价A2B3=2，让A2尽量供应满足B3的需要，由于A2的4已经供应了3T给B1，最多只能供应1T给B3。于是在平衡表的A2B3格中填上“1”；相应地由于A2所生产的产品已全部供应完毕，因此，在运价表中与A2同行的运价也不再起作用，所以也将它们划去，并标注②。仿照上面的做法，一直做下去，就可以得到表4。“最小元素法”此时，在运价表中只有A1B4对应的运价10没有划掉，而B4尚有3T需求，为了满足供需平衡，所以最后在平衡表上对应A1B4处应填入“3”，这样就得到表5。“最小元素法”需要注意的是，作为初始方案的调运方案，其填有数字的方格数应是供应点个数加需求点个数之和再减1，即（m+n-1），即表上作业法要寻求的基变量是（m+n-1）个。当遇到退化情形同时划掉一行一列的时候，需要进行补0，使基变量保持在（m+n-1）个，这是能让初始方案进行检验与调整的前提。“最小元素法”第三步：初始方案的检验与调整。应用最小元素法编制初始调运方案，这里的“最小”系指局部而言，就整体考虑的运费不见得一定是最小的，有时按照某一最小单位运价优先安排物品调运是，却可能导致不得不采用运费很高的其他供销点对，从而使整个运输费用增加。因此得到了运输问题的初始基可行解之后，即对应这个解进行最优性判别，看它是不是最优解。，改进初始基本可行解有两种最常用的方法：闭回路法和对偶变量法（位势法）。４.进行土方调配(２)判别最优方案.只有所有检验数λj≥０,初始方案才为最优解.“表上作业法”中求检验数λj的方法有“闭回路法”与“位势法”.“位势法”较“闭回路法”简便,因此这里只介绍用“位势法”求检验数.检验时,首先将初始方案中有调配数方格的平均运距列出来,然后根据这些数字的方格,按下式求出两组位势数ui(i＝１,２,…,m)和νj(j＝１,２,…,n)如果求得的检验数均为正数,则说明该方案是最优方案;否则,该方案就不是最优方案.(３)方案调整.１)先在所有负检验数中挑选一个(可选最小).２)找出这个数的闭合回路.做法如下:从这个数出发,沿水平或垂直方向前进,遇到适当的有数字的方格做９０°转弯(也可不转),然后继续前进,直至回到出发点.３)从回路中某一格出发,