建筑工程施工工艺（第4版）-场地土方量计算

建筑场地平整的平面位置和标高，通常由设计单位在总平面图竖向设计中确定。场地平整通常是挖高填低。计算场地挖方量和填方量，首先要确定场地设计标高，由设计平面的标高和地面的自然标高之差，可以得到场地各点的施工高度（即填、挖高度），由此可计算场地平整的挖方和填方的工程量。

1）场地设计标高确定

场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，也是总体规划和竖向设计的依据。合理确定场地的设计标高，对减少土方量、加快工程进度都有重要的经济意义。如图1.1所示，当场地设计标高为H0时，填挖方基本平衡，可将挖方土移往填方区，就地处理；当设计标高为H1时，填方大大超过挖方，则需从场地外大量取土回填；当设计标高为H2时，挖方大大超过填方，则要向场外大量弃土。因此，在确定场地设计标高时，应结合现场的具体条件，反复进行技术经济比较，选择最优方案。

确定场地设计标高时，应考虑：满足生产工艺和运输的要求；充分利用地形（如分区台阶布置），尽量使挖填方平衡，以减少土方量运输；要有一定泄水坡度（≥2%），使之能满足排水要求；要考虑最高洪水位的影响。

场地设计标高一般应在设计文件中规定，若设计文件对场地设计标高没有规定时，可按下述步骤来确定场地设计标高。

（1）初步计算场地设计标高（H0）

初步计算场地设计标高的原则是场内挖填方平衡，即场内挖方总量等于填方总量（∑V挖=∑V填）。

图1.1　场地不同设计标高的比较

①在具有等高线的地形图上将施工区域划分为边长a=10~40m的若干方格，如图1.2所示。

②确定各小方格的角点高程。其方法是根据地形图上相邻两等高线的高程，用插入法计算求得；也可用一张透明纸，上面画6根等距离的平行线，把该透明纸放到标有方格网的地形图上，将6根平行线的最外两根分别对准A，B两点，这时6根等距离的平行线将A，B之间的高差分成5等份，于是便可直接读得C点的地面标高，如图1.3所示。此外，在无地形图或地形不平坦时，可以在地面用木桩打好方格网，然后用仪器直接测出方格网角点标高。

图1.2　场地设计标高计算图

图1.3　插入法图解

③按填挖方平衡确定设计标高H0为：

即

由图1.2可知，H11系一个方格的角点标高，H12和H21均系两个方格公共的角点标高，H22则是四个方格公共的角点标高，它们分别在式（1.7）中要加1次、2次、4次。

即同理，上式可改写为通式：

式中　N——方格数目；

H1——一个方格独有的角点标高；

H2——两个方格共有的角点标高；

H3——三个方格共有的角点标高；

H4——四个方格共有的角点标高。

（2）调整场地设计标高

初步确定的场地设计标高（H0）仅为一理论值，实际上，还需要考虑以下因素对初步场地设计标高（H0）值进行调整。

①土的可松性影响。由于土的可松性，会造成填土的多余，需相应地提高设计标高。

②场内挖方和填方的影响。由于场地内大型基坑挖出的土方、修筑路堤填高的土方，以及从经济角度比较，将部分挖方就近弃于场外（简称弃土）或将部分填方就近取土于场外（简称借土）等，均会引起挖填土方量的变化。必要时，需重新调整设计标高。

③考虑泄水坡度对设计标高的影响。按调整后的同一设计标高进行场地平整时，整个场地表面均处于同一水平面，但实际上由于排水的要求，场地还需有一定的泄水坡度。平整场地的表面坡度应符合设计要求，如无设计要求时，排水沟方向的坡度不应小于2‰。因此，还需要根据场地的泄水坡度要求（单向泄水或双向泄水），计算出场地内各方格角点实际施工所用的设计标高。

单向泄水时设计标高计算，是将已调整的设计标高（H′0）作为场地中心线的标高（图1.4），场地内任意一点的设计标高则为：

式中　Hij——场地内任一点的设计标高；

图1.4　单向泄水坡度场地

L——该点至H″0— H″0中心线的距离；

图1.5　双向泄水坡度场地(www.xing528.com)

i——场地单向泄水坡度（不小于2‰）。

双向泄水时设计标高计算，是将已调整的设计标高（H′0）作为场地方向的中心点（图1.5），场地内任一点的设计标高为：

式中　Lx，Ly——该点沿x—x，y—y方向距场地的中心线的距离；

ix，iy——该点沿x—x，y—y方向的泄水坡度。

2）场地平整土方量计算

大面积场地的土方量通常采用方格网法计算，即根据方格网的自然地面标高和实际采用的设计标高，计算出相应的角点填挖高度（即施工高度），然后计算出每一方格的土方量，并算出场地边坡的土方量，这样便可得到整个场地的填、挖土方总量。其计算步骤如下：

（1）计算场地各方格角点的施工高度

各方格角点的施工高度按式（1.11）计算：

式中　hn——角点施工高度，即填挖高度，以“+”为填，“-”为挖；

Hn——角点设计标高；

H——角点的自然地面标高。

（2）确定“零线”

如果一个方格中一部分角点的施工高度为“+”，而另一部分为“-”时，此方格中的土方一部分为填方，一部分为挖方。计算此类方格的土方量须先确定填方与挖方的分界线，即“零线”。

“零线”位置的确定方法：先求出有关方格边线（此边线一端为挖，一端为填）上的“零点”（即不挖不填的点），然后将相邻的两个“零点”相连即为“零线”。

如图1.6所示，设h1为填方角点的填方高度，h2为挖方角点的挖方高度，O为零点位置，则可求得：

（3）计算场地填挖土方量

场地土方量计算可采用四方棱柱体法或三角棱柱体法。

用四方棱柱体法计算时，依据方格角点的施工高度，分为3种类型。

①方格四个角点全部为填（或挖）（图1.7），其土方量为：

图1.6　求零点的图解法

式中　V——挖方或填方的体积，m3；

h1，h2，h3，h4——方格角点的施工高度，m，以绝对值代入。

②方格的相邻两点为挖，另两角点为填（图1.8），其挖方部分的土方量为：

填方部分的土方量为：

③方格的三个角点为挖，另一角点为填（或相反）（图1.9），其填方部分的土方量为：

挖方部分的土方量为：

图1.7　全挖或全填的方格图

图1.8　两挖和两填的方格图

图1.9　三挖一填（或相反）的方格图