场地平整土石方工程量计算

1.2.2..1 确定场地设计标高

场地平整通常是挖高填低，应当根据实际地形情况，结合建筑物的使用要求，确定场地的设计标高，计算施工挖、填方工程量，合理进行土方调配，并选择土方机械，拟定施工方案。

场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，合理地确定场地设计标高，对减少土石方量、加快工程进度具有重要的作用。填、挖方量的平衡原则：满足生产工艺和运输的要求，充分利用地形，尽量挖、填平衡，以减少土方工程量；要有一定的泄水坡度（≥0．2％），满足排水要求。

当场地设计标高无其他特殊要求时，可以根据填、挖方量平衡原则加以确定。

（1）初步确定场地设计标高（H0）。将场地划分成边长为a的若干方格，将方格网角点的原地形标高标在图上，如图1-3所示。原地形标高可在实地测量或利用等高线用插入法求得。

图1-3 场地设计标高计算简图

（a）地形图上划分方格网；（b）设计标高示意图

1—等高线；2—场地设计标高平面；3—自然地面与设计标高平面交线（零线）；4—自然地面

按照挖、填土石方量相等的原则，场地设计标高可按下式计算：

式中 H0——所计算场地的初定设计标高；

n——方格数；

hi1＋hi2＋hi3＋hi4——第i个方格四个角点的天然地面标高。

如图1-3所示，11号角点为一个方格独有，而12、21号角点为两个方格共有，22号角点则为四个方格共有。在用式（1-10）计算H0的过程中，类似11号角点的标高仅加一次，类似12号角点的标高加两次，类似22号角点的标高加四次，考虑各角点的标高对计算影响程度，式（1-10）可改写为如下计算式：

（2）调整场地设计标高。初步确定的场地设计标高H0仅为理论值，实际中还需要根据以下因素对其进行调整。

①土的可松性影响。由于土具有可松性，会造成填土的多余，这需要相应地提高设计标高，如图1-4所示，设Δh为土的可松性引起设计标高的增加值，则设计标高调整后的总挖方体积V′W为：

图1-4 设计标高调整计算示意图

（a）理论设计标高；（b）调整设计标高

当VT＝VW时，简化得：

考虑土的可松性，场地设计标高调整为：

式中 VW、VT——依据初定场地设计标高H0计算得出的总挖方、总填方量；

FW、FT——依据初定场地设计标高H0计算得出的挖方区、填方区总面积；

K′s——土的最终可松性系数。

②取土或弃土的影响。从经济角度或土源选料的要求，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（简称取土），均会引起挖、填土方量变化，需进行设计标高调整。

简化计算，则场地设计标高的调整按照下式确定，即

式中 Q——假定初定场地设计标高H0平整后多余或不足的土方量；

n——场地方格数；

a——方格边长。

③考虑泄水坡度对设计标高的影响。按同一标高进行场地平整，整个场地表面处于同一水平面，实际露天作业需有一定的泄水坡度，根据场地泄水坡度设计（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，设计标高的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1-5），则场地内任意一点的设计标高为：

式中 Hij——场地内任一点的设计标高；

l——该点至场地中心线的距离；

i——场地单向泄水坡度。

双向泄水时，设计标高计算是将已调整的设计标高H″0作为场地纵横方向的中心点（图1-6），则场地内任意一点的设计标高为：

式中 lx、ly——该点沿x—x、y—y方向距场地中心线的距离；

ix、iy——该点沿x—x、y—y方向的泄水坡度。

图1-5 场地单向泄水坡度

图1-6 场地双向泄水坡度

1.2.2..2 场地平整土方量计算

场地平整土方量的计算方法有方格网法和断面法两种。在场地地形比较平坦时多采用方格网法；当场地地形比较复杂或挖填深度较大、断面不规则时，宜采用断面法计算。

（1）方格网法。根据已有地形图，划分边长为10～40m的正方形方格网，再将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角点上，场地设计标高与自然地面标高的差值即为各角点的施工高度。习惯以“＋”号表示填方，“－”号表示挖方。将施工高度标注在角点上，分别计算每一方格的填、挖土方量并进行土方量汇总，即得场地挖方和填方的总土方量。

在一个方格网内同时有填方和挖方时，需要先标注方格网边的零点，即挖、填方分界点，连接零点得出零线，零线是挖方区与填方区的分界线。

零线的确定方法：在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上，用插入法求出零点（图1-7）：

将各个相邻的零点连接起来即为零线。零线确定后，便可以进行土方量计算。

图1-7 求零点方法

【例1-1】 如图1-8所示，已知场地方格网边长a＝20m，根据方格角点的地面标高求得H0＝43．84m，按单向排水坡度0．2％求得各方格网角点的设计标高，各方格角点的施工高度即为该点的设计标高减去地面标高。

图1-8 方格网法计算土方量

方格网土方量计算有两种方法，即四角棱柱体法和三角棱柱体法。

①四角棱柱体的体积计算方法。

方格四个角点全部为填方或全部为挖方时［图1-9（a）］，其挖方或填方体积为：

式中 h1、h2、h3、h4——方格四个角点挖或填的施工高度（m）；

a——方格边长。

方格四个角点中，部分为挖方、部分为填方时［图1-9（b）］，其挖方或填方体积为：

方格中的三个角点为挖方（或填方），另一角点为填方（或挖方）时［图1-9（c）］，其填方部分体积为：

其挖方部分体积为：

图1-9 四方棱柱体的体积计算

（a）角点全填或全挖；（b）角点二填或二挖；（c）角点一填（挖）三挖（填）

②三角棱柱体的体积计算方法。顺地形图等高线将各个方格划分成三角形，如图1-10所示，每个三角形三个角点的填、挖施工高度为h1、h2、h3。当三角形三个角点全部为挖方或全部为填方时［图1-11（a）］，其挖、填方体积为：

式中 h1、h2、h3——三角形各角点的施工高度（m）。

图1-10 按地形方格划分成三角线

三角形三个角点有填有挖时，零线将三角形分成两部分，一部分底面为三角形锥体；另一部分底面为四边形楔体［图1-11（b）］。其锥体部分的体积为：

图1-11 三角棱柱体的体积计算

（a）全挖或全填；（b）锥体部分为填方

楔形部分的体积为：

（2）断面法。根据地形图竖向布置，沿场地划分为若干个相互平行的断面，该断面尽可能垂直于等高线或主要建筑物的边长，各断面之间的距离可以不等，地形变化复杂的地段间距宜小，所取断面为若干个三角形和梯形，如图1-12所示。则面积为：

图1-12 断面图

某一断面面积为F1＝f1＋f2＋…＋fn，令d1＝d2＝…＝dn，则Fi＝d（h1＋h2＋…＋hn）。

设各断面面积分别为F1、F2、F3、…、Fn，相邻两断面之间的距离依次为l1、l2、l3、…、ln，则所求土方量为：

（3）边坡土方量计算。场地挖方区和填方区的边沿需要做成边坡，以保证挖方土壁和填方的稳定。边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算。

①三角棱锥边坡体积。如图1-13中①所示，计算公式：

式中 l1——三角棱锥边坡的长度（m）；

h2——角点的挖土高度（m）；

m——坡度系数。

②三角棱柱边坡体积。三角棱柱边坡体积，如图1-13中④所示，计算公式：

当两端横断面面积相差较大时，计算公式：

式中 l4——边坡④的长度；

A1、A2、A0——边坡④两端及中部的横断面面积，计算方法同A1。

图1-13 场地边坡平面图