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土方工程场地平整施工

场地平整施工前，应根据实际地形情况，结合建筑物的使用要求，先确定场地的设计标高（一般均在设计文件上规定），计算施工高度、挖、填方工程量，确定挖填区土方调配，并选择土方施工机械，拟定施工方案。

一、场地设计标高的确定

场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据，合理选择场地设计标高，对减少土方量、提高施工速度都有重要意义。一般选择的原则是：在符合生产工艺和运输的条件下，尽量利用地形，以减少挖方数量；场地内的挖、填方量应尽可能达到互相平衡，以降低土方运输费用；同时应考虑最高洪水位的影响等。

场地设计标高的计算常用“挖填土方量平衡法”，因其概念直观，计算简便，精度能满足工程要求，应用最为广泛。其方法步骤如下：

1.划分方格网

在地形图上根据平整场地范围划分方格网；方格的边长a视地形复杂情况取a=10～50m，复杂地形取小值，平坦地形取大值，一般取a=20m。

2.确定方格网各角点实际标高

根据地形等高线标高，用“数解法”或“图解法”求各角点实际标高。

3.确定设计标高H0

按挖填方平衡确定设计标高H0，即

式中H1——属一个方格仅有的角点标高；

H2——属两个方格共有的角点标高；

H3——属三个方格共有的角点标高；

H4——属四个方格共有的角点标高；

n——方格网数。

4.场地设计标高的调整

式（2-4）计算的H0为一个理论值，实际尚需考虑：①土的可松性；②场地平整后排水要求的泄水坡度；③边坡填挖方量不等；④部分挖方就近弃土于场外，或部分填方就近从场外取土等因素。考虑这些因素所引起的挖填土方量的变化后，适当提高或降低设计标高。

（1）考虑泄水坡度对设计标高的影响

考虑泄水坡度后，场地内任一点实际施工时所采用的设计标高Hn（m）可由下式计算：

单面排水时，如图2-1所示：

双向排水时，如图2-2所示：

式中l——该点至H0的距离（m）；

i——单向泄水坡度（一般不小于2‰）；

lx，ly——该点于X-X，Y-Y方向距场地中点线的距离（m）；

ix，iy——分别为X方向和Y方向的排水坡度；

±——该点比H0高时取“+”号，反之取“-”号。

（2）考虑土的可松性对设计标高的影响

考虑土的可松性后，场地的挖方量多于填方量，有多余土方，必须将原设计标高提高Δh以减少挖方量，如图2-3所示。则设计标高调整后的总挖方量为

图2-1单向泄水场地示意图

图2-2双向泄水场地示意图

调整设计标高后，总填方体积变为

因此，填方区的标高也提高了Δh，故

由式（a），（b）得

式中Vw，VT——按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积；

Aw，AT——按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积；

——土的最终可松性系数；

Vy——工程余土体积。

故考虑土的可松性后，场地设计标高应为

图2-3设计标高调整计算示意

［例］场地平整的方格网边长为20m，角点的地面标高如图2-4所示，地面排水坡度ix，iy=3‰，试计算确定场地平整达到挖填平衡的设计标高。

图2-4场地设计标高计算图

［解］1.计算场地设计标高H0

由式（2-4）计算：

2.考虑泄水坡度对设计标高的影响

由式（2-6）计算得到各点实际施工时的设计标高为

施工高度计算结果如图2-5所示。

图2-5场地平整的施工高度

二、场地平整土方量计算

（一）场地平整土方量计算

场地土方量计算步骤如下：

1.求各方格角点的施工高度

式中hn——角点施工高度；“+”为填，“-”为挖；

Hn——各角点的设计标高；

H——各角点的自然地面标高。

2.求“零点”绘“零线”

在方格网内有挖填施工高度的边上求“零点”（即不挖也不填的点）；“零点”的位置按下式计算（图2-5）：

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。

将相邻两“零点”连接起来，即为“零线”，它是填方区的分界线（图2-5）。

3.计算场地挖填土方量

（1）三角棱柱体的体积计算方法

计算时先把方格网顺地形等高线，将各个方格划分成三角形（图2-6），否则计算误差很大。

图2-6按地形方格划分成三角形

1—等高线

每个三角形的三个角点的挖填施工高度，用h1，h2，h3表示。当三角形的三个角点全部为挖或全部为填时，如图2-7（a）所示：

式中a——方格边长（m）；

h1，h2，h3——三角形各角点的施工高度，用绝对值（m）代入。

三角形三个角点有填有挖时，零线将三角形分成两部分，一个是底面为三角形的锥体，一个是底面为四边形的楔体，如图2-7（b）所示。其中锥体部分的体积为

楔体部分的体积为

式中，h1，h2，h3为三角形各角点的施工高度，取绝对值（m），但h3指的是锥体顶点的施工高度。

图2-7三角棱柱体的体积计算

（2）断面法

断面法适用于