场地平整土方量计算与调配
场地平整施工的时间和意义
一般安排开工之前，以使大型施工机械有较大的工作面。
一
场地设计标高的确定
场地平整的标准是什么？
百分比坡度怎么算 百分比坡度即两点的高程差与其路程的百分比,其计算公式如下:坡度 = (高程差/路程)x100%。 使用百分比表示时,i=h/l×100%,例如:坡度3% 是指路程每100米,垂直方向上升(下降)3米 ;1%是指路程每100米,垂直方向上升。
——场地设计标高
程序：
确定场地设计标高→计算挖填土方量→土方调配—确定土方施工方案
影响场地标高的因素
1.满足工艺要求（化工厂内管道布置）；
2.城市规划要求（道路、排水要求、防洪）扬州大运河边项目建设有防洪要求；
3.泄水坡度（大于等于2‰）；
4.利用场内地形，减少土方工程量（扬州迎宾馆1号楼有安全保卫要求，利用楼旁小土山遮挡视线）；
5.场内挖填平衡，减少土方运输费用。
确定方法
“最小二乘法”：方格网角点的施工高度的平方和最小，满足工程量最小，又能保证挖填平衡；但计算工作量大；
“挖填平衡法”：场地内挖方量=填方量，土方总量不变
表示坡度最为常用的方法，即两点的高程差与其路程的百分比，其计算公式如下：坡度 = (高程差/路程)x100 使用百分比表示时，即：i=h/l×100%。例如：坡度3% 是指路程每100米,垂直方向上升(下降)3米 ；1%是指路程每
概念直观、计算简便、精度能满足施工要求，但不能满足工程
量最小。
场地设计标高计算简图
a）地形图上划分方格；b）设计标高示意图
1—等高线；2—自然地面；3—设计标高平面；4—自然地面与设计标高平面的交线（零线）
挖填平衡确定场地平整标高
步骤：
计算原则：场地内的土方在平整前和平整后相等而达到挖、填方平衡，即挖方总量等于填方总量。
VW = VT
V前 = V后
V前土体体积计算？
已知条件：
坡度 ＝ (高程差/水平距离)x100%。坡度（slope）是地表单元陡缓的程度，通常把坡面的垂直高度h和水平方向的距离l的比叫做坡度（或叫做坡比）用字母i表示，即坡角的正切值（可写作：i=tan坡角=h:l）。例题 斜坡坡度i=。
地形图—平面图、等高线；
计算标高基准平面以上土体体积；
计算单元——方格网；
根据地形图划分方格网，方格网
方格边长a？
一般为10～40m；
根据地形的复杂程度，地面平坦边长大；
地面高低起伏，边长小；
常用20m；为什么？
角点高程Hij？
等高线间线性插入法——求得方格网角点标高；
如图所示：
如无地形图，可以在场地上划分方格网，在角点处打入木桩，用水准仪测量角点标高；
H0场地是否满足要求？
问题：
1）土的可松性？
2）场地排水？
3）局部调整？
2、场地设计标高的调整
考虑因素及调整方法
（1）考虑土的可松性而使场地设计标高提高。
已知：H0、VW 、AW 、 VT 、AT 、Ks、KS/。
求Δh。
调整后土方仍应平衡。
VT+AT •Δh = (VW-AW.•Δh.)• KS/ 。
VW = VT 。
Δh =
（2）泄水坡度的影响
一般，泄水坡度i应≥2‰ ，做成单向泄水或双向泄水。
单向泄水时的计算：
HN=H0∓li
双向泄水时的计算：
HN=H0∓lxix∓lyiy
H0—场内中心点标高。
泄水坡度调整易出现的问题？
+、-的确定？
泄水坡度的方向ix 、iy 和lx 、ly方向一致为-；
泄水坡度的方向ix 、iy 和lx、ly方向相反为+；
（3）设计标高上的各种填方工程使设计标高的降低，或者设计标高以下的各种挖方工程使设计标高提高。
（4）边坡填、挖土方量不等使设计标高增减。
（5）就近取弃土引起场内挖、填土方量变化，导致场地设计标高的增减。
场地设计标高计算简图
a）地形图上划分方格；b）设计标高示意图
1—等高线；2—自然地面；3—设计标高平面；4—自然地面与设计标高平面的交线（零线）
二
土方量的计算
场地平整土方量计算方法（方格网法、断面法）
方格网法步骤如下：
1、计算各方格角点的施工高度（即填、挖高度）
hn = Hn- Hn/ (设计标高-自然标高)
“+”为填方，“-”为挖方。
2、确定“零线”，即挖、填方的分界线
先求零点，之后将零点相连。
3、计算各方格土方工程量
分3种情况：
① 4点同挖（同填）：
② 2挖2填(相邻2点为挖，另2点为填)：
如1、2点为挖方，则：
2挖2填、3挖1填
③ 3挖1填（1挖3填）:
填方量
4、计算场地边坡土方工程量
边坡土方量可近似按三角棱锥体、三角棱柱体计算。
边坡土方量计算简图
场地平整土方量计算示例
例：已知：a=20m，ix=2%0 ，iy=3%0 ，不考虑k/s ，二类土。求各角点设计标高，计算挖填方方量。（VT、VW）
具体计算过程：
2、根据泄水坡度计算各方格角点的设计标高
3、计算各角点的施工高度h
4、确定并画出“零线”
5、计算各方格挖、填土方工程量
6、汇总---Σ挖、Σ填---便于土方调配
三
排水及降低地下水
排除地面水：排除场地低洼处积水、场地雨水
常用排水设施
排水沟（疏）—平坦场地
截水沟（堵）—坡地、 高侧
土堤（挡）—低洼处四周
平面位置：
布置在施工区域的边缘或道路两旁；和自然地形一致；和原有排水系统一致；和新建永久排水系统协调；
截面尺寸要求：
沟、堤截面根据施工期排水量确定； 排水沟≥500×500 纵向坡度i≥3‰ 平坦地区≥2‰ 沼泽地区≥1‰；必要时设涵管过水以利交通。
降低地下水
为什么需要降水？
当基础底面低于地下水位以后，地下水向基坑内渗流，产生下列后果：
1. 恶化施工条件；
2. 降低地基承载力；
3. 基坑边坡易塌方。
所以，为了保证施工安全和质量，需降低地下水
降水方法：
1.集水坑降水法(明排水法）
集水坑降水法是在基坑开挖过程中，在基础范围以外设置集水坑，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水流入集水坑中，然后用水泵抽走。
轻型井点系统及滤管构造
集水坑设置
构造要求：
集水坑应设置在基础范围以外，地下水的上游侧，间距20-40m，直径或宽度0.6-0.8m，低于挖土面0.7-1m，（坑壁可用竹木加固）至设计标高后低1-2m，底部设碎石滤层30cm，以防止基坑底的土颗粒随水流失而使土结构受到破坏。
2.井点降水法
井点降水法（人工降低地下水），就是在基坑开挖前，预先在基坑周围或基坑内设置一定数量的滤水管（井），利用抽水设备从中抽水，使地下水位降至坑底以下并稳定后再开挖基坑。
作用：
1）改善施工条件；
2）加速土壤固结，提高土体强度，边坡加陡以减少土方量；
3）可防止流砂；
4）防止基底隆起，提高工程质量。
副作用：基坑周围可能产生不均匀沉降。
井点类型：
坡度，即两点的高程差与其水平距离的百分比，计算公式：坡度 = (高程差/水平距离)x100 使用百分比表示时，i=h/l×100 副标题回1.49%=（150-x）／50*100 x=75.5 即50米处降75.5m。
1）轻型井点：在基坑四周埋设井点管至地下水层，将井点管与总管相连，利用抽水设备将地下水从井点管中不断抽出，使地下水位降至基坑底面以下。适用于K=0.1-50m/d降水深3-6m（二级6-12m）
轻型井点设备
管路系统：井点管φ38、51，长5-7m，滤管1-1.5m、弯联管、总管φ100-127mm。
抽水设备：
真空泵设备：真空泵、离心泵、水气分离器（集水箱）每套带100-120 m。
a射流泵设备：由离心泵、射流器、循环水箱组成。每套带30-60m，用于粉砂、粉土等渗透性较小的土层中降水。原理：喷嘴处断面收缩使水流速度骤增，压力骤降，空腔内产生部分真空，将水气吸上。
① 平面布置
ii）B＞6m或土质不良，则用双排井点；面积较大时，应用环状井点I=1／10
②高程布置
H1—总管平台面至基坑底面的距离。
h –基坑底面至降水后地下水位的最小距离0.5-1.0m。
I—水力坡度
L—井管至基坑中心（单排时至坑底远端） 的水平距离。
如H大于井管长，则可降低埋设面。
H不够时，可以上部集水坑降水，下部井点降水。也可采用二级轻型井点。
轻型井点计算
计算内容：
Q涌、井点的数量n、井距D、抽水设备选用等。
涌水量计算以水井理论为依据。
水井类型：无压井、承压井、完整井、不完整井组合成四种类型井。
①涌水量计算
以单个无压完整井为例，抽水影响半径R，水井半径r。
达西定律 Q=K×I×A=K×dy/dx×2πxy=K*2πxy = H2-h2 =
H—含水层厚度。
h—井内水深。
对单个承压完整井：
M—含水层厚度，S—井中水位降低深度，H—承压水头高。
对于群井：Q涌=？∑Q单 ，将环状井点假
想成半径为x0的圆形井点系统分析计算。
无压完整井环状井点系统：
对无压非完整井群井：以H0代替H。
适用条件：当（长∕宽）＞5或坑宽B＞2R时，应分块计算。
井点管数量n与井距D的确定
n = 1.1Q/q 1.1为备用系数；
q--单根最大出水量， 65πd l ；
d--滤管直径；
井点管间距 D = L/n
实际采用D ：
a)D≥15d（过密干扰大）
b)K较小时，D不宜过大
c)靠河流处，D宜适当减少
d)与总管接头相适应0.8、1.2、1.6、2.0m
由实际采用的D来定n。
轻型井点抽水设备选择
①真空泵：常用W5、W6型干式真空泵， W5带总管长≤100m、W6带总管长≤120m
最低真空度：hk=10（h+△h）（KPa）
h—降水深度；△h—水头损失（1-1.5m）
hk＜真空泵真空度＜浮筒关闭阀门时的真空度
②射流泵：QJD-60、QJD-90、JS-4S，排水分别为：60、90、45m3/h；带总管≤50m
③水泵：一般用离心泵：Q、H吸、（H总）
Q泵≥（1.1-1.2）Q涌；H吸≥S+△h ；
H总≥H吸+H出，S—泵中心至井点下端距离
轻型井点的施工
施工程序：准备工作—井点系统埋设—使用—拆除。
井点系统的埋设：挖总管沟槽→排放总管→埋井点管→弯联管→抽水设备试抽。（关键：冲孔、埋管）
冲水管冲孔、埋管：冲孔管φ50-70，成孔φ300左右，孔深比设计井点深500，井管周围填粗砂，厚6-10cm，填高达滤管顶1-1.5m，上部0.5-1m粘土封口，检查渗水情况，试抽检查。
使用：出水规律：先大后小，先浑后清。要求连续抽水。
必要时，对附近建筑物的沉降观测。
2）电渗井点
如果土的渗透性系数很小，（K<0.1m/d)，利用轻型井点、喷射井点的效果很差
3）喷射井点
适于弱透水层K=0.1-2 m/d，降水深度较大＞6m（可达20m）。1级轻型井点达不到。
喷射井点的设备主要由喷射井管、高压水泵和管路系统组成。
4）管井井点
每隔一定距离打一管井，每一管井用一水泵抽水，由管井、吸（出）水管、水泵组成。
适用于渗水量较大处K=20-200 m3/d。管井间距20-50m，深8-15m，井中降水深可达6-10m，有效降水深3-5m。
5）深井井点
3.适用范围：
集水坑降水法：用于降水深度S较小的粗粒土或渗水量小的粘性土层。
井点降水法：宜用于降水深度S较大或细砂、粉砂、软土地基的土层。
亦可两法灵活（混合）使用
降水开始时间、降水结束时间：一般到基础施工完毕且土方回填后结束。
流砂及其防治
(1)百分比法 表示坡度最为常用的方法,即两点的高程差与其水平距离的百分比,其计算公式如下:坡度=(高程差/水平距离)x100% 使用百分比表示时, 即:i=h/l×100% 例如:坡度3%是指水平距离每100米,垂直方向上升(下降)3米;1%是指水平。
流砂：地下水位以下为细砂、粉砂等土质，用集水坑降水时，坑底下的土在水流作用下形成流动状态，随地下水涌入基坑，这种现象称为流砂。即边挖土边冒砂的现象。
流砂危害：土体丧失承载力、施工条件恶化，工人难以立足，基坑难以挖到设计深度，容易塌方，掏空附近地基引起周围建筑物下沉、倾斜、甚至倒塌。
①流砂发生的原因——动水压力
动水压力：GD = -T = -I﹒rW （作用方向与 T——土对水流的阻力方向相反）
由此可见GD与I、L的关系，GD的作用方向与水流方向相同。
GD方向：向上，不利；向下，有利。
当GD≥rs/（土的浸水重度）时，则土粒处于悬浮状态，土体抗剪强度τ=0，土粒进入基坑，形成流砂。
②在哪些情况下易发生流砂现象？
a、易在粉土、细砂、粉砂、淤泥土中发生。一般下挖超过地下水位0.5m深即要注意。
b、与动水压力GD大小有关，GD大时易发生。
③流砂的防治
主要途径：
a、减少动水压力GD；
b、使动水压力GD方向向下；
c、截断地下水流，增加渗流路径。
具体措施：
a、枯水期施工；
b、抢挖并抛大石块法--用于局部的轻微的流砂，冒砂速度﹤挖土速度的情况；
示坡度最为常用的方法，即两点的高程差与其水平距离的百分比，其计算公式如下：坡度 ＝ (高程差/水平距离)x100 依据国际地理学联合会地貌调查与地貌制图委员会对坡地的分类来划分坡度等级：0°～0.5°为平原，>0.5°～2。
c、设止水帷幕法--渗径L↑，I↓，GD↓，结合基坑支护比较好；
d、水下挖土法--如沉井施工、抓铲施工；
e、人工降低地下水位法—改变GD方向。
④管涌：
当坑底为不透水层，地下水为承压水时，坑底不透水层覆盖土的重量＜承压水顶托力时，即当HrW≥hr土（H--承压水头，h--土层厚）时，会随时发生冒砂现象。
