风景园林工程课件第一章 土方工程.ppt

第一章 土方工程,学习土方工程的意义： 1、土方工程完成的速度和质量，直接影响着后续工程，它和整个工程建设的进度关系密切。 2、土方工程的投资和工程量一般都很大，大的土方工程施工工期也很长。 土方工程内容： 1、竖向设计 2、土方工程量的计算与平衡调配工作,第一节 园林用地的竖向设计,一、定义 二、竖向设计内容 三、地形竖向设计原理 四、竖向设计的方法,一、定义 竖向设计 —是指在一块场地上进行垂直于水平方向的布置和处理,二、竖向设计内容 1、地形设计 2、园路、铺装场地、桥梁的竖向设计 3、建筑和其它园林小品的竖向设计 4、植物种植对高程的要求 5、地面排水设计 6 管道综合,三、地形竖向设计原理,1利用为主，适当改造 2统筹兼顾，满足功能 3挖填结合，土方平衡 4就地取材，就近施工,四、竖向设计的方法,（一） 等高线法 一般地形测绘图和园林设计图都是以等高线和点标高来表示其地形状况。 1、等高线的概念 用一组垂直间距相等、平行于水平面的假想面与自然地貌相切，所得到的交线在平面上的投影即为等高线。,（一）等高线法 （二）断面法 （三）模型法,,3D等高线,等高线是用二维平面来表示三维的形状，它不仅能描绘出地形、地物的整个空间轮廓，还能将设计等高线、标高值、原地形等高线三者紧密结合在一张图上，便于设计和土方量计算。,2、等高线的性质 a、同一条等高线上所有的点的标高相同。 b、每一条等高线都是闭合的 c、等高线的水平间距的大小表示地形的缓或陡 d、等高线一般不相交、重叠或合并，只有在悬崖处的等高线才可能出现相交的情况,e、等高线不能随便横穿过河流、峡谷、堤岸和道路等,,3、等高线的表示形式及常见地形的特点,（1）山脊， 在规划中，道路、停车场、建筑均可沿山脊线布置。 （V形等高线）,,,山脊顶部顺山脊线布置的建筑和道路,,（2）山谷， 山谷不易安排道路，易做理水工程系统。 （V形等高线）,（3）山丘、山峦、山峰等。常在景观中作为焦点物或具有支配地位建筑物的布置点。 右图山丘和盆地的等高线表示图 （4）盆地，设置明沟或地下管道排除雨水；也可布置为一个湖泊或水池。,,（5）山坡，坡面坡度的变化把园林景观划分成容易理解的单元.,,,,山坡形成凹面时，上升的坡面显得更加优美；山坡形成凸面时，高度感加强。在设计时，可根据设计意图选择山坡面的形式，如舒缓山道边的山坡可选择凹面；在有限的场地，设计山体，凸面山坡更能让人体验山的高度。,高 差：平面的垂距即为等高距h， 水平间距：两相邻等高线间的垂距在水平投影面上的投影即为 等高线“平距”L。,4 用设计等高线进行竖向设计,,,用 i表示,等高线1,等高线2,用等高线进行设计时，经常要用到以下两个公式：一是坡度公式：,第二个是用插入法求两相邻等高线之间，任意点高程的公式， 即： HX=Ha±Xh/L 式中：HX----任意点标高 Ha----位于底边等高线的高程 X----该点距底边等高线的距离 h----等高距 L----过该点的相邻等高线间的最小距离,例：图为对某广场作边长为20m的方格控制网后，其中一边的四个角点的情况。根据等高线求角点a和角点b的原地形标高。 解：本题中角点a属于第一种情况，过点a作相邻两等高线间距离的最短的线段。用比例尺量得x=7.5，L=12.5m， h=0.2m，代入公式（1） Ha=20.60＋（7.5×0.2）/12.5=20.72m 角点b则属于上述的第三种情况。用最短的直线连接b点及20.60，20.80等高线。由图上量得x=13.0，L=12.0m，代入公式（3） Hb=20.60＋（13×0.2）/12.0=20.82m 角点f和角点g的原地形标高，可以通过等高线20.20、20.40以及20.60同理求得。,具体实例,（1）、坡度改变 （2）、平垫沟谷 （3）、削平山脊 （4）、园基（场地）平整,（1）坡度的改变 等高线间距的疏密表示着地形的缓陡。 在设计时，如果高差H不变，可用改变等高线间距L来减缓或增加地形的坡度。,,,,,α,,坡度变化,,,,,（2）平垫沟谷 平垫场地的设计，可以用平直的设计等高线和拟垫一部分的同值等高线连接。 其连接点就是不挖不填的点，也叫“零点”；这些相邻点的联线，叫做“零点线”，也就是垫土的范围。,上左：平垫沟谷自然坡度的等高线设计 上右：平垫沟谷指定坡度的等高线设计,,,,,,,,,,,,64.0,63.0,62.0,61.0,60.0,60.0,61.0,62.0,63.0,64.0,,,零点,A,B,,（3）削平山脊 设计方法与平垫沟谷相同。,（4）平整场地 园林中的场地包括铺装的广场,建筑地坪及各种文体活动场地和较平缓的种植地段，如草坪，较宽的种植带等。 为方便排水，最小坡度0.5‰,一般集散广场坡度在1%一7%,足球场3‰-4‰,篮球场2%-5%,排球场2%一5%。,排水坡度可以是沿长轴的两面坡或沿横轴的两面坡,也可以设计成四面坡、环行坡，这取决于周围环境条件。,,,,,,,,,,,,,,,零点,,,例 :景区中有一场地如图所示，按图上要求，将场地平整成广场，设计等高线的等高差为0.2m，求该平整场地的零点线，并表示出挖方、填方的范围。 解：依据坡面的坡向和坡度，坡面的顶点A的高程为50.0，用坡度公式求高度为49.8等高线的水平间距。 AB=h÷i=0.2÷2%=10m AC=AD=0.2÷1%=20m 按比例将B、C、D绘制在图纸上，将它们连成一线，延长至广场边线，即为坡面的设计等高线；相邻等高线的位置，根据等高差值，同法，可以求出广场所有的设计等高线。 找出等高线数值相同的原等高线和设计等高线的交点，即为零点。将零点相连为零点线；零点线划分出挖方、填方区。,,平整场地的等高线设计,（二）断面法,,断面法是用许多断面表示原有地形和设计地形的状况的方法。此法便于计算土方量。,（三）模型法,模型法用于表现直观形象，具体。但制作费工费时，投资较多。大模型不便搬动。如需保存，还需专门的放置场所 .,第二节. 土方工程量计算,土方计算的作用 ①修订设计；②控制预算；③进行施工组织设计等。 精度：估算、计算 方法： 1、用求体积的公式估算 2、断面法 3、方格网法,一、用求体积的公式进行估算,,二、断面法 以一组等距（或不等距）的互相平行的截面将拟计算之对象分成“段”，分别计算每“段”之体积，然后相加，即得对象的总土方量。,其计算公式如下: （段） V=(S1+S2)×L/2 当 S1=S2 时 V=S×L,,断面法根据其取断面的方向不同可分为： 垂直断面法 水平断面法(或等高面法) 成角断面法（与水平面成一定角度）。,,适合于：带状土山、水体、沟、堤、沟渠、路堑,（一）垂直断面法,上公式虽然简便,但在S1和S2的面积相差较大或两相邻断面之间的距离大于50米时,计算的结果,误差较大,遇上述情况,可改用以下公式运算： V=L/6 (S1+S2+4S0) 式中S0---中间断面面积。,,V=(S1+S2)×L/2,S0的面积有二种求法： (1)用求棱台中截面面积公式:,S0=1/4（S1+S2+2√S1∙S2 ）,(2)用S1及S2各相应边的算术平均值求S0的面积。,,a1,a2,,(a1+ a2 )/2,,例:设有一土堤,计算段两端断面呈梯形,各边数值如图。二断面之间的距离为6Om,试比较用算术平均法和拟棱台公式计算所得结果。,先求S1、S2面积 S1=〔1.85*(3+6.7)+(2.5-1.85)*6.7〕/2 =11.15m2 S2=〔2.5*(3+8)+(3.6-2.5)*8〕/2 =18.15m2 ①用算术平均法求土方量 V=(S1+S2)*L/2 V=(11.5+18.15)*60/2=879m3,,,,,,,,② 用拟棱台公式求土堤土方量。 i) 用求棱台中截面面积公式求中截面面积。 S0=(S1+S2+2√S1∙S2 )/4 =(11.15+18.15+2√11.15×18.15)/4 =14.44m2 V=(S1+S2+4 S0)L/6= (11.15+18.15+4*14.44)*60/6 =870.6m2 ii) 用S1及S2各对应边的算术平均值求取S0 S0=〔2.175(3+7.35)+(3.05-2.18)7.35〕/2 =14.46m2 V=(S1+S2+4S0)/6 =(11.15+18.15+4*14.46)*60/6 =871.6m3,,,,,,,,,,常见断面积计算公式,（二）、等高面法(水平断面法) 等高面法是沿等高线取断面,等高距即为二相邻断面的高,计算方法同断面法。,其计算公式如下: V=(S1+S2)h/2+(S2+S3)h/2…(Sn-1+Sn)/2+(Sn*h)/3 =（S1/2+Sn/2+S2+S3+…+Sn-1）*h+Sn*h/3 式中V---土方体积(m3) S---断面面积(m2); h---等高距(m),等高面法最适于大面积的自然山水地形的土方计算。,第三节 土方施工,一、土方施工的基本知识 二、土方施工,一、土方施工的基本知识,土方工程分类 : 土方工程根据其使用期限和施工要求，可分为： 永久性和临时性,根据土的工程特性分：,1软土 2人工填土 3黄土 4膨胀土 5红粘土 6盐渍土,,1 土壤的容重 单位体积内天然状况下的土壤重量, 单位为kg/m3, 在土方施工中把土壤分为松土、半坚土、坚土等类.,2 土壤的自然倾斜角(安息角) 土壤自然堆积，经沉落稳定后的表面与地平面所形成的夹角，就是士壤的自然倾斜角，以α表示。,表1-3-1 土壤自然倾斜角 （单位：度）,边坡坡度 土方工程的边坡坡度以其高和水平距之比表示 则： 边坡坡度=h/L=tgα 工程界习惯以1:M表示,M是坡度系数。 1：M=1：L/h，所以，坡度系数是边坡坡度的倒数，例坡度1：3的边坡也可说坡度系数M=3的边坡。,在高填或深挖时，应考虑土壤各层分布的土壤性质以及同一土层中土壤所受压力的变化，根据其压力变化采取相应的边坡坡度,表1-3-2 永久性土工结构物挖方的边坡坡度,3 土壤含水量 土壤的含水量是士壤孔隙中的水重和土壤颗粒重的比值。 土壤含水量在5％内称干土，在30％以内称潮土,大于30%称湿土。,4 土壤的相对密实度 它是用来表示土壤在填筑后的密实程度,最密实,松散,辗压或夯实,,,,,,,,,,(5)土壤的可松性 土壤经挖掘后,其原有紧密结构遭到破坏,土体松散而使体积增大的性质。 表示: ①最初可松性系数 Kp=开挖后土壤的松散体积V2/开挖前土壤的自然体积V1 ②最后可松性系数 K′p=运至填方区夯实后土壤的体积V3/开挖前土壤的自然体V1,根据体积增加的百分比而言,可用下式表示: ①最初体积增加百分比=(V2-V1)/V1×100%=(Kp-1)× 100% ②最后体积增加百分比=（V3-V1）/V1×100% =( K′p-1) )× 100%,二、土方施工,在造园施工中,由于土方工程是一项比较艰巨的工作。所以准备工作和组织工作不仅该先行,而且要做得周全仔细,否则因为场地大或施工点分散,容易造成窝工甚至返工,而影响工效。 土方施工的内容和步骤大致如下： （一）准备工作 （二）土方施工,1.清理场地 (1)伐除树木 土方开挖深度不大于50cm的树木,必须连根拔除,用人工挖掘清理树墩。直径在5Ocm以上的大树墩可用土机铲除或用爆破法清除。 (2) 建筑物和地下构筑物的拆除,应根据其结构特点进行工作,并遵照《建筑工程安全技术规范》的规定进行操作。 (3) 如果施工场地内的地面、地下或水下发现有管线通过或其它异常物体时,应事先请有关部门协同查清,未查清前,不可动工,以免发生危险或造成其它损失。,（一）准备工作,2.排水 场地积水不仅不便于施工,而且也影响工程质量,在施工之前,应该设法将施工场地范围内的积水或过高的地下水排走。 (1) 排除地面积水 在施工前,根据施工区地形特点在场地周围挖好排水沟(在山地施工为防山洪,在山坡上方应做截洪沟)。使场地内排水通畅,而且场外的水也不致流入。 (2) 地下水的排除 排除地手水方法很多,但一般多采用明沟,引至集水井，并用水泵排出；,图 1-3-5 排水沟分层挖掘、单向出土挖湖施示意A、C、E均为排水沟,图 1-3-4 排水沟一次挖到底, 双向出土挖湖施工示意,3、定点放线 在清场之后,为了确定施工范围及挖土或填土的标高,应按设计图纸的要求,用测量仪器在施工现场进行定点放线工作。,1,2,3,(1)平整场地的放线 用经纬仪将图纸上的方格测设到地面上,并在每个交点处立桩木,边界上的桩木依图纸要求设置。 桩木的规格及标记方法：侧面须平滑,下端削尖,桩上应表示出桩号(施工图上方格网的编号)和施工标高(挖土用“+“号,填土用“一“号)。,图1-3-8高地分层放线,图1-3-7自然平地放线,(2)自然地形的放线 挖湖堆山,首先确定堆山或挖湖的边界线, 在施工图上画方格,再把方格网放到地面上,而后把设计地形等高线和方格网的交点,一一标到地面上并打桩,桩木上也要标明桩号及施工标高。,,（3） 水体工程的放线工作线,图l-3-9挖湖边坡样板,岸线和岸坡的定点放线 使用边坡样板,土方工程施工的内容： 挖、运、填、压。 施工方法可采用： 人力施工、机械化或半机械化施工。,（二）土方施工,1,2,3,1.土方的挖掘 (1)人力施工：施工工具主要是锹、镐、钢钎等,人力施工不但要组织好劳动力而且要注意安全和保证工程质量。 ①施工者要有足够的工作面,一般平均每人应有4-6m2。 ②开挖土方附近不得有重物及易坍落物。 ③在挖土过程中,随时注意观察土质情况。 ④挖方工人不得在土壁下向里挖土,以防拥塌。 ⑤在坡上或坡顶施工者,要注意坡下情况,不得向坡下滚落重物。 ⑥施工过程中注意保护基桩、标高桩。,(2)机械施工 主要施工机械有：推土机、挖土机等。 挖湖挖山应注意： ①推土前应识图或了解施工对象的情况,在动工之前应向推土机手介绍拟施工地段的地形情况及设计地形的特点。 了解实地定点放线情况,如桩位、施工标高等。 ②注意保护表土: 先用推土机将施工地段的表层熟土(耕作层)推到施工场地外围,待地形整理停当,再把表土铺回来。,③桩点和施工放线要明显,推土机施工活动范围较大,施工地面高低不平, 桩木和施工放线很容易受破坏。 a.应加高桩木的高度,桩木上可做醒目标志(如挂小彩旗或桩木上涂明亮的颜色)。,图1-3-11挖土,b.施工期间,施工人员应该经常到现场,随时随地用测量仪器检查桩点和放线情况,,2.土方的运输 一般竖向设计都力求土方就地平衡,以减少土方的搬运量,土方运输是较艰巨的劳动,人工运土一般都是短途的小搬运。 运输距离较长的,最好使用机械或半机械化运输。不论是车运人挑,运输路线的组织很重要,卸土地点要明确,施工人员随时指点,避免混乱和窝工。,3.土方的填筑 土壤的质量要根据填方的用途和要求加以选择,在绿化地段土壤应满足种植植物的要求,而做为建筑用地则以要求将来地基的稳定为原则。 (1)大面积填方应该分层填筑,一般每层20一5Ocm,有条件的应层层压实。 （2）在斜坡上填土,为防止新填土方滑落,应先把土坡挖成台阶状,然后再填方。,图1-3-12填土,(3)挑土堆山 土方的运输路线和下卸,应设计以山头为中心结合来土方向进行安排。一般以环形线为宜，车辆或人挑满载上山，土卸在路两侧，空载的车（人）沿路线继续前行下山，车（人）不走回头路不交叉穿行 。 如果土源有几个来向,运土路线可根据设计地形特点安排几个小环路,小环路以人流车辆不相互干扰为原则。,图1-3-13运土,4.土方的压实。 人力夯压可用夯、碾等工具;机械碾压可用碾压机或用拖拉机带动的铁碾。小型的夯压机械有内燃夯、蛙式夯等。 为保证土壤的压实质量,土壤应该具有最佳含水率。,各种土壤夯实最佳含水率（%）,夯压,如土壤过分干燥,需先洒水湿润后再行压实。在压实过程中应注意以下几点: (1)压实工作必须分层进行。 (2)压实工作要注意均匀。 (3)压实松土时夯压工具应先轻后重。 (4)压实工作应自边缘开始逐渐向中间收拢。否则边缘土方外挤易引起坍落。,实验：方格网法 适宜于：破碎的地形设计如：停车场、集散广场、体育场、露天演出场等等。,工作程序: (1)在附有等高线的施工现场地形图上作方格网控制施工场地。 (2) 求出各角点的原地形标高，并标记在图上; （插入法或现场测定） (3) 确定各角点的设计标高; (4)比较地形标高和设计标高,求出施工标高; (5)土方计算。,某块地将整成广场，纵坡1.5%，横坡2%，土方就地平衡，求其施工标高和土方量,(一)、根据场地情况作边长20m的方格控制网 用插入法求出各角点原地形标高；,（二）、求平整标高H0 把一块高低不平的地面在保证土方平衡的提下，挖高垫低使土地成为水平的，这个水平面的高程就是平整标高。,图 平整地形透视图,,,,,该土体自水准面以上经平整后的体积V平 V平=H0×（N × a2 ） 式中V平——该土体自水准面以上经平整后的体积； H0=V/（N×a2 ） N——方格数； H0——平整标高； a——方格边长,1,2,3,,,,,根据平整前后这块土体体积相等的条件 V平=V原=V设 平整前体积为各方格体积之和 V原= V原1+ V原2+ V原3+ V原4+ V原5 +V原6+ V原7+ V原8 每个方格体积为底面积乘平均高度 V原1=a2*(h1-1+ h1-2+ h2-1+ h2-2)/4,组成一个方格的点其高程在运算过程中计算一次；组成两个方格的点其高程在运算过程中计算两次；组成三个方格的点其高程在运算过程中计算三次；组成四个方格的点其高程在运算过程中计算四次。,V＝H0×N×a2=（∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4）× a2/4 h1: h1-1+h1-5+h2-1+h2-5+h4-2+h4-4 式中h1——计算时使用一次的角点高程； h2——计算时使用二次的角点高程； h3——计算时使用三次的角点高程； h4——计算时使用四次的角点高程。 H0=（∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4）/4N,1,2,3,,,实际工作中影响平整标高的还有其它因素 外来土方或者弃土： △h=Q/Na2 可改写成 H0=(∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4)/4N±Q/Na2,H0=（∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4）/4N,例题中 ∑h1=h1-1+hl-5十h2-1+h2-5+h4-1十h4-3 =20.29+20.23+19.37+19.64+18.79+19.32 =117.64 2∑h2=(h1-2+h1-3 +h1-4+ h3-1+ h3-3+ h4-2)×2 =(20.54+20.89+21.00+19.50+19.39+19.35)×2 =241.34 3∑h3=（h2-2 +h2-4）×3 =(19.91+20.15)×3 =120.18 4∑h4=（h2-3+h3-2）×4 =(20.21+20.50)×4 =162.84 N=8 H0=(117.64+241.34+120.18+162.84)/32 ≈20.06m,(三)确定H0与设计标高的关系 确定Ho位置的方法: 1.图解法 图解法适用于形状简单规则的场地。如正方形、长方形、圆形的等。,2.数学分析法 假设一个和我们所要求的设计地形完全一样的土体,利用土体的假设标高反求其平整标高的位置。 图中设1-3点设计标高为x,则依给定的坡向、坡度和方格边长,可以算出其它各角点的假定设计标高, 如1-3和点1－4之间的高差为: h=i·L=0.02×20=0.4m 则点1-4的假定设计标高为X-0.4m。,x,,平整标高H0,设计标高,,以方格线距为设计等高线距,设计地形图,,,,,x,i=2%,l=20m,原地形标高,,h,平整标高用于设计地形，含有X H0=（∑h设1+2∑h设2+3∑h设3+4∑h设4）/ 4 N ∑h1′=x-0.8+x-0.8+x-1.1+x-1.1+x-1.3+x-1.3 =6x-6.4m 2∑h2 ′=(x-0.4+x+x-0.4+x-1.0+x-1.0+x-0.9)×2 =12x-7.4m 3∑h3 ′=(x-0.7+x-0.7) ×3 =6x-4.2m 4∑h4 ′=(x-0.3+x-0.6)×4 =8x-3.6m H0=(6x-6.4+12x-7.4+6x-4.2+8x-3.6)/32 = x-0.675 H0=X-0.675 H0=20.06 X=20.06+0.675=20.74 以此求出各角点设计高程的确定值。,1,2,3,,,原地形标高,平整标高H0,设计标高,,,（四）求施工标高 施工标高=原地形标高--设计标高 得数〞+〝号者为挖方,〞-〝号者为填方。,1,2,3,(五) 求零点线 相邻二角点之间,如若施工标高值一为”+”数，一为“-”数，则它们之间必有零点存在，其位置可用下式求得。 X=h1×a/(h1+h2) 式中 x---零点距h1 一端的水平距离(m); h1, h2-----方格相邻二角点的施工标高绝对值(m); a----方格边长(m). 例题中，以方格Ⅰ的1-1点施工标高为+0.35m,2-1点施工标高为-0.27m,取绝对值代入公式求其零点。 h1=0.35 h2=0.27 a=20 x=11.3m,,零点,a=??,挖填方区划图,Ⅳ,Ⅰ,（六） 土方计算 零点线为计算提供了填方、挖方的面积，而施工标高又为计算提供了挖方和填方的高度。依据这些条件，便可选择适宜的公式求出各方格的土方量。,由于零点线切割方格的位置不同，形成各种形状的棱柱体，以下将各种常见的棱柱体及其计算公式列表如下:,在例题中方格Ⅳ四个角点的施工标高值全为”+”号，是挖方，用公式（1-22）计算 VⅣ=106m3 方格Ⅰ中二点为挖方，二点为填方用公式（1-23）计算。则 +V1=a(b+c)×∑h/8 a=20m b=11.25m c=12.25m ∑h=0.35＋0.20＋0＋0＝0.55m +V1=32.3m3 -V1=16.5m3 依法可将其余各个方格的土方量逐一求出，并将计算结果逐项填入土方量计算表（表1-2-3）。,,(七)绘制土方平衡表及土方调配图 平衡表能了解各个区的出土量和需土量、调拨关系和土方平衡情况。,土方平衡表,,土方量调配图,调配图则可看到各区的土方盈缺情况,土方的调拨量,调拨方向和距离。,土方调配表,方格法进行土方工程量计算的一般顺序,1、在施工地形图（等高线）上作方格网，控制场地。 2、测各角点高程（插入法） 3、求H0 4、根据设计地形图，找出各角点关系，求各角点设计高程。 5、求施工标高 6、求“零点线”位置，确定填、挖方范围 7、土方计算,结果要求：,1、作出土方量调配图 2、土方平衡表 3、土方调配表 4、对各角点进行施工立桩说明,--,例题 某建筑场地方格网如图所示，方格边长为20m×20m,求出挖填方范围和体积.,,h1=251.50-251.40=0.10m h2=251.44-251.25=0.19m h3=251.38-250.85=0.53m h4=251.32-250.60=0.72m h5=251.56-251.90=-0.34m h6=251.50-251.60=-0.10m h7=251.44-251.28=0.16m h8=251.38-250.95=0.43m h9=251.62-252.45=-0.83m h10=251.56-252.00=-0.44m h11=251.50-251.70=-0.20m h12=251.46-251.40=0.06m,