方格网计算方法
方格网法。
将场地划分为边长10—40m的正方形方格网,通常以20m居多。
再将场地设计标高和自然地面标高分别标注在方格角上,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(挖或填),习惯以“+”号表示填方,“-”表示挖方。
将施工高度标注于角点上,然后分别计算每一方格地填挖土方量,并算出场地边坡的土方量。
将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,即得场地挖方量和填方量的总土方量。
为了解整个场地的挖填区域分布状态,计算前应先确定“零线”的位置。
零线即挖方区与填方区的分界线,在该线上的施工高度为零。
零线的确定方法是:在相邻角点施工高度为一挖一填的方格边线上,用插入法求出零点的位置,将各相邻的零点连接起来即为零线。
零线确定后,便可进行土方量计算。
方格中土方时的计算有两种方法,即四角棱柱体和三角棱柱体法。
①四角棱柱的体积计算方法。
方格四个角点全部为填或全部为挖,其挖方或填方体积为:V=a2(h1+h2+h3+h4)/4
式中:h1、h2、h3、h4—方格四然点挖或填的施工高度,均取绝对值,m;a—方格边长。
方格四个角点中,部分是挖方、部分是填方时,其挖方或填方体积分别为:
V1、2=a2/4×[h12/(h1+h4)+h22/(h2+h3)]
V3、4=a2/4×[h32/(h2+h3)+h42/(h1+h4)]
方格中三个角点为挖方(或填方)另一角点为填方时(或挖方)时,其填方部分的土方量为: V4=a2h43/6(h1+h4)(h3+h4)
其挖方部分土方量为:V1、2、3=a2(2h1+h2+2h3-h4)/6+V4
②三角棱柱体的体积计算方法。
计算时先顺地形等高线将各个方格划分成三角形,每个三角形三个角点的填挖施工高度用h1、h2、h3表示。
当三角形三个角点全部为挖或全部为填时,其挖填方体积为:
V=a2(h1+h2+h3)/6
式中:a—方格边长,m;
h1、h2、h3—三角形各角点的施工高度,用绝对值代入,m。
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,其锥体部分体积为:
V锥=a2h33/6(h1+h3)(h2+h3)
楔形部分的体积为:
V楔=a2/6[h33/(h1+h3)(h2+h3)-h3+h2+h1]
式中:h1、h2、h3—三角形各角点的施工高度,取绝对值,m。
其中h3指的是锥体顶点的施工高度。
一、读识方格网图
方格网图由设计单位将场地划分为边长a若干方格,与测量的纵横坐标相对应,在各方格角点规定的位置上标注角点的自然地面标高(H)和设计标高(Hn),如下图所示。
二、场地平整土方计算
考虑的因素:
①满足生产工艺和运输的要求;
②尽量利用地形,减少挖填方数量;
③争取在场区内挖填平衡,降低运输费;
④有一定泄水坡度,满足排水要求.
⑤场地设计标高一般在设计文件上规定,如无规定:
A.小型场地――挖填平衡法;
B.大型场地――最佳平面设计法(用最小二乘法,使挖填平衡且总土方量最小)。
1、初步标高(按挖填平衡),也就是设计标高。
如果已知设计标高,1.2步可跳过。
场地初步标高:
H0=(∑H1+2∑H2+3∑H3+4∑H4)/4M
H1--一个方格所仅有角点的标高;
H2、H3、H4--分别为两个、三个、四个方格共用角点的标高.
M ——方格个数
2、场地设计标高的调整
按泄水坡度、土的可松性、就近借弃土等调整.
按泄水坡度调整各角点设计标高:
①单向排水时,各方格角点设计标高为: Hn = H0 ± Li
②双向排水时,各方格角点设计标高为:Hn = H0 ± Lx ix ± L yi y
3、计算场地各个角点的施工高度
施工高度为角点设计地面标高与自然地面标高之差,是以角点设计标高为基准的挖方或填方的施工高度.各方格角点的施工高度按下式计算:
hn=Hn-H
式中hn------角点施工高度即填挖高度(以“+”为填,“-”为挖),m;
n------方格的角点编号(自然数列1,2,3,…,n).
Hn------角点设计高程,
H------角点原地面高程.
4、计算“零点”位置,确定零线
方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点,即“零点”。
零点位置按下式计算:
x1=a*h1/(h1+h2)
x2=a*h2/(h1+h2)
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(均用绝对值),m;
a —方格网的边长,m.
5.计算方格土方工程量
按方格底面积图形和表1-3所列计算公式,逐格计算每个方格内的挖方量或填方量.
表1-3 常用方格网点计算公式
6.边坡土方量计算
场地的挖方区和填方区的边沿都需要做成边坡,以保证挖方土壁和填方区的稳定。
边坡的土方量可以划分成两种近似的几何形体进行计算:
一种为三角棱锥体;
另一种为三角棱柱体
A 三角棱锥体边坡体积
V1=A1* l1*1/3
式中l1 ——边坡①的长度;
A1 ——边坡①的端面积;
h2 ——角点的挖土高度;
m——边坡的坡度系数,m=宽/高.
B 三角棱柱体边坡体积
V4=(A1+A2)*l4*1/2
两端横断面面积相差很大的情况下,边坡体积
V4=(A1+A2+4*A0)*l4*1/6
式中l4 ——边坡④的长度;
A1、A2、A0 ——边坡④两端及中部横断面面积.
7.计算土方总量
将挖方区(或填方区)所有方格计算的土方量和边坡土方量汇总,即得该场地挖方和填方的总土方量.
8.例题
【例】某建筑场地方格网如图1-7所示,方格边长为20m×20m,填方区边坡坡度系数为1.0,挖方区边坡坡度系数为0.5,试用公式法计算挖方和填方的总土方量.
三、土方调配
土方调配是土方工程施工组织设计(土方规划)中的一个重要内容,在平整场地土方工程量计算完成后进行.编制土方调配方案应根据地形及地理条件,把挖方区和填方区划分成若干个调配区,计算各调配区的土方量,并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离),确定挖方各调配区的土方调配方案,应使土方总运输量最小或土方运输费用最少,而且便于施工,从而
可以缩短工期、降低成本。
土方调配的原则:力求达到挖方与填方平衡和运距最短的原则;近期施工与后期利用的原则.进行土方调配,必须依据现场具体情况、有关技术资料、工期要求、土方施工方法与运输方法,综合上述原则,并经计算比较,选择经济合理的调配方案。
调配方案确定后,绘制土方调配图。