第四部分 場地設(shè)計(jì)11

場地設(shè)計(jì)

sitedesign土石方計(jì)算：■土石方工程是場地設(shè)計(jì)中比較重要的一環(huán)，尤其在需要大平坦場地的建筑中?！鲇?jì)算填挖土方量時(shí)，由于地形的變化情況比較復(fù)雜，要得到精確的計(jì)算很困難，因而把場地地形根據(jù)計(jì)算需要假設(shè)其為一定的幾何形狀，采用具有一定精度和與實(shí)際情況近似的方法進(jìn)行計(jì)算。■一般計(jì)算填挖土方量主要有網(wǎng)格法、垂直截面法、等高線水平截面法等。

網(wǎng)格法：■網(wǎng)格法是工程土方量計(jì)算中應(yīng)用最為普遍的一種方法；■在進(jìn)行土方量計(jì)算之前，將由等高線表達(dá)的平面圖上把場地劃分成方格網(wǎng)；■每個(gè)方格的邊長根據(jù)計(jì)算精度要求的不同長短也不同?！龉浪愠潭葧r(shí)或場地面積大時(shí)或場地地形不太復(fù)雜時(shí)20或40米網(wǎng)格；■需要比較準(zhǔn)確程度時(shí)或場地面積較小時(shí)或場地地形比較復(fù)雜時(shí)，可以采取5m或10m的方格邊長。

■網(wǎng)格法是以原地面和設(shè)計(jì)地面兩者疊和的平面作為基礎(chǔ)進(jìn)行表達(dá)的。方格網(wǎng)中邊線的交點(diǎn)為角點(diǎn)，一個(gè)方格有4個(gè)角點(diǎn)?！鲈诿總€(gè)角點(diǎn)進(jìn)行原地面高度和設(shè)計(jì)地面高度的表達(dá)?！鍪┕じ叨取鎏钔诒硎尽隽憔€

■網(wǎng)格法是以原地面和設(shè)計(jì)地面兩者疊和的平面作為基礎(chǔ)進(jìn)行表達(dá)的。方格網(wǎng)中邊線的交點(diǎn)為角點(diǎn)，一個(gè)方格有4個(gè)角點(diǎn)?！鲈诿總€(gè)角點(diǎn)進(jìn)行原地面高度和設(shè)計(jì)地面高度的表達(dá)?！鍪┕じ叨取鎏钔诒硎尽隽憔€■網(wǎng)格法是以原地面和設(shè)計(jì)地面兩者疊和的平面作為基礎(chǔ)進(jìn)行表達(dá)的。方格網(wǎng)中邊線的交點(diǎn)為角點(diǎn)，一個(gè)方格有4個(gè)角點(diǎn)?！鲈诿總€(gè)角點(diǎn)進(jìn)行原地面高度和設(shè)計(jì)地面高度的表達(dá)?！鍪┕じ叨取鎏钔诒硎尽隽憔€■

內(nèi)插法：通過已知點(diǎn)得到在它們之間的其他點(diǎn)的情況。已知A點(diǎn)B點(diǎn)，取得在此兩點(diǎn)直線之間的C點(diǎn)情況的內(nèi)插法公式：

y/△h=x/△Ly-C點(diǎn)到參照點(diǎn)A點(diǎn)（或B點(diǎn)）的垂直距離；x-C點(diǎn)到參照點(diǎn)A點(diǎn)（或B點(diǎn)）的水平距離；△h—A點(diǎn)和B點(diǎn)的垂直高差數(shù)值；△L—A點(diǎn)和B點(diǎn)的水平距離數(shù)值。■網(wǎng)格法可以分為三角棱柱體計(jì)算法、四方棱柱體計(jì)算法和平均值計(jì)算法?！鋈抢庵w計(jì)算法是把平面上每個(gè)方格按照對角線劃分為兩個(gè)等腰直角三角形?！龇礁裰胁扇蔷€規(guī)則:所取的對角線盡量能和該方格處地面的等高線平行方向同向。

■全部挖方或全部填方時(shí)

V=a2（h1+h2+h3）/6

■部分挖方部分填方時(shí)零線將三角形劃分成兩部分，一部分是底面為三角形的錐體，另一部分是底面為四邊形的楔體。錐體體積

V=a2h13/6（h1+h2）（h1+h3）楔體體積

V=a2[h13/（h1+h2）（h1+h3）—h1+h2+h3]/6

■四方棱柱體積算法全部挖方或全部填方時(shí)V=a2（h1+h2+h3+h4）/4

■部分挖方部分填方時(shí)，正方形被分割為兩個(gè)梯形。+V=a2（h1+h2）2/4（h1+h2+h3+h4）-V=a2（h3+h4）2/4（h1+h2+h3+h4）

■部分挖方部分填方時(shí)，正方形被分割為一個(gè)三角形和一個(gè)五邊形。三角形部分體積：V=a2h13/6（h1+h2）（h1+h4）五邊形部分體積：V=a2（h2+

h3+h4）[1-h12/2（h1+h2）（h1+h4）]/5

■部分挖方部分填方時(shí)，正方形被分割為兩個(gè)三角形和一個(gè)六邊形。兩個(gè)三角形部分體積：V=a2h13/6（h1+h2）（h1+h4）+a2h33/6（h3+h2）（h3+h4）六邊形部分體積：V=a2（h2+h4）[1-h12/2（h1+h2）（h1+h4）-h32/2（h3+h2）（h3+h4）]/6

■

平均值計(jì)算法平均值法相對三菱柱或四方體計(jì)算在準(zhǔn)確度上要低一些，但計(jì)算花費(fèi)時(shí)間卻大為減少，適用于全部挖方或全部填方的場地。一個(gè)方格全部挖方或者全部填方的體積，由于4個(gè)角點(diǎn)為相同的填挖狀態(tài)，其體積可歸納為：V=a2（h1+h2+h3+h4）/4

推導(dǎo)：V=a2（∑h1+2∑h2+3∑h3+4∑h4）/4■

在某場地按照20mx20m的布置網(wǎng)格，已經(jīng)計(jì)算并標(biāo)注出原地面標(biāo)高、設(shè)計(jì)地面標(biāo)高和施工高度。要求計(jì)算此網(wǎng)格內(nèi)場地的挖土方量和填土方量以及總土方量，并決定向場內(nèi)運(yùn)土還是向場外運(yùn)土。（建筑學(xué)場地設(shè)計(jì)P123書P136電子版）

■計(jì)算過程總填方量總挖方量總土方量向外運(yùn)土量

垂直截面法：■垂直截面法垂直截面法的計(jì)算條件主要是場地等高線比較有規(guī)則，尤其對帶狀場地最適用，比如道路、排水溝、停車場等?！雒肯噜弮蓚€(gè)垂直截面的場地挖方量或填方量的計(jì)算公式為:V=[（S1+S2）/2]×L■垂直截面法計(jì)算公式：V=（S1/2+S2+S3+…+Sn-1+Sn/2）×L

垂直截面法：■垂直截面法垂直截面法的計(jì)算條件主要是場地等高線比較有規(guī)則，尤其對帶狀場地最適用，比如道路、排水溝、停車場等?！雒肯噜弮蓚€(gè)垂直截面的場地挖方量或填方量的計(jì)算公式為:V=[（S1+S2）/2]×L■垂直截面法計(jì)算公式：V=（S1/2+S2+S3+…+Sn-1+Sn/2）×L

一般間距取相同，根據(jù)精度和場地大小常常以5M-40M為間距■

某地形ABCD為20mx20m，在其范圍內(nèi)經(jīng)過平整后建成停車場，停車場的平面坡度為4%，從西向東傾斜。又知西側(cè)和道路相交的控制點(diǎn)為M點(diǎn)(即AB線的中心點(diǎn))，標(biāo)高為88.3m要求用垂直截面法(截面間距5m)計(jì)算在ABCD范圍內(nèi)的上石方量。

等高線水平截面法：■等高線水平截面法等高線水平截面法和垂直截面法的原理基本相同。V=（S1/2+S2+S3+…+Sn-1+Sn/2）×h■某坡地進(jìn)行填土改造。根據(jù)原地形等高線圖和設(shè)計(jì)等高線圖，要求用等高線水平截面法計(jì)算填土量。

網(wǎng)格法：■非完整方格部分整合規(guī)則：當(dāng)一個(gè)非完整部分的面積明顯大于一個(gè)方格面積的1/2時(shí)，擴(kuò)大此非完整部分為一個(gè)方格面積，其新方格的最外邊的標(biāo)高宜和原非完整部分外邊的標(biāo)高相同。當(dāng)一個(gè)非完整部分的面積明顯小于一個(gè)方格面積的1/2時(shí)，取消此非完整部分。當(dāng)一個(gè)非完整部分的面積接近一個(gè)方格面積的1/2時(shí)，可以和同狀態(tài)的另一非完整部分合為一個(gè)方格面積，或者根據(jù)其他非完整部分情況分化或補(bǔ)全成一個(gè)方格面積。

■非完整方格部分整合規(guī)則：某場地以邊長20m的方格劃分成4個(gè)方格和11個(gè)非完整部分，全部為填方。已經(jīng)計(jì)算并標(biāo)注出施工高度。要求粗略計(jì)算場地土石方量。不考慮護(hù)坡。

土石方調(diào)配：■土石方調(diào)配原則盡量達(dá)到挖方量、填方量平衡，運(yùn)距最短；先期施工與后期施工相結(jié)合；分區(qū)與全場相結(jié)合；與大型地下建筑的施工相結(jié)合；選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向。

■調(diào)配區(qū)劃分原則調(diào)配區(qū)應(yīng)與工程建(構(gòu))筑物的平面位置相協(xié)調(diào)，并考慮它們的開工順序、工程的分期施工順序；調(diào)配區(qū)的大小應(yīng)滿足土方施工主導(dǎo)機(jī)械(鏟運(yùn)機(jī)、挖土機(jī)等)的技術(shù)要求。調(diào)配區(qū)范圍應(yīng)和土方工程量計(jì)算用的方格網(wǎng)協(xié)調(diào)，一般可由若干個(gè)方格組成一個(gè)調(diào)配區(qū)。當(dāng)土方運(yùn)距較大或場地范圍內(nèi)土方不平衡時(shí)，可根據(jù)附近地形情況，考慮就近取土或就近棄土。

其他影響：■土的可松性：自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后其體積因松散而增大，回填以后雖然經(jīng)過壓實(shí)，仍然不能恢復(fù)到原來的體積。

■場地表面鋪地填方時(shí)場地設(shè)計(jì)地面需要鋪地時(shí)；挖方時(shí)場地設(shè)計(jì)地面需要鋪地時(shí)；填方時(shí)原地面有鋪地時(shí)；挖方時(shí)原地面有鋪地時(shí)。

土石方平衡：■根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的使用要求，結(jié)合用地地形特點(diǎn)和施工技術(shù)條件，合理確定建筑物、構(gòu)筑物道路等標(biāo)高，做到充分利用地形，少挖填土石方，使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理，這就是豎向布置設(shè)計(jì)的主要工作?！鲐Q向布置的目的是改造和利用地形，使確定的設(shè)計(jì)標(biāo)高和設(shè)計(jì)地面能滿足建筑物、構(gòu)筑物之間和場地內(nèi)外交通運(yùn)輸合理要求，保證地面水有組織的排除，并力爭土石方工程量最小。■在場地平整中影響工程成本的主要是土石方工程量的大小、挖填機(jī)械及運(yùn)輸車輛的使用情況。

■沒有場外條件限制的場地平整一般有三種方法，即挖填土方量平衡法、垂直截面平衡法和最小二乘法。

當(dāng)場地標(biāo)高沒有特殊要求和限制時(shí)，常用的設(shè)計(jì)方法為挖填平衡法。垂直截面平衡法是針對地面比較規(guī)則，并且地形不復(fù)雜的場地的。最小二乘法(即最佳設(shè)計(jì)平面法)主要針對大型場地的豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)，應(yīng)用最小二乘法原理，計(jì)算出最佳設(shè)計(jì)平面，可以滿足挖填土方量平衡和總土方量最小兩個(gè)條件。

土石方平衡：土石方量最小和場地選擇：■不考慮場地規(guī)劃限制、場地坡度、土的可松性等因素影響，場地平整在達(dá)到土石方平衡時(shí)，一般容易接近土石方量最小?！鲈谕潦狡胶鉃榍疤釛l件時(shí)，同樣的一塊場地范圍，隨著所處原地面坡度的增加，其總土方量也會(huì)增加。

■在起伏變化不劇烈的地面上，以填挖平衡為前選擇設(shè)計(jì)場地位置，可以參考以下選址規(guī)則:選擇設(shè)計(jì)場地位置時(shí)，使設(shè)計(jì)場地在原地形圖上進(jìn)行移動(dòng)判別，當(dāng)設(shè)計(jì)場地范圍內(nèi)包含的原地面等高線越少，其總土方量越小;當(dāng)包含的原地面等高線最少，可以認(rèn)為其總土方量也最少。在不同的選址上，當(dāng)設(shè)計(jì)場地包含的原地面等高線數(shù)目相同時(shí)，增加輔助等高線進(jìn)一步判別。

■

在某一山坡上準(zhǔn)備修整出一個(gè)70mx70m的場地，要求取得場地位置。場地方向?yàn)槟媳毕颍谑渴狡胶獾那疤嵯?，要求?dòng)土方最少?！?/p>

在某一山坡上準(zhǔn)備修整出一個(gè)40mx40m的場地，要求取得場地位置。場地方向?yàn)槟媳毕?，在士石方平衡的前提下，要求?dòng)土方最少。

■

經(jīng)過判別找到符合要求的選址時(shí)，若沒有要求設(shè)計(jì)場地的方向，怎樣安排設(shè)計(jì)場地的方向才能使總土石方量最少?■

如果考慮場地與原地形的協(xié)調(diào)、場地同整體規(guī)劃的統(tǒng)一、場地對外交通的順暢等因索，場地一邊(主要是長邊)應(yīng)平行于等高線來進(jìn)行布置，如果不考慮其他因素，追求最小總土石方量，場地的邊緣與等高線形成一定的角度，可以達(dá)到要求。■但是當(dāng)場地邊緣的等高線密度變化大，還是要進(jìn)行土石方量計(jì)算來加以比較確定。

結(jié)論：■

如果考慮場地與原地形的協(xié)調(diào)、場地同整體規(guī)劃的統(tǒng)一、場地對外交通的順暢等因索，場地一邊(主要是長邊)應(yīng)平行于等高線來進(jìn)行布置;如果不考慮其他因素，追求最小總土石方量，場地的邊緣與等高線形成一定的角度，可以達(dá)到要求?！龅钱?dāng)場地邊緣的等高線密度變化大，還是要進(jìn)行土石方量計(jì)算來加以比較確定。

■填挖土方量平衡法的基本原理:在原地形圖上將場地劃分呈方格網(wǎng)(邊長為10m,20m,40m等)后，先得到每個(gè)方格在填挖平衡時(shí)的平均標(biāo)高，即方格的四角標(biāo)高相加后，除以方格的角數(shù)4;然后在全場地范圍內(nèi)，把這些平均標(biāo)高進(jìn)行再平均，得到填挖平衡時(shí)的場地新標(biāo)高，即這些平均標(biāo)高相加后，除以方格數(shù)。推導(dǎo)出：

填挖土方量平衡法：■某場地以20m邊長劃分為5個(gè)方格。要求平整場地為水平后填挖土方量平衡。計(jì)算并標(biāo)出在填挖平衡下各個(gè)角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高、原地面標(biāo)高和施工標(biāo)高，同事標(biāo)注方格網(wǎng)上零點(diǎn)的位置(不考慮松土系數(shù)、排水坡度要求等因素，要求用填挖土方量平衡法)?！瞿硤龅?0mx30m，已經(jīng)確定了位置。在填挖土石方平衡要求下進(jìn)行平整至水平面。要求確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高和零線的位置(不考慮松土系數(shù)、排水坡度要求等因素)（建筑學(xué)場地設(shè)計(jì)P138書P150電子版）