第一章 土方工程.ppt

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1、第一章 土方工程,知识目标 了解土壤工程性质 掌握园林用地竖向设计的表达方法 掌握士方工程量计算的方法 掌握士方的平衡与调配 掌握士方施工的方法 能力目标 能进行园林地形的竖向设计 能进行园林地形的士方量计算 能进行园林地形的施工放线 本章主要内容 土壤工程性质 园林用地的竖向设计 士方量计算 士方的平衡与调配 士方施工,第一节 土壤的工程性质 土壤的工程性质对土方工程的稳定性、施工方法、工程量及工程投资有很大的影响，也涉及工程设计、施工技术及施工组织的安排。 就园林工程而言，影响较大的是土壤密度、自然安息角、含水量、可松性系数及渗透系数等几种主要物理性质。 一、土壤的密度(容重) 概念：单位

2、体积内天然状态下的土壤质量。 单位：kg/m3,土壤密度的大小直接影响着施工的难易程度和开挖方式，容重越大，挖掘越难，所以施工中应根据具体的土壤类别来制定施工技术和定额。 在土方施工中按密度把土方分为松土、半坚土、坚土等类。,表1-1 土的工程分类,二、土壤的安息角 1、安息角的定义 土壤自然堆积，经沉落稳定后。将会形成一个稳定的、坡度一致的土体表面，此表面即称为土壤的自然倾斜面。自然倾斜面和水平面的夹角，称为土壤的安息角，又称自然倾斜角。以表示（见图1-1）。,图1-1 土壤的自然倾斜面与安息角,在园林工程设计时，为了使工程稳定，其边坡坡度数值应参考相互土壤的安息角。另外土壤的含水量也影响土

3、壤的安息角，见表1-2 表1-2 土壤的自然倾斜角 单位：度,2、边坡坡度 土方工程不论是挖方或填方都要求有稳定的边坡。进行土方工程的设计或施工时，应该结合工程本身的要求（如填方或挖方，永久性或临时性）以及当地的具体条件（如土壤的种类及分层情况等）使挖方或填方的坡度合乎技术规范的要求，如情况在规范之外，必须进行实地测试来决定。 边坡坡度以其高和水平距之比表示，如图1-2 即 边坡坡度=h/L=tan 式中： h高 L水平距离 坡角 工程界习惯以1M 表示，M 是坡度系数。1M=1L/h ,所以，坡度系数即是边坡坡度的倒数。,土方工程高填或深挖时，应考虑土壤各层分布的土壤种类、性质以及同一土层中

4、不同位置土壤所受压力的不同，根据其压力变化采取相应的边坡坡度。 例如填筑一座高12m的山（土壤质地相同），考虑到各层土壤所承受的压力不同，可按其高度分层确定边坡坡度（图1-3）。为此一般山体的坡度是由小到大、从下向上逐层堆叠起来的，既符合工程原理，也反映了山体的自然面貌。,图1-2 坡度图示 图1-3 压力不同可采用不同的边坡度,由此可见挖方或填方的坡度是否合理，直接影响着土方工程的质量与数量，从而也影响到土方工程的功能安全和工程工程投资。 关于边坡坡度的规定见表1-3 至表1-6。一般说来，在土方工程的设计及施工中，如无特殊目的及相应的土壁支撑和加固稳定措施，不得突破表中之规定，以确保工程质

5、量及安全。 总之，土方边坡的大小应根据土质条件、开挖深度（或填筑高度）、地下水位、施工方法、工期长短、附近堆土因素而定，若超过所允许坡度，则会造成塌方或土体下滑。,表1-3 永久性土工结构物挖方的边坡坡度,表1-4 深度在5m 之内的基坑基槽和管沟边坡的最大坡度（不加支撑）,注：如人工挖土不是把土抛于坑、槽或沟的上边，而是随时把土运往弃土场时，则应采用机械在坑、槽或沟底挖土时坡度。,表1-5 永久性填方的边坡坡度,表1-6 临时性填方的边坡坡度,三、土壤含水量 土壤含水量是土壤孔隙中的水重和土壤颗粒粒重的比值。天然土层的含水量变化很大,它与土壤种类、埋藏条件及其所处的自然地理环境等有关。 土方

6、工程中，一般将土壤含水量在5%以内的称干土，30%以内的称潮土，大于30%的称湿土。 土壤含水量的多少对土方施工的难易也有直接的影响。土壤含水量过小,土质过于坚实,不易挖掘;含水量过大,土壤易泥泞,也不利施工,人力或机械施工工效均降低。如黏土，含水量在5%30%以内较容易挖掘,若含水量过大时，则其本身性质发生很大变化，并丧失其稳定性，此时无论是填方或挖方其坡度均显著下降，因此，含水量过大的土壤不宜做回填之用。,四、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的。可用下列公式表示： D= 式中：D土壤相对密实度 1填土在最松散情况下的孔隙比； 2经辗压或夯实后的土壤孔隙比； 3最密实情况

7、下土壤孔隙比。 （注：孔隙比是指土壤空隙的体积与母体颗粒体积的比值） 在填方工程中，土壤的相对密实度是检查土方施工中土壤密实度的标准，为了使土壤达到设计要求的密实度可以采用人力夯实或机械夯实。一般采用机械夯实时，其密度可达95%，人力夯实在87%左右。园林土方工程中大面积填方如堆山，通常不加夯压，而是借土壤的自重慢慢沉落，久而久之也可达到一定的密实度。,五、土壤的可松性 土壤的可松性是指土壤经挖掘后，其原有紧密结构遭到破坏，土体松散而使体积增加的性质。这一性质与土方工程的挖土和填土量的计算及运输等都有很大关系。 土壤可松性可用下列式子表示： 最初可松性系数：KP= V2 /V1 V2 开挖后土

8、壤的松散体积； V1开挖前土壤的自然体积 最后可松性系数： KP， = V3 /V1 V3 运至填方区夯实后土壤的体积 各种土壤体积增加的百分比及其可松性系数，见表1-7,表1-7 各级土壤的可松性,注： 均为岩石类。 由上表可知，一般情况下，土壤容重越大，土质越坚硬密实，则开挖后体积增加越多，可松性系数越大，对土方平衡和土方施工的影响也就越大。,第二节 园林用地的竖向设计 一、园林地用的作用 1、骨架作用 园林地形是园林中所有景观与设施的载体，它为所有景观与设施提供了赖以存在的基面。地形被认为是构成任何景观的基本结构骨架，是其它设计要素和使用功能布局的基础。 作为园林景观的结构骨架，地形是园

9、林基本景观的决定因素。地形平坦的园林用地，有条件开辟最大面积的水体，因此其基本景观往往就是以水面形象为主的景观。地形起伏度大的山地园林用地，由于地形所限，其基本景观就不会是广阔的水景景观，而是奇突的峰石和莽莽的山林。,由于园林景观的形成在不同程度上都与地面相接触，因而地形便成了环境景观不可缺少的基础成分和依赖成分。地形是连接景观中所有因素和空间的主线，它的结构作用可以一直延续到地平线的尽头或水体的边缘。可见，地形对景观的决定作用和骨架作用，是不言而喻的。,地形为建筑和园林道路提供不同的地基环境条件,地形为水景设计创造良好的高程条件,悬空寺布置在悬崖峭壁上,长城布置在山的脊线上,布达拉宫布置在山

10、地上,2、 空间作用 地形具有构成不同形状、不同特点园林空间的作用。园林空间的形成，是由地形因素直接制约着的。地块的平面形状如何，园林空间在水平方向上的形状也就如何。地块在竖向上有什么变化，空间的立面形式也就会发生相应的变化。例如，在狭长地块上形成的空间必定是狭长空间，在平坦宽阔的地形上的空间一般是开敞空间；而山谷地形中的空间则必定是闭合空间，等等情况都说明：地形对园林空间的形状也有决定作用。 地形能影响人们对户外空间范围和气氛的感受。要形成好的园林景观，就必须处理好由地形要素组,成的园林空间的几种界面，即水平界面、垂直界面和依坡就势的斜界面。 水平界面就是园林的地面和水面，是限定园林空间的主

11、要界面。对这种水平界面给予必要的处理，能增加空间变化，塑造空间形象。 垂直界面主要由地形中的凸起部分和地面上的诸多地物如树木、建筑等构成，它能分隔园林空间，对空间的立面形状加以限定。尤其是随着地形起伏变化的园林景观，往往可以构成一些复合型的空间，如园林空间中的树林和树林下的空间，湖池中的岛屿和岛屿内的水池空间，假山山谷空间和山洞内空间等等。,颐和园后溪河曲折幽深,盆地地形提示:设计来自四川陇西的盆地(桂花)地形,强调该地形对视觉的感染力,同时可以进行空间进行划分.,北京植物园月季园（沉床与旱喷泉的结合）,山地地形峭壁,山地、河流、平地,天坛公园的平地地形,坡地地形,斜界面是处于水平界面与垂直界

12、面之间的过渡性界面，如斜坡地、阶梯路段等，有着承上启下，步步高升的空间效果,3、造景作用 山地、坡地、平原与水面等地形类别，都有着自身独特的易于识别的特征。在地形处理中，如能尽情地利用具有不同美学表现的地形地貌，形成有分有合，有起有伏、千姿百态的峰、峦、岭、谷、崖、壁、洞、窟、湖、池、溪、涧、堤、岛、草原、田野等不同格调的地形景观。这些地形各有各的景观特色。峰峦具有浑厚雄伟的壮丽景象，洞谷的景色则古奥幽深，湖池具有淡泊清远的平和景观，而溪涧则显得生动活泼、灵巧多趣。 地形改造在很大程度上决定园林风景面貌。我们改造和设计依据的模式是自然界中的山水风光，所遵循的是自然山水地形、地貌形成的规律。但是

13、，这并不等于要机械地模仿照搬，而应该进行,现代居住区中由于地形的运用创造了咫尺山林的意境，如置身于山林之感，更趋自然,加工、提炼、概括，最大限度地利用自然特点，最少量地动用土石方，在有限的园林用地内获得最好的地形景观效果。 4、 背景作用 各种地形要素都具有相互成为背景的可能。例如，园林中的山体，就可以作为湖面、草坪、风景林、风景建筑以及雕塑、花园广场等的共同背景；而湖面，也可以作为湖边或岛上建筑、孤植风景树的背景；覆盖着草坪的地面，能够为草坪上的雕塑、风景树丛等提供背景。如此种种，都说明园林地形的背景作用是多方面的。作为背景的各种地形要素，能够截留视线，衬托并凸现前景和主景,使前景或主景得到

14、最突出的表现，使景观效果更加生动而鲜明。,颐和园前山万寿山昆明湖开朗空阔（空间的对比）,5、 观景作用 园林地形还为人们提供观景的位置和条件。坡地上、山顶上能让人登高望远，观赏辽阔无边的原野景致；草地、广场、湖池等平坦地形，可以使园林内部的立面景观集中地显露出来，让人们直接观赏到园林整体的艺术形象。在湖边的凸形岸段，能够观赏到湖周的大部分景观，观景条件良好。而狭长的谷地地形，则能够引导视线集中投向谷地的端头，使端头处的景物显得最突出、最醒目。总之，园林地形在游览观景中的重要性是很明显的。,6、工程作用 地形因素在园林的给排水工程、绿化工程、环境生态工程和建筑工程中都起着重要的作用。由于地表的径

15、流量、径流方向和径流速度都与地形有关，因而地形过于平坦时就不利于排水，容易积涝。而当地形坡度太陡时，径流量就比较大，径流速度也太快，从而引起地面冲刷和水土流失。因此，创造一定的地形起伏，合理安排地形的分水和汇水线，使地形具有较好的自然排水条件，是充分发挥地形排水工程作用的有效措施。 地形条件对园林绿化工程的影响作用，在山地造林、湿地植树、坡面种草和一般植物的生长等方面，有明显的表现。同时，地形因素对园林管线工程的布置、施工，和对建筑、道路的基础施工都存在着有利和不利的影响作用。,地形的起伏变化为园林排水创造了良好的地形条件,地形还能影响光照、风向以及降雨量等，也就是说，地形能改善局部地区的小气

16、候条件。如某区域要受到冬季阳光的直接照射，就要使用朝南的坡向；而要阻挡冬季寒风，则可利用凸面地形、脊地或土丘等。 反过来说，在夏 季炎热地方也可 以利用地形来汇 集和引导夏季风， 改善通风条件， 降低炎热程度。,二、竖向设计的原则 竖向设计是直接塑造园林立面形象的重要工作。其设计质量的好坏，设计所定各项技术经济指标的高低，设计的艺术水平如何，都将对园林建设的全局造成影响。因此，在设计中除了要反复比较、深入研究、审慎落笔之外，还要遵循以下几方面的设计原则。 1、 功能优先，造景并重 进行竖向设计时，首先要考虑使园林地形的起伏高低变化能够适应各种功能设施的需要。对建筑、场地等的用地，要设计为平地地

17、形；对水体用地，要调整好水底标高、水面标高和岸边标高；对园路用地，则依山随势，灵活掌握，只控制,好最大纵坡、最小排水坡度等关键的地形要素。在此基础上，同时注重地形的造景作用，尽量使地形变化适合造景需要。 2、利用为主，改造为辅 对原有的自然地形、地势、地貌要深入分析，能够利用的就尽量利用；做到尽量不动或少动原有地形与现状植被，以便更好地体现原有乡土风貌和地方的环境特色。在结合园林各种设施的功能需要、工程投资和景观要求等多方面综合因素的基础上，采取必要的措施，进行局部的、小范围的地形改造。 3、 因地制宜，顺应自然,造园应因地制宜，宜平地处不要设计为坡地，不宜种植处也不要设计为林地。地形设计要顺

18、应自然，自成天趣。景物的安排、空间的处理、意境的表达都要力求依山就势，高低起伏，前后错落，疏密有致，灵活自由。就低挖池，就高堆山，使园林地形合乎自然山水规律，达到“虽由人作，宛自天开”的境界。同时，也要使园林建筑与自然地形紧密结合，浑然一体，仿佛天然生就，难寻人为痕迹。 4、就地取材，就近施工 园林地形改造工程在现有技术条件下，是造园经费开支比较大的项目，如能够在这方面节约经费，,其经济上的意义就比较大。就地取材无疑是最为经济的做法。自然植被的直接利用、建筑用石材、河砂等的就地取用，都能够节省大量的经费开支。因此，地形设计中，要优先考虑使用自有的天然材料和本地生产的材料。 5、 填挖结合，土方

19、平衡 地形竖向设计必须与园林总体规划及主要建设项目的设计同步进行。不论在规划中还是在竖向设计中，都要考虑使地形改造中的挖方工程量和填方工程量基本相等，也就是要使土方平衡。当挖方量大于填方量较多时，也要坚持就地平衡，在园林内部堆填处理。当挖方量小于应有的填方量时，也还是要坚持就近取土，就近填方。,三、竖向设计的内容 1、地形竖向设计 地形的设计和整理是竖向设计的一项主要内容。地形骨架的“塑造”,山水布局，峰、峦、坡、谷、河、湖、泉、瀑等地貌小品的设置,它们之间的相对位置、高低、大小、比例、尺度、外观形态、坡度的控制和高程关系等都要通过地形设计来解决。不同的土质有不同的自然倾斜角(见表1-3-1)

20、。山体的坡度不宜超过土壤的自然安息角。水体岸坡的坡度也要按有关规范的规定进行设计和施工。,2、水体竖向设计 确定水体的水位，解决水的来源与排放问题。理水是地形设计的主要内容，尽可能利用原有地形的高低起伏，因势利导，配合运用园桥、汀步、曲桥、堤、岛、半岛、石矶等园林治水手法，用工程措施来创造风景园林艺术空间。,3、园路竖向设计 图纸上应以设计等高线表示出道路(或广场)的纵横坡和坡向,道桥联接处及桥面标高。在大比例图纸中则用变坡点标高来表示园路的坡度和坡向。 在寒冷地区,冬季冰冻、多积雪。为安全起见,广场的纵坡应小于 3,横坡不大2；停车场的最大坡度不大于2.5%；一般园路的坡度不宜超过8。超过此

21、值应设台阶,台阶应集中设置。为了游人行走安全,避免设置单级台阶。另外,为方便伤残人员使用轮椅和游人推童车游园,在设置台阶处应附设坡道。,4、建筑设计及小品竖向设计 建筑和其它园林小品(如纪念碑、雕塑等)应标出其地坪标高及其与周围环境的高程关系,大比例图纸建筑应标注各角点标高。例如在坡地上的建筑,是随形就势还是设台筑屋。在水边上的建筑物或小品,则要标明其与水体的关系。 5、排水设计 在地形设计的同时要考虑地面水的排除,一般规定无铺装地面的最小排水坡度为1，而铺装地面则为0.5但这只是参考限值,具体设计还要根据土壤性质和汇水区的大小、植被情况等因素而定。,6、植物种植在高程上的要求 在规划过程中，

22、园基地上可能会有些有保留价值的老树。其周围的地面依设计如须增高或降低,应在图纸上标注出老树保护的范围、地面标高和适当的工程措施。 植物对地下水很敏感,有的耐水,有的不耐水。例如雪松等,规划时应为不同树种创造不同的生活环境。 水生植物种植,不同的水生植物对水深有不同要求,有湿生、沼生、水生等多种。例如荷花适宜生活于水深0.6-1m的水中。,7、管道综合 园内各种管道(如供水、排水、供暖及煤气管道等)的布置,难免有些地方会出现交叉,在规划上就须按一定原则,统筹安排各种管道交会时合理的高程关系,以及它们和地面上的构筑物或园内乔灌木的关系。,四、竖向设计的方法 竖向设计的方法有多种，如等高线法、断面法

23、和模型及计算机绘图表示法等。等高线法是园林地形设计的主要方法，一般用于对整个园林进行竖向设计。 （一）等高线法 此法在园林设计中使用最多,一般地形测绘图都是用等高线或点标高表示的。在绘有原地形等高线的底图上用设计等高线进行地形改造或创作,在同一张图纸上便可表达原有地形、设计地形状况及公园的平面布置、各部分的高程关系。这大大方便了设计过程中进行方案比较及修改,也便于进一步的土方计算工作,因此,它是一种比较好的设计方法。最适宜于自然山水园的土方计算。,应用等高线进行公园的竖向设计时,首先应了解等高线的基本性质。 等高线的概念 等高线是 一组垂直间距相等、平 行于水平面的假想面,与 自然地貌相交切所

24、得到的 交线在平面上的投影。给 这组投影线标注上相应 的数值,便可用它在图纸 上表示地形的高低陡缓、 峰峦位置、坡谷走向及溪 池的深度等内容。,等高线性质 1、在同一条等高线上的所有的点，其高程都相等。,2、每一条等高线都是闭合的。由于园界或图框的限制,在图纸上不一定每根等高线都能闭合,但实际上它们还是闭合的.为了便于理解，我们假设园基地被沿园界或图框垂直下切,形成一个地块,见图。由图上可以看到没有在图面上闭合的等高线都沿着被切割面闭合了。,3、等高线的水平间距的大小,表示地形的缓或陡。如疏则缓,密则陡。等高线的间距相等,表示该坡面的角度相同,如果该组等高线平直,则表示该地形是一处平整过的同一

25、坡度的斜坡。 4、等高线一般不相交或重叠,只有在悬崖处等高线才可能出现相交情况。在某些垂直于地平面的峭壁、地坎或挡土墙驳岸处等高线才会重合在一起。,5、等高线在图纸上不能直穿横过河谷、堤岸和道路等；由于以上地形单元或构筑物在高程上高出或低陷于周围地面,所以等高线在接近低于地面的河谷时转向上游延伸,而后穿越河床,再向下游走出河谷；如遇高于地面的堤岸或路堤时等高线则转向下方, 横过堤顶再转向上 方而后走向另一侧， 见图。,梯田的形成与等高线设计表达有很大的共同点,等高线法的应用： 1、陡坡变缓坡或缓坡变陡坡： 陡坡变缓披或缓坡改陡坡 等高线间距的疏密表示着地形的陡缓。 在设计时,如果高差h不变,可

26、用改变等高线间距L表减缓或增加地形的坡度。如图1-1-6(a)是缩短等高线间距使地形坡度变陡的例子。图中LL,由公式i=h/L知,Ii,所以坡度变陡了。反之,LL,Ii,所以,坡度减缓了,见图:,2、平垫沟谷 在园林建设过程中,有些沟谷地段须垫平。平垫这类场地的设计，可以用平直的设计等高线和拟平垫部分的同值等连接。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。如果平垫工程不须按某一指定坡度进行,则设计时只须将拟平垫的范围,在图上大致框出,再以平直的同值等高线连接原地形等高线即可。如要将沟谷部分依指定的坡度平整成场地时.则所设计的设计等高线应互相平行

27、,间距相等。见图,3、削平山脊 将山脊铲平的设计方法和平垫沟谷的方法相同,只是设计等高线所切割的原地形等高线方向正好相反。见图,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。非铺装场地对坡度要求不那么严格,目的是垫洼平凸,将坡度理顺，而地表坡度则任其自然起伏，排水通畅即可。见图。铺装地面的坡度则要求严格,各种场地因其使用功能不同对坡度的要求也各异。通常为了排水,最小坡度0.5%,一般集散广场坡度在1%一7%,足球场3-4,蓝球场2%-5%,排球场2%一5%,这类场地的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

28、、环行坡，这取决于周围环境条件。一般,铺装场地都采取规则的坡面 (即同一坡度的坡面)。,5、道路的等高线设计 园路的平面位置,纵、横坡度，折点的位置及标高经设计确定后,便可按坡度公式确定设计等高线在图面上的位置、间距等,并处理好与周围地形的竖向关系。道路设计等高线的绘制方法,如图。,图中 H-路牙高度(m) i1-道路纵坡 (%) i2 -道路横坡 (%) i3-人行道横坡（m） L1 -人行道宽度（m） L2-道路中线至路牙的宽度 （m）,依据道路所设定的纵、横坡度及坡向、道路宽度、路拱形状及路牙高度、排水要求等，用坡度公式求取设计等高线的位置。 二是坡度公式： I=H/L 式中：I坡度，%

29、； 设a点地面的标高为Ha，Ha也是该点的设计标高，求与Ha同值的设计等高线在道路和人行道上的位置。 求b点设计标高Hb Hb =Ha- i3L1(m) 求与Ha同值的设计等高线在人行道与路牙接合处的位置c,c距b为Lbc(m) Lbc =i3/i1L1(m) 求与Ha同值设计等高线在道路边沟上位置d,d、c两点间相距Lcd(m),Lcd=Ha-(Hc-H)/i1(m) Ha=Hc Lcd=H/I1 (m) 求与Ha同值设计等高线在路拱拱脊上的位置f。 先过d点作一直线使垂直于道路中线（即路拱拱脊线）得e,e点标高为 He=Ha+ i2L2(m) 则Ha在拱脊上的位置f1为距e点距离Hef H

30、ef=(He-Ha)/i1=(Ha+i2L2-Ha)/i1 =i2/i1L2 (m),同法可依次求得g、h、i各点的位置;连接ah df,fg及hi便是所求Ha设计等高线在图上的位置,ed与gh线因与路牙线重合,不必绘出。 相邻设计等高线的位置,依据其等高差值,同法可求出。如该段道路(含人行道)平直,宽度及纵横坡度不变,则其设计等高线将互相平行,间距相等。反之,道路设计等高线也会因道路转弯、坡度起伏等变化而相应变化。 如图是用设计等高线绘制的 一段山道。 后图是用设计等高线法绘制的 一处街头小游园的竖向设计 图。,二、断面法 用多个断面表示原有地形和设计地形地形的状况的方法。,三、模型法 模型

31、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。如需要保存,还需专门的放置场所。,四、计算机绘图表示法,第三节 土方工程量计算与平衡调配 一、土方工程量计算 土方工程是造园工程中的主要工程项目，特别是大的挖湖堆山、整理地形的工程。这些项目工期长，工程量大，投资大且艺术要求高。施工质量的好坏直接影响景观质量和以后的日常维护。通过进行土方工程的计算可以明确地了解园内各部分的填、挖情况，动土量的大小。对设计者来说可以修订设计图中的不合理的地方；对投资方来说可以根据计算的土方量进行预算，从而确定投资额；对施工方来说，计算所得的资料可以为施工组织设计提供依据，合理地安排人、财、物，,

32、做到土方的有序流动，提高工作效率从而缩短工期，节约投资。所以土方量的计算在园林设计工作中是必不可少的。 土方量的计算一般是根据附有原地形等高线的设计地形来进行的。就其精确程度可分为估算和计算。在规划阶段，土方量的计算无须过分精细，只作毛估即可。而在做施工设计时，土方工程量的计算则要求比较精确。 土方工程量计算的方法很多，常用的可大致归纳为以下三类：（1）用求体积公式估算；（2）断面法；（3）方格网法。,1、估算法 在建园过程中，不管是原地形或设计地形，经常会碰到一些类似锥体、棱台等几何形体的地形单体，这些地形单体的体积可用相近的几何体体积公式来计算，此法简便，但精度较差，多用于估算，表1-8

33、中所列公式可供选用 。,（二）断面法 断面法是以一组等距(或不等距)的互相平行的截面将拟计算的地块、地形单体(如山、溪涧、池、岛等)和土方工程(如堤、沟渠、路堑、路槽等)分截成“段“。分别计算这些“段“的体积。再将各段体积累加,以求得该计算对象的总土方量。 其计算公式如下: V=(S1+S2)L/2 当 S1=S2 时 V=SL 此法的计算精度取决于截取断面的数量,多则精,少则粗。 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)及与水平面成一定角度的成角断面法。以下主要介绍前二种方法。,1 垂直断面法 此法适用于带状地形单体或土方工程(如带状山体、水体、沟、堤、路堑、路

34、槽等)的土方量计算。,带状土山垂直断面取法,其基本计算公式如上式。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+4S。) 式中S。-中间断面面积。 S。的面积有二种求法： (1)用求棱台中截面面积公式: S。=1/4（S1+S2+2S1S2 ） (2)用S1及S2各相应边的算术平均值求S。的面积。,例:设有一土堤,计算段两端断面呈梯形,各边数值如图1-2-5示。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。,解：先求S1、S2面积 S1=1.85*(3+6.7)

35、+(2.5-1.85)*6.7/2 =11.15m2 S2=2.5*(3+8)+(3.6-2.5)*8/2 =18.15m2 用算术平均法（公式6）求土方量 V=(S1+S2)*L/2 =(11.5+18.15)*60/2=879m3 用拟棱台公式即公式（1-9）求土堤土方量。 i） 用求棱台中截面面积公式求中截面面积。 S。= (11.15+18.15+11.1518.15)/4 =14.44m2 V= (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S。 S。=2.175(3+7.35)+(3.05-2.18)7.35/2

36、 =14.46m2 V=(S1+S2+4S0)/6=(11.15+18.15+4*14.46)*60/6 =871.6m3 由上述计算可知,二种计算S。面积的方法,其所得结果相差无几,而二者与算术平均法所得结果相比较,则相差较多。,用垂直断面法求土方体积，比较繁琐的工作是断面面积的计算。计算断面积的方法多种多样,对形状不规则的断面既可用求积仪求其面积,也可用“方格纸法“、“平行线法“或“割补法“等方法进行计算,但这些方法也费时间,以下介绍几种常见断面面积的计算公式表,断面面积计算公式,垂直断面法也可以用于平整场地的土方量计算,以下是一个具体算例。 设:某公园有一地块,地面高低不平,拟整理成一块

37、具10坡度的场地，试用垂直断面法求其挖填土方量。,2、 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。 计算土方量计算方法同断面法。,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。由于园林设计图纸上的原地形和设计地形均用等高线表示,因而采用等高面法进行计算最为便当。实例说明其计算步骤与方法。,例:某公园局部(为了便于说明,只取

38、局部)地形过于低洼,不适于一般植物的生长和游人活动。现拟按设计水体挖掘线将低洼处挖成水生植物栽植池(常水位为48.5Om),挖出的土方加上自公园内其它局部调运来的1000m3土方,适当将地面垫高,以适应一般乔灌木的生长要求,并在池边堆一座土丘(见图),试计算其土方量。,其计算步骤如下: (一) 先确定一个计算填方和挖方的交界面基准面,基准面标高是取设计水体挖掘线范围内的原地形标高的平均值，本例的基准面标高为48.55m。 （二） 求设计陆地原地形高于基准面的土方量,先逐一求出原地形各等高线所包围的面积,如S48.55(即48.55m等高线所包围的面积)、S49.00、S49.50.面积可用方格

39、纸或求积仪求取，代入公式（1-8）,把(1-7)式中L的改为h,分别算出各层土方量：,S48.55=4050m2 S49.00=2925 m2 h=49.00-48.55=0.45m V48.5549.00=（4050+2925）/2*0.45=1569.4m2 V49.0049.50 余此类推,而后累计各层土方量即得。 （三）求设计陆地土方量 方法同上 （四）求填方量 设计土方量原地形土方量,（五）求设计水体挖方量计算方法如下: V挖=AH-mH2L/2 (1-17) 式中A-基准面(标高48.55m)范围内的面积(m2) H-最大挖深值(也可以取挖深平值,m)(见图) m-坡度系数 L-岸

40、坡的纵向长度(m)。 图1-2-9中的水生植物栽植池测得 其设计湖岸线包围的面积A950m2； 挖深H=48.55-47.00=1.55m； 坡度系数m4平均值; 岸坡纵长L150m; 代入公式: V挖=AH-mH2L/2 =950*1.55-4*（1.55）2*150/2751.75m3,（三）方格网法 在建园过程中,地形改造除挖湖堆山,还有许多大大小小的各种用途的地坪、缓坡地平整场地的工作是将原来高低不平的、比较破碎的地形按设计要求整理成为平坦的具一定坡度的场地，如：停车场、集散广场、体育场、露天演出场等等。整理这类地块的土方计算最适宜用方格网法。 方格网法是把平整场地的设计工作和土方量计

41、算工作结合在一起进行的。,其工作程序是: (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,方格边长数值取决于所要求的计算精度和地形变化的复杂程度。在园林中一般用2040m， (2)在地形图上用插入法求出各角点的原地形标高(或把方格网各角点测设到地面上,同时测出各角点的标高,并标记在图上); (3)依设计意图(如:地面的形状、坡向、坡度值等)确定各角点的设计标高; (4)比较形标高和设计标高,求出施工标高; (5)土方计算,其具体计算步骤和方法结合实例加以阐明。,二、土方的平衡与调配 1、土方平衡 土方平衡V挖和V填比较。令其相等或接近相等(允许有一定误差,这些误差视精度要求而定)。如

42、果挖方和填方相差太大,应当调整设计地形，填高些或挖深直到达到精度要求为止。 但是计算中单纯追求数字的绝对平均是没有必要的。因为作计算依据的地形图本身就存在一定误差,同时施工中多挖几吨或少几吨也难于觉察出来。在实际工作中计算土方量时虽要考虑土方就地平衡,但应更重视在保证设计意图的前提下如何尽可能减少动土量和不必要的搬运,这样做对节约投资,缩短工期有着很大意义。,土方平衡表,2、土方调配 原则：就近挖方就近填方，使土方的转动距离最小。,3、土方平衡与调配的步骤与方法 土方平衡与调配需编制相应的土方调配图，其步骤如下： （1）划分调配区 在平面图上先划出挖填区的分界线，并在挖方区和填方区适当划出若干

43、调配区，确定调配区的大小和位置。划分时应注意以下几点： 划分应考虑开工顺序、分期施工顺序。 调配区大小应满足土方施工用主导机械的行驶操作尺寸要求。 调配区范围应和土方工程量计算用的方格网相协调。一般可由若干个方格组成一个调配区。,当土方运距较大或场地范围内土方调配不能达到平衡时，可考虑就近借土或弃土，此时一个借土区或一个弃土区可作为一个独立的调配区。 （2）计算各调配区的土方量并标明在图上。,（3）计算各挖、填方调配区之间的平均运距，即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角作为坐标原点（上图），按下式求出各挖方或填方调配区土方重心坐标x。及y。： X

44、。 y。 式中xi，yi i 块方格的重心坐标； vi i 块方格的土方量。 填、挖方区之间的平均运距L0为： L0（xotxow）2（yotyow）2 式中：xot，yot填方区的重心坐标； Xow，yow挖方区的重心坐标。,一般情况下，亦可用作图法近似地求出调配区的形心位置( 以代替重心坐标。重心求出后，标于图上，用比例尺量出每对调配区的平均运输距离（ L11，L12，L13）。所有填挖方调配区之间的平均运距均需一一计算， 并将计算结果 列于土方平衡 与运距表内。,（4）确定土方最优调配方 对于线性规划中的运输问题，可以用“表上作业法”来求解，使总土方运输量 为最小值，即为最优调配方案。

45、上式中： Lij各调配区之间的平均（m）； Xij各调配区的土方量（&%） （5）绘出土方调配图,例题：某公园为了满足游人游园活动的需要，拟将这块地面平整为三坡向两面坡的“T”字形广场，要求广场具有1.5%的纵坡和2%横坡，土方就地平衡，试求其设计标高并计算其土方量（图1-11）。,图1-11 某公园广场方格,解： 1、作方格网 按正南北方向（或根据场地具体情况决定）作边长为20m 的方格网，将各方格角点测设到地面上，同时测量角点的地面标高并将标高值标记在图纸上，这就是该点的原地形标高（一般是在方格角点的右下方标注原地形标高，右上方标注设计标高，左上方标注施工标高，左下方标注该角点编号）。如果

46、有较精确的地形图，可用插入法由图上直接求得各角点的原地形标高，并标记在图上。,插入法求两相邻等高线之间任意点的高程： Hx=Ha xH/L 式中： Hx欲求任意点的高程 Ha位于低边等高线的高程； x该点至低边等高线的距离； H等高距（相邻两条等高的高差）； L 过该点的相邻等高线间的最小距离。 插入法求某地面高程通常会遇到三种情况（图1-3 ） （1）待求点标高Hx在二等高线之间。 Hx=Ha+ xH/L,（ 图1-3 插入法求任意点的高程） （2）待求点标高Hx在低边等高线的下方。 Hx=Ha-xH/L （3）待求点标高Hx在高边等高线的上方。 Hx=Ha+ xH/L,实例中角点4-1 标

47、高求法（属上述第一种情况），见图1-12，过点4-1 作相邻二等高线间的距离最短的线段。用比例尺量得L=12.6m，x= 7.4m ，等高线等高差H=0.5m，代入公式。 Hx（20.00+7.40.512.6）m20.29m 依此将其余各角点求出， 并标记在图上。,图1-12 求角点4-1 原地形标高图示,2、求平整标高 把一块高低不平的地面在保证土方平衡的前提下，挖高垫低使地面水平，这个水平地面的高程是平整标高（设计标高）。设计中通常取原地面高程的平均值（算术平均或加权平均）作为平整标高。我们可以这样理解：居于某一水准面之上而表面上崎岖不平的土体，经平整后使其水平，这个经平整后的土体的高度

48、即为平整标高。 设平整标高为Ho，则： Ho（h12h23h34h4）4N 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,经运算： h1 117.64 2h2 241.34 3h3 120.18 4h4 162.84 代入上式：Ho20.06m 3、确定Ho的位置 Ho的位置确定得是否正确，不仅直接影响着土方计算的平衡（虽然通过不断调整设计标高最终也能使挖方、填方达到或接近平衡，但这样做必然要花费许多的时间），而且也会影响平整场地设计的准确性。 确定Ho的位置的方法有二种。,（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、圆形等（图1-13）,图1-13 图解法确定平整标高Ho的示意图,（2）数学分析法 此法可适应任何形状场地的Ho定位。数学分析法是假设一个和我们所要求的设计地形完全一样(坡度、坡向、形状、大小完全相同)的土体，再从这块土体的假设标高，反求其平整标高的位置。 我们将图1-11 按所给的条件画成立体图（图1-14）,图1-14,图中4-3 点最高，设其设计标高为，则依据给定的坡向、坡度和方格边长，可以立即算出其他各角点的假定设计标高。以4-2（或4-4）为例，点4-2（或4-4）在点4-3 的下坡，平距L