场地设计标高是进行场地平整和土方量计算的依据,合理选择场地设计标高,对减少土方量、提高施工速度都有重要意义。一般选择的原则是:在符合生产工艺和运输的条件下,尽量利用地形,以减少挖方数量;场地内的挖、填方量应尽可能达到互相平衡,以降低土方运输费用;同时应考虑最高洪水位的影响等。
场地设计标高的计算常用“挖填土方量平衡法”,因其概念直观,计算简便,精度能满足工程要求,应用最为广泛。其方法步骤如下:
1.划分方格网
在地形图上根据平整场地范围划分方格网;方格的边长a视地形复杂情况取a=10~50m,复杂地形取小值,平坦地形取大值,一般取a=20m。
2.确定方格网各角点实际标高
根据地形等高线标高,用“数解法”或“图解法”求各角点实际标高。
3.确定设计标高H0
按挖填方平衡确定设计标高H0,即
式中 H1——属一个方格仅有的角点标高;
H2——属两个方格共有的角点标高;
H3——属三个方格共有的角点标高;
H4——属四个方格共有的角点标高;
n——方格网数。
4.场地设计标高的调整
式(2-4)计算的H0为一个理论值,实际尚需考虑:①土的可松性;②场地平整后排水要求的泄水坡度;③边坡填挖方量不等;④部分挖方就近弃土于场外,或部分填方就近从场外取土等因素。考虑这些因素所引起的挖填土方量的变化后,适当提高或降低设计标高。
(1)考虑泄水坡度对设计标高的影响
考虑泄水坡度后,场地内任一点实际施工时所采用的设计标高Hn(m)可由下式计算:
单面排水时,如图2-1所示:
双向排水时,如图2-2所示:
式中 l——该点至H0的距离(m);
i——单向泄水坡度(一般不小于2‰);
lx,ly——该点于X-X,Y-Y方向距场地中点线的距离(m);
ix,iy——分别为X方向和Y方向的排水坡度;
±——该点比H0高时取“+”号,反之取“-”号。
(2)考虑土的可松性对设计标高的影响
考虑土的可松性后,场地的挖方量多于填方量,有多余土方,必须将原设计标高提高Δh以减少挖方量,如图2-3所示。则设计标高调整后的总挖方量为
图2-1 单向泄水场地示意图(www.daowen.com)
图2-2 双向泄水场地示意图
调整设计标高后,总填方体积变为
因此,填方区的标高也提高了Δh,故
由式(a),(b)得
式中 Vw,VT——按理论设计标高计算的总挖方、总填方体积;
Aw,AT——按理论设计标高计算的挖方区、填方区总面积;
——土的最终可松性系数;
Vy——工程余土体积。
故考虑土的可松性后,场地设计标高应为
图2-3 设计标高调整计算示意
[例] 场地平整的方格网边长为20m,角点的地面标高如图2-4所示,地面排水坡度ix,iy=3‰,试计算确定场地平整达到挖填平衡的设计标高。
图2-4 场地设计标高计算图
[解] 1.计算场地设计标高H0
由式(2-4)计算:
2.考虑泄水坡度对设计标高的影响
由式(2-6)计算得到各点实际施工时的设计标高为
施工高度计算结果如图2-5所示。
图2-5 场地平整的施工高度
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