工程土方量計(jì)算與調(diào)配關(guān)鍵技術(shù)研究

摘" 要：土方工程是土木工程施工的主要工作之一，其工程量的大小、量的合適程度直接關(guān)系到下一步工程的施工實(shí)施方案、工程施工量、工程決算費(fèi)用、工程進(jìn)度和工程質(zhì)量。該文以土方工程施工的基本原理，重點(diǎn)闡述場地設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定、場地土方量計(jì)算及土方量調(diào)配等關(guān)鍵技術(shù)，有效降低勞動強(qiáng)度，控制經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：土方工程量；計(jì)算與調(diào)配；關(guān)鍵技術(shù)；場地設(shè)計(jì)標(biāo)高；土方調(diào)配量計(jì)算

中圖分類號：TU751" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）19-0189-04

Abstract： Earthwork is one of the main works of civil engineering construction， and its quantity and suitability are directly related to the construction implementation plan， project construction quantity， final account cost， project progress and project quality of the next project. Based on the basic principle of earthwork construction， this paper focuses on the key technologies such as the determination of site design elevation， site earthwork calculation and earthwork allocation， so as to effectively reduce labor intensity and control economic benefits.

Keywords： earthwork quantity; calculation and allocation; key technology; site design elevation; earthwork allocation quantity calculation

在土方工程施工之前，必須要對土方工程量進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，以此核定土方工程的施工實(shí)施方案。土方工程量計(jì)算包括場地平整土方量和土方調(diào)配量計(jì)算。通常情況下，土方可以以幾何形狀進(jìn)行劃分，這樣可以獲得比較精確的計(jì)算精度。土方工程內(nèi)容包括場地平整、路基開挖與填筑以及排水、降水、土壁支護(hù)等9項(xiàng)前期準(zhǔn)備工作和輔助工程。

1" 土方工程施工的特點(diǎn)

土方工程施工具有量大、繁重和施工條件復(fù)雜等特點(diǎn)，且受天氣、濕度、地理、場地及地下障礙等因素的影響，施工難度大、工作強(qiáng)度大、耗費(fèi)時間長。

2" 土方工程性質(zhì)

土方的種類繁多，可以根據(jù)開挖的難易程度、施工方法等進(jìn)行分類。按開挖的難易程度將土方分為松軟土、普通土等8種類型。土方的可松性、滲透性、含水率及質(zhì)量密度對土方工程的施工方法及工程量大小有直接影響。

2.1" 土方的可松性

可以分為最初可松性、最終可松性2種，用k表示?；谧匀粻顟B(tài)下的土方，經(jīng)過開挖后，其體積因其松散性而得到增加，這就是土方的最初可松性。之后雖然經(jīng)回填壓實(shí)等程序，其體積也無法恢復(fù)到原狀，這就是土方的最終可松性。

2.2" 土方的滲透性

土方具有被水透過的性能，通常通過試驗(yàn)來確定具體大小，用字母d表示。其單位為cm/s，即在單位時間內(nèi)水能夠穿過土層的距離。如果地下水位在施工時需要下降時，滲透系數(shù)就是確定地下水位降水方案和計(jì)算涌水量的最為重要的參數(shù)。

2.3" 土方的含水率

土方中的濕重量和固體顆粒的差值與固體顆粒之間的質(zhì)量比，用字母？濁表示。土方的含水率對土方開挖方法、開挖方式、開挖尺寸以及邊坡的穩(wěn)定、回填土的夯實(shí)等相關(guān)施工工程具有直接影響。在實(shí)際施工的壓實(shí)條件下，如果能夠達(dá)到最大干密度時土方的含水率，即為最佳含水率。

2.4" 土方的質(zhì)量密度

單位體積中土的質(zhì)量，可以分為天然密度和干密度。天然密度是土方在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，用p表示。干密度是單位體積土方中的固體顆粒的質(zhì)量，用pg表示。工程施工中，通常用干密度作為檢驗(yàn)填土壓實(shí)質(zhì)量的控制指標(biāo)。

3" 土方量計(jì)算

在建筑工程施工中，將施工范圍內(nèi)的原始地面修改成工程需要的設(shè)計(jì)平面，稱之為場地平整。其中，場地設(shè)計(jì)標(biāo)高必須要滿足施工項(xiàng)目的總體規(guī)劃、施工流程、施工工藝以及運(yùn)輸、排水等要求，使土方的挖填達(dá)到較好的平衡狀態(tài)，盡可能降低土方挖量、運(yùn)量和重復(fù)挖運(yùn)量。將設(shè)計(jì)平面標(biāo)高減去自然地面標(biāo)高，即為施工場地各個點(diǎn)位的施工高度。根據(jù)這個高度，計(jì)算出該場地的平整土方量。場地平整土方量可以使用方格網(wǎng)法和斷面法進(jìn)行計(jì)算。如果施工地形屬于平坦的地區(qū)，可以采用方格網(wǎng)法計(jì)算；如果施工地形屬于起伏變化較大的地區(qū)，則盡可能使用斷面法計(jì)算。本文涉及的地形為較為平坦的地區(qū)，所以采用方格網(wǎng)法介紹場地平整土方量的計(jì)算步驟[1]。

3.1" 場地設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定

根據(jù)建筑設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高需要滿足以下條件。①滿足施工流程、施工工藝等要求。②合理使用建筑地形，盡可能降低土方挖量、運(yùn)量和重復(fù)挖運(yùn)量。③土方的挖、填盡量平衡，減少土方挖運(yùn)費(fèi)用。④具有較好的排水功能，確保泄水坡度不低于0.2%。⑤盡可能滿足最高洪水位的要求。

在設(shè)計(jì)文件上，通常對場地設(shè)計(jì)標(biāo)高做出相應(yīng)的規(guī)定，可以采用“挖、填土方量平衡法”來確定。

3.1.1" 計(jì)算場地設(shè)計(jì)標(biāo)高初值

在建筑場地圖上，將其劃分為邊長為20～40 m的若干個方格網(wǎng)。采用插入法計(jì)算每個方格的角點(diǎn)標(biāo)高[1]。如果沒有建筑場地圖或者場地地形有較大起伏時，可以在地面上使用木樁劃好方格網(wǎng)，再用專用的標(biāo)高測量儀器直接測出。在建筑場地內(nèi)進(jìn)行土方的挖、填工作，盡可能確保場地內(nèi)的土方量在平整前后的土方量相等。場地設(shè)計(jì)標(biāo)高初值計(jì)算公式為

式中：H0為建筑場地設(shè)計(jì)標(biāo)高初值，m；N為方格總數(shù)；H1、H2、H3、H4分別表示1—4個方格所共有的角點(diǎn)標(biāo)高，m。

3.1.2" 計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高的調(diào)整值

因?yàn)橥练骄哂锌伤尚院蜐B透性，通常要增加建筑場地的設(shè)計(jì)標(biāo)高值。假設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)高增加值為？駐h，總挖土方體積VW′應(yīng)在原體積的基礎(chǔ)上再減去VW？駐h，總填土方體積則為

式中：VZT為調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高后的總填土方體積；K為土方的最終可松性系數(shù)。

3.2" 場地平整土方量的計(jì)算方法

根據(jù)建筑場地圖中各個方格角點(diǎn)的原始地面標(biāo)高和實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)高，計(jì)算各個方格角點(diǎn)的填挖高度，然后逐個計(jì)算方格的土方量，同時計(jì)算建筑場地各邊坡的土方量，最后求出建筑場地上所有方格和邊坡的挖、填土方量總和，即為該建筑場地的挖、填土方的總量[2]。

3.2.1" 計(jì)算各方格角點(diǎn)的施工高度

計(jì)算公式hn=Hs-Hy

式中：hn為角點(diǎn)的施工高度，m，即挖、填高度，用“+”表示填方，用“-”表示挖方；Hs為角點(diǎn)的實(shí)際設(shè)計(jì)標(biāo)高，m；Hy為角點(diǎn)的原始地面標(biāo)高，m。

3.2.2" 計(jì)算零點(diǎn)位置施工高度

如果零點(diǎn)位置的方格網(wǎng)內(nèi)既有填方，又有挖方時，可以采用下沉式方法確定方格網(wǎng)邊的零點(diǎn)位置。相鄰兩角點(diǎn)施工高度分別用“+”“-”在方格網(wǎng)上進(jìn)行專門標(biāo)注，并連接零點(diǎn)形成零線，用零線分隔填方區(qū)和挖方區(qū)。

3.2.3" 計(jì)算方格土方量

根據(jù)建筑場地實(shí)際，通?？蓪⒔ㄖ龅馗鞣礁竦耐练搅糠譃槿诨蛉?、2挖2填、3挖（填）1填（挖）等3種類型，分別進(jìn)行計(jì)算。

1）計(jì)算全挖或全填土方量。4個方格角點(diǎn)都是填或者都是挖。其土方量為

式中：V為填方或挖方的土方量，m3；h1、h2、h3、h4為4個方格角點(diǎn)的施工高度。

2）計(jì)算2挖2填土方量。4個方格角點(diǎn)中，假設(shè)相鄰2個角點(diǎn)為挖方，則另外2個角點(diǎn)即為填方。其土方量為

5" 結(jié)論

實(shí)際工程施工之前，工程技術(shù)人員必須對建筑場地進(jìn)行詳細(xì)了解，分析、核準(zhǔn)相關(guān)的技術(shù)資料，熟悉建筑場地的地形圖、土質(zhì)地質(zhì)、地下電纜、管道、地下地上建筑物以及土方工程施工圖等，到實(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場勘察。根據(jù)實(shí)際的施工條件和施工設(shè)備設(shè)施，制定內(nèi)容詳實(shí)、技術(shù)可行、性價(jià)比高的施工方案，輔以最佳的施工工藝，土方工程才能降低勞動強(qiáng)度，減少施工工作量，取得較為可貴的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：2023年度全國職業(yè)教育科研規(guī)劃課題（2023QZJ011，主持人為姬寓）；2022年度江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院課題（B/2022/11/006）；2021年校本課題立項(xiàng)階段性成果（無編號，主持人為姬寓）

作者簡介：姬寓（1988-），女，講師。研究方向?yàn)榻ㄖW(xué)、建筑CAD。