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1、1,第一章土方工程,1.2 场地设计标高的确定,第一章 土方工程,2,1.2 场地设计标高的确定,大型工程项目通常都要确定场地设计平面， 进行场地平整。场地平整就是将自然地面改造 成人们所要求的平面。 场地设计标高应满足规划、生产工艺及运 输、排水及最高洪水位等要求，并力求使场地 内土方挖填平衡且土方量最小。,第一章 土方工程,3,场地设计标高的两种方法：,1一般方法：如场地比较平缓，对场地设计标高无特殊要求，可按照“挖填土方量相等”的原则确定场地设计标高； 2用最小二乘法原理求最佳设计平面：应用最小二乘 法的原理，不仅可满足土方挖填平衡、还可做到土方的总工程量最小。,第一章 土方工程,4,1
2、.2.1 场地设计标高计算的一般方法,1.2.1.1 计算原则 将场地划分成边长 为a 的若干方格，并将方 格网点的原地形标高标在 图上（图1-1a）。原地形 高可利用等高线用插入法 求得或在实地测量得到。,a) 地形图方格网 图1-1 场地设计标高计算示意图 1等高线,第一章 土方工程,5,1.2.1 场地设计标高 计算的一般方法,1.2.1.1 计算原则,按照挖填土方量相等的 原则（图1-1b），场地设计 标高可按下式计算：,（1-2）,b）设计标高示意图 图1-1 场地设计标高计算示意图 2自然地面；3设计平面,第一章 土方工程,6,由式1-2可得到：,（1-3）,式中 zo所计算场地的
3、设计标高（m）； n 方格数； zi1、zi2、zi3、zi4第i个方格四个角点的原地形 标高（m）。,第一章 土方工程,7,点的标高在计算过程中被应用的次数( Pi ) 反映了各角点标高对计算结果的影响程度，测量上的术语称为“权”。 考虑各角点标高的“权”，式（1-3）可改写成更便于计算的形式：,式中 z1 一个方格独有的角点标高； z2、z3、z4 分别为二、三、四个方格 所共有的角点标高。,（1-4）,第一章 土方工程,8,1.2.1.2 计算步骤,划分场地方格网； 计算或实测各角点的原地形标高； 按式（1-4）计算场地设计标高； 设计标高调整； 施工高度计算。 下面分别讨论： 设计标高
4、调整与施工高度计算问题,第一章 土方工程,9,设计标高调整 设计标高的调整主要是泄水坡度的调整，由于按式（1-4）得到的设计平面为一水平的挖填方相等的场地，实际场地均应有一定的泄水坡度。因此，应根据泄水要求计算出实际施工时所采用的设计标高。,第一章 土方工程,10,以Zo 作为场地中心的标高（图1-2），则场地任意点的设计标高为：,（1-5）,图1-2 场地泄水坡度,第一章 土方工程,11,施工高度计算,求得 后，即可按下式计算各角点的施工高度Hi，施工高度的含义是该角点的设计标高与原地形标高的差值：,（1-6）,式中 角点的原地形标高。 若Hi为正值，则该点为填方，Hi为负值则为挖方。,第一
5、章 土方工程,12,1.2.2 最佳设计平面,最佳设计平面即设计标高满足规划、生产工艺及运输、排水及最高洪水位等要求，并做到场地内土方挖填平衡，且挖填的总土方工程量最小。,第一章 土方工程,13,1.2.2.1 最佳设计平面设计原理,任何一个平面在直角坐标体系中都可以用三个参数 c、 、 来确定（图1-3）。,c 原点标高； x 方向的坡度； y 的方向坡度,第一章 土方工程,14,1.2.2.1 最佳设计平面设计原理,在（图1-3）所示的这个平面上任何一点 i 的标高 ，可以根据下式求出：,(1-7),其中 点在 x 方向的坐标； 点在 y 方向的坐标。,式（1-7）为最佳设计平面的方程形式
6、。,第一章 土方工程,15,与前述方法类似，将场地划分成方格网，并将原地形标高 标于图上，则该场地方格网角点的施工高度为：,式中 方格网各角点的施工高度； 方格网各角点的设计平面标高； 方格网各角点的原地形标高； 方格角点总数。,(1-8),第一章 土方工程,16,土方工程量与施工高度之和成正比。 施工高度之和为零时，则表明该场地土方的填挖平衡， 但由于施工高度有正有负，当但它不能反映出填方和挖方的绝对值之和为多少。,第一章 土方工程,17,为了不使施工高度正负相互抵消，若把施工高度平方之后再相加，则其总和能反映土方工程填挖方绝对值之和的大小。 但要注意，在计算施工高度总和时，应考虑方格网各点
7、施工高度在计算土方量时被应用的次数Pi，令为土方施工高度之平方和，则:,（1-9）,第一章 土方工程,18,将公式（1-8）代入上式，得:,当的值最小时，该设计平面既能使土方工程量最小，又能保证填挖方量相等（填挖方不平衡时，上式所得数值不可能最小）。这就是用最小二乘法求最佳设计平面的方法。,第一章 土方工程,19,1.2.2.2 最佳设计平面的计算方法,为了求得最小时的设计平面参数c、 、 可以对式1-9的c、 、 分别求偏导数，并令其为0，于是得：,（1-10）,第一章 土方工程,20,经过整理，可得下列准则方程：,（1-11）,式中,余类推。,第一章 土方工程,21,解联立方程组（1-11
8、），可求得最佳设计平面的三个参数c、 ix 、iy （尚未考虑工艺、运输等要求），然后即可根据方程式（1-3）算出各角点的施工高度。 在实际计算时，可采用列表方法（表1-3）。最后一列的和PH可用于检验计算结果，当PH=0，则计算无误。,第一章 土方工程,22,23,应用上述准则方程时，若已知c 或ix，或 iy 时，只要把这些已知值作为常数代入，即可求得该条件下的最佳设计平面。,第一章 土方工程,24,1.2.2.3 设计标高的调整,实际工程中，对计算所得的设计标高，还应考虑下述 因素进行调整，这工作在完成土方量计算后进行。,(1) 考虑土的最终可松性，需相应提高设计标高，以达到 土方量的实际平衡。 (2) 考虑工程余土或工程用土，相应提高或降低设计 标高。 (3) 根据经济比较结果，如采用场外取土或弃土的施工方案，则应考虑因此引起的土方量的变化，需将设计标高进行调整。 场地设计平面的调整工作也是繁重的，如修改设计 标高，则须重新计算土方工程量。,第一章 土方工程,