场地设计标高的确定

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,1,1.2,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,2,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,3,1.2.1 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,4,1.2.1 场地设计标高 计算的一般方法,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,5,由式1-2可得到：,（1-3）,式中,z,o,所计算场地的设计标高（m）；,n,方格数；,z,i1,、,z,i2,、,z,i3,、,z,i4,第,i,个方格四个角点的原地形 标高（m）。,第一章 土方工程,6,点的标高在计算过程中被应用的次数(,P,i,)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,z,1,一个方格独有的角点标高；,z,2,、,z,3,、,z,4,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,7,1.2.1.2 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：,设计标高调整,与,施工高度计算,问题,第一章 土方工程,8,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,9,以,Z,o,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,10,施工高度计算,求得 后，即可按下式计算各角点的施工高度,H,i,，,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,H,i,为正值，则该点为填方，,H,i,为负值则为挖方。,第一章 土方工程,11,1.2.2 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,12,1.2.2.1 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,13,1.2.2.1 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。,第一章 土方工程,14,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,15,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,16,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，应考虑方格网各点施工高度在计算土方量时被应用的次数,P,i,，令,为土方施工高度之平方和,，则:,（,1-9,）,第一章 土方工程,17,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,18,1.2.2.2 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,19,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,20,解联立方程组（1-11），可求得最佳设计平面的三个参数,c,、,i,x,、,i,y,（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,21,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,点号,x,y,z,p,pz,py,pz,pxx,pxy,pyy,pxz,pyz,H,pH,0,1,2,3,p,pz,py,pz,pxx,pxy,pyy,pxz,pyz,Ph,22,应用上述准则方程时，若已知,c,或,i,x,，或,i,y,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,23,1.2.2.3 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,24,