土方工程,動土范圍很廣，或鑿水筑山，或場地平整，或挖溝埋管，或開槽鋪路等，對地形整理和改造的過程稱為土方工程。其主要目的是在充分利用原地形的基礎(chǔ)上，對不符合園林要求的部位進(jìn)行重新設(shè)計，并通過挖方、搬運、填方、整修等措施加以改造，來提高或改變原地形的利用價值。本章內(nèi)容,大凡園筑，必先動土,豎向設(shè)計土方量計算土方工程施工,用等高線法進(jìn)行豎向設(shè)計的方法等高面和方格網(wǎng)法計算土方量的方法土的分類和工程性質(zhì)土方施工程序和各階段施工內(nèi)容與要求,本章重點,土方工程的設(shè)計包括平面設(shè)計和豎向設(shè)計兩方面。（1）平面設(shè)計是指在平面圖上設(shè)計出不同性質(zhì)地形單元的位置和輪廓；（2）豎向設(shè)計是指在一塊場地上進(jìn)行垂直于水平面方向的布置和處理。園林用地豎向設(shè)計就是將園林中各個景點、各種設(shè)施及地貌等在高程上如何創(chuàng)造高低變化和協(xié)調(diào)統(tǒng)一的設(shè)計。,第一節(jié)豎向設(shè)計,豎向設(shè)計的方法有：等高線法、斷面法、模型法等。（一）等高線法在繪有原地形等高線的底圖上用設(shè)計等高線進(jìn)行地形改造或創(chuàng)作,在同一張圖紙上便可表達(dá)原有地形、設(shè)計地形狀況及各部分的高程關(guān)系。,一、豎向設(shè)計的方法,1.等高線的概念等高線是一組垂直間距相等、平行于水平面的假想面,與自然地貌相交切所得到的交線在平面上的投影。,2.等高線的性質(zhì)在同一條等高線上的所有點高程都是相等的。每一條等高線都是閉合的。,等高線的水平間距大小，表示地形的緩或陡。,等高線一般不相交或重疊,只有在懸崖處等高線才可能出現(xiàn)相交情況。,等高線在圖紙上不能直穿橫過河谷、堤岸和道路等。,3.與等高線有關(guān)的兩個公式坡度公式插入法i=h/LHx=HaXH/L,4.用等高線進(jìn)行豎向設(shè)計改變地形的坡度如果高差h不變,可用改變等高線間距L可以減緩或增加地形的坡度。,平墊溝谷用平直的設(shè)計等高線和擬平墊部分的同值等連接。其連接點就是不挖不填的點,也叫“零點”；這些相鄰點的聯(lián)線，叫做“零點線”，也就是墊土的范圍。,削平山脊和平墊溝谷的方法相同,只是設(shè)計等高線所切割的原地形等高線方向正好相反.,平整場地非鋪裝場地對坡度要求不那么嚴(yán)格,目的是墊洼平凸,將坡度理順，而地表坡度則任其自然起伏，排水通暢即可。鋪裝地面的坡度則要求嚴(yán)格,各種場地因其使用功能不同對坡度的要求也各異。通常為了排水,最小坡度0.5%。,（二）斷面法用許多斷面表示原有地形和設(shè)計地形的情況，比較立體形象，但工作量較大。,1.選擇斷面可以選擇具有代表性的軸線方向，也可以沿地形圖上繪制的方格網(wǎng)線的方向：縱向或橫向。2.繪制斷面圖三種不同的表達(dá)方式可表示原地形輪廓,（三）模型法直觀、具體、一目了然，但制作費工費時，且投資較多。一般用于較大規(guī)模的工程中。,1.利用為主，改造為輔2.因地制宜，追求天趣3.就地取材，降低成本4.填挖結(jié)合，土方平衡,二、豎向設(shè)計的原則,1.地形設(shè)計地形骨架的“塑造”,山水布局，峰、巒、坡、谷、河、湖、泉、瀑等地貌小品的設(shè)置,它們之間的相對位置、高低、大小、比例、尺度、外觀形態(tài)、坡度的控制和高程關(guān)系等都要通過地形設(shè)計來解決。,三、豎向設(shè)計的內(nèi)容,2.園路廣場的豎向設(shè)計圖紙上應(yīng)以設(shè)計等高線表示出道路、廣場的縱橫坡和坡向,道橋聯(lián)接處及橋面標(biāo)高。,3.園林建筑和園林小品園林建筑和園林小品應(yīng)標(biāo)出其地坪標(biāo)高及其與周圍環(huán)境的高程關(guān)系。,4.植物種植高程考慮植物在高程上的變化，以及為不同植物生長創(chuàng)造不同的環(huán)境條件。,5.管道空間布置設(shè)計園內(nèi)各種管道(如供水、排水、供暖及煤氣管道等)的布置,難免有些地方會出現(xiàn)交叉,在規(guī)劃上就須按一定原則,統(tǒng)籌安排各種管道交會時合理的高程關(guān)系,以及它們和地面上的構(gòu)筑物或園內(nèi)喬灌木的關(guān)系。,1.平地：坡度小于1%，不利自然排水，視野單調(diào)。,四、常見地形類型,2.丘陵：局部隆起的地形，坡度在10%25%間，高度差異連綿在13米間。最佳園林用地。,3.凹地形：視線積聚性和空間獨立性，私密感，封閉感。,4.凸地形：景觀突出性和視線發(fā)散性。,1.園林景觀的基底骨架2.構(gòu)成園林空間3.構(gòu)成園林景觀4.影響地表排水5.控制視線,五、地形的作用,上海天山公園早期的天山公園,南面是個大湖面,后因被體育部門占用,湖面被填平改做操場。湖上大橋大半被埋在土中。80年代初,公園復(fù)歸園林部門管理。在公園進(jìn)行復(fù)建設(shè)計時,設(shè)計者本著既要改變現(xiàn)狀,使地形符合造景和游人休息的功能要求,又不大動土方的基本設(shè)想,在原大橋南挖出一個作為荷花池的小水面,并使湮沒土中的大橋顯露出來,與荷花池南面相接的陸地則削成一處由南向北約成5度傾斜的緩坡草地。草坡緩緩伸向荷池,地形自然和諧,水體和草坡連接,擴大了空間感。削坡的土方填筑于坡頂及兩側(cè),形成崗阜地形,適當(dāng)分隔了空間,挖填土方基本上就地平衡。,地形設(shè)計范例,某基地地形如圖所示，方格網(wǎng)間距50m。要求將該基地改造為公園，為附近的居民提供游憩、活動的景觀園林。任務(wù)：用等高線法對該基地進(jìn)行地形改造設(shè)計，繪出設(shè)計圖；制作該地形的模型，并照相留念。,實訓(xùn)1：地形設(shè)計與模型制作,土方量的計算工作,就其要求精確程度,可分為估算和計算。在規(guī)劃階段,土方量的計算無須過分精細(xì),只作毛估即可。而在作施工圖時,土方工程量則要求比較精確。計算土方體積的方法很多,常用的大致可歸納為：(1)用體積公式估算；(2)斷面法；(3)等高面法；(4)方格網(wǎng)法。,第二節(jié)土方工程量計算,類似錐體、棱臺等幾何形體的地形單體。這些地形單體的體積可用相近的幾何體體積公式來計算。此法雖簡便,但精度較差,多用于估算。,一、用體積公式估算,各種幾何體體積計算公式,斷面法是以一組等距(或不等距)的互相平行的截面將擬計算的地塊、地形單體(如山、溪澗、池、島等)和土方工程(如堤、溝渠、路塹、路槽等)分截成段。分別計算這些段的體積。再將各段體積累加,以求得該計算對象的總土方量。其基本計算公式為V=1/2(S1+S2)L其計算精度取決于截取斷面的數(shù)量，多則精，少則粗。,二、斷面法,垂直斷面法適用于地形縱橫坡度有規(guī)律變化的地段，如帶狀山體、水體、溝、堤、路塹、路槽等的土方量計算。,當(dāng)S1和S2的面積相差較大或兩相鄰斷面之間的距離大于50米時,計算的結(jié)果,誤差較大。遇上述情況,可改用以下公式運算：V=L/6(S1+S2+4S0)式中S0-中截面面積。S0的面積有二種求法：(1)用求棱臺中截面面積公式:S0=1/4（S1+S2+2S1S2）(2)用S1及S2各相應(yīng)邊的平均值求S0的面積。,設(shè)有一土堤,計算段兩端斷面呈梯形,各邊數(shù)值如圖示。二斷面之間的距離為60m,試比較用算術(shù)平均法和擬棱臺公式計算所得結(jié)果。879870.6871.6,課堂練習(xí),又稱水平斷面法。沿等高線取斷面，斷面面積即等高線所圍合的面積；二相鄰斷面的高即等高距，計算公式同垂直斷面法。,三、等高面法,V=(S1+S2)h/2+(S2+S3)h/2(Sn-1+Sn)h/2+(Sn*h)/3=（S1/2+Sn/2+S2+S3+Sn-1）*h+Sn*h/3由于園林設(shè)計圖紙上的原地形和設(shè)計地形均用等高線表示,因而采用等高面法進(jìn)行計算更為方便。等高面法最適于大面積的自然山水地形的土方計算。對不規(guī)則面積的計算方法有：（1）求積儀法：簡便，精度也較高（2）方格紙法：用方格紙蒙在圖紙上，數(shù)格子，再乘以每格面積。,在某園林中設(shè)計了微地形如下圖，請用等高面法計算高程在1.00以上的土方量。解：根據(jù)方格紙法，求得S1132(m2)S2=51(m2)S3=9(m2)V=S1/2+S3/2+S2h+S2h/3123(m3),課堂練習(xí),最適宜用于平整場地，將原來高低不平、比較碎的地形按設(shè)計要求整理成平坦的具有一定坡度的場地，如停車場、廣場、體育場等。,四、方格網(wǎng)法,計算程序：1.作方格網(wǎng)在附有等高線的施工現(xiàn)場地形圖上作方格網(wǎng)控制施工場地。2.求原地形標(biāo)高在地形圖上用插入法求出各角點的原地形標(biāo)高，或把方格網(wǎng)各角點測設(shè)到地面上,同時測出各角點的標(biāo)高,并標(biāo)記在圖上。3.確定設(shè)計標(biāo)高依設(shè)計意圖(如:地面的形狀、坡向、坡度值等)確定。4.求施工標(biāo)高比較原地形標(biāo)高和設(shè)計標(biāo)高，求出施工標(biāo)高。5.土方計算,1.劃分方格網(wǎng),2.求原地形標(biāo)高,3.求設(shè)計標(biāo)高,求平整標(biāo)高H0把一塊高低不平的地面在保證土方平衡的提下，挖高墊低使土地成為水平的，這個水平面的高程就是平整標(biāo)高。V原V平V設(shè)V平H0Na2V原V設(shè)1/4（hi-1+hi-2+hi-3+hi-4）a2H0（h1+2h2+3h3+4h4）/4N,確定H0的位置圖解法適用于形狀簡單規(guī)則的場地。數(shù)學(xué)分析法適用于任何形狀場地。設(shè)a點設(shè)計標(biāo)高為x，以此推算其余各點設(shè)計標(biāo)高，再代入公式：H0（h1+2h2+3h3+4h4）/4N解出得到x，即設(shè)計標(biāo)高。,3.求設(shè)計標(biāo)高,施工標(biāo)高原地形標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高+為挖方，為填方,4.求施工標(biāo)高,5.求零點線,所謂零點是指不挖不填的點,零點的聯(lián)線就是零點線,它是挖方和填方區(qū)的分界線。在相鄰二角點之間,如若施工標(biāo)高值一為”+”數(shù)，一為“-”數(shù)，則它們之間必有零點存在，其位置可用下式求得。X=ah1/(h1+h2),零點線為計算提供了填方、挖方的面積，而施工標(biāo)高又為計算提供了挖方和填方的高度。依據(jù)這些條件，便可選擇適宜的公式求出各方格的土方量。由于零點線切割方格的位置不同，形成各種形狀的棱柱體。各種常見的棱柱體及其計算公式列表如圖。,6.土方計算,1斷面法適用于溝渠、道路、堤壩和帶狀山體等條形地形的土石方量計算；2等高面法適用于不規(guī)則的山頭、凹地，如土石堆積的假山、開挖的湖池、水庫和湖池的容水量等的計算；3方格網(wǎng)法適用于場地的平整控制土方量的計算；4估算法適用于較規(guī)整的土方形體，或?qū)⒉灰?guī)整的土體近似地看作某種規(guī)整的幾何形體，用幾何體積公式作近似計算；,小節(jié)總結(jié),某塊地將整成三坡向T形廣場，縱坡1.5%，橫坡2%，土方就地平衡，求其設(shè)計標(biāo)高和土方量。,實訓(xùn)2：方格網(wǎng)法計算土方量,1制定方格控制網(wǎng)；2用插入法求原地形標(biāo)高并記錄；3求平整標(biāo)高（土方就地平衡）H0；4假定某點設(shè)計標(biāo)高為x，依給定的坡向、坡度和方格邊長，根據(jù)坡度公式可以算出各角點的假定設(shè)計標(biāo)高；5確定設(shè)計標(biāo)高（依設(shè)計意圖，如地面形狀、坡向、坡度值等）；6求施工標(biāo)高（原地形標(biāo)高設(shè)計標(biāo)高）；7求零點線x=ah1/(h1+h2)；8根據(jù)角點挖填方土方計算公式求土方。,方格網(wǎng)法計算步驟,1.目的使土方運輸量或土方成本為最低的條件下，確定填方區(qū)和挖方區(qū)土方的調(diào)配方向和數(shù)量。2.原則挖方與填方基本平衡；填（挖）方量與運距的乘積之和盡可能最小；分區(qū)調(diào)配與全場調(diào)配相協(xié)調(diào)；好土用在回填質(zhì)量要求較高的地區(qū)；與地下構(gòu)筑物施工相結(jié)合；選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向、運輸路線、施工順序；取土或棄土盡量不占用園林綠地。,五、土方的平衡與調(diào)配,3.步驟與方法劃分調(diào)配區(qū)先劃分出填方區(qū)和挖方區(qū)，然后在挖方區(qū)和填方區(qū)中劃分出若干調(diào)配區(qū)。計算各調(diào)配區(qū)土方量計算各調(diào)配區(qū)之間的平均運距挖方區(qū)土方重心至填方區(qū)土方重心的距離。確定土方最優(yōu)調(diào)配方案表上作業(yè)法繪出土方調(diào)配圖,計算平均運距X0（Xi,Vi）/ViY0（Yi,Vi）/ViL0(X0T-X0W)2+(Y0T-Y0W)21/2,優(yōu)化調(diào)配方案,土方調(diào)配圖,土方工程的施工步驟可分為準(zhǔn)備工作清理現(xiàn)場定點放線施工階段,第三節(jié)土方工程施工,1.土的工程分類松土用鐵鍬即可挖掘的土，如沙土、粉土、植物性土壤。半松土用鐵鍬、鎬可翻松的土。如潮濕的黃土、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)粘土、混有碎石與卵石的腐殖土。堅土用人工撬棍、機械開挖，或用爆破的方法。如密實的黃土、泥巖、礫巖、密實的石灰?guī)r。,一、土的分類與性質(zhì),2.土的工程性質(zhì)土壤一般由固相（土顆粒）、液相（水）和氣相（空氣）三部分組成。土壤的容重即單位體積內(nèi)天然狀況下的土壤重量，單位為kg/m3，容重越大挖掘越難。,土壤的自然傾斜角（安息角）土壤自然堆積，經(jīng)沉落穩(wěn)定后的表面與地平面所形成的夾角就是土壤的自然傾斜角，以a表示。在工程設(shè)計時，為了使工程穩(wěn)定，邊坡坡度數(shù)值應(yīng)參考相應(yīng)土壤的自然傾斜角的數(shù)值。,土方工程的邊坡坡度以其高和水平距之比表示。邊坡坡度=h/L=tga工程界習(xí)慣以1：M表示，M是坡度系數(shù)。1:M=1:L/h，所以，坡度系數(shù)是邊坡坡度的倒數(shù)。,土壤含水量土壤的含水量是土壤孔隙中的水重和土壤顆粒重的比值。土壤含水量在5%以內(nèi)稱干土，在30%以內(nèi)稱潮土，大于30%稱濕土。土壤含水量的多少，對土方施工的難易也有直接的影響，土壤含水量過小，土質(zhì)過于堅實，不易挖掘；水量過大，土壤易泥濘，也不利施工，人力或機械施工工效均降低。,土壤的相對密實度（）用來表示土壤在填筑后的密實程度，可用下列公式表達(dá)：D=(1-2)/(1-3)D土壤相對密實度；1填土在最松散狀況下的孔隙比；2經(jīng)輾壓或夯實后的土壤空隙比；3最密實情況的土壤空隙比機械壓實可達(dá)95%，人工壓實在87%左右。,土壤的可松性土壤經(jīng)挖掘后，其原有緊密結(jié)構(gòu)遭到破壞，土體松散而使體積增加的性質(zhì)。最初可松性系數(shù)Kp=開挖后土壤的松散體積V2/開挖前土壤的自然體積V1最后可松性系數(shù)Kp=運至填方區(qū)夯實后土壤的體積V3/開挖前土壤的自然體V1,體積增加的百分比與可松性系數(shù)的關(guān)系，可用下式表示:最初體積增加百分比=(V2-V1)/V1100%=(Kp-1)100%最后體積增加百分比=（V3-V1）/V1100%=(Kp-1)100%,1.研究圖紙2.現(xiàn)場踏勘3.編制施工方案4.修建臨時設(shè)施和道路5.準(zhǔn)備機具、物資和人員,二、準(zhǔn)備工作,1.清除現(xiàn)場障礙物伐除樹木建筑物和地下構(gòu)筑物的拆除其他2.排水地面積水排除地下水排除3.初步平整施工場地,三、清理現(xiàn)場,一次挖到底，雙向出土,分層挖掘，單向出土,1.平整場地的放線用經(jīng)緯儀或紅外線全站儀將圖紙上的方格測設(shè)到地面上，并在每個交點處立樁木，邊界上的樁木的數(shù)目和位置依圖紙要求設(shè)置。,四、定點放線,2.山體放線在施工圖上設(shè)置方格網(wǎng)，再把方格網(wǎng)測放到地面上，然后在設(shè)計地形等高線和方格網(wǎng)的交點處設(shè)樁，再標(biāo)到地面上打樁。,山體立樁一次性立樁分層放線，放層設(shè)置標(biāo)高樁,3.水體放線與山體的放線基本相同。4.溝渠放線通過龍門板來控制。,包括挖、運、填、壓四個內(nèi)容。施工方法：人工、機械化、半機械化。1.挖掘人工開挖由上而下，逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁先挖坡腳或逆坡挖土；保證每人有46m2的工作面，相鄰保持2.5m以上距離；開挖土方附近不得有重物及易坍落物；,五、土方施工,挖土過程中，隨時注意觀察土質(zhì)情況。必須垂直下挖者，松軟土不得超過0.7m，中等密度土不得超過1.25m，堅硬土不得超過2m。超過以上數(shù)值者須設(shè)支撐板或保留符合規(guī)定的邊坡值。不得在土壁下向里挖土，以防坍塌。在坡上或坡頂施工者，要注意坡下情況，不得向坡下滾落重物。施工過程中注意保護(hù)基樁、龍門板或標(biāo)高樁。,機械開挖動工前應(yīng)向推土機手介紹施工地段的地形情況及設(shè)計地形的特點，還要了解實地定點的情況，如樁位、施工標(biāo)高等；注意保護(hù)表土，宜先將表層熟土推到施工場地外圍，待地形整理完成，再鋪回來。棄土就及時運出，在挖方邊緣上側(cè)，臨時堆土或堆放材料或移動機械時，應(yīng)與基坑邊緣保持1m以上的距離；施工技術(shù)人員應(yīng)經(jīng)常到現(xiàn)場，隨時隨地用測量儀器檢查樁點和放線的情況；,2.運輸短途搬運一般采取人工運輸，長距離的則使用機械運輸；組織好運輸路線，明確卸土地點，避免混亂和窩工。,3.填筑土壤質(zhì)量應(yīng)根據(jù)填方用途和要求加以選擇，外來土應(yīng)進(jìn)行檢定；盡量用同類土填筑，并控制土的含水量接近其最佳含水量，當(dāng)采用不同的填筑時，透水性大的土層置于透水性小的土層之下，不得混雜使用，邊坡應(yīng)用透水性較大的土進(jìn)行封閉；大面積填方應(yīng)分層填筑，一般每層2050cm，并分層壓實；斜坡上填土，應(yīng)先把土地挖成臺階狀，以防填土滑落；填土應(yīng)預(yù)留一定的下沉高度。,4.壓實保證填土具有最佳含水量；必須分層壓實；壓實要注意均勻；壓實松土?xí)r壓實機具應(yīng)先輕后重；應(yīng)自邊緣開始逐漸向中間收攏，防止土方外擠塌落。,對有密實度要求的填方，在夯實或壓實之后，要對每層回填土的質(zhì)量進(jìn)行檢驗。一般采用環(huán)刀法（或灌砂法）取樣測定土的干密度，求出土的密實度;或用小輕便觸探儀直接通過錘擊數(shù)來檢驗干密度和密實度，符合設(shè)計要求后，才能填筑上層。填土壓實后的干密度應(yīng)90%以上符合設(shè)計要求，其余10%的最低值與設(shè)計值之差，不得大于0.08t/m3，且不應(yīng)集中。,六、質(zhì)量檢驗,1.滑坡與塌方的處理加強工程地質(zhì)勘察，