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1、土方工程 动土范围很广 或凿水筑山 或场地平整 或挖沟埋管 或开槽铺路等 对地形整理和改造的过程称为土方工程 其主要目的是在充分利用原地形的基础上 对不符合园林要求的部位进行重新设计 并通过挖方 搬运 填方 整修等措施加以改造 来提高或改变原地形的利用价值 本章内容 大凡园筑 必先动土 竖向设计土方量计算土方工程施工 用等高线法进行竖向设计的方法等高面和方格网法计算土方量的方法土的分类和工程性质土方施工程序和各阶段施工内容与要求 本章重点 土方工程的设计包括平面设计和竖向设计两方面 1 平面设计是指在平面图上设计出不同性质地形单元的位置和轮廓 2 竖向设计是指在一块场地上进行垂直于水平面方向的
2、布置和处理 园林用地竖向设计就是将园林中各个景点 各种设施及地貌等在高程上如何创造高低变化和协调统一的设计 第一节竖向设计 竖向设计的方法有 等高线法 断面法 模型法等 一 等高线法在绘有原地形等高线的底图上用设计等高线进行地形改造或创作 在同一张图纸上便可表达原有地形 设计地形状况及各部分的高程关系 一 竖向设计的方法 1 等高线的概念等高线是一组垂直间距相等 平行于水平面的假想面 与自然地貌相交切所得到的交线在平面上的投影 2 等高线的性质 在同一条等高线上的所有点高程都是相等的 每一条等高线都是闭合的 等高线的水平间距大小 表示地形的缓或陡 等高线一般不相交或重叠 只有在悬崖处等高线才可
3、能出现相交情况 等高线在图纸上不能直穿横过河谷 堤岸和道路等 3 与等高线有关的两个公式坡度公式插入法i h LHx Ha XH L 4 用等高线进行竖向设计 改变地形的坡度如果高差h不变 可用改变等高线间距L可以减缓或增加地形的坡度 平垫沟谷用平直的设计等高线和拟平垫部分的同值等连接 其连接点就是不挖不填的点 也叫 零点 这些相邻点的联线 叫做 零点线 也就是垫土的范围 削平山脊和平垫沟谷的方法相同 只是设计等高线所切割的原地形等高线方向正好相反 平整场地非铺装场地对坡度要求不那么严格 目的是垫洼平凸 将坡度理顺 而地表坡度则任其自然起伏 排水通畅即可 铺装地面的坡度则要求严格 各种场地因其
4、使用功能不同对坡度的要求也各异 通常为了排水 最小坡度 0 5 二 断面法用许多断面表示原有地形和设计地形的情况 比较立体形象 但工作量较大 1 选择断面可以选择具有代表性的轴线方向 也可以沿地形图上绘制的方格网线的方向 纵向或横向 2 绘制断面图三种不同的表达方式可表示原地形轮廓 三 模型法直观 具体 一目了然 但制作费工费时 且投资较多 一般用于较大规模的工程中 1 利用为主 改造为辅2 因地制宜 追求天趣3 就地取材 降低成本4 填挖结合 土方平衡 二 竖向设计的原则 1 地形设计地形骨架的 塑造 山水布局 峰 峦 坡 谷 河 湖 泉 瀑等地貌小品的设置 它们之间的相对位置 高低 大小
5、比例 尺度 外观形态 坡度的控制和高程关系等都要通过地形设计来解决 三 竖向设计的内容 2 园路广场的竖向设计图纸上应以设计等高线表示出道路 广场的纵横坡和坡向 道桥联接处及桥面标高 3 园林建筑和园林小品园林建筑和园林小品应标出其地坪标高及其与周围环境的高程关系 4 植物种植高程考虑植物在高程上的变化 以及为不同植物生长创造不同的环境条件 5 管道空间布置设计园内各种管道 如供水 排水 供暖及煤气管道等 的布置 难免有些地方会出现交叉 在规划上就须按一定原则 统筹安排各种管道交会时合理的高程关系 以及它们和地面上的构筑物或园内乔灌木的关系 1 平地 坡度小于1 不利自然排水 视野单调 四 常
6、见地形类型 2 丘陵 局部隆起的地形 坡度在10 25 间 高度差异连绵在1 3米间 最佳园林用地 3 凹地形 视线积聚性和空间独立性 私密感 封闭感 4 凸地形 景观突出性和视线发散性 1 园林景观的基底骨架2 构成园林空间3 构成园林景观4 影响地表排水5 控制视线 五 地形的作用 上海天山公园早期的天山公园 南面是个大湖面 后因被体育部门占用 湖面被填平改做操场 湖上大桥大半被埋在土中 80年代初 公园复归园林部门管理 在公园进行复建设计时 设计者本着既要改变现状 使地形符合造景和游人休息的功能要求 又不大动土方的基本设想 在原大桥南挖出一个作为荷花池的小水面 并使湮没土中的大桥显露出来
7、 与荷花池南面相接的陆地则削成一处由南向北约成5度倾斜的缓坡草地 草坡缓缓伸向荷池 地形自然和谐 水体和草坡连接 扩大了空间感 削坡的土方填筑于坡顶及两侧 形成岗阜地形 适当分隔了空间 挖填土方基本上就地平衡 地形设计范例 某基地地形如图所示 方格网间距50m 要求将该基地改造为公园 为附近的居民提供游憩 活动的景观园林 任务 用等高线法对该基地进行地形改造设计 绘出设计图 制作该地形的模型 并照相留念 实训1 地形设计与模型制作 土方量的计算工作 就其要求精确程度 可分为估算和计算 在规划阶段 土方量的计算无须过分精细 只作毛估即可 而在作施工图时 土方工程量则要求比较精确 计算土方体积的方
8、法很多 常用的大致可归纳为 1 用体积公式估算 2 断面法 3 等高面法 4 方格网法 第二节土方工程量计算 类似锥体 棱台等几何形体的地形单体 这些地形单体的体积可用相近的几何体体积公式来计算 此法虽简便 但精度较差 多用于估算 一 用体积公式估算 各种几何体体积计算公式 断面法是以一组等距 或不等距 的互相平行的截面将拟计算的地块 地形单体 如山 溪涧 池 岛等 和土方工程 如堤 沟渠 路堑 路槽等 分截成 段 分别计算这些 段 的体积 再将各段体积累加 以求得该计算对象的总土方量 其基本计算公式为V 1 2 S1 S2 L其计算精度取决于截取断面的数量 多则精 少则粗 二 断面法 垂直断
9、面法适用于地形纵横坡度有规律变化的地段 如带状山体 水体 沟 堤 路堑 路槽等的土方量计算 当S1和S2的面积相差较大或两相邻断面之间的距离大于50米时 计算的结果 误差较大 遇上述情况 可改用以下公式运算 V L 6 S1 S2 4S0 式中S0 中截面面积 S0的面积有二种求法 1 用求棱台中截面面积公式 S0 1 4 S1 S2 2 S1 S2 2 用S1及S2各相应边的平均值求S0的面积 设有一土堤 计算段两端断面呈梯形 各边数值如图示 二断面之间的距离为60m 试比较用算术平均法和拟棱台公式计算所得结果 879870 6871 6 课堂练习 又称水平断面法 沿等高线取断面 断面面积即
10、等高线所围合的面积 二相邻断面的高即等高距 计算公式同垂直断面法 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由于园林设计图纸上的原地形和设计地形均用等高线表示 因而采用等高面法进行计算更为方便 等高面法最适于大面积的自然山水地形的土方计算 对不规则面积的计算方法有 1 求积仪法 简便 精度也较高 2 方格纸法 用方格纸蒙在图纸上 数格子 再乘以每格面积 在某园林中设计了微地形如下图 请用等高面法计算高程在1 00以上的土方量 解 根据方格纸法 求得S1 132 m2 S2 51 m2
11、 S3 9 m2 V S1 2 S3 2 S2 h S2 h 3 123 m3 课堂练习 最适宜用于平整场地 将原来高低不平 比较碎的地形按设计要求整理成平坦的具有一定坡度的场地 如停车场 广场 体育场等 四 方格网法 计算程序 1 作方格网在附有等高线的施工现场地形图上作方格网控制施工场地 2 求原地形标高在地形图上用插入法求出各角点的原地形标高 或把方格网各角点测设到地面上 同时测出各角点的标高 并标记在图上 3 确定设计标高依设计意图 如 地面的形状 坡向 坡度值等 确定 4 求施工标高比较原地形标高和设计标高 求出施工标高 5 土方计算 1 划分方格网 2 求原地形标高 3 求设计标高
12、 求平整标高H0把一块高低不平的地面在保证土方平衡的提下 挖高垫低使土地成为水平的 这个水平面的高程就是平整标高 V原 V平 V设V平 H0 N a2V原 V设 1 4 hi 1 hi 2 hi 3 hi 4 a2H0 h1 2 h2 3 h3 4 h4 4N 确定H0的位置图解法适用于形状简单规则的场地 数学分析法适用于任何形状场地 设a点设计标高为x 以此推算其余各点设计标高 再代入公式 H0 h1 2 h2 3 h3 4 h4 4N解出得到x 即设计标高 3 求设计标高 施工标高 原地形标高 设计标高 为挖方 为填方 4 求施工标高 5 求零点线 所谓零点是指不挖不填的点 零点的联线就是
13、零点线 它是挖方和填方区的分界线 在相邻二角点之间 如若施工标高值一为 数 一为 数 则它们之间必有零点存在 其位置可用下式求得 X ah1 h1 h2 零点线为计算提供了填方 挖方的面积 而施工标高又为计算提供了挖方和填方的高度 依据这些条件 便可选择适宜的公式求出各方格的土方量 由于零点线切割方格的位置不同 形成各种形状的棱柱体 各种常见的棱柱体及其计算公式列表如图 6 土方计算 1 断面法适用于沟渠 道路 堤坝和带状山体等条形地形的土石方量计算 2 等高面法适用于不规则的山头 凹地 如土石堆积的假山 开挖的湖池 水库和湖池的容水量等的计算 3 方格网法适用于场地的平整控制土方量的计算 4
14、 估算法适用于较规整的土方形体 或将不规整的土体近似地看作某种规整的几何形体 用几何体积公式作近似计算 小节总结 某块地将整成三坡向T形广场 纵坡1 5 横坡2 土方就地平衡 求其设计标高和土方量 实训2 方格网法计算土方量 1 制定方格控制网 2 用插入法求原地形标高并记录 3 求平整标高 土方就地平衡 H0 4 假定某点设计标高为x 依给定的坡向 坡度和方格边长 根据坡度公式可以算出各角点的假定设计标高 5 确定设计标高 依设计意图 如地面形状 坡向 坡度值等 6 求施工标高 原地形标高 设计标高 7 求零点线 x ah1 h1 h2 8 根据角点挖填方土方计算公式求土方 方格网法计算步骤
15、 1 目的使土方运输量或土方成本为最低的条件下 确定填方区和挖方区土方的调配方向和数量 2 原则挖方与填方基本平衡 填 挖 方量与运距的乘积之和尽可能最小 分区调配与全场调配相协调 好土用在回填质量要求较高的地区 与地下构筑物施工相结合 选择恰当的调配方向 运输路线 施工顺序 取土或弃土尽量不占用园林绿地 五 土方的平衡与调配 3 步骤与方法划分调配区先划分出填方区和挖方区 然后在挖方区和填方区中划分出若干调配区 计算各调配区土方量计算各调配区之间的平均运距挖方区土方重心至填方区土方重心的距离 确定土方最优调配方案表上作业法绘出土方调配图 计算平均运距X0 Xi Vi ViY0 Yi Vi V
16、iL0 X0T X0W 2 Y0T Y0W 2 1 2 优化调配方案 土方调配图 土方工程的施工步骤可分为准备工作清理现场定点放线施工阶段 第三节土方工程施工 1 土的工程分类松土用铁锹即可挖掘的土 如沙土 粉土 植物性土壤 半松土用铁锹 镐可翻松的土 如潮湿的黄土 粉质黏土 砂质粘土 混有碎石与卵石的腐殖土 坚土用人工撬棍 机械开挖 或用爆破的方法 如密实的黄土 泥岩 砾岩 密实的石灰岩 一 土的分类与性质 2 土的工程性质土壤一般由固相 土颗粒 液相 水 和气相 空气 三部分组成 土壤的容重即单位体积内天然状况下的土壤重量 单位为kg m3 容重越大挖掘越难 土壤的自然倾斜角 安息角 土壤自然堆积 经沉落稳定后的表面与地平面所形成的夹角就是土壤的自然倾斜角 以a表示 在工程设计时 为了使工程稳定 边坡坡度数值应参考相应土壤的自然倾斜角的数值 土方工程的边坡坡度以其高和水平距之比表示 边坡坡度 h L tga工程界习惯以1 M表示 M是坡度系数 1 M 1 L h 所以 坡度系数是边坡坡度的倒数 土壤含水量土壤的含水量是土壤孔隙中的水重和土壤颗粒重的比值 土壤含水量在5 以内称干土
