1.2　場地平整

1.2.1　計算土方量

場地平整就是將天然地面改為工程上所要求的設計平面。場地設計平面通常由設計單位在總圖豎向設計中確定，由設計平面的標高和天然地面的標高差，可以得到場地各點的施工高度（填挖高度），由此可以計算場地平整的土方量。其計算步驟如下：

1.劃分方格網

根據已有地形圖（一般1/500的地形圖）劃分為若干個方格網，其邊長為10m×10m、20m×20m或40m×40m。

2.計算施工高度

根據方格網，將自然地面標高與設計地面標高分別標注在方格網角點的右上角和右下角，自然地面標高與設計地面標高差值，即各角點的施工高度，將其填在方格網的左上角，挖方為（+），填方為（-）。

3.計算零點位置

在一個方格網內同時有填方或挖方時，要先算出方格網邊的零點位置，并標注在方格網上。將零點連線就得到零線，它是填方區和挖方區的分界線，即填挖分界線位置；在此線上各點施工高度等于零。零點位置（見圖1.6）可按下式計算：

x1=a×h1/（h1+h2）　　　　　（1.13）

x2=a×h2/（h1+h2）　　　　　（1.14）

式中：x1、x2——角點至零點的距離（m）；

hl、h2——相鄰兩角的施工高度（m），計算時均采用絕對值。

a——方格網的邊長（m）。

4.計算方格土方工程量

方格土方工程量計算公式如表1.4所示。

5.工程列表匯總

將計算的各方格土方工程列表匯總，分別求出總的挖方工程量和填方工程量。

1.2.2　土方調配

土方工程量計算完成后，即可進行土方的調配工作。

1.要求

土方調配，就是對挖土的利用、堆砌和填方三者進行綜合協調處理的過程。一個好的土方調配方案，應該是使土方運輸量或費用達到最小，而且又能方便施工，即運輸的量和費用最小，方便施工。

2.原則

為使土方調配工作做到更好，應掌握如下原則：

（1）挖（填）體積與運距的乘積最小。力求使挖方與填方基本平衡和就近調配，使挖方與運距的乘積之和盡可能為最小，即使土方運輸和費用最小。

（2）近期施工與遠期利用相結合。考慮近期施工與后期利用相結合的原則；考慮分區與全場相結合的原則。

（3）合理選擇調配方向和運輸路線。盡可能與大型地下建筑物的施工相結合，使土方運輸無對流和亂流的現象。

（4）盡量使用優質土。

總之，土方的調配必須根據現場的具體情況、有關資料、進度要求、質量要求、施工方法與運輸方法，綜合考慮的原則，進行技術經濟比較，選擇最佳的調配方案。

為了更直觀地反映場地調配的方向及運輸量，一般應繪制土方調配圖表，其編制程序如下：

（1）劃分調配區。在場地平面圖上先劃出挖、填方區的分界線；根據地形及地理條件，可在挖方區和填方區適當地分別劃出若干調配區。

（2）計算各調配區的土方工程量，標在圖上。

（3）求出每對調配區之間的平均運距。平均運距即挖方區土方重心至填方區土方重心的距離。

（4）進行土方調配。采用線性規劃中的“表上作業法”進行。

（5）畫出土方調配圖，如圖1.7所示。

（6）列出土方量調配平衡表，如表1.5所示。

【工程案例】某給水廠場地開挖的土方規劃方格網如圖1.8所示。方格邊長α=20m，方格角點右上角標注為地面標高，右下角標注為設計標高，單位均以米（m）計，試計算其土方量。

【解】（1）計算各角點施工高度

施工高度=地面標高-設計標高

如1點，施工高度=42.34-41.24=+1.1。其他計算如上，標在角點的左上角（+）為挖方，（-）為填方。

（2）計算零點位置，確定零點線位置

在方格網中任一邊的兩端點的施工高度符號不同時，在這條邊上肯定存在著零點。

如1—4邊上的零點計算，零點距角點4的距離：

4—5邊上零點距角點5的距離：

同理，5—8邊上零點距角點8的距離：x8=17.27m

6—9邊上零點距角點6的距離：x6=4.0m

將各零點連接成線，即可確定零點線位置，如圖1.8中虛線所示。

（3）計算方格土方量，計算公式見表1.4

按方格網底面積圖形計算方格土方量，方格網Ⅰ的土方量：

方格網Ⅱ的土方量：

同理，方格網Ⅲ的土方量：

方格網Ⅳ的土方量：

（4）土方量匯總

1.2.3　場地土方施工

場地土方施工包括土方開挖、運輸、填筑等施工過程。

1.機械化施工

土方工程工程量大，工期長。為節約勞動力，降低勞動強度，加快施工速度，對土方工程的開挖、運輸、填筑、壓實等施工過程應盡量采用機械施工。

土方工程施工機械的種類很多，有推土機、鏟運機、單斗挖土機、多斗挖土機和裝載機等。施工時，應根據工程規模、地形條件、水文地質情況和工期要求正確選擇土方施工機械。

（1）推土機

推土機由拖拉機和推土鏟刀組成，如圖1.9所示。按行走裝置的類型可分為履帶式和輪胎式兩種。履帶式推土機履帶板著地面積大，現場條件差時也可施工，還可以協助其他施工機械工作，所以應用比較廣泛。按推土鏟刀的操作方式可分為液壓式和索式兩種。索式推土機的鏟刀借本身自重切入土中，在硬土中切入深度較小；液壓式推土機的鏟刀利用液壓操縱，使鏟刀強制切入土中，切土深度較大，且可以調升鏟刀和調整鏟刀的角度，具有較大的靈活性。

推土機操縱靈活、運轉方便、所需工作面較小，行駛速度快，易于轉移，并能爬30°左右的緩坡，是最為常見的一種土方機械。它多用于場地清理和場地平整、開挖深度1.5m以內的基坑（槽），堆筑高1.5m以內的路基、堤壩，以及配合挖土機和鏟運機工作。在推土機后面安裝松土裝置，可破、松硬土和動土等。推土機可以推挖一至四類土，經濟運距在100m以內，效率最高在40～60m。

為提高推土機的生產率，增大鏟刀前土的體積，減少推土過程中土的散失，需縮短推土時間。常采用下列施工方法：

①下坡推土法：在斜坡上，推土機順下坡方向切土與推運，借助機械本身的重力作用，以增加切土深度和運土數量，一般可提高生產率30％～40％，但坡度不宜超過15°，避免后退時爬坡困難。

②多鏟集運法：當推土距離較遠而土質比較堅硬時，由于切土深度不大，應采用多次鏟運、分批集中、一次推運的方法，使鏟刀前保持滿載，縮短運土時間，一般可提高生產效率15％左右。堆積距離不宜大于30m，堆土高度以2m以內為宜。

③并列推土法：平整場地面積較大時，可采用兩臺或三臺推土機并列推土，鏟刀相距150～300mm，以減少土的散失，提高生產效率。一般采用兩機并列推土可增加推土量15％～30％，三機并列推土可增加推土量30％～40％。

④槽形推土法：推土機連續多次在一條作業線上切土和推運，使地面形成一條淺槽，以減少土在鏟刀兩側散失，一般可提高推土量10％～30％。槽的深度為1m左右，土埂寬約為500mm。當推出多條槽后，再推土埂。適于運距較遠，土層較厚時使用。

此外，還可以采用斜角推土法、之字斜角推土法和鏟刀附加側板法等。

（2）鏟運機

鏟運機是一種能獨立完成鏟土、運土、卸土、填筑和整平的土方機械。按鏟斗的操縱系統可分為索式和液壓式兩種。液壓式能使鏟斗強制切土，操縱靈便，應用廣泛；索式現已逐漸被淘汰。按行走機構可分為自行式（見圖1.10）和拖式（見圖1.11）兩種。拖式鏟運機由拖拉機牽引作業，自行式鏟運機的行駛和作業都靠本身的動力設備，機動性大、行駛速度快，故得到廣泛采用。

鏟運機由牽引車和鏟斗兩部分組成。鏟運機的工作裝置是鏟斗，鏟斗前方有一個能開啟的斗門，鏟斗前設有切土刀片。切土時，鏟斗門打開，鏟斗下降，刀片切入土中。鏟運機前進時，被切下的土擠入鏟斗，鏟斗裝滿土后，提起鏟斗，放下斗門，將土運至卸土地點。

鏟運機對行駛的道路要求較低，操縱靈活，行駛速度快，生產效率高，且費用低。在土方工程中常應用于大面積場地平整，開挖大型基坑，填筑堤壩和路基等。自行式鏟運機經濟運距以800～1500m為宜，效率最高，適宜開挖含水率27％以下的一至四類土，鏟運較堅硬的土時，可用推土機助鏟或用松土機配合。

2.場地填方與壓實

為提高鏟運機的生產率，應根據場地挖方和填方區分布的具體情況、工程量的大小、運距長短、土的性質和地形條件等合理地選擇適宜的開行路線，以求在最短的時間內完成一個工作循環。

鏟運機的開行路線有多種，常用的有以下兩種：

（1）環形路線

地形起伏不大，施工地段較短時，多采用環形路線。從挖方到填方按環形路線回轉，每循環一次完成一次鏟土和卸土，挖填交替[見圖1.12（a）、（b）]；當挖填之間的距離較短時可采用大環形路線[見圖1.12（c）]，一個循環可完成多次鏟土和卸土，這樣可減少鏟運機的轉彎次數，提高工作效率。作業時應時常按順、逆時針方向交換行使，以避免機械行駛部分單側磨損。

（2）“8”字形路線

施工地段較長或地形起伏較大時，多采用“8”字形運行路線[見圖1.12（d）]，鏟運機在上下坡時斜向行使，每一個循環完成兩次作業（兩次鏟土和卸土），比環形路線運行時間短，減少了轉彎和空駛距離，提高了生產效率。

在進行大規模場地平整時，可根據現場具體情況和地形條件、工程量大小、工期等要求，合理組織機械化施工。例如，采用鏟運機、挖土機及推土機開挖土方；用松土機松土、裝載機裝土、自卸汽車運土；用推土機平整土壤；用碾壓機械進行壓實，如圖1.13所示。

組織機械化施工，應使各個機械或各機組的生產協調一致，并將施工區劃分為若干施工段進行流水作業。