場地平整的程式
場地平整是將需進行建築範圍內的自然地面，透過人工或機械挖填平整改造成為設計所需要的平面，以利現場平面佈置和文明施工。在工程總承包施工中，三通一平工作常常是由施工單位來實施，因此場地平整也成為工程開工前的一項重要內容。
場地平整要考慮滿足總體規劃、生產施工工藝、交通運輸和場地排水等要求，並儘量使土方的挖填平衡，減少運土量和重複挖運。
場地平整為施工中的一個重要專案，它的一般施工工藝程式安排是：現場勘察→清除地面障礙物→標定整平範圍→設定水準基點→設定方格網，測量標高→計算土方挖填工程量→平整土方→場地碾壓→驗收。
當確定平整工程後，施工人員首先應到現場進行勘察，瞭解場地地形、地貌和周圍環境。根據建築總平面圖及規劃瞭解並確定現場平整場地的大致範圍。
平整前必須把場地平整範圍內的障礙物如樹木、電線、電杆、管道、房屋、墳墓等清理乾淨，然後根據總圖要求的標高，從水準基點引進基準標高作為確定土方量計算的基點。
土方量的計算有方格網法和橫截面法，可根據地形具體情況採用。現場抄平的程式和方法由確定的計算方法進行。透過抄平測量，可計算出該場地按設計要求平整需挖土和回填的土方量，再考慮基礎開挖還有多少挖出（減去回填）的土方量，並進行挖填方的平衡計算，做好土方平衡調配，減少重複挖運，以節約運費。
大面積平整土方宜採用機械進行，如用推土機、鏟運機推運平整土方；有大量挖方應用挖土機等進行。在平整過程中要交錯用壓路機壓實。
平整場地的一般要求如下：
1．平整場地應做好地面排水。平整場地的表面坡度應符合設計要求，如設計無要求時，一般應向排水溝方向作成不小於0。2％的坡度。
2．平整後的場地表面應逐點檢查，檢查點為每100~400m2取1點，但不少於10點；長度、寬度和邊坡均為每20m取1點，每邊不少於1點，其質量檢驗標準應符合表6-46的要求。
3．場地平整應經常測量和校核其平面位置、水平標高和邊坡坡度是否符合設計要求。平面控制樁和水準控制點應採取可靠措施加以保護，定期複測和檢查；土方不應堆在邊坡邊緣。
場地平整的土方量計算
場地平整前，要確定場地設計標高，計算挖填土方量以便據此進行土方挖填平衡計算，確定平衡調配方案，並根據工程規模、施工期限、現場機械裝置條件，選用土方機械，擬定施工方案。
1．場地平整高度的計算
對較大面積的場地平整，正確地選擇場地平整高度（設計標高），對節約工程投資、加快建設速度均具有重要意義。一般選擇原則是：在符合生產工藝和運輸的條件下，儘量利用地形，以減少挖方數量；場地內的挖方與填方量應儘可能達到互相平衡，以降低土方運輸費用；同時應考慮最高洪水位的影響等。
場地平整高度計算常用的方法為“挖填土方量平衡法”，因其概念直觀，計算簡便，精度能滿足工程要求，應用最為廣泛，其計算步驟和方法如下：
（1）計算場地設計標高
如圖6-2（a），將地形圖劃分方格網（或利用地形圖的方格網），每個方格的角點標高，一般可根據地形圖上相鄰兩等高線的標高，用插入法求得。當無地形圖時，亦可在現場打設木樁定好方格網，然後用儀器直接測出。
圖6-2場地設計標高計算簡圖
（a）地形圖上劃分方格；（b）設計標高示意圖
1-等高線；2-自然地坪；3-設計標高平面；4-自然地面與設計標高平面的交線（零線）
一般要求是，使場地內的土方在平整前和平整後相等而達到挖方和填方量平衡，如圖6-2（b）。設達到挖填平衡的場地平整標高為H0，則由挖填平衡條件，H0值可由下式求得：
式中 a——方格網邊長（m）；
N——方格網數（個）；
H11…H22——任一方格的四個角點的標高（m）；
H1——一個方格共有的角點標高（m）；
H2——二個方格共有的角點標高（m）；
H3——三個方格共有的角點標高（m）；
H4——四個方格共有的角點標高（m）。
（2）考慮設計標高的調整值
上式計算的H0，為一理論數值，實際尚需考慮：1）土的可松性；2）設計標高以下各種填方工程用土量，或設計標高以上的各種挖方工程量；3）邊坡填挖土方量不等；4）部分挖方就近棄土於場外，或部分填方就近從場外取土等因素。考慮這些因素所引起的挖填土方量的變化後，適當提高或降低設計標高。
（3）考慮排水坡度對設計標高的影響
式（6-5）計算的H0未考慮場地的排水要求（即場地表面均處於同一個水平面上），實際均應有一定排水坡度。如場地面積較大，應有2‰以上排水坡度，尚應考慮排水坡度對設計標高的影響。故場地內任一點實際施工時所採用的設計標高H0（m）可由下式計算：
單向排水時 Hn＝H0＋l·i （6-6）
雙向排水時 H＝H0±lxix±lyiy （6-7）
式中 z——該點至H0的距離（m）；
i——x方向或y方向的排水坡度（不少於2‰）；
lx、ly——該點於x-x、y-y方向距場地中心線的距離（m）；
ix、iy——分別為x方向和y方向的排水坡度；
±——該點比H0高則取“＋”號，反之取“－”號。
2．場地平整土方工程量的計算
在編制場地平整土方工程施工組織設計或施工方案、進行土方的平衡調配以及檢查驗收土方工程時，常需要進行土方工程量的計算。計算方法有方格網法和橫斷面法兩種。
（1）方格網法
用於地形較平緩或臺階寬度較大的地段。計算方法較為複雜，但精度較高，其計算步驟和方法如下：
1）劃分方格網
根據已有地形圖（一般用1：500的地形圖）將預計算場地劃分成若干個方格網，儘量與測量的縱、橫座標網對應，方格一般採用20m×20m或40m×40m，將相應設計標高和自然地面標高分別標註在方格點的右上角和右下角。將自然地面標高與設計地面標高的差值，即各角點的施工高度（挖或填），填在方格網的左上角，挖方為（－），填方為（＋）。
2）計算零點位置
在一個方格網內同時有填方或挖方時，應先算出方格網邊上的零點的位置，並標註於方格網上，連線零點即得填方區與挖方區的分界線（即零線）。
零點的位置按下式計算（圖6-3）：
式中 x1、x2——角點至零點的距離（m）；
h1、h2——相鄰兩角點的施工高度（m），均用絕對值；
a——方格網的邊長（m）。
圖6-3 零點位置計算示意圖
圖6-4 零點位置圖解法
為省略計算，亦可採用圖解法直接求出零點位置，如圖6-4所示，方法是用尺在各角上標出相應比例，用尺相接，與方格相交點即為零點位置。這種方法可避免計算（或查表）出現的錯誤。
3）計算土方工程量
按方格網底面積圖形和表6-31所列體積計算公式計算每個方格內的挖方或填方量，或用查表法計算，有關計算用表見表6-31。
常用方格網點計算公式 表6-31
注：1。a——方格網的邊長（m）；b、c——零點到一角的邊長（m）；h1、h2、h3、h4——方格網四角點的施工高程（m），用絕對值代入；Σh——填方或挖方施工高程的總和（m），用絕對值代入；V——挖方或填方體積（m3）。
2。本表公式是按各計算圖形低面積乘以平均施工高程而得出的。
4）計算土方總量
將挖方區（或填方區）所有方格計算土方量彙總，即得該場地挖方和填方的總土方量。
［例6-1］ 廠房場地平整，部分方格網如圖6-5所示，方格邊長為20m×20m，試計算挖填總土方工程量。
圖6-5 方格網法計算土方量
（a）方格角點標高、方格編號、角點編號圖；（b）零線、角點挖、填高度圖
（圖中I、II、III等為方格編號；1、2、3等為角點號）
［解］ ①劃分方格網、標註高程。根據圖6-5（a）方格各點的設計標高和自然地面標高，計算方格各點的施工高度，標註於圖6-5（b）中各點的左角上。
②計算零點位置。從圖6-5（b）中可看出1~2、2~7、3~8三條方格邊兩端角的施工高度符號不同，表明此方格邊上有零點存在，由表6-31第2項公式：
1~2線 ＝11。30（m）
2~7線 ＝4。81（m）
3~8線 ＝8。33（m）
將各零點標註於圖6-5（b），並將零點線連線起來。
③計算土方工程量
方格I底面為三角形和五角形，由表6-31第1、3項公式：
三角形200土方量 ＝1。18（m3）
五角形16700土方量
＝-76。80（m3）
方格II底面為二個梯形，由表6-31第2項公式：
梯形2300土方量 V+＝（4。81＋8。33）（0。13＋0。15）＝9。20（m3）
梯形7800土方量 V-＝-（15。19＋11。67）（0。41＋0。21）＝-41。63（m3）
方格III底面為一個梯形和一個三角形，由表6-31第1、2項公式：
梯形3400土方量 V+＝（8。33＋20）（0。15＋0。12）＝19。12（m3）
④彙總全部土方工程量
全部挖方量 ΣV－＝－76。80－41。63－8。17－147－164－115－21。33
＝－573。93（m3）
全部填方量 ΣV＋＝1。18＋9。20＋19。12＋55。0＋15。33
＝99。83（m3）
（2）橫截面法
橫截面法適用於地形起伏變化較大地區，或者地形狹長、挖填深度較大又不規則的地區採用，計算方法較為簡單方便，但精度較低。其計算步驟和方法如下：
1）劃分橫截面
根據地形圖、豎向佈置或現場測繪，將要計算的場地劃分橫截面AA‘、BB’、CC“……（圖6-6），使截面儘量垂直於等高線或主要建築物的邊長，各截面間的間距可以不等，一般可用10m或20m，在平坦地區可用大些，但最大不大於100m。
圖6-6 畫橫截面示意圖
1-自然地面；2-設計地面
2）畫橫截面圖形
按比例繪製每個橫截面的自然地面和設計地面的輪廓線。自然地面輪廓線與設計地面輪廓線之間的面積，即為挖方或填方的截面。
3）計算橫截面面積
按表6-32橫截面面積計算公式，計算每個截面的挖方或填方截面面積。
常用截斷面計算公式 表6-32
4）計算土方量
根據橫截面面積按下式計算土方量：
（6-9）
式中 V——相鄰兩橫截面間的土方量（m3）；
A1、A2——相鄰兩橫截面的挖（－）（或填（＋））的截面積（m2）；
s——相鄰兩橫截面的間距（m）。
5）土方量彙總
按表6-33格式彙總全部土方量。
3．邊坡土方量計算
用於平整場地、修築路基、路塹的邊坡挖、填土方量計算，常用圖演算法。
圖算法系根據地形圖和邊坡豎向佈置圖或現場測繪，將要計算的邊坡劃分為兩種近似的幾何形體（圖6-7），一種為三角稜體（如體積①~③、⑤~⑪）；另一種為三角稜柱體（如體積④），然後應用表6-34幾何公式分別進行土方計算，最後將各塊彙總即得場地總挖土（－）、填土（＋）的量。
圖6-7 場地邊坡計算簡圖
［例6-2］ 場地整平工程，長80m、寬60m，土質為粉質粘土，取挖方區邊坡坡度為1：1。25，填方邊坡坡度為1：1。5，已知平面圖挖填分界線尺寸及角點標高如圖6-8所示，試求邊坡挖、填土方量。
［解］ 先求邊坡角點1~4的挖、填方寬度：
角點1填方寬度0。85×1。50＝1。28（m）
角點2挖方寬度1。54×1。25＝1。93（m）
角點3挖方寬度0。40×1。25＝0。50（m）
角點4填方寬度1。40×1。50＝2。10（m）
按照場地四個控制角點的邊坡寬度，利用作圖法可得出邊坡平面尺寸（如圖6-8所示），邊坡土方工程量，可劃分為三角稜體和三角稜柱體兩種型別，按表6-34公式計算如下：
（1）挖方區邊坡土方量
挖方區邊坡的土方量合計：
V挖＝－（24。03＋1。19＋1。44＋47。58＋0。02＋0。02＋0。75）＝－75。03（m3）
（2）填方區邊坡的土方量
填方區邊坡的土方量合計：
V填＝28。13＋1。09＋1。12＋60。42＋0。25＋0。22＋5。71＝＋96。94（m3）
4．土方的平衡與調配計算
計算出土方的施工標高、挖填區面積、挖填區土方量，並考慮各種變動因素（如土的鬆散率、壓縮率、沉降量等）進行調整後，應對土方進行綜合平衡與調配。土方平衡調配工作是土方規劃設計的一項重要內容，其目的在於使土方運輸量或土方運輸成本為最低的條件下，確定填、挖方區土方的調配方向和數量，從而達到縮短工期和提高經濟效益的目的。
進行土方平衡與調配，必須綜合考慮工程和現場情況、進度要求和土方施工方法以及分期分批施工工程的土方堆放和調運問題，經過全面研究，確定平衡調配的原則之後，才可著手進行土方平衡與調配工作，如劃分土方調配區，計算土方的平均運距、單位土方的運價，確定土方的最優調配方案。
（1）土方的平衡與調配原則
1）挖方與填方基本達到平衡，減少重複倒運。
2）挖（填）方量與運距的乘積之和儘可能為最小，即總土方運輸量或運輸費用最小。
3）好土應用在回填密實度要求較高的地區，以避免出現質量問題。
4）取土或棄土應儘量不佔農田或少佔農田，棄土儘可能有規劃地造田。
5）分割槽調配應與全場調配相協調，避免只顧區域性平衡，任意挖填而破壞全域性平衡。
6）調配應與地下構築物的施工相結合，地下設施的填土，應留土後填。
7）選擇恰當的調配方向、運輸路線、施工順序，避免土方運輸出現對流和亂流現象，同時便於機具調配、機械化施工。
（2）土方平衡與調配的步驟及方法
土方平衡與調配需編制相應的土方調配圖，其步驟如下：
1）劃分調配區。在平面圖上先劃出挖填區的分界線，並在挖方區和填方區適當劃出若干調配區，確定調配區的大小和位置。劃分時應注意以下幾點：
①劃分應與房屋和構築物的平面位置相協調，並考慮開工順序、分期施工順序；
②調配區大小應滿足土方施工用主導機械的行駛操作尺寸要求；
③調配區範圍應和土方工程量計算用的方格網相協調。一般可由若干個方格組成一個調配區；
④當土方運距較大或場地範圍內土方調配不能達到平衡時，可考慮就近借土或棄土，此時一個借土區或一個棄土區可作為一個獨立的調配區。
2）計算各調配區的土方量並標明在圖上。
3）計算各挖、填方調配區之間的平均運距，即挖方區土方重心至填方區土方重心的距離，取場地或方格網中的縱橫兩邊為座標軸，以一個角作為座標原點（圖6-9），按下式求出各挖方或填方調配區土方重心座標X0及Y0：
圖6-9 土方調配區間的平均運距
式中 x0T、y0T——填方區的重心座標；
x0W、y0W——挖方區的重心座標。
一般情況下，亦可用作圖法近似地求出調配區的形心位置O以代替重心座標。重心求出後，標於圖上，用比例尺量出每對調配區的平均運輸距離（L11、L12、L13……）。
所有填挖方調配區之間的平均運距均需一一計算，並將計算結果列於土方平衡與運距表內（表6-35）。
當填、挖方調配區之間的距離較遠，採用自行式鏟運機或其他運土工具沿現場道路或規定路線運土時，其運距應按實際情況進行計算。
4）確定土方最優調配方案。對於線性規劃中的運輸間題，可以用“表上作業法”來求解，使總土方運輸量
為最小值，即為最優調配方案。
上式中 Lij——各調配區之間的平均運距（m）；
xij——各調配區的土方量（m3）。
5）繪出土方調配圖。根據以上計算，標出調配方向、土方數量及運距（平均運距再加施工機械前進、倒退和轉彎必需的最短長度）。
［例6-3］ 矩形廣場各調配區的土方量和相互之間的平均運距如圖6-10所示，試求最優土方調配方案和土方總運輸量及總的平均運距。
［解］①先將圖6-10中的數值標註在填、挖方平衡及運距表6-36中。
②採用“最小元素法”編初始調配方案，即根據對應於最小的Lij（平均運距）取儘可能最大的xij值的原則進行調配。首先在運距表內的小方格中找一個Lij最小數值，如表中L22＝L43＝40，任取其中一個，如L43，於是先確定x43的值，使其儘可能的大，即x43＝max（400、500）＝400，由於A4挖方區的土方全部調到B3填方區，所以x41＝x42＝0，將400填入表6-37中x43格內，加一個括號，同時在x41、x42格內打個“×”號，然後在沒有“（）”、“×”的方格內重複上面步驟，依次地確定其餘xij數值，最後得出初始調配方案（表6-37）。
③在表6-37基礎上，再進行調配、調整，用“乘數法”比較不同調配方案的總運輸量，取其最小者，求得最優調配方案（表6-38）。
該土方最優調配方案的土方總運輸量為：
W＝400×50＋100×70＋550×40＋400×60＋50×70＋400×40
＝92500（m3·m）
其總的平均運距為：
Lo＝W/V＝92500/1900＝48。68（m）
最後將表6-38中的土方調配數值繪成土方調配圖，如圖6-11所列。
