第一章
土方工程
第一章 土方工程
大凡园筑,必先动土 。 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 。 本章内容包括园林用地的竖向设计, 土方计算和土方施工三个方
面 。
重点提示,1,用等高线法设计各类园林地形;
2,不同园林地形适宜的土方计算方法;
3,土方施工图, 土方计算图, 土方调配图的绘制;
4,土壤工程性质 。
土工较重,施工前必须进行设计 。 土方工程的设计包括平面设计和竖向设
计两方面 。 平面设计是指在平面图上设计出不同性质地形单元的位臵和轮廓;
竖向设计是指在一块场地上进行垂直于水平面方向的布臵和处理 。 它是园林
总平面设计的一个不可缺少的组成部分 。 园林用地的竖向设计就是园林中各
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 。
在建园过程中,原地形往往不能完全符合建园的要求,在充分利用原有地形
的情况下, 并有必要对其进行适当的改造, 即进行竖向设计和土方施工 。 竖
向设计的任务就是从最大限度地发挥园林的综合功能出发,统筹安排园内各种
景点, 设施和地貌景观之间的关系 ;使地上的设施和地下设施之间, 山水之间,
园内与园外之间在高程上有合理的关系 。 有些城市园林基址是废弃的污水沟,
垃圾场 ( 漯河四大坑, 郑州森林公园土石山, 新乡平原公园 ), 废料场 ( 中
州游园 ), 苗圃 ( 洛阳牡丹公园 ), 果园 ( 郑州文化广场, 洛阳西苑公园 ),
地下商场顶面 ( 新乡小绿洲, 郑州白庙水厂 ) 等, 有些休闲绿地建设于矿区
复林还草以后 。 为创造优美舒适的园林空间, 必须规划设计山, 水, 林, 路,
坡, 湖, 花园, 建筑等丰富多彩, 性质各异的景观单元, 构成一个水平流动
的空间 。
第一节 园林用地的竖向设计
一,竖向设计的作用与内容
1 常见地形单元类型
平地,坡度小于 3%。
坡地,有单坡向, 多坡向, 缓坡, 陡坡等之分 。 单坡向为外向空间,
景观单一, 需分段组织空间增加变化;多坡向景观比较丰富 。 自然草坡控
制在 33%以下, 以 3%为宜 。 缓坡地为 3%— 10%,中坡地为 10%— 25%( 1:
5— 8), 陡坡为 25%— 50%,急坡地 50%— 100%,悬崖坡地为大于 100%。
山,有山脊、山岭、山岗和山嘴等,外向型空间,便于向四周展望,
脊线为坡面的分界线,景观面丰富。可安排道路或理水工程系统。横
看成岭,侧看为峰,多为山之余脉。
丘陵,局部隆起的地形, 坡度在 1,5— 1,8间, 高度差异连绵在 1— 3
米间 。
山岗,条形隆起的地形, 山岗脊梁部分称山梁 。
山岗,条形隆起的地形,山岗脊梁部分称山梁。
山嘴,半岛形突出、三面下坡的高地。
台 (会盟台):山腰较平部分;或平地突出部分,有较平的上顶面。
平原,视野开阔、一览无余。注意排水坡度设计,防止地表积水和受涝。
谷,带状内向空间,有一定神秘感和诱导期待感。山谷纵向宜设转折焦点;
可沿山谷走向安排道路或理水工程系统。
山坳,三面为上坡所围合,中央成凹形的地形。
山垭,在山体上,当两侧地形隆起形成高 — 低 — 高地形,宛如一口形。
盆地 (或沉床):内向封闭性地形,产生保护感、隔离感、隐蔽感,静态景
观空间,闹中取静,香味不易被风吹散。通路宜呈螺旋状或之字型展开;需要
埋管排水。
坪,位于山顶平坦部分;或高位地段上,范围较大的平缓地区;
山献,山谷里的小突起。
另外还有坞, 峦, 沟, 壑, 川等 。
图 1-1-1常见地形单元
2 竖向设计的内容
2.1 地形高低变化设计(排水)
地形的设计和整理是竖向设计的一项主要内容 。 地形骨架的, 塑造,,
山水布局, 峰, 峦, 坡, 谷, 河, 湖, 泉, 瀑等地貌小品的设臵,它们之间
的相对位臵, 高低, 大小, 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 。 不同的土质有不同的自然倾斜角 (见表 1-3-
1)。 山体的坡度不宜超过土壤的自然安息角 。 水体岸坡的坡度也要按有关
规范的规定进行设计和施工 。
在地形设计的同时要考虑地面水的排除,一般规定无铺装地面的最小
排水坡度为 1%, 而铺装地面则为 0.5% 但这只是参考限值,具体设计还要根
据土壤性质和汇水区的大小, 植被情况等因素而定 。
2.2 道路广场起伏设计
图纸上应以设计等高线表示出道路 (或广场 )的纵横坡和坡向,道桥联接
处及桥面标高 。 在大比例图纸中则用变坡点标高来表示园路的坡度和坡向 。
在寒冷地区,冬季冰冻, 多积雪 。 为安全起见,广场的纵坡应小于 7%,
横坡不大 2% ;停车场的最大坡度不大于 2.5%;一般园路的坡度不宜超过 8
% 。 超过此值应设台阶,台阶应集中设臵 。 为了游人行走安全,避免设臵单级
台阶 。 另外,为方便伤残人员使用轮椅和游人推童车游园,在设臵台阶处应附
设坡道 。
2.3 建筑设施基础设计
建筑和其它园林小品 (如纪念碑, 雕塑等 )应标出其地坪标高及其与周
围环境的高程关系,大比例图纸建筑应标注各角点标高 。 例如在坡地上的建
筑,是随形就势还是设台筑屋 。 在水边上的建筑物或小品,则要标明其与水体
的关系 。
2.4 种植场地高低设计
在规划过程中, 园基地上可能会有些有保留价值的老树 。 其周围的地
面依设计如须增高或降低,应在图纸上标注出老树保护的范围, 地面标高和
适当的工程措施 。
植物对地下水很敏感,有的耐水,有的不耐水 。 例如雪松等,规划时应为
不同树种创造不同的生活环境 。
水生植物种植,不同的水生植物对水深有不同要求,有湿生, 沼生, 水生
等多种 。 例如荷花适宜生活于水深 0.6-1m的水中 。
2.5 管道空间布臵设计
园内各种管道 (如供水, 排水, 供暖及煤气管道等 )的布臵,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 。 有关规定
请参阅第二章表 2-2-10,11,12。
3 竖向设计的作用
3.1 提高土地利用率 优化多功能空间
3.2 提高空间艺术质量 自然美、艺术美(小中见大)、生活美
3.3 提高空间环境质量 有效调节光、湿、热、气流,舒适
3.4 提高施工效率 合理调整、计划施工、提高效率
二、竖向设计的方法
竖向设计的方法有多种,等高线法 ( 含点标高 ), 断面法, 模型法, 色
彩法等 。 以下着重介绍等高线法 。
1.等高线法
此法在园林设计中使用最多,一般地形测绘图都是用等高线或点标高表
示的 。 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, 设计地形状况及公园的平面布臵, 各部
分的高程关系 。 这大大方便了设计过程中进行方案比较及修改,也便于进一
步的土方计算工作,因此,它是一种比较好的设计方法 。 最适宜于自然山水园
的土方计算 。 应用等高线进行公园的竖向设计时,首先应了解等高线的基本
性质 。
1.1 等高线的概念与性质
1.1.1 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, 见图 1-1-2。
给这组投影线标注上相应的数值,便可用它在图纸上表示地形的高低陡
缓, 峰峦位臵, 坡谷走向及溪池的深度等内容 。
图 1-1-2等高线的概念
1.1.2等高线性质
1.1.2.1在同一条等高线上的所有
的点, 其高程都相等 。
1.1.2.2每一条等高线都是闭合的 。
由于园界或图框的限制,在图纸上不一
定每根等高线都能闭合,但实际上它们
还是闭合的,为了便于理解, 我们假设
园基地被沿园界或图框垂直下切,形成
一个地块,见图 1-1-3。 由图上可以看到
没有在图面上闭合的等高线都沿着被
切割面闭合了 。
图 1-1-3等高线的闭合
1.1.2.4等高线一般不相交或重叠,只有在
悬崖处等高线才可能出现相交情况。在某些
垂直于地平面的峭壁、地坎或挡土墙驳岸处
等高线才会重合在一起。
1.1.2.5等高线在图纸上不能直穿横过河
谷、堤岸和道路等;由于以上地形单元或构
筑物在高程上高出或低陷于周围地面,所以等
高线在接近低于地面的河谷时转向上游延伸,
而后穿越河床,再向下游走出河谷;如遇高于
地面的堤岸或路堤时等高线则转向下方,横过
堤顶再转向上方而后走向另一侧,见图 1-1-
4,
1.1.2.3等高线的水平间距的大小,表示地形的缓或陡。如疏则缓,密
则陡。等高线的间距相等,表示该坡面的角度相同,如果该组等高线平直,
则表示该地形是一处平整过的同一坡度的斜坡。
图 1-1-4用等高线表示山涧
1.2 用等高线法进行竖向设计
1.2.1用设计等高线进行设计时,经常要用到两个公式:
插入法 用于求两相邻等高线之间任意点高程。
设等高差为 h; 等高线 a-a的高程为 Ha; 等高线 b-b的高程为 HB; 相邻
等 高线之间某点高程为 HX; 某点到低边等高线的距离为 X; 相邻等高线之间
最小距离为 L。
图 1-1-5插入法求任意点高程
坡度公式 用于求等高线外任意点高程。
I =h/L
式中 I ---坡度 (%) ; h ---高差 ( m) ; L ---水平间距 ( m)
1.2.2 设计等高线在设计中的
具体应用:
1.2.2.1 陡坡变缓披或缓坡改
陡坡 等高线间距的疏密表示着地
形的陡缓。 在设计时,如果高差
h不变,可用改变等高线间距 L表减
缓或增加地形的坡度。如图 1-1-
6(a)是缩短等高线间距使地形坡度
变陡的例子。图中 L>L’,由公式
i=h/L知,I’>i,所以坡度变陡了。反
之,L<L’,I’<i,所以,坡度减缓了,见右
图,
图 1-1-6 调节等高线的水平
距离改变地形坡度
1.2.2.2 平垫沟谷 在园林建设过程中,有些沟谷地段须垫平。平垫这类
场地的设计,可以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。如果平垫工程不须按某一指定坡度进行,则设计
时只须将拟平垫的范围,在图上大致框出,再以平直的同值等高线连接原地
形等高线即可。如要将沟谷部分依指定的坡度平整成场地时,则所设计的设
计等高线应互相平行,间距相等。见图 1-1-7
a.竖向设计图 b.透视图
图 1-1-7平垫沟谷的等高线设计
1.2.2.3 削平山脊 将山脊铲平的设计方法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。见图图 1-1-8。
b.透视图a.竖向设计图
图 1-1-8 削平山脊的等高线设计
1.2.2.4 平整场地 园林中的场地包括铺装的广场,建筑地坪及各种文体
活动场地和较平缓的种植地段,如草坪,较宽的种植带等。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。见图 1-2-9。铺装地面的坡度则要求严格,各种场地因其
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%,一般集
散广场坡度在 1%一 7%,足球场 3‰ -4‰,蓝球场 2%-5%,排球场 2%一 5%,这类场
地的排水坡度可以是沿长轴的两面坡或沿横轴的两面坡,也可以设计成四面
坡、环行坡,这取决于周围环境条件。一般,铺装场地都采取规则的坡面 (即
同一坡度的坡面 ),见图 1-1-9。
图 1-1-9平整场地的等高线设计
1.2.2.5园路设计等高线的计算和绘制 园路的平面位臵,纵、横坡度,
折点的位臵及标高经设计确定后,便可按坡度公式确定设计等高线在图面
上的位臵、间距等,并处理好与周围地形的竖向关系。道路设计等高线的
绘制方法,如图 1-1-10(a),图 1-1-10( b) 是用设计等高线绘制的一段山
道。
图 1-1-10(a) 街道等高线设计 图 1-1-10(b) 山道等高线设计
图中 △ H---路牙高度 (m) i1---道路纵坡 (%)
i2 ---道路横坡 (%) i3---人行道横坡( m)
L1 ---人行道宽度( m)
L2---道路中线至路牙的宽度 ( m)
依据道路所设定的纵、横坡度及坡向、道路宽度、路拱形状及路牙高
度、排水要求等,用坡度公式求取设计等高线的位臵。
设 a点地面的标高为 Ha,Ha也是该点的设计标高,求与 Ha同值的设计
等高线在道路和人行道上的位臵。
①求 b点设计标高 Hb Hb =Ha- i3× L1(m)
② 求与 Ha同值的设计等高线在人行道与路牙接合处的位臵 c,c距 b为
Lbc(m)
Lbc =i3/i1× L1(m)
④求与 Ha同值设计等高线在路拱拱脊上的位臵 f。
先过 d点作一直线使垂直于道路中线(即路拱拱脊线)得 e,e点标高为
He=Ha+ i2× L2(m)
则 Ha在拱脊上的位臵 f1为距 e点距离 Hef
Hef=(He-Ha)/i1=(Ha+i2× L2-Ha)/i1 =i2/i1× L2 (m)
同法可依次求得 g,h,i各点的位臵 ;连接 ah df,fg及 hi便是所求 Ha设计
等高线在图上的位臵,ed与 gh线因与路牙线重合,不必绘出。 相邻设计等高
线的位臵,依据其等高差值,同法可求出。如该段道路 (含人行道 )平直,宽度及
纵横坡度不变,则其设计等高线将互相平行,间距相等。反之,道路设计等高线
也会因道路转弯、坡度起伏等变化而相应变化。
图 1-1-11是用设计等高线法绘制的一处街头小游园的竖向设计图。
③ 求与 Ha同值设计等高线在道路边沟上位臵 d,d,c两点间相距
Lcd(m)
Lcd=? Ha-(Hc-△ H)? /i1(m) Ha=Hc Lcd=△ H/I1 (m)
图 1-1-11某街头小游园的竖向设计图
2 断面法
用多个断面表示原有地形和设计地形地形的状况的方法。此法便于计
算土方量。
应用断面法设计园林用地,首先要有较精确的地形图。断面的取法可以
沿所选定的轴线设计地段的横断面,断面间距视所要求精度而定,见图 1-1-
12;也可以在地形图上绘制方格网,方格边长可依设计精度确定,设计方法是
在每一方格角点上,求出原地形标高,再根据设计意图求取该点的设计标高。
各角点的原地形标高和设计标高进行比较,求得各点的施工标高,依据施工
标高沿方格网的边线绘制出断面图,沿方格网长轴方向绘制的断面图叫纵断
面图,沿其短轴方向绘制的断面图叫横断面图。
从断面图上可以了解各方格点上的原地形标高和设计地形标高,这种图
纸便于土方量计算,也方便施工,见本章附图 2。其缺点是不能一目了然地显
示出地形变化的趋势和地貌细节,另外这种方法在设计需要进行调整时,几
乎需要重新设计和计算,比较麻烦,但在局部的竖向设计中,它还是一种常用
的方法。
图 1-1-12断面法绘制的某场地的竖向设计图
竖向设计合理与否,不仅影响着整个公园的景观和建成后的使用管理,而
且直接影响着土方工程量,和公园的基建费用息息相关。一项好的竖向设计
应该是以能充分体现设计意图为前提,而其土方工程量最少(或较少)的
设计。
影响土方工程量的因素很多,大致有以下几方面,
1 整个园基的竖向设计是否遵循, 因地制宜, 这一至关重要的原则。
公园地形设计应顺自然,充分利用原地形,宜山则山,宜水则水。
三、竖向设计和土方工程量
3 色彩法
用规律变化的色彩表示不同海拔高度,一般为兰色表示低地,橘红表示
高地。也有用色彩表示不同坡度的区域,得到一张坡级图。
4 模型法
模型法用于表现直观形象,具体。但制作费工费时,投资较多。大模型不
便搬动。如需要保存,还需专门的放臵场所,制作方法在实验课说明,不在此
赘述。
2 园林建筑和地形的结合情况。园林建筑、地坪的处理方式,以及建筑
和其周围环竟的联系,直接影响着土方工程,从图 1-1-13看,a的土方工程量最
大,b其次,而 d又次,c最少。可见园林中的建筑如能紧密结合地形,建筑体型或
组合能随形就势,就可以少动土。北海公园的亩鉴室,酣古堂,颐和园的画中游
等都是建筑和地形结合的佳例。
图 1-1-13建筑与地形结合
3 园路选线对土方的影响
园路路基一般有几种类型,见图 1-1-14。在山坡上修筑路基,大致有
三种情况,a.全挖式; b.半挖式; c.全填式。在沟谷低洼的潮湿地段或桥
头引道等处道路的路基须修成路堤(如图 1-1-14e); 有时道路通过山口或
陡峭地形,为了减少道路坡度路基往往做成堑式路基(如图 1-1-14d )。
园路除主路和部分次路,因运输、养护车辆的行车需要,要求较
平坦外,其余园路均可任其
随地势蜿蜒起伏。有的甚至
造奇设险以引人入胜,所以
园路设计的余地较大。尤其
是山道,应该在结合地形,
利用地形、地物上等方面,
多动脑筋,避免大挖大填,
避免或减少出现图 1-1-14中
a,c,d,e的情况,道路
选线除了满足其导游和交通
目的外,还要考虑如何减少
土方工程量。
图 1-1-14道路与地形结合
4 多搞小地形,少搞或
不搞大规模的挖湖堆山。杭
州植物园分类区小地形处理,
就是这方面的佳例,见图 1-
1-15。
5 缩短土方调配运距,减少小搬运,前者是设计时可以解决的问题,
即在作土方调配图时,考虑周全,将调配运距缩到最短 ;而后者则属于施工
管理问题,往往是因为运输道路不好或施工现场管理混乱等原因,卸土不到
位,甚或卸错地方而造成的。
6 合理的管道布线和埋深,重力流管要避免逆坡埋管。
前面已提到,园林用地的竖向设计是园林总体设计的重要组成部分。它
包含的内容很多,而其中又以地形设计最为重要。
四、地形设计佳例
1 杭州植物园山水园 (图 1-1-16)
山水园面积约 4hm2,位于青龙山东北麓,是杭州植物园的一个局
部,与, 玉泉观鱼, 景点浑然一体,地形自然多变,山明水秀。
在建园之前,这里是一处山洼地,洼处是几块不同高程的稻田,两侧
为坡地,坡地上有排水谷涧和少量裸岩。玉泉泉水流入洼地,出谷而去。
山水园的地形设计本着因地制宜,顺应自然的原则,将山洼处高低
不等的几块稻田整理成两个大小不等的上、下湖。两湖间以半岛分
隔。这样处理虽不如拉成一个湖面开阔,但却使岸坡贴近水面,同时这
样处理也减少了土方工程量,增加水面的层次,且由于两湖间有落差,水
声潺潺,水景自然多趣。湖周地形基本上是利用原有坡地、局部略加
整理,山间小路适当降低路面,余土培于路两侧坡地上以增加局部地形
的起伏变化,山水园有二溪涧,一通玉泉,一通山涧,溪涧处理甚好,这两
条溪涧把园中湖面和四周坡地、建筑有机地结合起来。
图 1-1-16 杭州植物园山水园地形设计
2 上海天山公园 (图 1-1-17)
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,与荷花池南面相接的陆
地则削成一处由南向北约成 5。
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。
图 1-1-17上海天山公园南部地形设计
第二节 土方工程量计算
土方量计算一般是根据附有原地形等高线的设计地形来进行的,但
通过计算,有时反过来又可以修订设计图中不合理之处,使图纸更臻完善。
另外土方量计算所得资料又是基本建设投资预算和施工组织设计等项目
的重要依据。所以土方量的计算在园林设计工作中是必不可少的。
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。
计算土方体积的方法很多,常用的大致可归纳为以下四类。 (1)用求
体积公式估算; (2)断面法; (3)方格法。
一, 用求体积的公式进行估算
在建园过程中,不管是原地形或设计地形,经常会碰到一些类似锥体、
棱台等几何形体的地形单体,如图 1-2-1中所示的山丘、池塘等。这些地形
单体的体积可用相近的几何体体积公式来计算,表 l-2-1中所列公式可供选
用。此法简便,但精度较差,多用于估算。图 1-2-1,见表 1-2-1,
图 1-2-1 套用近似的规则图形估算土方量
表 1-2-1
二,断面法
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。
其计算公式如下,
V=(S1+S2)× L/2 ( 1-7)
当 S1=S2 时 V=S× L ( 1-8)
此法的计算精度取决于截取断面的数量,多则精,少则粗。
断面法根据其取断面的方向不同可分为垂直断面法、水平断面法 (或等
高面法 )及与水平面成一定角度的成角断面法。以下主要介绍前二种方法。
1 垂直断面法
此法适用于带状地形单体或土方工程 (如带状山体、水体、沟、堤、
路堑、路槽等 )的土方量计算。见图 1-2-2、图 1-2-3。
图 1-2-2 带状土山垂直断面取法
图 1-2-3
其基本计算公式如公式 (6)。公式 (6)虽然简便,但在 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) ( 1-9)
式中 S0---中间断面面积。
S0的面积有二种求法:
(1)用求棱台中截面面积公式,
图 1-2-4
(2)用 S1及 S2各相应边的算术平均值求 S0的面积。图 1-2-4
( 1-10)S
0=1/4( S1+S2+2√ S1?S2 )
例,设有一土堤,计算段两端断面呈梯形,各边数值如图 1-2-5示。二断
面之间的距离为 6Om,试比较用算术平均法和拟棱台公式计算所得结果。
先求 S1,S2面积
S1=? 1.85*(3+6.7)+(2.5-1.85)*6.7? /2
=11.15m2
S2=? 2.5*(3+8)+(3.6-2.5)*8? /2
=18.15m2
① 用算术平均法(公式 6)求土方量
V=(S1+S2)*L/2
V=(11.5+18.15)*60/2=879m3
图 1-2-5
② 用拟棱台公式?即公式( 1-9)?求土堤土方量。
i) 用求棱台中截面面积公式求中截面面积。
S0=(S1+S2+2√ S1?S2 )/4= (11.15+18.15+√ 11.15× 18.15)/4
=14.44m2
V=(S1+S2+4 S0)/6= (11.15+18.15+4*14.44)*60/6
=870.6m2
ii) 用 S1及 S2各对应边的算术平均值求取 S0
S0=? 21.75(3+7.35)+(3.05-2.18)7.35? /2 =14.46m2
V=(S1+S2+4S0)/6=(11.15+18.15+4*14.46)*60/6 =871.6m3
由上述计算可知,二种计算 S0面积的方法,其所得结果相差无几,而二
者与算术平均法所得结果相比较,则相差较多。
用垂直断面法求土方体积,比较繁琐的工作是断面面积的计算。计算断
面积的方法多种多样,对形状不规则的断面既可用求积仪求其面积,也可用 "方
格纸法 ","平行线法 "或 "割补法 "等方法进行计算,但这些方法也费时间,以下介
绍几种常见断面面积的计算公式表 1-2-2。
表 1-2-2 常见断面积计算公式
垂直断面法
也可以用于平整
场地的土方量计
算,以下是一个具
体算例。
设,某公园有
一地块,地面高低
不平,拟整理成一
块具 10﹪ 坡度的
场地,试用垂直
断面法求其挖填
土方量。见图 1-2-
6、图 1-2-7。
图 1-2-6用垂直断面求场地土方量
图 1-2-7 垂直断面图
2 等高面法 (水平断面法 )
等高面法是沿等高线取断面,等高
距即为二相邻断面的高,计算方法同断
面法。
图 l-2-8水平断面法图示
其计算公式如下,
V=(S1+S2)h/2+(S2+S3)h/2… (Sn-1+Sn)/2+(+Sn*h)/3
=( S1/2+Sn/2+S2+S3+… +Sn-1) *h+Sn*h/3
式中 V---土方体积 (m3)
S---断面面积 (m2);
h---等高距 (m)
等高面法最适于大面积的自然山水地形的土方计算。我国园林素
尚自然,园林中山水布局讲究,地形的设计要求因地制宜,充分利用原地
形,以节约工力。同时为了造景又要使地形起伏多变。总之,挖湖堆山的
工程是在原有的崎岖不平的地面上进行的。所以计算土方量时必须考
虑到原有地形的影响,这也是自然山水园土方计算较繁杂的原因。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
法进行计算最为便当。实例说明其计算步骤与方法。
例,某公园局部 (为了
便于说明,只取局部 )地形
过于低洼,不适于一般植
物的生长和游人活动。
现拟按设计水体挖掘线
将低洼处挖成水生植物
栽植池 (常水位为
48.5Om),挖出的土方加
上自公园内其它局部调
运来的 1000m3土方,适
当将地面垫高,以适应一
般乔灌木的生长要求,并
在池边堆一座土丘 (见图
1-2-9),试计算其土方量。
图 1-2-9
其计算步骤如下,
(一 ) 先确定一个计算填方和挖方的交界面 —— 基准面,基准面标高是
取设计水体挖掘线范围内的原地形标高的平均值,本例的基准面标高为
48.55m。
( 二) 求设计陆地原地形高于基准面的土方量,先逐一求出原地形各
等高线所包围的面积,如 S48.55(即 48.55m等高线所包围的面积 ),S49.00、
S49.50.....面积可用方格纸或求积仪求取,代入公式( 1-8),把 (1-7)式中 L的
改为 h,分别算出各层土方量:
S48.55=4050m2
S49.00=2925 m2
h=49.00-48.55=0.45m
V48.55~ 49.00=( 4050+2925) *0.45=1569.4m2
V49.00~ 49.50……
余此类推,而后累计各层土方量即得。
(五)求设计水体挖方量计算方法如下,
V挖 =A× H-mH2× L/2 (1-17)
式中 A--基准面 (标高 48.55m)范围内的面积 (m2)
H--最大挖深值 (也可以取挖深平值,m)(见图 1-2-10)
m--坡度系数
L--岸坡的纵向长度 (m)。
图 1-2-9中的水生植物栽植池测得其设计湖岸线包围的面积 A≈950m 2;
挖深 H=48.55-47.00=1.55m; 坡度系数 m≈4 平均值 ;岸坡纵长 L≈150m; 代
入公式,
V挖 =A× H-mH2× L/2=950*1.55-? 4*( 1.55) 2*150? /2≈751.75m 3
图 1-2-10
(六 )土方平衡 V挖 +V外来土 和 V填 比较。令其相等或接近相等 (允许有一定
误差,这些误差视精度要求而定 )。如果挖方和填方相差太大,应当调整设计
地形,填高些或挖深直到达到精度要求为止。但是计算中单纯追求数字的
绝对平均是没有必要的。因为作计算依据的地形图本身就存在一定误差,同
时施工中多挖几吨或少几吨也难于觉察出来。在实际工作中计算土方量时
虽要考虑土方就地平衡,但应更重视在保证设计意图的前提下如何尽可能减
少动土量和不必要的搬运,这样做对节约投资,缩短工期着很大意义。
水平断面法除了用于自然山水地形的土方量计算,还可以用来作局部平整场
地的土方计算。见图 1-2-11其计算步骤如下,
首先根据设计图纸上 原地形等高线和设计地形等相交的情况,找出零点
的位臵并依据实际情况将各零点连接成零点线 (即不挖不填的线 ),按零点线
将挖方区与填方区分开。而后分别求出挖方区 (或填方区 )各断面的面积,如
图 1-2-11中的 WSI-1,WS I-2,WSI-3等及 WSⅡ -1,WSⅡ -2,WSⅡ -3 等等,或填方
区中的 TSA-1,TSA-2等,有了断面面积各区 (挖方区或填方区 )的土方量便可用
公式 (1-7)求得。求得结果,表的格式如表 1-2-3。
断面法计算土方量,其精确度主要取决于截取断面的数量,多则较精确,
少则较粗。
图 1-2-11水平断面法
表 1-2-3
三、方格网法
在建园过程中,地形改造除挖湖堆山,还有许多大大小小的各种用途的地
坪、缓坡地平整场地的工作是将原来高低不平的、比较破碎的地形按设计
要求整理成为平坦的具一定坡度的场地,如:停车场、集散广场、体育场、
露天演出场等等。整理这类地块的土方计算最适宜用方格网法。
方格网法是把平整场地的设计工作和土方量计算工作结合在一起进行
的。其工作程序是,(1)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,方格边长数值取决于所要求的计算精度和地形变化的复杂程度。在园
林中一般用 20— 40m,(2)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)依
设计意图 (如,地面的形状、坡向、坡度值等 )确定各角点的设计标高 ;(4)比较
形标高和设计标高,求出施工标高 ;(5)土方计算,其具体计算步骤和方法结合
实例加以阐明。
某块地将整成三坡向广场,纵坡 1.5%,横坡 2%,土方就地平衡,求其
施工标高和土方量(图 1-2-13)
图 1-2-13
1 根据场地情况作边长 20m的方格控制网 用内插法求出各角点原地
形标高,用坡度公式求个角点设计标高(图 1-2-14)。
2 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。
图 1-2-12 方格网标注位臵图 图 1-2-15平整地形透视图
该土体自水准面以上经平整后的体积 V平
V平 =H0*N*a2 式中 V平 —— 该土体自水准面以上经平整后的体积;
H0=V/Na2 N—— 方格数; H0—— 平整标高;
a—— 方格边长
根据平整前后这块土体体积相等的条件
V平 =V原 =V设
平整前体积为各方格体积之和
V原 = V原 1+ V原 2+ V原 3+ V原 4+ V原 5 +V原 6+ V原 7+ V原 8
每个方格体积为底面积乘平均高度
V原 1=a2*(h1-1+ h1-2+ h1-3+ h1-4)/4
依次类推出现,组成一个方格的点其高程在运算过程中计算一次;组
成两个方格的点其高程在运算过程中计算两次;组成三个方格的点其高程
在运算过程中计算三次;组成四个方格的点其高程在运算过程中计算四次。
H0*N*a2=( ∑h 1+2∑h 2+3∑h 3+4∑h 4) * a2/4
H0=( ∑h 1+2∑h 2+3∑h 3+4∑h 4) /4N ( 1-19)
式中 h1—— 计算时使用一次的角点高程;
h2—— 计算时使用三次的角点高程;
h3—— 计算时使用三次的角点高程;
h4—— 计算时使用四次的角点高程。
公式 (1-19)求得的 Ho只是初步的,实际工作中影响平整标高的还有其
它因素,如外来土方和弃土的影响,施工场地有时土方有余,而其场地又有需
求,设计时便可考虑多挖。有时由于场地标高过低,为使场地标高达到一定
高度,而需运进土方以补不足。这些运进或外弃的土方量直接影响到场地的
设计标高和土方平衡,设这些外弃的 (或运进的 )土方体积为 Q,则这些土方影
响平整标高的修正值 Ah应是,
△ h=Q/Na2
∴ (1 -19)可改写成
H0=(∑h 1+2∑h 2+3∑h 3+4∑h 4)/4N± Q/Na2 (1-20)
此外土壤可松性等对土方的平衡也有影响。
例题中 ∑ h1=h1-1+hl-5十 h2-1+h2-5+h4-1十 h4-3
=20.29+20.23+19.37+19.64+18.79+19.32 =117.64
2∑h 2=(h1-2+h1-3 +h1-4+ h3-1+ h3-3+ h4-2)*2
=(20.54+20.89+21.00+19.50+19.39+19.35)× 2 =241.34
3∑h 3=( h2-2 +h2-4)× 3 =(19.91+20.15)× 3 =120.18
4∑h 4=( h2-3+h3-2)× 4 =(20.21+20.50)× 4 =162.84
代入公式 (1-19) N=8
H0=(117.64+241.34+120.18+162.84)/32
≈20.06m
20.06就是例题 (图 1-2-13)中的平整标高。
平整标高同样实用于设计地形,区别在于含有 X
H0=( ∑h 设 1+2∑ h设 2+3∑ h设 3+4∑ h设 4) / 4 N ( 1-19)
∑h 1′=x -0.8+x-0.8+x-1.1+x-1.1+x-1.3+x-1.3 =6x-6.4m
2∑h 2 ′=(x -0.4+x+x-0.4+x-1.0+x-1.0+x-0.9)× 2 =12x-7.4m
3∑h 3 ′=(x -0.7+x-0.7) × 3 =6x-4.2m
4∑h 4 ′=(x -0.3+x-0.6)× 4 =8x-3.6m
H0=(6x-6.4+12x-7.4+6x-4.2+8x-3.6)/32 = x-0.675
H0=X-0.675 H0=20.26 X=20.06+0.675=20.74
以此求出各角点设计高程的确定值。
(三 )确定 Ho的位
臵 Ho的位臵确定得
是否正确,不仅直接影
响着土方计算的平衡
?虽然通过不断调整
设计标高最终也能使
挖方、填方达到 (或接
近 )平衡,但这样做必然
要花费许多时间?,而
且也会影响平整场地
设计的准确性。
确定 Ho位臵的方
法有二,
1.图解法
图解法适用于形状
简单规则的场地。如
正方形、长方形、圆
形的等。见图 1-2-17。
图 1-2-17
2.数学分析法
此法可适应任何形状场地的 Ho定位。数学分析法是假设一个和我们
所要求的设计地形完全一样 (坡度、坡向、形状、大小完全相同 )的土体,再
从这块土体的假设标高 反求 其平整标高的位臵。
我们将图 1-2-13按所给的条件画成立体图,见图 1-2-18,图中 1-3点最高,
设其设计标高为 x,则依给定的坡向、坡度和方格边长,可以立即算出其它各
角点的假定设计标高,以点 4-2(或 4-4)为例,点 4-2(或 4-4)在 4一 3点的下坡,距
离 L=20m,设计坡度 i=2%,则点 4-2和点 473之间的高差为,
h=i· L=0.02× 20=0.4m
所以点 4-2的假定设计标高为 X-0.4m,而在纵向方向的点 2— 3,因其海
计纵坡为 1.5%,所以该点较 1-3点低 0.3m,其假定设计标高应为 x-0.3m。 依
此类推,便可将各角点的假定设计标高求出,见图 1-2-18。再将图中各角点
假定标高值代入公式 (1-19)。则
求点 4--4的设计标高,就可依次将其它角点的设计标高求出,见图 1-2-
20,根据这些设计标高,求得的挖方量和填方量比较接近。
图 1-2-18 代入法求 H0的位臵图
图 1-2-19
(四)求施工标高施工标高 施工标高 =原地形标高 --设计标高
得数〞 +〝号者为挖方,〞 +〝号者为填方。
(五 ) 求零点线 所谓零点是指不挖不填的点,零点的联线就是零点线,它是
挖方和填方区的分界线,因而零点线成为土方计算的重要依据之一。
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,其位臵可用下式求得。
X=h1*a/(h1+h2)
式中 x---零点距 h1一端的水平距离 (m);
h1,h2-----方格相邻二角点的施工标高绝对值 (m);
a----方格边长 (m),
例题中,以方格 Ⅰ 的点 1-1和点 2-1为例,求其零点,1-1点施工标高为
+0.35m,2-1点施工标高为 -0.27m,取绝对值代入公式( 1-21)。
h1=0.35 h2=0.27 a=20 x=11.3m
零点位于点, 1-1” 11.3m处(或距点, 2-1” 8.7m处)同法求出其余零
点,并依地形特点将各零点联接成零点线,按零点线将挖方区和填方区分开,
以便计算其土方量。
图 1-2-20 某公园广场挖填方区划图
(六) 土方
计算 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
切割方格的位臵
不同,形成各种
形状的棱柱体,
以下将各种常见
的棱柱体及其计
算公式列表如下
(图 1-2-21)。 图 1-2-21方格网计算土方量公式
在例题中方格 Ⅳ 四个角点的施工标高值全为, +” 号,是挖方,用公式
( 1-22)计算
VⅣ =106m3
方格 Ⅰ 中二点为挖方,二点为填方用公式( 1-23)计算。则
+V1=a(b+c)*∑h/8
a=20m b=11.25m c=12.25m
△ h=∑h/4=0.55/4 m
+V1=32.3m3
-V1=16.5m3
依法可将其余各个方格的土方量逐一求出,并将计算结果逐项填入土
方量计算表(表 1-2-3)。
土方量计算方法除应用上述公式计算外,还可使用《土方工程量计
算表》(见本章附录),或《土方量计算图表,(也叫诺莫图 ),见图 1-2-
23,24,25。
图 1-2-22 某公园广场土方量调配图
表 1-2-3 土方平衡表
图 1-2-23
5m× 5m方格零点计算图表
使用图 1-2-23时应注
意该图表是依据边长为
5m的方格编制的,求大于
5m边长的方格时,应将由
图上求得的 x值乘以 5的
倍数。如 2Om的方格 x值
应乘以 4,余类推。
(七 )绘制土方平衡表及土方调配图土方平衡表和土方调配图是土方施工中
必不可少的图纸资料,是施工组织设计的主要依据,从土方平衡表上可以一目了
然地了解各个区的出土量和需土量、调拨关系和土方平衡情况。在调配图上
则可更清楚地看到各区的土方盈缺情况,土方的调拨量,调拨方向和距离。见表
1-2-4,图 1-2-22及附图 1。 图 1-2-22
表 1-2-4 土方调配表
附图 1
附图 1
附录 20m× 20m方格计算表
计算表使用说明
一、零点位臵计算表的用法
有方格如图附 -1,其角点 a的施工标高为, +” 值,而角点 f施工标高为 "一
"值,所以 af边有零点。其位臵可查零点位臵计算表。求法如下:以施工标高
值较小的 0.07为定值,0.10为变数,从计算表 r一中找到 h为 0.07(黑体字 ),再在
其下找变数 0.l0和 0.10对应的 x值 8即为所求。它表示角点 f至零点的距离为
8m(反之 a点至零点的距离为 12m)。 余类推。
二、土方量计算表的用法
仍以图附 -1为例,该方格四角施工标高和填挖面积如图附 -2所示,先求
+V,b=12,c=20,∑h=0.10,查表得 4.00,所以 +V1=4.0m3,再求 -VI,其
b=8,c=20,b+c=28,Zh=0.07+0.05=0.12,查表 ∑ h栏只有 0.1,0.2,没有 0.12,
遇到这种情况,可求出 ∑ h=0.1的得数 7,再乘 1.2便可求得 8.4m3,余类推。
第三节 土方施工
一、土方施工的基本知识
园林用地设计地形的实现必然要依靠土方施工来完成。任何建筑物、
构筑物、道路及广场等工程的修建,都要在地面作一定的基础,挖掘基坑,
路槽等,这些工程都是从土方施工开始的,在园林中地形的利用,改造或创
造,如挖湖堆山,平整场地都要依靠动土方来完成。土方工程量,一般来说
在园林建设中是一项大工程,而且在建园中它又是先行的项目。它完成的
速度和质量,直接影响着后继工程,所以它和整个建设工程的进度关系密
切,土方工程的技资和工程量一般都很大,有的大工程施工期很长。如上
海植物园,由于地势过低,需要普遍垫高,挖湖堆山,动土量近百万方,施工期
从 1974-1980年断断续续前后达 6一 7年之久,由此可见土方工程在城市建
设和园林建设工程中都占有重要地位。为了使工程能多快好省地完成,必
须做好土方工程的设计和施工的安排。
1.土方工程的种类及其施工要求
土方工程据其使用期限和施工要求。可分为永久性和临时性两种,但
是不论是永久性还是临时性的土方工程,都要求具有足够的稳定性和密实
度。使工程质量和艺术造型都符合原设计的要求。同时在施工中还要遵
守有关的技术规范和原设计的各项求,以保证工程的稳定和持久。
2.土壤的工程件质及工程分类
土壤的工程性质对土方工程的稳定性、施工方法、工程量及工程投资
有很大关系,也涉及到工程设计、施工技术和施工组织的安排。因此,对土壤
的这些性质要进行研究并掌握它,以下是土壤的几种主要的工程性质,
(1) 土壤的容重 单位体积内天然状况下的土壤重量,单位为 kg/m3,土
壤容重的大小直接影响着施工的难易程度,容重越大挖掘越难,在土方施工
中把土壤分为松土、半坚土、坚土等类,所以施工中施工技术和定额应根
据具体的土壤类别来制定 (土壤容重请参看表 1-3-6)。
(2)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 (图 1-3-1),就是士壤的自然倾斜角,以 α表示。在工程
设计时,为了使工程稳定,其边坡坡度数值应参考相应土壤的自然倾斜角的
数值,土壤自然倾斜角还受到其含水量的影响,见表 1-3-1。




名 称 平均
容重
开挖方
法用具




名 称 平均
容重
开挖
方法
用具

1 砂 1500 用铁锹
挖掘 Ⅳ
1 重质粘土 1950 用锹
镐撬
杠局
部凿
或锤
开挖
2 植物性土

1200 2 含 ≤50 kg块石、块石
体积 ≤10% 的粘土
2000
3 土壤 1600 3 含 ≤10 kg块石的粗卵

1950

1 黄土类粘

1600 用铁锹
和略用
丁字镐
翻松

1 密实黄土 1800 由人
工用
撬杠
镐或
爆破
开挖
2 ≤15 mm
砾石
1700 2 软泥灰岩 1900
3 砂质粘土 1650 3 各种不坚实的页岩 2000
4 混有碎石
与卵石的
腐土
1756 4 石膏 2200

1 稀软粘土 1800 用铁锹
和镐局
部采用
撬杠开

2 15-40mm
的碎石与
卵石
1750 平均容重指天然含水量状态下土壤的平均容重
3 干黄土 1800
表 1-3-6 土壤的工程分类
图 1-3-3分层坡度
图 1-3-1土壤的自然倾斜角
图 1-3-2坡度
土壤名称
土壤含水量 土壤颗粒尺
寸( mm)干土 潮土 湿土
砾石 40° 40° 35° 2-20
卵石 35° 45° 25° 20-200
粗砂 30° 32° 27° 1-2
中砂 28° 35° 25° 0.5-1
细砂 25° 30° 20° 0.05-0.5
粘土 45° 35° 15° ≤0.001 -
0.005
壤土 50° 40° 30°
腐殖土 40° 35° 25°
表 1-3-1 土壤自然倾斜角 (单位:度)
土方工程不论是挖方或填方都要求有稳定的边坡。进行土方工程的设计
或施工时,应该结合工程本身的要求 (如,填方或挖方,永久性或临时性 )以及当
地的具体条件 (如,土壤的种类及分层情况、压力情况等 )使挖方或填方的坡度
合乎技术规范的要求,如情况在规范之外,则须进行实地测试来决定。
土方工程的边坡坡度以其高和水平距之比表示如图 1-3-2。
则,边坡坡度 =h/L=tgα (1-29)
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,例坡度 1,3的边坡也
可说坡度系数 M=3的边坡。
在高填或深挖时,应考虑土壤各层分布的一土层中土壤所受压力的变根
据其压力变化根据其压力变化采取相应的边坡坡度,例如填筑座高 12m的山
(土壤质地相同 ),因考虑到各层土壤所承受的压力不同,可按其高度分层确定
边坡坡度见图 1-3-3.由此可见挖方或填方的坡度是否合理。直接影响着土方
工程的质量与数量。从而也影响到工程投资。关于边坡坡度的规定见下列各
表,
项次 挖 方 性 质 边坡坡度
1 天然湿度、层次均匀、不易膨胀的粘土、砂质粘土、
粘质砂土和砂类土内挖方,深度 ≤3 m
1:1.25
2 土质同上挖深 3-12m 1,1.5
3 在碎石土和泥炭岩土内挖方,深度 ≤12 m,根据土
质、层理、坡高确定
1,1.5-1:
0.5
4 在风化岩石内挖方,根据岩石性质、风化程度、层
理和挖深确定
1,1.5-1:
0.2
5 在轻微风化岩石内挖方,岩石无裂缝且无倾向挖方
坡脚的岩层
1,0.1
6 在未风化的完整岩石内
表 1-3-2 永久性土工结构物挖方的边坡坡度
表 1-3-3 深度在 5m之内的基坑基槽和管沟边坡的最大坡度

次 土 类 名 称
边 坡 坡 度
人工挖土并
抛于坑上
机械施工
沟底挖土 沟上边挖土
1 砂土 1,0.75 1,0.67 1,1
2 粘质砂土 1,0.67 1,0.5 1,0.75
3 砂质粘土 1,0.5 1,0.33 1,0.75
4 粘土 1,0.33 1,0.25 1,0.67
5 含砾石的卵石土 1,0.67 1,0.5 1,0.75
6 泥灰岩白垩土 1,0.33 1,0.25 1,0.67
7 干黄土 1,0.25 1,0.1 1,0.
表 1-3-4 永久性填方的边坡坡度
项次 土的种类 填方高度 m 边坡坡度
1
2
3
4
5
6
粘土、粉土
砂质粘土、泥灰岩土
粘质砂土、细砂
中砂、粗砂
砾石、碎石块
易风化的岩土
6
6-7
6-8
10
10-12
12
1,1.5
1,1.5
1,1.5
1,1.5
1,1.5
1,1.5
项次 土的种类 填方高度 m 边坡坡度
1
2
3
4
5
砾石土、粗砂土
天然湿度粘土、砂质粘
土、砂土
大石块
平整的大石块
黄土
12
8
6
5
3
1,1.25
1,1.25
1,0.75
1,0.5
1,1.5
表 1-3-5 临时性填方的边坡坡度
(3)土壤含水量 土壤的含水量是士壤孔隙中的水重和土壤颗粒重的比值。
土壤含水量在 5%内称干土,在 30%以内称潮土,大于 30%称湿土。土壤
含水量的多少,对土方施工的难易也有直接的影响,土壤含水量过小,土质过于
坚实,不易挖掘。含水量过大,土壤易泥泞,也不利施工,人力或机械施工,工效均
降低。以粘土为例含水量在 30%以内最易挖掘,若含水量过大时,则其本身性质
发生很大变化,并丧失其稳定性,此时无论是填方或挖方其坡度都显著下降,因
此含水量过大的土壤不宜做回填之用。
(4)土壤的相对密实度它是用来表示土壤在壤筑后的密实程度的,可用下列
公式表达:
D=(ε1-ε2)/ (ε1-ε3)
式中 D---土壤相对密实度
ε1---填土在最松散状况下的孔隙比 ;
ε2 ---经辗压或穷实后的土壤孔隙比 ;
ε3---最密实情况下土壤孔隙比。
(注:孔隙比是指土壤空隙的体积与固体颗粒体积的比值)
在填方工程中土壤的相对密实度是检查土壤施工中密实程度的标准,为
了使土壤达到设计要求的密实度可以采用人力夯实或机械夯实。一般采用机
械压实,其密实度可达 95%,人力夯实在 87%左右。大面积填方如堆山等,通
常不加夯压,而是借土壤的自重慢慢沉落,久而久之也可达到一定的密实度。
(5)土壤的可松性 土壤经挖掘后,其原有紧密结构遭到破坏,土体松散而使
体积增的性质。这一性质以土方工程的挖土和填土量的计算以及运输等都有
很大关系。
土壤可松性可用下列式子表示,
①最初可松性系数
Kp=开挖后土壤的松散体积 V2/开挖前土壤的自然体积 V1
② 最后可松性系数
K’ p=运至填方区夯实后土壤的体积 V3/开挖前土壤的自然体 V1
根据体积增加的百分比而言,可用下式表示,
①最初体积增加百分比 =(V2-V1)/V1× 100%=(Kp-1)× 100%
② 最后体积增加百分比 =( V3-V1) /V1× 100%
各种土壤体积增加的百分比及其可松性系数,见表 1-3-7。
表 1-3-7 各级土壤的可松性
土壤的级别 体积增加 % 可松性系数
最初 最后 Kp K,p
Ⅰ (植物性土壤除外) 8-17 1-2.5 1.08-1.17 1.01-.025
Ⅰ (植物性土、泥炭、
黑土)
20-30 3-4 1.20-1.30 1.03-1.04
Ⅱ 14-28 1.5-5 1.14-1.30 1.015-.05
Ⅲ 24-30 4-7 1.24-1.30 1.04-1.07
Ⅳ (泥灰岩蛋白石外) 26-32 6-9 1.26-1.32 1.06-1.09
Ⅳ (泥灰岩蛋白石) 33-37 11-15 1.33-1.37 1.11-1.15
Ⅴ -Ⅶ 30-45 10-20 1.30-1.45 1.10-1.20
Ⅷ -Ⅹ Ⅺ 45-50 20-30 1.45-1.50 1.20-1.30
二、土方施工
在造园施工中,由于土方工程是一项比较艰巨的工作。所以准备工作和
组织工作不仅该先行,而且要做得周全仔细,否则因为场地大或施工点分散,容
易造成窝工甚至返工,而影响工效。土方施工的内容和步骤大致如下。
1.清理场地
在施工地范围内,凡有碍工程的开展或影响工程稳定的地面物或地下物
都应该清理,例如不需要保留的树木、废旧建筑物或地下构筑物等。
(1)伐除树木 凡土方开挖深度不大于 50cm,或填方高度较小的土方施
工,现场及排水沟中的树木,必须连根拔除,清理树墩除用人工挖掘外,直径在
5Ocm以上的大树墩可用土机铲除或用爆破法清除。
关于树术的伐除,特别是大树应慎之又慎,凡能保留者尽量设法保留。因
为老树大树,特别难得。
(2) 建筑物和地下构筑物的拆除,应根据其结构特点进行工作,并遵照
《建筑工程安全技术规范》的规定进行操作。
(3) 如果施工场地内的地面地下或水下发现有管线通过或其它异常物体
时,应事先请有关部门协同查清,未查清前,不可动工,以免发生危险或造成其
它损失。
(一)、准备工作
2.排水
场地积水不仅不便于施工,而且也影响工程质量,在施工之前,应该设法将
施工场地范围内的积水或过高的地下水排走。
(1) 排除地面积水 在施工前,根据施工区地形特点在场地周围挖好排水
沟 (在山地施工为防山洪,在山坡上方应做截洪沟 )。使场地内排水通畅,而且场
外的水也不致流入。
在低洼处或挖湖施工时,除挖好排水沟外,必要时还应加筑围堪或设防水堤,
为了排水通畅,排水沟的纵坡不应小于 2%。,沟 i白边坡值 1, 1.5,沟底宽及深不
小于 50cm。
(2)埋下水的排除 排除地手水方法很多,但一般多采用明沟,引至集水井,
并用水泵了排出;因为明沟较简单经济。一般按排水面积和地下水位的高低
来安排排水系统,先定出主干渠和集水井的位臵,再定支渠的位臵和数目,土壤
含水量大的要求排水迅速的,支渠分布应密些,其间距约 1.5m左右,反之可疏。
在挖湖施工中应先挖排水沟,排水沟的深度,应深于水体挖深。沟可一次挖
掘到底,也可以依施工情况分层下挖,采用哪种方式可根据出土方向决定,图 1-3-
4是两面出土,图 1-3-5是单向出土,水体开挖顺序可依图上 A,B,C,D依次进
行。
图 1-3-5 排水沟分层挖掘、单向出土挖湖施示意 A,C,E均为排水沟
图 1-3-4 排水沟一次挖到底,双向出土挖湖施工示意
3 定点放线
在清场之后,为了确定施工范围及挖土或填土的标高,应按设计图纸的要
求,用测量仪器在施工现场进行定点放线工作,这一步工作很重要,为使施工
充分表达设计意图,测设时应尽量精确。
(1)平整场地的放线 用经纬仪将图纸上的方格测设到地面上,并在每个
交点处立桩术,边界上的桩术依图纸要求设臵。
桩木的规格及标记方法如图所示。侧面须平滑,下端削尖,以便打入土中,
桩上应表示出桩号 (施工图上方格网的编号 )和施工标高 (挖土用 "+"号,填土
用 "一 "号 )。
(2)自然地形的放线 挖湖堆山,首先确定堆山或挖湖的边界线,但这样
的自然地形放到地面上去是较难的 ;特别是在缺乏永久性地面物的空旷地上,
在这种情况下应先在施工图上方把格,再把方格网放到地面上,而后把设计地
形等高线和方格网的交点,一一标到地面上并打桩 (图 1-3-7),桩木上也要标
明桩号及施工标高。堆山时由于土层不断升高,桩木可能被土埋没,所以桩
的长度应大于每层填土的高度,土山不高于 5m的,可用长竹竿做标高桩,在桩
上把每层的标高一切定好 (见图 1-3-8A)不同层可用不同颜色标志,以便识别,
这样可省点。另放线工作一种方法分层放线设臵标高桩 (图 1-3-8B)。 这种
方法适用于较高的山体。
图 1-3-8高地分层放线
图 1-3-6 定点桩
图 1-3-7自然平地放线
挖湖工程的放线工作和山体的
放线基本相同,但由于水体挖深一般
较一致,而且池底常年隐没在水下放
线可以粗放些,但水体底部应尽可能
整平,不留土墩,这对养鱼捕鱼有利。
岸线和岸坡的定点放线应该准确,这
不仅因为它是水上部分,有关造景,而
且和水体岸坡的稳定有很大关系,为
了精确施工,可以用边坡样板来控制
边坡坡度 (图 1-3-9)。
开挖沟槽时,用打桩放线的方法,
在施工中桩木容易被移动甚至被破
坏,从而影响了校核工作。所以应使
用龙门板 (见图 1-3-10)。龙门板构造
简单,使用也方便。每隔 30-l00m设
龙门板一块,其间距视沟渠纵坡的变
化情况而定。板上应标明沟渠中心
线位臵,沟上口、沟底的宽度等。板
上还要设坡度板,用坡度板来控制沟
渠纵坡
图 l-3-9挖湖边坡样板
图 1-3-10开沟龙门板
土方工程施工包括挖、运、填、压四个内容。其施工方法可采用人力
施工也可用机械化或半机械化施工。这要根据场地条件、工程量和当地施
工条件决定。在规模较大,土方较集中的工程中,采用机械化施工较经济;
但对工程量不大,施工点较分散的工程或因受场地限制,不便采用机械施工
的地段,应该用人力施工或半机械化施工,以下按上述四个内容简单介绍,
1.土方的挖掘
(1)人力施工、施工工具主要是锹、铺、钢钎等,人力施工不但要组织
好劳动力而且要注意安全和保证工程质量。
①施工者要有足够的工作面,一般平均每人应有 4-6m2。
② 开挖土方附近不得有重物及易坍落物。
③在挖土过程中,随时注意观察土质情况,要有合理的边坡,必垂直下挖
者,松软土不得超过 0.7m,中等密度者不超过 1.25m,坚硬土不超过 2m,超过
以上数值的须设支撑板或保留符合规定的边坡参照表 1-3-3。
④挖方工人不得在土壁下向里挖土,以防拥塌。
(二)、土方施工
⑤在坡上或坡顶施工者,要注意坡下情况,不得向坡下滚落重物。
⑥施工过程中注意保护基桩、龙门板或标高桩。
(2)机械施工 主要施工机械有:推土机、挖土机等在园林施工中推土
机应用较广泛,例如在挖掘水体时,以推土机推挖,将推至水体四周,再行运走
或堆臵地形。最后岸坡用人工修整。
用推土机挖湖挖山,效率较高,但应注意以下几个方面:
①推土前应识图或了解施工对象的情况,在动工之前应向推土机手介绍
拟施工地段的地形情况及设计地形的特点,最好结合模型,使之一目了然。
另外施工前还要了解实地定点放线情况,如桩位、施工标高等。这样施工起
来司机心中有数,推土铲就象他手中的雕塑刀。能得心应手,随心所欲地按
照设计意图去塑造地形。这一点对提高施工效率有很大关系,这一步工作
做得好,在修饰山体 (或水体 )时便可以省去许多劳力物力。
②注意保护表土, 在挖湖堆山时,先用推土机将施工地段的表层熟土 (耕
作层 )推到施工场地外围,待地形整理停当,再把表土铺回来,这样做较麻烦费
工,但对公园的植物生长却有很大好处。有条件之处应该这样做。
③桩点和施工放线要明显,推土机施工进进退退,其活动范围较大,
施工地面高低不平,加上进车或退车时司机视线存在某些死角,所
以桩木和施工放线很容易受破坏。为了解决这一问题。
a.应加高桩木的高度,桩木上可做醒目标志 (如挂小彩旗或桩木上
涂明亮的颜色 )。以引起施工人员的注意。
图 1-3-11挖土
b.施工期间,施工人员
应该经常到现场,随时
随地用测量仪器检查桩
点和放线情况,掌握全
局,以免挖错 (或堆错 )位
臵。
图 1-3-12填土
图 1-3-13运土
2.土方的运输
一般竖向设计都力求土方就地平衡,以减少土方的搬运量,土方运输是
较艰巨的劳动,人工运土一般都是短途的小搬运。车运人挑,这在有些局部
或小型施工中还经常采用。
运输距离较长的,最好使用机械或半机械化运输。不论是车运人挑,运
输路线的组织很重要,卸土地点要明确,施工人员随时指点,避免混乱和窝工。
如果使用外来土垫地堆山,运土车辆应设专人指挥,卸土的位臵要准确,否则
乱堆乱卸,必然会给下一步施工增加许多不必要的小搬运,从而浪费了人力
物力。
3.土方的填筑
填土应该满足工程的质量要求,土壤的质量要根据填方的用途和要求加
以选择,在绿化地段土壤应满足种植植物的要求,而做为建筑用地则以要求将
来地基的稳定为原则。利用外来土垫地堆山,对土质应该检定放行,劣土及受
污染的土壤,不应放入园内以免将来影响植物的生长和妨害游人健康。
(1)大面积填方应该分层填筑,一般每层 20一 5Ocm,有条件的应层层压实。
( 2)在斜坡上填土,为防止新填土方滑落,应先把土坡挖成台阶状,然后再
填方 (如图 1-3-12)。这样可保证新填土方的稳定。
(3)辇土或挑土堆山 土方的运输路线和下卸,应设计的山头为中心结合
来土方向进行安排。一般以环形线为宜,车辆或人挑满载上山,土卸在路两
侧,空载的呈(人)沿路线继续前行下山,车(人)不走回头路不交叉穿行
(如图 1-3-13A),所以不会顶流拥挤。随着卸土,山势逐渐升高,运土路线也随
之升高,这样既组织了人流,又使土山分层上升,部分土方边卸边压实,这不仅有
利于山体的稳定,山体表面也较自然。如果土源有几个来向,运土路线可根据
设计地形特点安排几个小环路 (图 1-3-13B),小环路以人流车辆不相互干扰为
原则。
4.土方的压实,人力穷压可用穷、破、碾等工具 ;机械碾压可用碾压机
或用拖拉机带动的铁碾。小型的夯压机械有内燃穷、蛙式穷等。
为保证土壤的压实质量,土壤应该具有最佳含水率,(见表 1-3-8)。
表 1-3-8各种土壤夯实最佳含水率( %)
土壤名称 粗砂 细砂、粘质
砂土
砂质粘

粘土 重粘土
最佳含水率 8-10 10-15 6-22 20-30 30-35
如土壤过分干燥,需先洒水湿润后再行压实。在压实过程中应注意以下
几点,
(1)压实工作必须分层进行。
(2)压实工作要注意均匀。
(3)压实松土时夯压工具应先轻后重。
(4)压实工作应自边缘开始逐渐向中间收拢。否则边缘土方外挤易引
起坍落。
土方工程,施工面较宽,工程量大,施工组织工作很重要,大规模的工
程应根据施工力量和条件决定,工程可全面铺开也可以分区分期进行。
施工现场要有人指挥调度,各项工作要有专人负责,以确保工程按期
按计划高质量地完成。