1.2 场地平整
1.2.1 计算土方量
场地平整就是将天然地面改为工程上所要求的设计平面。场地设计平面通常由设计单位在总图竖向设计中确定，由设计平面的标高和天然地面的标高差，可以得到场地各点的施工高度（填挖高度），由此可以计算场地平整的土方量。其计算步骤如下：
1.划分方格网
根据已有地形图（一般1/500的地形图）划分为若干个方格网，其边长为10m×10m、20m×20m或40m×40m。
2.计算施工高度
根据方格网，将自然地面标高与设计地面标高分别标注在方格网角点的右上角和右下角，自然地面标高与设计地面标高差值，即各角点的施工高度，将其填在方格网的左上角，挖方为（+），填方为（-）。
3.计算零点位置
在一个方格网内同时有填方或挖方时，要先算出方格网边的零点位置，并标注在方格网上。将零点连线就得到零线，它是填方区和挖方区的分界线，即填挖分界线位置；在此线上各点施工高度等于零。零点位置（见图1.6）可按下式计算：
x1=a×h1/（h1+h2） （1.13）
x2=a×h2/（h1+h2） （1.14）
图1.6 零点位置
式中：x1、x2——角点至零点的距离（m）；
hl、h2——相邻两角的施工高度（m），计算时均采用绝对值。
a——方格网的边长（m）。
4.计算方格土方工程量
方格土方工程量计算公式如表1.4所示。
表1.4 常用方格网点计算公式
5.工程列表汇总
将计算的各方格土方工程列表汇总，分别求出总的挖方工程量和填方工程量。
1.2.2 土方调配
土方工程量计算完成后，即可进行土方的调配工作。
1.要求
土方调配，就是对挖土的利用、堆砌和填方三者进行综合协调处理的过程。一个好的土方调配方案，应该是使土方运输量或费用达到最小，而且又能方便施工，即运输的量和费用最小，方便施工。
2.原则
为使土方调配工作做到更好，应掌握如下原则：
（1）挖（填）体积与运距的乘积最小。力求使挖方与填方基本平衡和就近调配，使挖方与运距的乘积之和尽可能为最小，即使土方运输和费用最小。
（2）近期施工与远期利用相结合。考虑近期施工与后期利用相结合的原则；考虑分区与全场相结合的原则。
（3）合理选择调配方向和运输路线。尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，使土方运输无对流和乱流的现象。
（4）尽量使用优质土。
总之，土方的调配必须根据现场的具体情况、有关资料、进度要求、质量要求、施工方法与运输方法，综合考虑的原则，进行技术经济比较，选择最佳的调配方案。
为了更直观地反映场地调配的方向及运输量，一般应绘制土方调配图表，其编制程序如下：
（1）划分调配区。在场地平面图上先划出挖、填方区的分界线；根据地形及地理条件，可在挖方区和填方区适当地分别划出若干调配区。
（2）计算各调配区的土方工程量，标在图上。
（3）求出每对调配区之间的平均运距。平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离。
（4）进行土方调配。采用线性规划中的“表上作业法”进行。
（5）画出土方调配图，如图1.7所示。
（6）列出土方量调配平衡表，如表1.5所示。
图1.7 土方调配图
注：箭头上面的数字表示土方量（m3），箭头下面的数字表示运距（m）；W为控方区；T为填方区。
表1.5 土方量调配平衡表
【工程案例】某给水厂场地开挖的土方规划方格网如图1.8所示。方格边长α=20m，方格角点右上角标注为地面标高，右下角标注为设计标高，单位均以米（m）计，试计算其土方量。
图1.8 土方规划方格图
【解】（1）计算各角点施工高度
施工高度=地面标高-设计标高
如1点，施工高度=42.34-41.24=+1.1。其他计算如上，标在角点的左上角（+）为挖方，（-）为填方。
（2）计算零点位置，确定零点线位置
在方格网中任一边的两端点的施工高度符号不同时，在这条边上肯定存在着零点。
如1—4边上的零点计算，零点距角点4的距离：
4—5边上零点距角点5的距离：
同理，5—8边上零点距角点8的距离：x8=17.27m
6—9边上零点距角点6的距离：x6=4.0m
将各零点连接成线，即可确定零点线位置，如图1.8中虚线所示。
（3）计算方格土方量，计算公式见表1.4
按方格网底面积图形计算方格土方量，方格网Ⅰ的土方量：
方格网Ⅱ的土方量：
同理，方格网Ⅲ的土方量：
方格网Ⅳ的土方量：
（4）土方量汇总
1.2.3 场地土方施工
场地土方施工包括土方开挖、运输、填筑等施工过程。
1.机械化施工
土方工程工程量大，工期长。为节约劳动力，降低劳动强度，加快施工速度，对土方工程的开挖、运输、填筑、压实等施工过程应尽量采用机械施工。
土方工程施工机械的种类很多，有推土机、铲运机、单斗挖土机、多斗挖土机和装载机等。施工时，应根据工程规模、地形条件、水文地质情况和工期要求正确选择土方施工机械。
（1）推土机
推土机由拖拉机和推土铲刀组成，如图1.9所示。按行走装置的类型可分为履带式和轮胎式两种。履带式推土机履带板着地面积大，现场条件差时也可施工，还可以协助其他施工机械工作，所以应用比较广泛。按推土铲刀的操作方式可分为液压式和索式两种。索式推土机的铲刀借本身自重切入土中，在硬土中切入深度较小；液压式推土机的铲刀利用液压操纵，使铲刀强制切入土中，切土深度较大，且可以调升铲刀和调整铲刀的角度，具有较大的灵活性。
推土机操纵灵活、运转方便、所需工作面较小，行驶速度快，易于转移，并能爬30°左右的缓坡，是最为常见的一种土方机械。它多用于场地清理和场地平整、开挖深度1.5m以内的基坑（槽），堆筑高1.5m以内的路基、堤坝，以及配合挖土机和铲运机工作。在推土机后面安装松土装置，可破、松硬土和动土等。推土机可以推挖一至四类土，经济运距在100m以内，效率最高在40～60m。
图1.9 T-180型推土机外形图
为提高推土机的生产率，增大铲刀前土的体积，减少推土过程中土的散失，需缩短推土时间。常采用下列施工方法：
①下坡推土法：在斜坡上，推土机顺下坡方向切土与推运，借助机械本身的重力作用，以增加切土深度和运土数量，一般可提高生产率30％～40％，但坡度不宜超过15°，避免后退时爬坡困难。
②多铲集运法：当推土距离较远而土质比较坚硬时，由于切土深度不大，应采用多次铲运、分批集中、一次推运的方法，使铲刀前保持满载，缩短运土时间，一般可提高生产效率15％左右。堆积距离不宜大于30m，堆土高度以2m以内为宜。
③并列推土法：平整场地面积较大时，可采用两台或三台推土机并列推土，铲刀相距150～300mm，以减少土的散失，提高生产效率。一般采用两机并列推土可增加推土量15％～30％，三机并列推土可增加推土量30％～40％。
④槽形推土法：推土机连续多次在一条作业线上切土和推运，使地面形成一条浅槽，以减少土在铲刀两侧散失，一般可提高推土量10％～30％。槽的深度为1m左右，土埂宽约为500mm。当推出多条槽后，再推土埂。适于运距较远，土层较厚时使用。
此外，还可以采用斜角推土法、之字斜角推土法和铲刀附加侧板法等。
（2）铲运机
铲运机是一种能独立完成铲土、运土、卸土、填筑和整平的土方机械。按铲斗的操纵系统可分为索式和液压式两种。液压式能使铲斗强制切土，操纵灵便，应用广泛；索式现已逐渐被淘汰。按行走机构可分为自行式（见图1.10）和拖式（见图1.11）两种。拖式铲运机由拖拉机牵引作业，自行式铲运机的行驶和作业都靠本身的动力设备，机动性大、行驶速度快，故得到广泛采用。
图1.10 自行式铲运机
1—驾驶室；2—前轮；3—中央框架；4—转向油缸；5—辕架；6—提斗油缸；7—斗门；8—铲斗；9—斗门油缸；10—后轮；11—尾架
图1.11 拖式铲运机
1—拖把；2—前轮；3—辕架；4—斗门；5—铲斗；6—后轮；7—尾架
铲运机由牵引车和铲斗两部分组成。铲运机的工作装置是铲斗，铲斗前方有一个能开启的斗门，铲斗前设有切土刀片。切土时，铲斗门打开，铲斗下降，刀片切入土中。铲运机前进时，被切下的土挤入铲斗，铲斗装满土后，提起铲斗，放下斗门，将土运至卸土地点。
铲运机对行驶的道路要求较低，操纵灵活，行驶速度快，生产效率高，且费用低。在土方工程中常应用于大面积场地平整，开挖大型基坑，填筑堤坝和路基等。自行式铲运机经济运距以800～1500m为宜，效率最高，适宜开挖含水率27％以下的一至四类土，铲运较坚硬的土时，可用推土机助铲或用松土机配合。
2.场地填方与压实
为提高铲运机的生产率，应根据场地挖方和填方区分布的具体情况、工程量的大小、运距长短、土的性质和地形条件等合理地选择适宜的开行路线，以求在最短的时间内完成一个工作循环。
铲运机的开行路线有多种，常用的有以下两种：
（1）环形路线
地形起伏不大，施工地段较短时，多采用环形路线。从挖方到填方按环形路线回转，每循环一次完成一次铲土和卸土，挖填交替[见图1.12（a）、（b）]；当挖填之间的距离较短时可采用大环形路线[见图1.12（c）]，一个循环可完成多次铲土和卸土，这样可减少铲运机的转弯次数，提高工作效率。作业时应时常按顺、逆时针方向交换行使，以避免机械行驶部分单侧磨损。
（2）“8”字形路线
施工地段较长或地形起伏较大时，多采用“8”字形运行路线[见图1.12（d）]，铲运机在上下坡时斜向行使，每一个循环完成两次作业（两次铲土和卸土），比环形路线运行时间短，减少了转弯和空驶距离，提高了生产效率。
在进行大规模场地平整时，可根据现场具体情况和地形条件、工程量大小、工期等要求，合理组织机械化施工。例如，采用铲运机、挖土机及推土机开挖土方；用松土机松土、装载机装土、自卸汽车运土；用推土机平整土壤；用碾压机械进行压实，如图1.13所示。
图1.12 铲运机运行路线
图1.13 场地平整综合机械化施工
组织机械化施工，应使各个机械或各机组的生产协调一致，并将施工区划分为若干施工段进行流水作业。