初探公路工程土石方工程量計算與調配

田濱斌

中國華西工程設計建設有限公司（361000）

初探公路工程土石方工程量計算與調配

田濱斌

中國華西工程設計建設有限公司（361000）

這里以緯地道路輔助設計系統土石方可視化調配系統為例，針對公路工程中的土石方計算及調配的原則、方法進行分析和總結，供同仁指教與參考。

路基土石方調配；公路設計；計算原理

在公路設計和路線方案比較中，路基土石方數量的多少是評價公路測設質量的主要經濟技術指標之一。因此路基土石方調配的重要性愈益突出,對保證道路建設的經濟性具有十分重要的作用。土石方的數量及其調配，不但關系著取土或棄土的地點及公路用地范圍，同時還影響修建公路的工程造價、所需的勞動力、機具設備和施工限期。對公路工程造價、自然環境景觀的協調都有較大的影響。

1 調配計算原理

土石方計算與調配的主要任務是，計算每公里路段的土石方數量，確定公路總土石方數量，提出挖方的利用和填方的來源及運距，為編制工程概（預）算、選定合適的施工方法和施工機具、安排施工進度、施工質量檢查、財務結算和支付工資等提供依據。

地面形狀是很復雜的，填挖方不是簡單的幾何體，所以其計算只能是近似的，計算的精確度取決于中樁間距、測繪橫斷面時采取的密度和計算公式與實際情況的接近程度等。計算時一般應按照工程的要求，在保證使用的前提下力求簡化。

1.1 填挖面積的計算

常用的面積計算方法有積距法、坐標法。坐標法的精度較高，適用于計算機計算。

1）積距法

如圖1所示，將斷面按單位橫寬劃分為若干個梯形與三角形條塊，每個小條塊的近似面積為：

則橫斷面面積：

圖1 積距法橫斷面面積計算示意圖

2）坐標法

如圖2所示，已知橫斷面圖上各轉折點坐標(i，Y)則斷面面積為：

圖2 坐標法橫斷面面積計算示意圖

1.2 土石方數量的計算

兩樁號斷面間的體積即兩樁號間的土石方工程數量。計算時應將填方體積、挖方體積分別進行計算。一般每頁“路基土石方數量計算表”應作本頁小計，每公里應作本公里小計，以便復核和統計。計算路基土石方數量時，還應扣除大、中橋及隧道所占路線長度的體積,小橋涵所占體積一般可不扣除。

2 土石方調配原則

1）在半填半挖的斷面中，應首先考慮在本路段內移挖作填進行橫向平衡，多余的土石方再作縱向調配，以減少總的運量。2）土石方調配應考慮橋涵位置對施工運輸的影響，一般大溝不作跨越運輸，同時調查沿線大、中橋及隧道能否跨越調運，應注意到施工的可能與方便，盡可能避免和減少上坡運土。3）為使調配合理，必須根據地形情況和施工條件，選用適當的運輸方式，確定合理的經濟運距，用以分析工程用土是調運還是外借。4）土方調配“移挖作填”固然要考慮經濟運距問題,但這不是唯一的指標，還要綜合考慮棄方和借方的占地、賠償青苗損失及對農業生產影響等。有時路塹的挖方調配，雖然運距超出一些，運輸費用可能高一些，但如能少占地，少影響農業生產，對整體來說也是經濟的。5）不同的土方和石方應根據工程需要分別進行調配,以保證路基穩定和人工構造物的材料供應。6）位于山坡上的回頭曲線路段，要優先考慮上下線的土方豎向調運。7）土方調配對于借土和棄土事先同地方商量，妥善處理。借土應結合地形、農田規劃等選擇借土地點，并綜合考慮借土還田、整地造田等措施。．棄土應不占或少占耕地，在可能條件下宜將棄土平整為可耕地，防止亂棄亂堆，或堵塞河流，損害農田。

3 土石方調配問題

3.1 土石方調配計算的幾個概念

1）平均運距

土方調配的運距，是從挖方體積的重心到填方體積的重心之間的距離。在路線工程中為簡化計算起見，這個距離可簡單地按挖方斷面間距中心至填方斷面間距中心的距離計算，稱平均距離。

2）免費運距

土、石方作業包括挖、裝、運、卸等工序，在某一特定距離內，只按土、石方數量計價而不計運費，這一特定的距離稱為免費運距。施工方法不同，免費運距也不同,如人工運輸的免費運距為20m,鏟運機運輸的免費運距為100m。在縱向調配時，當平均運距超過定額規定的免費運距，應按超運運距計算土石方運量。

3）經濟運距

填方用土來源，一是路上縱向調運，二是就近路外借土。一般情況用路塹挖方調去填筑距離較近的路堤還是比較經濟的。但如調運的距離過長，以至運價超過了在填方附近借土所需的費用時，移挖作填就不如在路堤附近就地借土經濟。因此，采用“借”還是“調”，有個限度距離問題，這個限度距離既所謂“經濟運距”，其值按下式計算：

經濟運距L經=B/T+L免

式中：B—借土單價（元/m3）；T—遠運運費單價（元/m3·km）；L免—免費運距（km）。

經濟運距是確定借土或調運的界限，當調運距離小于經濟運距時，采取縱向調運是經濟的，反之，則可考慮就近借土。

4）運量

土石方運量為平均超運運距單位與土石方調配數量的乘積。在生產中，例如工程定額是將人工運輸免費運距20m，平均每增運距10m劃為一個運輸單位，稱之為“級”。當實際的平均運距為40m，超遠運距20m時,則為兩個運輸單位,稱為二級。在路基土石方數量計算表中記作②。

總運量=調配(土石方)數量×n

n=（L-L免）/A

式中：n—平均超運運距單位（四舍五入取整數）; L—土石方調配平均運距（m）；L免—免費運距（m）；A—超遠運距單位（m）（例如人工運輸A=10m,鏟運機運輸A=50m）。

5）計價土石方數量

在土石方計算與調配中,所有挖方均應予計價，但填方則應按土的來源決定是否計價，如是路外就近借土就應計價,如是移挖作填的縱向調配利用方，則不應再計價，否則形成雙重計價(既路塹挖方和路堤填方兩次計價)。計價土石方數量為：

V計=V挖+V借

式中：V計—計價土石方數量（m3）；V挖—挖方數量（m3）；V借—借方數量（m3）。

3.2 調配計算的幾個問題

免費、平均運距和經濟運距。土方作業包括挖、裝、運、卸等工序，在某一特定距離內，只按土石方數計價而不另計算運費,這一特定距離稱免費運距。施工作業方法不同，其免費運距也不同，如推土機的免費運距為20m，鏟運機的免費運距為100m。土方調配時，從挖方體積重心到填方體積重心的距離，稱平均運距。平均運距通常按挖方斷面間距的中心至填方斷面間距的中心的距離計。在土方調配時，若平均運距小于或等于免費運距時，可不另計運費；若平均運距大于免費運距時，超出的運距稱超運運距，超運運距的運費，應另外計算。超運運距有不同的計算單位，推土機以每超運10m為單位，鏟運機以每超運50m為單位。

4 調配方法

土石方調配方法有多種，如累積曲線法、調配圖法及土石方計算表調配法等。具體調配步驟是：

1）土石方調配是在土石方數量計算與復核完畢的基礎上進行的。調配前應將可能影響運輸調配的橋涵位置、陡坡大溝等注明在表旁，供調配時參考。

2）計算并填寫表中“本樁利用”“填缺”“挖余”各欄。以石作填土時，石方數應填入“本樁利用”的“土”一欄，并以符號區別。然后按填挖方分別進行閉合核算，其核算式為：

填方=本樁利用+遠運利用+填缺

挖方=本樁利用+遠運利用+挖余

3）在作縱向調配前，根據“填缺”“挖余”的分布情況，選擇適當施工方法及可采用的運輸方式定出合理的經濟運距，供土方調配時參考。

4）根據填缺、挖余分布情況，結合路線縱坡和自然條件，本著技術經濟、少占用農田的原則，具體擬定調配方案。將相鄰路段的挖余就近縱向調配到填缺內加以利用，并把具體調運方向和數量用箭頭表明在縱向調配欄中。

5）經過縱向調配，如果仍有填缺或挖余，則應會同當地政府協商確定借土或棄土地點，然后將借土、棄土的數量和運距分別填到借方或廢方欄內。

6）本公里調配完畢，應進行本公里合計，總閉合核算除上述外,尚有：跨公里調入方+挖方+借方=跨公里調出方+填方+廢方。

7）土石方調配一般在本公里內進行，必要時也可跨公里調配,但需將調配的方向及數量分別注明，以免混淆。

8）每公里土石方數量計算與調配完成后，須匯總列入“路基每公里土石方表”，并進行全線總計與核算。至此完成全部土石方計算與調配工作。

9）路基每公里土石方數量表中，可考慮體現全線的其他用土數量，如填前碾壓、線外改路、改渠、改涵、互通立交及服務區等，以方便從主線調運土方。

5 結語

總之，對土石方調配方面問題中的一些觀點還需經過工程實踐和時間的驗證。隨著土石調配軟件不斷開發和提高，應及時應用新軟件，以提高計算精度，進一步提高我國公路事業的發展。

[1]姜志剛,朱永宏.路基土石方數量計算及調配[J].黑龍江交通科技,2008(10).

[2]張雨化,朱照宏,等.道路勘測設計（公路與城市道路專業用）[M].交通出版社,2003.

[3]孫曉明,苑叢梅.路基土石方數量計算及調配[J].民營科技, 2009(07).

[4]緯地道路CAD軟件開發者編輯.緯地公路土石方3.6系統用戶手冊[M].中第一公路勘測設計研究院,西安立德公路咨詢有限公司.