路基土石方量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算精度的提升方法

苗季朋

摘 要：公路工程中土石方量計(jì)算方法關(guān)系到工程質(zhì)量及造價(jià)，土石方計(jì)量需依照嚴(yán)格的規(guī)范。文章對(duì)土石方工程量計(jì)算方法進(jìn)行了深入研究，介紹了常用的土石方工程計(jì)量方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)影響土石方工程量計(jì)算準(zhǔn)確度的因素進(jìn)行分析，并針對(duì)性地提出了提高土石方工程量計(jì)算精度的方法。

關(guān)鍵詞：土石方工程量 測(cè)量計(jì)算 路基工程

1.路基土方量計(jì)算原理

1.1橫斷面面積計(jì)算方式

路基土石方屬于公路工程中的重要工程之一，也是路基土石方數(shù)量的評(píng)價(jià)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。在對(duì)公路施工組織計(jì)劃進(jìn)行編制的過(guò)程中，需要確定分段與全線路基土石方數(shù)量。地面形狀復(fù)雜，計(jì)算的精確度取決于中樁間距，計(jì)算公式與實(shí)際情況的接近程度等。計(jì)算時(shí)應(yīng)按工程要求，保證使用精度。

土石方工程量計(jì)算原理即計(jì)算土石方的實(shí)體體積，實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，實(shí)際工程中常使用簡(jiǎn)化公式求解，以橫截面積和兩樁間距作體積值相乘，所以橫斷面積的計(jì)算很重要。橫斷面積其實(shí)指的就是在設(shè)計(jì)圖中路基橫斷面的地面線與路基設(shè)計(jì)圍成的截面面積，常用的計(jì)算方法有兩種，分別是積距法和坐標(biāo)法。

實(shí)際工程中橫斷面不規(guī)則，可用近似法將橫斷面區(qū)域劃分為若干規(guī)則圖形，用初等函數(shù)表示，求出各圖形面積得出樁號(hào)橫截面總面積。在滿足一定設(shè)備條件下，可使用測(cè)試設(shè)備測(cè)量各樁號(hào)坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)法公式求出總面積。實(shí)際工程中有數(shù)方格法等。坐標(biāo)法與積距法是常用的計(jì)算方法。

1.2土石方體積計(jì)算公式

計(jì)算出各自橫斷面積后，可采用平均斷面法與棱臺(tái)法計(jì)算斷面間土石方的體積。因相鄰截面不同，可近似取兩者平均作為截面積值，用均值乘以樁號(hào)間距，見(jiàn)式（1）。

2.土石方量計(jì)算常用方法

2.1方格網(wǎng)法

計(jì)算同一地塊開(kāi)挖前后的土石方變化量，就是所謂的計(jì)算土石方工程量，方格網(wǎng)法、斷面法和等高線法是計(jì)算土石方工程量的方法中較經(jīng)常用的。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，土石方工程計(jì)量產(chǎn)生了新的計(jì)算方法，新的計(jì)量方法能用軟件計(jì)算，不僅能夠大大提高工程量計(jì)算的效率，而且能夠提高計(jì)量的精度。

方格網(wǎng)法是工程土方量計(jì)算中的基本方法，其主要適用于場(chǎng)地較規(guī)整，地形變化較簡(jiǎn)單的地區(qū)，方格網(wǎng)法的計(jì)算方式比較簡(jiǎn)便，因此得到了非常廣泛的應(yīng)用。方格網(wǎng)法計(jì)算土方量基本原理源于微積分中求取幾何圖形面積體積的知識(shí)，方格網(wǎng)法繼承了微積分思想使得成為有效的工程土方量計(jì)算方法。

所謂的方格網(wǎng)法，指的就是首先把場(chǎng)地分成幾個(gè)邊長(zhǎng)相等的方格，然后借助地形圖來(lái)得到方格的自然標(biāo)高，再按照各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高與自然標(biāo)高差值，以挖填方區(qū)的分界線作為零線。但是，方格網(wǎng)法比較適用于地勢(shì)較平緩的地塊，最后的結(jié)果精度也會(huì)較高。

首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形情況布置方格網(wǎng)，一邊通常應(yīng)與場(chǎng)地坐標(biāo)相互平行，其數(shù)值大小一個(gè)視現(xiàn)場(chǎng)地形情況確定，地勢(shì)起伏較大的區(qū)域應(yīng)盡量減少網(wǎng)格大小，地勢(shì)較平緩的區(qū)域應(yīng)適當(dāng)增大網(wǎng)格大小。求出各方格內(nèi)角點(diǎn)自然標(biāo)高及零點(diǎn)。

式（4）和式（5）中：Xw-方格內(nèi)零點(diǎn)與挖方角點(diǎn)距離，m；Xt-零點(diǎn)與填方角點(diǎn)距離，m；ht-填方高度，m；hw-挖方高度，m；a-方格邊長(zhǎng)，m。

2.2斷面法

斷面法是傳統(tǒng)的工程土方量計(jì)算方法，該方法將土石方計(jì)算范圍的地塊等分，分成若干橫斷面，需注意這些橫斷面應(yīng)該是互相平行的，進(jìn)而對(duì)每一條斷面所形成的面積進(jìn)行計(jì)算，并用相鄰斷面積均值和等分間距兩者相乘，將所有相鄰斷面體積累加得到總體積。斷面法計(jì)算簡(jiǎn)便，適用于復(fù)雜狹長(zhǎng)的帶狀地塊，但此方法計(jì)算精度受斷面間距的限制，在相鄰斷面積差別較大時(shí)誤差較大?？赏ㄟ^(guò)增加斷面數(shù)量提高計(jì)算結(jié)果的精度。

使用斷面法計(jì)算土方量應(yīng)先在需計(jì)算的土體截面布置斷面線，斷面大小根據(jù)設(shè)計(jì)與原始地表復(fù)雜程度確定，平坦地區(qū)可增大斷面尺寸，地形較復(fù)雜的區(qū)域應(yīng)盡量多的取斷面，兩斷面間距≤100m。

2.3等高線法

等高線法是利用地形圖的等高線來(lái)計(jì)算相鄰等高線圍成的面積，再乘以相鄰等高線高程差得到墩臺(tái)形土方石體積，并對(duì)墩臺(tái)土方量進(jìn)行累加，最后得到指定范圍的等高線間的土方量。等高線法計(jì)算精度較差。

等高線法計(jì)算工程土方量主要適用于場(chǎng)地起伏較大的區(qū)域，平原地區(qū)一般不此阿勇此計(jì)算方法，等高線法描述的情況不需進(jìn)行高程點(diǎn)標(biāo)注工作，其計(jì)算精度受到一定的限制。使用等高線法計(jì)算工程土方量，首先確定場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高等高線位置，向兩端計(jì)算相鄰等高線圍成圖形面積。其體積計(jì)算見(jiàn)式（6）。

2.4 Dtm法

所謂Dtm，實(shí)則是一種以地貌形態(tài)的離散表示的模型，在現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中Dem法使用較多，Dtm多指Dem，Dem中包括離散點(diǎn)數(shù)字高程模型、等高線數(shù)字高程模型等多種類型，不過(guò)還是以不規(guī)則三角數(shù)字高程模型應(yīng)用地比較多。

Dem法以實(shí)地測(cè)定地面坐標(biāo)與設(shè)計(jì)高程，通過(guò)不規(guī)則三角網(wǎng)計(jì)算每個(gè)三棱錐的填挖方量，得到指定范圍內(nèi)的挖填方土石方量，通過(guò)計(jì)算實(shí)測(cè)地面Dem與設(shè)計(jì)地面間的差值求的計(jì)算區(qū)土石方量，以垂直面同時(shí)對(duì)Dem曲面分割若干三棱錐，被實(shí)測(cè)地面Dem與設(shè)計(jì)地面包夾。Dem法能適應(yīng)起伏較大的不規(guī)則地形，土石方工程量計(jì)算精度較高，其缺點(diǎn)是計(jì)算過(guò)程數(shù)量較大，使用計(jì)算機(jī)計(jì)算會(huì)占用較多的資源。

3.土石方量計(jì)算注意要求

土石方工程量分層計(jì)算需注意總量控制，了解路基中填挖方及清單間的關(guān)系。工程施工前，應(yīng)測(cè)試對(duì)面線，保證計(jì)算土石方工程量的準(zhǔn)確性，以合理安排施工進(jìn)度。待完成了全部樁號(hào)的計(jì)量工作，要想得出最后一期的土石方工程量，只需用實(shí)際挖填方總量來(lái)減去往期挖填方計(jì)量即可。

路基土石方工程包含填方路基，特殊路基處理等很多方面，計(jì)量土石方工程量時(shí)應(yīng)確定各方面包含范圍，填方計(jì)算按壓實(shí)后結(jié)構(gòu)體積計(jì)算，需注意的是，各方面的計(jì)量方法要依照相關(guān)的規(guī)范文件來(lái)計(jì)算。施工中，填筑路基材料出現(xiàn)不符合要求的情況，應(yīng)增加借方。借方計(jì)量時(shí)，借方工程量是因不符合要求的材料數(shù)量，計(jì)價(jià)應(yīng)參考清單中開(kāi)挖土方具體要求。

在土石方工程計(jì)量中，應(yīng)注意橋梁隧道等構(gòu)造物的情況，去掉因橋梁隧道所占體積，此類構(gòu)造物與公路路基施工非同步進(jìn)行，將工程在涵洞處視為連續(xù)性，不去掉此類缺口工程量。避免非總體造成負(fù)面影響，保證計(jì)量時(shí)連續(xù)有序。橋梁中斷處，土石方數(shù)量應(yīng)減去橋梁部分體積，不宜采用非設(shè)計(jì)樁號(hào)表示，可將土石方工程量計(jì)算到設(shè)計(jì)樁號(hào)處。避免出現(xiàn)局部位置重復(fù)的情況。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在公路工程施工中，土石方計(jì)量工作對(duì)工程建設(shè)至關(guān)重要，建設(shè)人員應(yīng)提高理論技能，加強(qiáng)計(jì)量方法的學(xué)習(xí)掌握，根據(jù)實(shí)際情況采取高效的方法獲得精確的計(jì)量結(jié)果，保證計(jì)量工作的連續(xù)性，促進(jìn)工程精細(xì)化管理。

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