路基土石方量測量標準與計算精度的提升方法

苗季朋

摘 要：公路工程中土石方量計算方法關系到工程質量及造價，土石方計量需依照嚴格的規范。文章對土石方工程量計算方法進行了深入研究，介紹了常用的土石方工程計量方法，在此基礎上對影響土石方工程量計算準確度的因素進行分析，并針對性地提出了提高土石方工程量計算精度的方法。

關鍵詞：土石方工程量 測量計算 路基工程

1.路基土方量計算原理

1.1橫斷面面積計算方式

路基土石方屬于公路工程中的重要工程之一，也是路基土石方數量的評價公路測設質量的主要技術經濟指標之一。在對公路施工組織計劃進行編制的過程中，需要確定分段與全線路基土石方數量。地面形狀復雜，計算的精確度取決于中樁間距，計算公式與實際情況的接近程度等。計算時應按工程要求，保證使用精度。

土石方工程量計算原理即計算土石方的實體體積，實際工程中結構形狀復雜，實際工程中常使用簡化公式求解，以橫截面積和兩樁間距作體積值相乘，所以橫斷面積的計算很重要。橫斷面積其實指的就是在設計圖中路基橫斷面的地面線與路基設計圍成的截面面積，常用的計算方法有兩種，分別是積距法和坐標法。

實際工程中橫斷面不規則，可用近似法將橫斷面區域劃分為若干規則圖形，用初等函數表示，求出各圖形面積得出樁號橫截面總面積。在滿足一定設備條件下，可使用測試設備測量各樁號坐標，根據坐標法公式求出總面積。實際工程中有數方格法等。坐標法與積距法是常用的計算方法。

1.2土石方體積計算公式

計算出各自橫斷面積后，可采用平均斷面法與棱臺法計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，用均值乘以樁號間距，見式（1）。

2.土石方量計算常用方法

2.1方格網法

計算同一地塊開挖前后的土石方變化量，就是所謂的計算土石方工程量，方格網法、斷面法和等高線法是計算土石方工程量的方法中較經常用的。隨著電子計算機技術的發展應用，土石方工程計量產生了新的計算方法，新的計量方法能用軟件計算，不僅能夠大大提高工程量計算的效率，而且能夠提高計量的精度。

方格網法是工程土方量計算中的基本方法，其主要適用于場地較規整，地形變化較簡單的地區，方格網法的計算方式比較簡便，因此得到了非常廣泛的應用。方格網法計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，方格網法繼承了微積分思想使得成為有效的工程土方量計算方法。

所謂的方格網法，指的就是首先把場地分成幾個邊長相等的方格，然后借助地形圖來得到方格的自然標高，再按照各角點的設計標高與自然標高差值，以挖填方區的分界線作為零線。但是，方格網法比較適用于地勢較平緩的地塊，最后的結果精度也會較高。

首先根據現場地形情況布置方格網，一邊通常應與場地坐標相互平行，其數值大小一個視現場地形情況確定，地勢起伏較大的區域應盡量減少網格大小，地勢較平緩的區域應適當增大網格大小。求出各方格內角點自然標高及零點。

式（4）和式（5）中：Xw-方格內零點與挖方角點距離，m；Xt-零點與填方角點距離，m；ht-填方高度，m；hw-挖方高度，m；a-方格邊長，m。

2.2斷面法

斷面法是傳統的工程土方量計算方法，該方法將土石方計算范圍的地塊等分，分成若干橫斷面，需注意這些橫斷面應該是互相平行的，進而對每一條斷面所形成的面積進行計算，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。斷面法計算簡便，適用于復雜狹長的帶狀地塊，但此方法計算精度受斷面間距的限制，在相鄰斷面積差別較大時誤差較大。可通過增加斷面數量提高計算結果的精度。

使用斷面法計算土方量應先在需計算的土體截面布置斷面線，斷面大小根據設計與原始地表復雜程度確定，平坦地區可增大斷面尺寸，地形較復雜的區域應盡量多的取斷面，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計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形土方石體積，并對墩臺土方量進行累加，最后得到指定范圍的等高線間的土方量。等高線法計算精度較差。

等高線法計算工程土方量主要適用于場地起伏較大的區域，平原地區一般不此阿勇此計算方法，等高線法描述的情況不需進行高程點標注工作，其計算精度受到一定的限制。使用等高線法計算工程土方量，首先確定場地設計標高等高線位置，向兩端計算相鄰等高線圍成圖形面積。其體積計算見式（6）。

2.4 Dtm法

所謂Dtm，實則是一種以地貌形態的離散表示的模型，在現實實踐中Dem法使用較多，Dtm多指Dem，Dem中包括離散點數字高程模型、等高線數字高程模型等多種類型，不過還是以不規則三角數字高程模型應用地比較多。

Dem法以實地測定地面坐標與設計高程，通過不規則三角網計算每個三棱錐的填挖方量，得到指定范圍內的挖填方土石方量，通過計算實測地面Dem與設計地面間的差值求的計算區土石方量，以垂直面同時對Dem曲面分割若干三棱錐，被實測地面Dem與設計地面包夾。Dem法能適應起伏較大的不規則地形，土石方工程量計算精度較高，其缺點是計算過程數量較大，使用計算機計算會占用較多的資源。

3.土石方量計算注意要求

土石方工程量分層計算需注意總量控制，了解路基中填挖方及清單間的關系。工程施工前，應測試對面線，保證計算土石方工程量的準確性，以合理安排施工進度。待完成了全部樁號的計量工作，要想得出最后一期的土石方工程量，只需用實際挖填方總量來減去往期挖填方計量即可。

路基土石方工程包含填方路基，特殊路基處理等很多方面，計量土石方工程量時應確定各方面包含范圍，填方計算按壓實后結構體積計算，需注意的是，各方面的計量方法要依照相關的規范文件來計算。施工中，填筑路基材料出現不符合要求的情況，應增加借方。借方計量時，借方工程量是因不符合要求的材料數量，計價應參考清單中開挖土方具體要求。

在土石方工程計量中，應注意橋梁隧道等構造物的情況，去掉因橋梁隧道所占體積，此類構造物與公路路基施工非同步進行，將工程在涵洞處視為連續性，不去掉此類缺口工程量。避免非總體造成負面影響，保證計量時連續有序。橋梁中斷處，土石方數量應減去橋梁部分體積，不宜采用非設計樁號表示，可將土石方工程量計算到設計樁號處。避免出現局部位置重復的情況。

4.結束語

綜上所述，在公路工程施工中，土石方計量工作對工程建設至關重要，建設人員應提高理論技能，加強計量方法的學習掌握，根據實際情況采取高效的方法獲得精確的計量結果，保證計量工作的連續性，促進工程精細化管理。

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