公路路基土石方施工組織分析

李 兵

黃島區交通運輸局，山東 青島 266400

路基是公路工程的重要組成部分之一，其投資約占公路總體費用的35%及以上。路基工程施工的工期較長，約占總工期的50%。因此，無論是從投資還是從工期考慮，路基在公路工程施工中都占據重要地位，在公路的建設和使用中起基礎性作用。路基土石方工程數量的計算、調配，施工工藝的合理選定將直接決定公路施工工期和效益。

1 公路路基土石方工程數量計算

1.1 土石方數量計算

（1）圖紙設計土石方數量。土石方設計數量是一個幾何數量，需按挖方、填方等項目分別計算。土石方設計數量通常采用平均斷面法，即根據圖紙標準橫斷面面積及其間距計算，橫斷面圖中高于地面線部分為填方，低于地面線部分為挖方，填方和挖方體積應分別計算。依此計算的土石方數量為幾何數量，利用挖方或借方作填方時，需考慮因壓實、操作損耗而增加的土石方數量。

（2）施工組織增加土石方數量。施工組織設計核算土石方工程數量時，應充分考慮原地面清表、原地面壓實、原地面自然沉降、為保證壓實度而加寬填筑等因素的影響。

其一，清除表土，增加土石方數量（Q1）。清除表土為在路基用地范圍內（填方路段長度×用地寬度）清除表面種植土和腐殖土工程量，根據實際清表情況確定平均清表厚度h1（單位為m），h1一般在0.1～0.2m。回填至原地面標高所需的工程量可按下列公式計算：

式中：L為清表路線長，m；B為清表寬度，m。

其二，填方路段基底壓實以及耕地填前碾壓，回填至原標高所需土石方數量（Q2），填方數量=碾壓地面的面積×沉降量，可按下列公式計算：

式中：Q2為增加的工程方量，m3；F為填前壓實的天然地面面積，m2；h2為沉降量，m。

式中：h2為土基壓實產生的沉降量，m；P為有效作用力，N/cm2；C為土的抗沉陷系數，N/cm3。通常取12～15t壓路機的有效作用力P＝66N/cm2計算，C的取值如表1所示。

表1 土的抗沉陷系數C的取值表 單位：N/cm3

其三，為了保證路基邊緣壓實度，需要加寬填筑的土方量（Q3）。在施工過程中，為了使路基邊緣部分達到壓實度標準要求，通常將填方邊坡“幫坡”加寬后壓實，《公路路基施工技術規范》（JTG/T 3610—2019）規定：“整修用機械填筑的路堤表面時，應將兩側超填的寬度土方切除。超過寬度允許值為砂性土0.2～0.3m，黏性土0.1～0.2m?！碑敼仿坊幱谄皆⑶鸬匦螘r，填方路段較長，“幫坡”部分工程數量可按下列公式計算：

式中：Q3為因加寬超填增加的數量，m3；L為填方段長度，m；H為填方段平均高度（豎直方向），m；k為幫坡寬度，水平橫向且為雙側寬度，m。

其四，因路堤土體和地基自然下沉（工后沉降）增加土石方數量（Q4）。路基工程完成后，由于土石方自身重力影響，路基土體及原地基壓密下沉，發生工后沉降，該沉降量乘以地基面積即增加的土石方量。工后沉降主要由路基填筑材料和施工質量決定，目前世界各國關于陸地填土的壓密下沉，通常通過壓實密度予以保證。日本經驗認為，路基土體的壓實沉降約為填土高度的0.1%～0.3%（砂性土）和0.5%～2.0%（黏性土）。

其五，施工組織增加填筑土石方數量計算如下：

1.2 路基土石方體積換算

路基工程設計圖紙數量表中的挖方數量和填方數量是按照幾何尺寸計算的天然密實方和壓實方體積，施工組織增加填筑土石方數量（Q增）是壓實方。在施工組織計算土石方數量時，應按壓實方與天然密實方之間的系數進行換算。路基施工規范規定，土石挖方按天然密實方體積計算，填方按壓實后的體積計算，填方包括利用挖方填方和借土填方。計算土石方調運數量時，當填方（利用方、借方）采用的挖方或借方為天然密實方時，應區分土、石類別按表1所示系數進行調整，壓實方體積×換算系數=天然密實方體積；汽車運輸、手扶拖拉機運輸、鏟運機運輸應按如表2所示的運輸系數調整。

表2 天然密實方與壓實方間體積換算系數表

（1）將挖方中的余方遠運利用。利用土方體積公式如下：

式中：Vt1、Vt2、Vt3為參與填方的挖余方中松土、普通土、硬土體積（圖紙設計數量，天然密實方），m3；r1、r2、r3為各類土的換算系數，根據公路等級，從表2中選用。

挖余方中土方不夠時，考慮利用石方，石方體積公式如下：

式中：Vs1、Vs2、Vs3為遠運利用的挖余方中軟石、次堅石、堅石體積（天然密實方），m3；r4為石方的換算系數，根據公路等級，從表2中選用。

（2）計算棄方數量和借方數量：

2 公路路基土石方施工機具選擇

（1）根據工程規模、工地條件選擇施工機械及其組合，通常采用挖掘機、裝載機+自卸汽車的形式。（2）根據運輸機械的經濟運距選擇機械，常用運輸機械經濟運距如表3所示。（3）自卸汽車與裝車機械需合理組合搭配，保證各種機械發揮最大的組合效率。組配方法如表4所示。

表3 常用運輸機械經濟運距 單位：m

表4 自卸汽車噸位與裝車機械斗容量搭配表

3 公路路基土石方調配方法

根據現場施工組織和經濟運距，合理調配土石方。通過科學調配，做到各路段土石方綜合平衡和利用，使從路塹挖出的土石方在經濟調運條件下“移挖作填”，盡量減少路外借土和棄土，從而保護耕地，減少對環境的破壞。

土石方調配原則如下：（1）減少總運量，在半填半挖斷面中，首先考慮橫向挖、填平衡，再做縱向調配。（2）考慮土石方運輸對橋涵施工的影響，應盡量減少上坡運土，不做跨越深溝調運。（3）根據地形和施工條件選擇適當運輸方式，確定經濟運距，分析填方是遠運利用還是借方。（4）“移挖作填”需考慮經濟運距，綜合考慮棄方或借方占地、青苗賠償費用等影響。從當前土地管理政策來看，“移挖作填”雖超過經濟運距，但所占用土地較少，還能夠保護環境。

3.1 土石方調配的經濟運距

通過確定土石方調配的經濟運距，確認調運利用還是借土填筑。經濟運距的計算式如下：

式中：L經為經濟運距，km；B為借土單價，元/m3；T為遠運運費單價，元/（m3·km）；L免為免費運距，km，指特定距離內，只按土石方數量計價而不另計算運費，與施工方式有關。

4 結束語

路基設計時應充分考慮土石方填、挖平衡，在不得已情況下才考慮借方和棄方。土石方調配是一項非常重要的施工組織設計工作，涉及施工工藝和施工機械選型，需考慮的社會和工程因素眾多，只有在熟練掌握施工、造價、管理等綜合知識的前提下，才能準確完整地計算土石方分類工程數量，加以科學調配，進而實現經濟合理的施工目標。