提升地形復雜車站站場土石方計算效率

倪翔

摘要：土石方計算是貫穿設計全過程的重要內容，是工程造價的重要組成部分。傳統土石方計算方法在可研及方案研究階段主要根據路基面頂寬、路基體長度進行估算，精度有待提高。而在初步設計及施工圖階段，需在外業隊測出的地面線上進行橫斷面設計，并取前后斷面的平均數進行累加，以此來得出較為準確的土方量。復雜地形車站由于斷面多且復雜，在這些計算過程中的效率更為低下了。因此，研究地形復雜車站土石方計算對提高工作效率有著極為重要的意義。

關鍵詞：土石方計算;工程造價;橫斷面

1 引言

可研站場土石方數量計算工序主要有四步：準備站場平面、線路縱斷面→頂寬、路基體長度、填挖高確定→Excel表計算→檢算與復核。施工圖則細化為五個工序：準備站場平面、外業隊測繪地面線→繪制橫斷面→量面積→Excel表計算→檢算與復核。

調查多個國鐵項目得到兩臺四線復雜地形車站的土石方數量計算時間在可研階段平均為5.1h，施工圖階段為132.8h。通過相關文獻歸類整理、樹狀圖分析，總結出影響土石方計算效率的五大因素：部分人員缺少經驗、填挖高需人工計算、橫斷面繪制耗時長、橫斷面量面積耗時長以及設計方案不穩定。

2 要因確認

末端因素一：部分人員經驗不足

確認標準：部分人員因經驗不足造成的額外耗時對癥結的影響程度大于15%。

確認過程：對設計人員進行調查，將其按照土石方計算設計經驗平均分成兩組，第一組經驗豐富，第二組缺少經驗。隨后兩組設計人員對同一個兩臺四線車站進行土石方工程數量進行計算。

調查顯示，經驗豐富的一組比缺少經驗的一組計算時間分別平均少0.6h和16.4h，缺少經驗造成的額外耗時/癥結耗時=0.6/5.1≈11.8%，16.4/132.8≈12.3%，對本課題癥結影響較小。

確認結論：該因素不是要因。

末端因素二：填挖高、數據處理需人工計算

確認標準：縱坡手工計算對癥結的影響程度大于15%。

確認過程：對蘭合、銀西鐵路項目進行調查確認，設計人員在可研階段均結合縱斷面人工確認填挖高。小組以項目中劉家峽站、臨夏站、甜水堡站、永壽西站、曲子站五個車站為樣本進行現場手工計算測試。測試結果顯示車站人工計算均耗時達2.2h，手工計算耗時/平均耗時=2.2/5.1≈43.1%，影響程度大。

確認結論：該因素是要因。

末端因素三：橫斷面繪制耗時長

確認標準：確定橫斷繪制耗時對癥結的影響程度大于15%;

確認過程：對蘭合、銀西鐵路項目進行調查確認，設計人員在可研階段均結合縱斷面人工確認填挖高。小組以項目中劉家峽站、臨夏站、甜水堡站、永壽西站、曲子站五個車站為樣本進行現場橫斷面繪制測試。測試結果顯示單個兩臺四線車站中確定橫斷面繪制的平均時間為97.4h，確定橫斷面平均耗時/總耗時=97.4/132.8=73.3%。影響程度較大。

確認結論：該因素是要因。

末端因素四：橫斷面量面積耗時

確認標準：確定橫斷繪制耗時對癥結的影響程度大于15%;

確認過程：對蘭合、銀西鐵路項目進行調查確認，設計人員在繪制完橫斷面后手工量面積，小組以項目中劉家峽站、臨夏站、甜水堡站、永壽西站、曲子站五個車站為樣本進行現場橫斷面量面積測試。測試結果顯示單個兩臺四線車站中確定橫斷面繪制的平均時間為21.6h，確定橫斷面平均耗時/總耗時=21.6/132.8=16.3%，影響程度較大。

確認結論：該因素是要因。

末端因素五：設計方案不穩定

確認標準：因方案不穩定所造成的額外耗時對癥結的影響程度大于15%;

確認過程：小組成員對設計人員進行調查，發現因方案不穩定會造成一定的額外耗時，現場測試蘭合、天平項目中家峽站、臨夏站、甜水堡站、永壽西站、曲子站5個兩臺四線車站因方案不穩定造成的額外耗時。測試結果顯示每臺兩臺四線車站因方案不穩定造成的額外耗時平均為4.8h，方案不穩定造成的額外耗時/癥結耗時=4.8/132.8=3.6%，影響程度較小。

綜上所述，確定的要因如下：填挖高需人工計算、橫斷面量面積及繪制耗時長。

3 對策

針對“填挖高及數據處理需人工計算”這一要因，利用Matlab設計程序：

（1）新的程序功能能夠實現填挖高自動提取識別

（2）識別填挖高后，自動計算土方。

蟻群迭代路徑圖如圖3-1所示。

針對“橫斷面繪制、量面積耗時長”這一要因，采取以下兩個措施：利用Railstation軟件功能自動設計橫斷面;將最終土方計算結果輸出為Excel表。如圖3-2，3-3所示。

經檢驗，均達到了設定目標，實現了高程讀取時間≤10min;土方計算時間≤10min，對策效果良好。

4 總結

本文利用科學方法，多維度探尋了影響站場復雜車站計算效率的因素，并制定了相應措施來提高計算效率，通過時實際項目驗證了措施的合理性及有效性。

基金號：蘭州財經大學青年項目“甘肅省營商環境優化研究”（Lzufe2020D-004）