田濱斌

中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司（361000）

初探公路工程土石方工程量計(jì)算與調(diào)配

田濱斌

中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司（361000）

這里以緯地道路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)土石方可視化調(diào)配系統(tǒng)為例，針對(duì)公路工程中的土石方計(jì)算及調(diào)配的原則、方法進(jìn)行分析和總結(jié)，供同仁指教與參考。

路基土石方調(diào)配；公路設(shè)計(jì)；計(jì)算原理

在公路設(shè)計(jì)和路線方案比較中，路基土石方數(shù)量的多少是評(píng)價(jià)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)之一。因此路基土石方調(diào)配的重要性愈益突出,對(duì)保證道路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的作用。土石方的數(shù)量及其調(diào)配，不但關(guān)系著取土或棄土的地點(diǎn)及公路用地范圍，同時(shí)還影響修建公路的工程造價(jià)、所需的勞動(dòng)力、機(jī)具設(shè)備和施工限期。對(duì)公路工程造價(jià)、自然環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)都有較大的影響。

1 調(diào)配計(jì)算原理

土石方計(jì)算與調(diào)配的主要任務(wù)是，計(jì)算每公里路段的土石方數(shù)量，確定公路總土石方數(shù)量，提出挖方的利用和填方的來(lái)源及運(yùn)距，為編制工程概（預(yù)）算、選定合適的施工方法和施工機(jī)具、安排施工進(jìn)度、施工質(zhì)量檢查、財(cái)務(wù)結(jié)算和支付工資等提供依據(jù)。

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

1.1 填挖面積的計(jì)算

常用的面積計(jì)算方法有積距法、坐標(biāo)法。坐標(biāo)法的精度較高，適用于計(jì)算機(jī)計(jì)算。

1）積距法

如圖1所示，將斷面按單位橫寬劃分為若干個(gè)梯形與三角形條塊，每個(gè)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(jì)算示意圖

2）坐標(biāo)法

如圖2所示，已知橫斷面圖上各轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)(i，Y)則斷面面積為：

圖2 坐標(biāo)法橫斷面面積計(jì)算示意圖

1.2 土石方數(shù)量的計(jì)算

兩樁號(hào)斷面間的體積即兩樁號(hào)間的土石方工程數(shù)量。計(jì)算時(shí)應(yīng)將填方體積、挖方體積分別進(jìn)行計(jì)算。一般每頁(yè)“路基土石方數(shù)量計(jì)算表”應(yīng)作本頁(yè)小計(jì)，每公里應(yīng)作本公里小計(jì)，以便復(fù)核和統(tǒng)計(jì)。計(jì)算路基土石方數(shù)量時(shí)，還應(yīng)扣除大、中橋及隧道所占路線長(zhǎng)度的體積,小橋涵所占體積一般可不扣除。

2 土石方調(diào)配原則

1）在半填半挖的斷面中，應(yīng)首先考慮在本路段內(nèi)移挖作填進(jìn)行橫向平衡，多余的土石方再作縱向調(diào)配，以減少總的運(yùn)量。2）土石方調(diào)配應(yīng)考慮橋涵位置對(duì)施工運(yùn)輸?shù)挠绊?，一般大溝不作跨越運(yùn)輸，同時(shí)調(diào)查沿線大、中橋及隧道能否跨越調(diào)運(yùn)，應(yīng)注意到施工的可能與方便，盡可能避免和減少上坡運(yùn)土。3）為使調(diào)配合理，必須根據(jù)地形情況和施工條件，選用適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸方式，確定合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，用以分析工程用土是調(diào)運(yùn)還是外借。4）土方調(diào)配“移挖作填”固然要考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)距問(wèn)題,但這不是唯一的指標(biāo)，還要綜合考慮棄方和借方的占地、賠償青苗損失及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響等。有時(shí)路塹的挖方調(diào)配，雖然運(yùn)距超出一些，運(yùn)輸費(fèi)用可能高一些，但如能少占地，少影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對(duì)整體來(lái)說(shuō)也是經(jīng)濟(jì)的。5）不同的土方和石方應(yīng)根據(jù)工程需要分別進(jìn)行調(diào)配,以保證路基穩(wěn)定和人工構(gòu)造物的材料供應(yīng)。6）位于山坡上的回頭曲線路段，要優(yōu)先考慮上下線的土方豎向調(diào)運(yùn)。7）土方調(diào)配對(duì)于借土和棄土事先同地方商量，妥善處理。借土應(yīng)結(jié)合地形、農(nóng)田規(guī)劃等選擇借土地點(diǎn)，并綜合考慮借土還田、整地造田等措施。．棄土應(yīng)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(nóng)田。

3 土石方調(diào)配問(wèn)題

3.1 土石方調(diào)配計(jì)算的幾個(gè)概念

1）平均運(yùn)距

土方調(diào)配的運(yùn)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(jiǎn)化計(jì)算起見(jiàn)，這個(gè)距離可簡(jiǎn)單地按挖方斷面間距中心至填方斷面間距中心的距離計(jì)算，稱(chēng)平均距離。

2）免費(fèi)運(yùn)距

土、石方作業(yè)包括挖、裝、運(yùn)、卸等工序，在某一特定距離內(nèi)，只按土、石方數(shù)量計(jì)價(jià)而不計(jì)運(yùn)費(fèi)，這一特定的距離稱(chēng)為免費(fèi)運(yùn)距。施工方法不同，免費(fèi)運(yùn)距也不同,如人工運(yùn)輸?shù)拿赓M(fèi)運(yùn)距為20m,鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸?shù)拿赓M(fèi)運(yùn)距為100m。在縱向調(diào)配時(shí)，當(dāng)平均運(yùn)距超過(guò)定額規(guī)定的免費(fèi)運(yùn)距，應(yīng)按超運(yùn)運(yùn)距計(jì)算土石方運(yùn)量。

3）經(jīng)濟(jì)運(yùn)距

填方用土來(lái)源，一是路上縱向調(diào)運(yùn)，二是就近路外借土。一般情況用路塹挖方調(diào)去填筑距離較近的路堤還是比較經(jīng)濟(jì)的。但如調(diào)運(yùn)的距離過(guò)長(zhǎng)，以至運(yùn)價(jià)超過(guò)了在填方附近借土所需的費(fèi)用時(shí)，移挖作填就不如在路堤附近就地借土經(jīng)濟(jì)。因此，采用“借”還是“調(diào)”，有個(gè)限度距離問(wèn)題，這個(gè)限度距離既所謂“經(jīng)濟(jì)運(yùn)距”，其值按下式計(jì)算：

經(jīng)濟(jì)運(yùn)距L經(jīng)=B/T+L免

式中：B—借土單價(jià)（元/m3）；T—遠(yuǎn)運(yùn)運(yùn)費(fèi)單價(jià)（元/m3·km）；L免—免費(fèi)運(yùn)距（km）。

經(jīng)濟(jì)運(yùn)距是確定借土或調(diào)運(yùn)的界限，當(dāng)調(diào)運(yùn)距離小于經(jīng)濟(jì)運(yùn)距時(shí)，采取縱向調(diào)運(yùn)是經(jīng)濟(jì)的，反之，則可考慮就近借土。

4）運(yùn)量

土石方運(yùn)量為平均超運(yùn)運(yùn)距單位與土石方調(diào)配數(shù)量的乘積。在生產(chǎn)中，例如工程定額是將人工運(yùn)輸免費(fèi)運(yùn)距20m，平均每增運(yùn)距10m劃為一個(gè)運(yùn)輸單位，稱(chēng)之為“級(jí)”。當(dāng)實(shí)際的平均運(yùn)距為40m，超遠(yuǎn)運(yùn)距20m時(shí),則為兩個(gè)運(yùn)輸單位,稱(chēng)為二級(jí)。在路基土石方數(shù)量計(jì)算表中記作②。

總運(yùn)量=調(diào)配(土石方)數(shù)量×n

n=（L-L免）/A

式中：n—平均超運(yùn)運(yùn)距單位（四舍五入取整數(shù)）; L—土石方調(diào)配平均運(yùn)距（m）；L免—免費(fèi)運(yùn)距（m）；A—超遠(yuǎn)運(yùn)距單位（m）（例如人工運(yùn)輸A=10m,鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸A=50m）。

5）計(jì)價(jià)土石方數(shù)量

在土石方計(jì)算與調(diào)配中,所有挖方均應(yīng)予計(jì)價(jià)，但填方則應(yīng)按土的來(lái)源決定是否計(jì)價(jià)，如是路外就近借土就應(yīng)計(jì)價(jià),如是移挖作填的縱向調(diào)配利用方，則不應(yīng)再計(jì)價(jià)，否則形成雙重計(jì)價(jià)(既路塹挖方和路堤填方兩次計(jì)價(jià))。計(jì)價(jià)土石方數(shù)量為：

V計(jì)=V挖+V借

式中：V計(jì)—計(jì)價(jià)土石方數(shù)量（m3）；V挖—挖方數(shù)量（m3）；V借—借方數(shù)量（m3）。

3.2 調(diào)配計(jì)算的幾個(gè)問(wèn)題

免費(fèi)、平均運(yùn)距和經(jīng)濟(jì)運(yùn)距。土方作業(yè)包括挖、裝、運(yùn)、卸等工序，在某一特定距離內(nèi)，只按土石方數(shù)計(jì)價(jià)而不另計(jì)算運(yùn)費(fèi),這一特定距離稱(chēng)免費(fèi)運(yùn)距。施工作業(yè)方法不同，其免費(fèi)運(yùn)距也不同，如推土機(jī)的免費(fèi)運(yùn)距為20m，鏟運(yùn)機(jī)的免費(fèi)運(yùn)距為100m。土方調(diào)配時(shí)，從挖方體積重心到填方體積重心的距離，稱(chēng)平均運(yùn)距。平均運(yùn)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(jì)。在土方調(diào)配時(shí)，若平均運(yùn)距小于或等于免費(fèi)運(yùn)距時(shí)，可不另計(jì)運(yùn)費(fèi)；若平均運(yùn)距大于免費(fèi)運(yùn)距時(shí)，超出的運(yùn)距稱(chēng)超運(yùn)運(yùn)距，超運(yùn)運(yùn)距的運(yùn)費(fèi)，應(yīng)另外計(jì)算。超運(yùn)運(yùn)距有不同的計(jì)算單位，推土機(jī)以每超運(yùn)10m為單位，鏟運(yùn)機(jī)以每超運(yùn)50m為單位。

4 調(diào)配方法

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

1）土石方調(diào)配是在土石方數(shù)量計(jì)算與復(fù)核完畢的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。調(diào)配前應(yīng)將可能影響運(yùn)輸調(diào)配的橋涵位置、陡坡大溝等注明在表旁，供調(diào)配時(shí)參考。

2）計(jì)算并填寫(xiě)表中“本樁利用”“填缺”“挖余”各欄。以石作填土?xí)r，石方數(shù)應(yīng)填入“本樁利用”的“土”一欄，并以符號(hào)區(qū)別。然后按填挖方分別進(jìn)行閉合核算，其核算式為：

填方=本樁利用+遠(yuǎn)運(yùn)利用+填缺

挖方=本樁利用+遠(yuǎn)運(yùn)利用+挖余

3）在作縱向調(diào)配前，根據(jù)“填缺”“挖余”的分布情況，選擇適當(dāng)施工方法及可采用的運(yùn)輸方式定出合理的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，供土方調(diào)配時(shí)參考。

4）根據(jù)填缺、挖余分布情況，結(jié)合路線縱坡和自然條件，本著技術(shù)經(jīng)濟(jì)、少占用農(nóng)田的原則，具體擬定調(diào)配方案。將相鄰路段的挖余就近縱向調(diào)配到填缺內(nèi)加以利用，并把具體調(diào)運(yùn)方向和數(shù)量用箭頭表明在縱向調(diào)配欄中。

5）經(jīng)過(guò)縱向調(diào)配，如果仍有填缺或挖余，則應(yīng)會(huì)同當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商確定借土或棄土地點(diǎn)，然后將借土、棄土的數(shù)量和運(yùn)距分別填到借方或廢方欄內(nèi)。

6）本公里調(diào)配完畢，應(yīng)進(jìn)行本公里合計(jì)，總閉合核算除上述外,尚有：跨公里調(diào)入方+挖方+借方=跨公里調(diào)出方+填方+廢方。

7）土石方調(diào)配一般在本公里內(nèi)進(jìn)行，必要時(shí)也可跨公里調(diào)配,但需將調(diào)配的方向及數(shù)量分別注明，以免混淆。

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

9）路基每公里土石方數(shù)量表中，可考慮體現(xiàn)全線的其他用土數(shù)量，如填前碾壓、線外改路、改渠、改涵、互通立交及服務(wù)區(qū)等，以方便從主線調(diào)運(yùn)土方。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)土石方調(diào)配方面問(wèn)題中的一些觀點(diǎn)還需經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐和時(shí)間的驗(yàn)證。隨著土石調(diào)配軟件不斷開(kāi)發(fā)和提高，應(yīng)及時(shí)應(yīng)用新軟件，以提高計(jì)算精度，進(jìn)一步提高我國(guó)公路事業(yè)的發(fā)展。

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[2]張雨化,朱照宏,等.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)（公路與城市道路專(zhuān)業(yè)用）[M].交通出版社,2003.

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[4]緯地道路CAD軟件開(kāi)發(fā)者編輯.緯地公路土石方3.6系統(tǒng)用戶(hù)手冊(cè)[M].中第一公路勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,西安立德公路咨詢(xún)有限公司.