陳必

（中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

高速公路服務(wù)區(qū)場區(qū)土方量的計算方法探討

陳必

（中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

結(jié)合實(shí)施綠色公路建設(shè)理論，分析在新理念指導(dǎo)下，公路勘察設(shè)計的發(fā)展以及服務(wù)區(qū)工程量的影響因素，探討了高速公路服務(wù)區(qū)場區(qū)土方量計算的方法，并應(yīng)用于實(shí)踐。

綠色公路；場區(qū)；工程量

0 引言

交通運(yùn)輸部印發(fā)的《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確了綠色公路的發(fā)展思路和建設(shè)目標(biāo)，提出了五大建設(shè)任務(wù)，決定開展五個專項(xiàng)行動，推動公路建設(shè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級。實(shí)施綠色公路建設(shè)是公路建設(shè)新理念的升級版，是實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)可持續(xù)科學(xué)發(fā)展的新跨越。那么在公路勘察設(shè)計中如何靈活運(yùn)用各種方法來實(shí)施綠色公路建設(shè)呢？

1 綠色公路建設(shè)理論

開展綠色公路建設(shè)五個專項(xiàng)行動之一是著力實(shí)現(xiàn)“零棄方、少借方”。公路工程路基填挖方是直接影響土地占用及環(huán)境保護(hù)的關(guān)鍵因素。實(shí)行“零棄方”要求，核心思想是要變廢為寶，將傳統(tǒng)做法中的棄土加以保存和利用。合理控制路基填挖，統(tǒng)籌土方調(diào)配，有效減少取、棄土場設(shè)置，進(jìn)一步節(jié)約土地資源，保護(hù)沿線植被與自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)公路與環(huán)境景觀協(xié)調(diào)。同時，在設(shè)計及施工過程中，要高度重視環(huán)保設(shè)計，靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，做好路堤與橋梁、路塹與隧道的方案比選，做好橫斷面和縱斷面設(shè)計，實(shí)現(xiàn)填挖平衡，最大限度地降低對環(huán)境的影響。

在這個理念指導(dǎo)下，公路勘察設(shè)計的綜合化和精細(xì)化要求就更高了，綜合化方面需要從生態(tài)環(huán)保角度更注重景觀綠化設(shè)計，精細(xì)化則是在具體設(shè)計中考慮得更為細(xì)致[1,2]。

2 新理念下服務(wù)區(qū)場區(qū)工程量統(tǒng)計

服務(wù)區(qū)場區(qū)提交的工程數(shù)量大多由下列內(nèi)容構(gòu)成：（1）土石方數(shù)量；（2）綠化數(shù)量；（3）沿線設(shè)施、排水、防護(hù)工程數(shù)量。其中后兩項(xiàng)一般都是按整個服務(wù)區(qū)統(tǒng)計的。第二項(xiàng)按數(shù)字計算即可。本文著重談?wù)摰谝豁?xiàng)也就是土石方數(shù)量的統(tǒng)計。

服務(wù)區(qū)工程數(shù)量統(tǒng)計分為主線工程量、匝道工程量和場區(qū)工程量。土石方工程量中場區(qū)工程量占比重最大，場區(qū)面積動輒上百畝，如果在山區(qū)高速公路的服務(wù)區(qū)設(shè)計中，其土石方數(shù)量更是相當(dāng)大。那么，在方案比選時，要進(jìn)行橫斷面和縱斷面設(shè)計，實(shí)現(xiàn)填挖平衡的關(guān)鍵就在于場區(qū)的土石方量。其數(shù)量大小甚至影響到服務(wù)區(qū)設(shè)置位置的選擇。在施工圖階段，其數(shù)量計算的精確度更是影響全線土石方調(diào)配，實(shí)現(xiàn)填挖平衡。由于地形的復(fù)雜性，場區(qū)形狀各異，框算數(shù)量出現(xiàn)少算或漏算就存在多余棄方或借方。調(diào)配的主要原則是盡可能追求合理的移挖作填，并求得合理的借方或廢方數(shù)量及借、棄土的位置使土石方工程費(fèi)用盡量減少。在設(shè)計階段盡可能準(zhǔn)確的計算挖填數(shù)量，在經(jīng)濟(jì)運(yùn)距的基礎(chǔ)上作縱向調(diào)配達(dá)到沿線土石方填挖數(shù)量的平衡。在設(shè)計階段控制好土石方量，細(xì)化并盡量準(zhǔn)確計算服務(wù)區(qū)場區(qū)土石方量就顯得極為重要。

3 服務(wù)區(qū)場區(qū)土石方量計算的方法

場區(qū)一般為封閉四邊形或多邊形，緊貼路線設(shè)計。其路面以上的建筑部分劃歸建筑設(shè)計內(nèi)容。本文主要探討服務(wù)區(qū)主體工程設(shè)計，以往服務(wù)區(qū)場區(qū)的設(shè)計計算往往與匝道合并統(tǒng)計，土石方的計算就存在很大的近似性。具體做法有兩種。在公路勘察設(shè)計過程中可根據(jù)具體情況靈活采用。

第一種在橫斷面編輯時，將匝道橫斷面線延長到場區(qū)最外側(cè)邊線，匝道土路肩寬度即為服務(wù)區(qū)場區(qū)寬度，或者將服務(wù)區(qū)場區(qū)寬度計入匝道邊坡中，服務(wù)區(qū)場區(qū)寬度即為匝道邊坡平臺寬度，這樣在計算匝道土石方數(shù)量時，服務(wù)區(qū)場區(qū)的土方作為匝道土方或者邊坡土方已經(jīng)計入互通中，見圖1。這種做法往往造成垂直于路線的邊上的土方無法估算。

圖1 土石方計算示意圖（一）

第二種做法是先確定場區(qū)設(shè)計標(biāo)高，然后根據(jù)場區(qū)所在區(qū)域地面標(biāo)高估算場區(qū)土方，見圖2。這樣計算的結(jié)果近似性較大，并且在地形起伏處土石方量體積相差太大。由于場區(qū)與匝道土路肩邊緣相接，如果標(biāo)高固定的話，匝道與場區(qū)相接處出現(xiàn)鋸齒狀，不平順。

圖2 土石方計算示意圖（二）

本文提出采用以下三種方法進(jìn)行服務(wù)區(qū)場區(qū)土石方量計算。在統(tǒng)計土石方數(shù)量時，將服務(wù)區(qū)場區(qū)單獨(dú)統(tǒng)計，便于分開場區(qū)和匝道工程量。第一種方法是將場區(qū)邊線分為兩條設(shè)計線，見圖3。其中一條（A線）與匝道硬路肩邊線重合，另一條（B線）為場區(qū)其余幾條邊線，用小半徑圓曲線與匝道硬路肩邊線平順連接。A線進(jìn)行縱坡設(shè)計，設(shè)計標(biāo)高與匝道硬路肩標(biāo)高一致，B線進(jìn)行縱坡設(shè)計，設(shè)計標(biāo)高按兩端與匝道硬路肩標(biāo)高一致，中間段與A線計算橫坡后斷面線交點(diǎn)處標(biāo)高一致控制，在此基礎(chǔ)上，沿A線排列較密集的樁號（10m左右），分別測繪橫斷面，其橫斷面寬度即為場區(qū)寬度，可采用傾斜橫坡或者平坡，在戴帽子與計算面積時，采用垂直邊坡進(jìn)行連接和計算，然后分別計算土石方，并進(jìn)行匯總；B線也采用較密集樁號直接放坡至地面，場區(qū)內(nèi)側(cè)（與A線相交處）采用垂直邊坡連接，分別計算土石方，并匯總。A+B土石方總量即為場區(qū)土石方量。其優(yōu)點(diǎn)在于土石方量計算準(zhǔn)確，場區(qū)與匝道垂直段土石方量也能準(zhǔn)確計入，其難點(diǎn)在于要正確處理場區(qū)A邊線與匝道各斷面的分界點(diǎn)、B邊線與A邊線各斷面的分界點(diǎn)。

圖3 服務(wù)區(qū)場區(qū)土石方計算示意圖（一）

第二種方法是將場區(qū)邊線用小半徑圓曲線與匝道硬路肩邊線平順連接，同方法一B線，并進(jìn)行縱坡設(shè)計，設(shè)計標(biāo)高控制點(diǎn)的選取與方法一相同。以四邊形場區(qū)為例，將場區(qū)劃分為一個長方形和兩個三角形，然后沿場區(qū)邊線排列較密集的樁號（10m左右），分別測繪橫斷面，其橫斷面寬度為邊線至場區(qū)分界線距離，可采用傾斜橫坡或平坡，采用垂直邊坡，另一側(cè)直接放坡至地面，最后計算土石方，并進(jìn)行匯總，見圖4。

圖4 服務(wù)區(qū)場區(qū)土石方計算示意圖（二）

第三種方法是將整個場區(qū)劃分成多個近似規(guī)則的單一圖形進(jìn)行面積計算，同時再求得各單一圖形的近似平均填挖高，以求得各分塊土石方的體積。其優(yōu)點(diǎn)在于簡單易行，缺點(diǎn)是近似性略大，見圖5?？傮w積為其中hi為各區(qū)的平均填挖高度。

圖5 服務(wù)區(qū)場區(qū)土石方計算示意圖（三）

地形較為復(fù)雜，場區(qū)為矩形區(qū)域時可采用第一種方法進(jìn)行計算，場區(qū)為梯形或不規(guī)則多邊形采用第二種方法進(jìn)行計算，在地形平坦處采用第三種方法進(jìn)行計算即可。

4 結(jié) 語

實(shí)施綠色公路建設(shè)作為公路行業(yè)未來較長時期的重要發(fā)展任務(wù)，在今后的工程設(shè)計中仍需轉(zhuǎn)變固有觀念，不斷提升建設(shè)理念。

本文所述方法在公路勘察設(shè)計中應(yīng)用范圍也較大，服務(wù)區(qū)和停車區(qū)場區(qū)設(shè)計均可采用。此外，我國現(xiàn)有公路大多為收費(fèi)公路，收費(fèi)站設(shè)置收費(fèi)管理所一般緊貼A匝道布設(shè)，其形狀與服務(wù)區(qū)場區(qū)類似，均為封閉四邊形或多邊形，其土方量計算也可以采用本文所述方法進(jìn)行。

[1]喬翔,藺惠茹.公路立交規(guī)劃與設(shè)計實(shí)務(wù)[M].北京：人民交通出版社,2001.

[2]《關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見》政策解讀[Z].中國交通新聞網(wǎng),2016.

U416.1+1

：B

：1009-7716（2017）02-0042-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.02.013

2016-11-22

陳必（1982-），女，湖北天門人，工程師，從事路線互通設(shè)計工作。