張國(guó)強(qiáng)　李杰

摘 要：我國(guó)是一個(gè)多山國(guó)家，山地丘陵加起來(lái)占全國(guó)陸地面積的43.2%。近年來(lái)我國(guó)陸續(xù)新建了中石油忠縣--武漢天然氣管道工程、中緬油氣管道工程;中石化川氣東送管道工程等大口徑、長(zhǎng)距離天然氣管道工程，這些管道工程大多經(jīng)過(guò)山區(qū)丘陵地區(qū)。本文以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，介紹了業(yè)帶掃線土石方工程量簡(jiǎn)易算法，為施工作業(yè)提供了一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)丘陵、天然氣管道、作業(yè)帶掃線、土石方、工程量算法

引言：

按照管道走向是否垂直等高線敷設(shè)山區(qū)將丘陵地段分為縱坡和橫坡。縱坡是指管道走向垂直等高線敷設(shè)，橫坡是指管道走向順等高線敷設(shè)。也就是管道走向順著地形圖上示坡線敷設(shè)為縱坡，管道走向垂直地形圖上示坡線敷設(shè)為橫坡。

基本原理：采用高挖低填方式，本著減少施工工程量與征地面積的原則，我們選取作業(yè)帶上一個(gè)橫斷面，設(shè)定土方開(kāi)挖工程量=土方回填工程量時(shí)，作業(yè)帶掃線土石方工程量最小，工效最高，成本最優(yōu)。

1、縱坡計(jì)算模型：

附圖-1：根據(jù)上述原理，S1+S2+T=F1+F2，h1=h2=H。圖示字母意義：S1+S2--作業(yè)帶掃線削方工程量;T--管溝土石方開(kāi)挖工程量;F1+F2--土石方回填工程量;a--左側(cè)作業(yè)帶外緣到作業(yè)帶挖填臨界線的距離;b--右側(cè)作業(yè)帶外緣到作業(yè)帶挖填臨界線的距離;H--作業(yè)帶掃線最高點(diǎn)至作業(yè)帶平整后的距離;B--作業(yè)帶寬度;α--坡度;β--坡度;Ln--第n段某一坡度作業(yè)帶長(zhǎng)度。B已知，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或由施工方案確定;坡度α和β、H由儀器實(shí)測(cè)。

由于管溝土方工程量比較小，我們?cè)趯?shí)際計(jì)算時(shí)忽略管溝土石方工程量，按照土方開(kāi)挖工程量=土方回填工程量這一基本原理可以得出，VS1=VF1、VS2=VF2;由此可以推導(dǎo)出△S1≌△F1、△S2≌△F2。VS1=VF1=×a×h2×Ln=×（×H×cotα）×（×H）×Ln=×H2×cotα×Ln;VS2=VF2=×H2×cotβ×Ln;那么第n段作業(yè)帶掃線土石方工程量=VS1+VS2=×H2×cotα×Ln+×H2×cotβ×Ln=×H2×Ln×（cotα+cotβ）;以此類推將坡度相同的縱坡段α和β、H由儀器測(cè)量出來(lái)列表，即可計(jì)算出整個(gè)線路中縱坡作業(yè)帶掃線土石方工程量。附圖-2為縱坡掃線后理論模型。

作業(yè)帶位于縱坡（梯田或臺(tái)地）上的可采用單斗挖掘機(jī)和推土機(jī)進(jìn)行挖填方、 降坡、碾壓，人工配合修整;對(duì)于石質(zhì)山坡地，可采用爆破后機(jī)械配合人工就地挖填方降坡的方式作業(yè)帶掃線。

2、橫坡理論計(jì)算模型：

附圖-3：S+T=F，h1=h2=H。圖示字母意義：S--作業(yè)帶掃線削方工程量;T--管溝土石方開(kāi)挖工程量;F--土石方回填工程量;a--左側(cè)作業(yè)帶外緣到作業(yè)帶挖填臨界線的距離;b--右側(cè)作業(yè)帶外緣到作業(yè)帶挖填臨界線的距離;H--作業(yè)帶掃線最高點(diǎn)至作業(yè)帶平整后的距離;B--作業(yè)帶寬度;α--坡度;Ln--第n段某一坡度作業(yè)帶長(zhǎng)度。B已知，據(jù)設(shè)計(jì)圖紙或由施工方案確定;坡度α和β、H由儀器實(shí)測(cè)。

同理我們?cè)诤雎怨軠贤潦焦こ塘壳闆r下，按照土方開(kāi)挖工程量=土方回填工程量這一基本原理可以得出，VS=VF;由此可以推導(dǎo)出△S≌△F。VS=VF=×a×h2×Ln=×（×H×cotα）×（×H）×Ln=×H2×cotα×Ln;那么第n段作業(yè)帶掃線土石方工程量VS=×H2×cotα×Ln;以此類推將坡度相同的橫坡段α和H由儀器測(cè)量出來(lái)列表，即可計(jì)算出整個(gè)線路中橫坡作業(yè)帶掃線土石方工程量。附圖-4為橫坡掃線后理論模型。

管道沿橫坡敷設(shè)時(shí)，由于橫坡容易造成滾管以及施工設(shè)備損壞，為保證設(shè)備及施工作業(yè)人員的安全，施工作業(yè)帶坡度一般不宜大于8°，因此在進(jìn)行作業(yè)帶掃線時(shí)，其目標(biāo)就是將橫向坡度降至8°以下。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況， 需采取如下措施：在地勢(shì)較為平緩的山間臺(tái)地或者坡度小于10°的平緩地段， 應(yīng)盡量利用施工作業(yè)帶， 以減少施工工程量與征地面積;坡度為10°～20° 時(shí)，可直接在斜坡上挖填土修建;坡度為20°～30° 時(shí)，需在作業(yè)帶填方坡腳處修建擋土墻護(hù)坡，在地表松軟或易滑坡的地段打樁加固并用毛石砌筑，以保證施工作業(yè)帶安全可靠。

3、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)筆者在陜西天然氣股份有限公司商洛--商南天然氣管道工程中的實(shí)踐，山區(qū)丘陵地區(qū)天然氣管道工程作業(yè)帶掃線土石方工程量簡(jiǎn)易算法，能夠簡(jiǎn)便快速的計(jì)算出作業(yè)帶掃線土石方工程量，保證了工程的順利實(shí)施，可為今后同類山區(qū)丘陵地區(qū)天然氣管道工程施工提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]宋龍進(jìn)，彭建國(guó)，耿勁松.山區(qū)管道施工通道修筑及管溝開(kāi)挖技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2012（5）