公路土石方计算与调配

路基土石方工程是公路建设的主要工程项目之一。土石方工程贯穿整个公路工程, 在技术指标允许的范围内, 工程人员在平纵横及防护工程等相关设计过程中, 土石方工程是重要的考量因素。土石方的数量及其调配, 关系着取土或弃土的地点和公路用地范围, 同时还影响修建公路的工程造价、所需的劳动力、机具设备和施工限期。对公路工程造价、自然景观的协调都有重大的意义。

随着计算机技术的不断发展, 土石方的调配也向着智能化及可视化发展, 使工程人员的设计更简便、更贴近工程实际, 本文对纬地土石方可视化调配系统的使用进行初步的探讨。

1 土石方调配原则

(1) 在半填半挖的断面中, 应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡, 多余的土石方再作纵向调配, 以减少总的运量。 (2) 土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响, 一般大沟不作跨越运输, 同时调查沿线大、中桥及隧道能否跨越调运, 应注意到施工的可能与方便, 尽可能避免和减少上坡运土。 (3) 为使调配合理, 必须根据地形情况和施工条件, 选用适当的运输方式, 确定合理的经济运距, 用以分析工程用土是调运还是外借。 (4) 不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配, 以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。 (5) 位于山坡上的回头曲线路段, 要优先考虑上下线的土方竖向调运。 (6) 调配“移挖作填”不仅要考虑经济运距问题, 还要综合考虑弃方和借方的占地, 赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时路堑的挖方纵调作路堤的填方, 虽然运距大一些, 但如能少占地、少影响农业生产, 整体来说未必是不经济的。 (7) 对于工程产生的借土和弃土应尽早与地方相关部门进行沟通, 妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点, 并综合考虑借土还田, 整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地, 防止乱弃乱堆, 或堵塞河流, 损害农田, 在可能条件下宜将弃土平整为可耕地。

2 工程应用

纬地土石方可视化调配系统是纬地道路CAD开发组开发完成的公路土石方可视化、交互式动态调配软件, 该软件采用图形方式显示各断面土石方数量, 直观、可视的方式, 让工程技术人员完成项目全线的土石方纵横向调配全过程, 并得到工程所需的土方数量计算表、每公里土方数量表等土石方调配结果。下面以陆丰市东 (东港) 湖 (湖东) 公路工程的土石方调配为例简要说明纬地土石方可视化调配系统的应用。陆丰市东 (东港) 湖 (湖东) 公路工程位于陆丰市碣石湾畔, 双向四车道, 路基总宽24.5米, 全长15.33公里的一级公路。挖方体积29.50万立方, 填方体积43.03万立方, 本项目土石不含次坚石及坚石。本项目采用纬地道路辅助设计系统进行路线设计, 可直接对土石方、构造物等相关文件进行导入, 若采取其他道路设计软件, 可利用系统菜单“数据录入”下的子菜单输入相应的数据。

2.1 数据预处理

数据导入后, 可对项目土石方进行预处理, 该操作设定本桩利用的土石方利用原则, 本项目本桩仅不利用软土 (项目不含次坚石与坚石, 见图1) 。数据预处理将一方面完成本桩利用的计算过程, 另外还可以检查输入各项数据是否完整。在确认数据无误后, 就可开始进行土方调配。

2.2 开始调配

(1) 点击菜单“调配”、“开始调配”。

主图形区域内显示的为土方调配图, 图中设计线上部为挖方, 下部为填方。另外填方又分为土方和石方 (棕色的为土, 绿色的为石) , 柱状的高度表示数量的大小。

主图形右上角为鹰眼窗口, 其中黄色矩形框内的图形将显示在主图形区域内。可通过移动黄色矩形框来选择您要显示的区域。

下方为“调配过程”显示窗口, 可显示每一步调配操作, 包括操作流水号、调配“从”区段、调配“到”区段、调配土石方数量以及运距等信息。

(2) 选择段落的调配原则。

纬地土石方调配系统中提供了“优先使用土方”、“按厚度填土”、“土石就近齐用”等调配形式, 我们可以根据项目情况选择适当的组合调配形式, 本项目由于填方量较大, 全线只采用土石就近齐用的方式进行调配, 调配时细致的选择需调配的填挖段落进行调配以求达到较合理的运量。

(3) 调配方法。

在选择之前, 可先设置选择的条件 (含有“选择挖土方”、“选择挖石方”、“选择填方”菜单项, 调配过程中可更换选择条件) 选中取土及需土范围后, 我们进行相应调配点按菜单“调配”按钮, 鼠标变为一个铁锹的形状, 移动鼠标到调配段落的挖方区域, 点击鼠标左键, 鼠标变为一辆运货车形状, 将鼠标移到要放置的填方位置, 点击鼠标左键, 相应的填挖方变为空白矩形区域;调配完当前调配段落后, 可再选择其他调配段落, 进行土石方调配, 相应操作与前面相应部分相同。

(4) 实施调配。

本项目先选择普通土、硬土及软石进行调配, 然后选择软土及坚石、次坚石调配至弃土场, 最后从取土场选取普通土、硬土及软石, 调配至各段落未完成的填方桩号, 完成后结束调配。

2.3 输出结果

在调配结束后, 我们便可输出土方调配的表格, 本项目输出的表格包括土石方数量计算表、每公里土石方数量表、土石方运量统计表, 所有表格均以Office的Excel格式输出, 最后进行必要的格式调整, 就完成了本项目的土石方调配了。

2.4 应用小结

(1) 纬地土方还提供很多人性化的功能如小填、小挖段落的提示, 结束调配时总量平衡的检测等。 (2) 在输出相关表格时, 按照一般习惯挖方土石方为自然方, 填方为压实方, 利用方及弃方无论是压实方、自然方均为各种土类型、石类型的加权的数量。

3 结语

以上是对计算机在工程应用中尤其是土石方调配设计的一些尝试, 可以看到随着相关软件不断开发和提高, 我们应及时应用新软件结合实际工程调配经验, 提高计算精度和实际情况, 进一步促进我国公路事业的发展。

摘要：本文以纬地土石方计算与调配为例, 对公路的土石方计算及调配进行比较分析和总结。

关键词：土石方,土石方调配,纬地,陆丰市东 (东港) 湖 (湖东) 公路工程

参考文献

[1] 张建平, 等.工程计量学[M].北京:机械工业出版社, 2006.

[2] 李殿龙, 李锋, 等.公路土石方调配计算计算机编程思路研究[M].北京:北方交通, 2006 (12) .

[3] 纬地道路土石方可视化调配软件小组.纬地土方调配系统教程[Z].