1、道路設計中土方工程量計算技巧作者：不詳更新時間：2012-6-16 13:25:54E1KJ!M要方工程M刪I算在道路設計Bl程中具M極其重要的作用!算T的圖確性直接決定著工程造價、工程所的用工量，可以說土方工程量計算是公路設計是否經濟合 理的主要指標之一。因此，土方工程量的計算技巧是工程技術人員特別關心的問題，特別 是如何對橫斷面積進行計算、如何應用用平均斷面法兩個問題。關鍵詞：道路設計；工程量；橫斷面積；平均斷面法土方工程量的計算在道路設計過程中具有極其重要的作用，計算的準確性直接決定著 工程造價、工程所的用工量、工程所需機器設備和施工時間。從實踐的角度來說，道路的 土方工程量越大，所需要

2、的資金投入越多，路基土方工程投資在工程的總投資之中可以占 到35%上，因此，我們可以說土方工程量計算是公路設計是否經濟合理的主要指標之一。一、道路設計中土方工程量的常規計算項目與計算方法在圖紙設計階段，道路工程的土方工程量應該根據其工程項目的不同而分別進行計算一般來說，道路設計中的工程量計算項目可以分為以下兩種類型：1.路基工程設計中的土方計算在路基工程設計中，我們通常是按工程的幾何形狀進行計算，從而得出其壓實方。在 此計算過程中，壓實方與密實方之間系數的準確應用顯得極為重要。詳細來說，在路基工 程設計中，土方的計算可分為挖方計算、填方計算、借方計算、利用方計算和棄方計算等五種情況，其中進行挖

3、方和棄方計算時應該以天然密實方體積為標準，而填方、借方和利 用方應該以壓實方體積為標準進行計算，并且這幾種項目存在如下的等量關系：填方+棄方=挖方+借方填方-利用方=借方挖方-利用方=棄方在計算過程中，我們一般是按照如下的兩個階段來進行：第一個階段：根據原來的地面線和標準橫斷面的形式來計算出帽子挖方與帽子填方的 工程量；第二個階段：由填方高度和挖方高度來確定路基處理的高度和寬度，進而計算計算計 算路基處理過程中挖方和填方的工程量。詳細來說，應該是按如下五個步驟來進行：第一步：根據道路設計施工情況，選擇最佳的經濟運距、最合適的運輸機械和最大的 免費運距。第二步：將道路設計沿線的棄土場位置、橋梁與

4、隧道的起始與終止位置、涵洞的位置 標在計算表中。第三步：參照就近原則和運輸量最小的原則對道路施工過程中的土方工程量進行調配第四步：將挖方中多余的土方用來參與填方，以使土方得到最佳利用。如果我們將參與填方過程的挖余方中松土的體積用 V土1表示，普通土的體積用 V土2表示，硬土的體積用V土 3表示，相對應的換算系數分別用r1、r2、r3來表示，則路基設計過程中的填土 體積如果在計算過程中發現土方不夠用，我們可以采用“以石代土”的方式來進行調劑， 如果以V石1、V石2、V石3分別來表示參與填方工程中中軟石的體積、次堅石的體積和 堅石體積，用r4來表示石方與土方的換算體積，則填充石料的體積的計算公式為

5、：第五步：關于廢棄方與借方量的計算。其通用公式為2.道路設計中其它土方的計算除了路基土方的計算之外，在道路設計過程中往往還要涉及由于清除地表而增加的土 方工程量、由于填充前碾壓而增加的土方工程量、由于加寬填筑以加固路基邊緣的土方工 程量以及考慮路基自然下沉而增加的土方工程量等等，這些也是我們在道路設計過程中需 要加以注意的。如果公路的路基以水稻田或淺水塘為基底，我們就需要首先進行挖溝疏干和清除表面 的腐植土、淤泥、草根樹根等雜物，這就使得我們的清表厚度隨實際情況而變化，清除地 表而增加的土方工程量也隨著發生變化，一般認為清表厚度處于 0.1和0.2之間。如果在填充前先對路基進行壓實或是在碾壓后

6、進行回填以使地面恢復到原來的地面標 高，這時所需的土方工程量就需要用到公式 （其中表示天然土在壓實過程中產生的沉降量, 表示有效的作用力，表示土的抗淪陷系數。、橫斷面的常用計算方法在道路設計過程中，我們經常的提到路基的填挖斷面面積。所謂的“填挖面面面積” 指的是斷面圖中原來的地面線與路基設計線之間所圍的面積。如果設計線高于地面線，我 們稱之為“填”；反之，如果設計線低于地面線，我們稱之為“挖”。在計算過程中，填 和挖應該分別進行計算。道路施工所面對的地面形狀各不相同，復雜的地形也就使得我們 在施工過程中的填方和挖方都不可能是簡單的、規則的幾何形狀，這就使得我們的計算也 只能是近似的結果。在對橫

7、斷面進行計算時，測繪時的采點密度不同、所采用的計算公式 不同，也會使得我們的計算精確度有所不同。在道路設計過程中，我們應該按工程的要求 和計算精度要求，盡可能地簡化計算過程。在實際計算過程中，我們常用的方法為積距法 和坐標法兩種方法，以下分別進行介紹。1.利用積距法來計算橫斷面的面積所謂的“積距法”就是將不規則的橫斷面劃分成為等寬的若干個小條，如圖1所示，其中每一個小條的面積可以近似地認為是每個小條塊的中心高度與條寬的乘積，將所有的 小條的中心高度的累加值乘以條寬就是橫斷面的總面積。如果用A表示橫斷面的總面積，用A1、A2、A3 A4Ai分別表示各個小條的面積，hl、h2、h3、h4hi分別表

8、示各 個小條的中心高度，每一小條的寬度用 b表示，我們則有：A仁h1b, A2=h2b, A3=h3b, A4=h4b,Ai= hibA=A1+A2+A3+A4+ +Ai=h1b+h2b+h3b+h4b+hib= (h1+h2+h3+h4+hi) b= b hi如果我們所取的條寬為Im即b=1m則A=b hi= hi?2.利用坐標法計算橫斷面的面積相對而言，利用坐標法來計算橫斷面的面積所得到的結果精度較高。在計算過程中, 我們需要將橫斷面放到一個平面直角坐標系中，然后給出橫斷面上各個轉折點的坐標（xi,yi ），然后根據解析幾何的中計算多邊形面積的公式A=（Xi ×yi -xi+1

9、×yi+1 ）× 1/2。但是，從確定逐一確定各個轉折點的坐標，到后面的乘積做差和求和，計算都是比 較繁瑣的，因此這種方法一般多用來在計算機上進行，否則的話運算量過大，不易操作。三、土方工程量的平均斷面法計算如前所述，在道路設計中路基土方工程量的計算工作量非常之大，再加上在填挖過程中路基變化的不規則性，想要精確計算路基的土方工程量幾乎是不太可能的。因此，我們 在工程設計中只能進行近似的計算。由立體幾何知識可知：當相鄰斷面間的幾何形體為棱 柱體（如圖3所示）時，棱柱的體積 V的計算式應為：（其中、為我們在路基中所選的兩個相鄰的斷面的面積，為該兩個相鄰斷面之間的垂直距離，式子中

10、所有的量的單位都應取國際單位制單位）。這種計算土方工程量的方法就是 我們所說的“平均斷面法”。這種平均斷面法是計算土方工程量的一種簡便、實用的方法，也是實際設計工作當中最為常用的方法。但是，這種方法有其制命的缺點，就是適用條件較為苛刻，只有相鄰兩 個斷面的面積A1、A2非常接近時才能保證計算結果較為準確，否則就會出現較大的計算誤差。實際上，如果A1、A2之間的差值很大時，我們如果將其看成是棱臺，利用棱臺的體積 來進行計算，就會大大減小計算誤差。這時的計算公式為:其中，m為兩個斷面的面積之比，如果 A1 VA2,貝U。實際操作表明，如果將兩個斷面 之間看成是棱臺的話，計算結果具有較高的精確度，應該是道路設計過程中的首選方法， 如果是利用計算機來完成計算過程，更應該優先選用這種方法。需要說明的是，在我們用上面的方法來進行計算土方工程量時，土方體積之中已經包 含了路面的體積。如果我們道路設計過程中在道路的縱斷面上有挖有填，最后挖和填基本 持平，則使得土方斷面多計面積與挖方斷面少計面積相抵消，土方總體積接近于實際體積,路面面積就可忽略不計。但是，在路基以挖方為主或以填方為主時，就必須將路面積考慮 到計算過程中，即在填方時扣