高速公路服務區(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計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

高速公路服務區(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計研究院有限公司，湖北 武漢 430056）

結合實施綠色公路建設理論，分析在新理念指導下，公路勘察設計的發(fā)展以及服務區(qū)工程量的影響因素，探討了高速公路服務區(qū)場區(qū)土方量計算的方法，并應用于實踐。

綠色公路；場區(qū)；工程量

0 引言

交通運輸部印發(fā)的《關于實施綠色公路建設的指導意見》，明確了綠色公路的發(fā)展思路和建設目標，提出了五大建設任務，決定開展五個專項行動，推動公路建設發(fā)展轉(zhuǎn)型升級。實施綠色公路建設是公路建設新理念的升級版，是實現(xiàn)公路建設可持續(xù)科學發(fā)展的新跨越。那么在公路勘察設計中如何靈活運用各種方法來實施綠色公路建設呢？

1 綠色公路建設理論

開展綠色公路建設五個專項行動之一是著力實現(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)境保護的關鍵因素。實行“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、棄土場設置，進一步節(jié)約土地資源，保護沿線植被與自然環(huán)境，實現(xiàn)公路與環(huán)境景觀協(xié)調(diào)。同時，在設計及施工過程中，要高度重視環(huán)保設計，靈活運用技術指標，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計，實現(xiàn)填挖平衡，最大限度地降低對環(huán)境的影響。

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

2 新理念下服務區(qū)場區(qū)工程量統(tǒng)計

服務區(qū)場區(qū)提交的工程數(shù)量大多由下列內(nèi)容構成：（1）土石方數(shù)量；（2）綠化數(shù)量；（3）沿線設施、排水、防護工程數(shù)量。其中后兩項一般都是按整個服務區(qū)統(tǒng)計的。第二項按數(shù)字計算即可。本文著重談論第一項也就是土石方數(shù)量的統(tǒng)計。

服務區(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)高速公路的服務區(qū)設計中，其土石方數(shù)量更是相當大。那么，在方案比選時，要進行橫斷面和縱斷面設計，實現(xiàn)填挖平衡的關鍵就在于場區(qū)的土石方量。其數(shù)量大小甚至影響到服務區(qū)設置位置的選擇。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，實現(xiàn)填挖平衡。由于地形的復雜性，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用盡量減少。在設計階段盡可能準確的計算挖填數(shù)量，在經(jīng)濟運距的基礎上作縱向調(diào)配達到沿線土石方填挖數(shù)量的平衡。在設計階段控制好土石方量，細化并盡量準確計算服務區(qū)場區(qū)土石方量就顯得極為重要。

3 服務區(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，緊貼路線設計。其路面以上的建筑部分劃歸建筑設計內(nèi)容。本文主要探討服務區(qū)主體工程設計，以往服務區(qū)場區(qū)的設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)最外側邊線，匝道土路肩寬度即為服務區(qū)場區(qū)寬度，或者將服務區(qū)場區(qū)寬度計入匝道邊坡中，服務區(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)設計標高，然后根據(jù)場區(qū)所在區(qū)域地面標高估算場區(qū)土方，見圖2。這樣計算的結果近似性較大，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行服務區(qū)場區(qū)土石方量計算。在統(tǒng)計土石方數(shù)量時，將服務區(qū)場區(qū)單獨統(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線進行縱坡設計，設計標高與匝道硬路肩標高一致，B線進行縱坡設計，設計標高按兩端與匝道硬路肩標高一致，中間段與A線計算橫坡后斷面線交點處標高一致控制，在此基礎上，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，采用垂直邊坡進行連接和計算，然后分別計算土石方，并進行匯總；B線也采用較密集樁號直接放坡至地面，場區(qū)內(nèi)側（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)點在于土石方量計算準確，場區(qū)與匝道垂直段土石方量也能準確計入，其難點在于要正確處理場區(qū)A邊線與匝道各斷面的分界點、B邊線與A邊線各斷面的分界點。

圖3 服務區(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，并進行縱坡設計，設計標高控制點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，另一側直接放坡至地面，最后計算土石方，并進行匯總，見圖4。

圖4 服務區(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)點在于簡單易行，缺點是近似性略大，見圖5?？傮w積為其中hi為各區(qū)的平均填挖高度。

圖5 服務區(qū)場區(qū)土石方計算示意圖（三）

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

4 結 語

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

本文所述方法在公路勘察設計中應用范圍也較大，服務區(qū)和停車區(qū)場區(qū)設計均可采用。此外，我國現(xiàn)有公路大多為收費公路，收費站設置收費管理所一般緊貼A匝道布設，其形狀與服務區(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行。

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

[2]《關于實施綠色公路建設的指導意見》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，從事路線互通設計工作。