高速公路路基設(shè)計(jì)限額指標(biāo)的確定方法分析

單 簡(jiǎn)

（華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 210014）

我國(guó)高速公路項(xiàng)目實(shí)行“量?jī)r(jià)分離”計(jì)價(jià)模式，為保證高速公路項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)投資目標(biāo)，必須重視高速公路設(shè)計(jì)階段的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)控制。路基設(shè)計(jì)是高速公路工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，在路基設(shè)計(jì)中推行限額設(shè)計(jì)制度，要求設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確確定路基施工的土石方工程量，進(jìn)而達(dá)到以量控價(jià)的目的[1]。在傳統(tǒng)的路基設(shè)計(jì)階段，造價(jià)控制多以定性分析為主，缺少量化數(shù)據(jù)支撐，為此，本文打破傳統(tǒng)研究思路，引入S曲線模型構(gòu)建路基土石方工程量限額指標(biāo)測(cè)算模型。

1 高速公路路基土石方施工技術(shù)指標(biāo)與工程量相關(guān)程度分析

1.1 相關(guān)性分析

描述事物數(shù)據(jù)特征的變量之間存在著一定關(guān)系，具體分為函數(shù)關(guān)系與相關(guān)關(guān)系。函數(shù)關(guān)系屬于變量對(duì)應(yīng)關(guān)系，兩個(gè)變量之間建立起函數(shù)關(guān)系式，通過(guò)已知一個(gè)變量，可以求出另一個(gè)變量。相關(guān)關(guān)系并非對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)某一自變量取值時(shí)，可能會(huì)得出多個(gè)因變量。高速公路路基設(shè)計(jì)限額指標(biāo)確定中，涉及的施工技術(shù)指標(biāo)包括路基平均填挖高度、設(shè)計(jì)縱坡、路基寬度等，這些屬于自變量x，而路基土石方數(shù)量屬于因變量y，使得施工技術(shù)指標(biāo)與工程量之間存在相關(guān)關(guān)系。在相關(guān)關(guān)系研究中，要確定相關(guān)系數(shù)，以判斷變量之間相關(guān)程度。由于樣本相關(guān)系數(shù)是隨著抽樣變化而產(chǎn)生的非確定值，所以還需要檢驗(yàn)樣本相關(guān)系數(shù)的顯著性，避免樣本選取出現(xiàn)偶然結(jié)果[2]。本文對(duì)土石方施工技術(shù)指標(biāo)與工程數(shù)量研究采用的相關(guān)性檢驗(yàn)原則：相關(guān)系數(shù)r滿足0＜|r|＜1的條件；Sig.＜α，其中Sig.表示雙側(cè)顯著性，α表示顯著性水平。

1.2 技術(shù)指標(biāo)與土石方數(shù)量相關(guān)程度

已知路基土石方工程平均挖填高度、設(shè)計(jì)縱坡、土石方數(shù)量相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示，假設(shè)變量之間的相關(guān)系數(shù)為0，顯著性水平α=0.05，計(jì)算變量之間的相關(guān)系數(shù)和雙側(cè)顯著性參數(shù)，分析變量之間的相關(guān)程度。

表1 路基土石方工程相關(guān)技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

應(yīng)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，計(jì)算得出以下結(jié)論：

路基公里土石方數(shù)量與平均填挖高度的相關(guān)系數(shù)r=0.587，r＞0，雙側(cè)顯著性Sig.=0.003，Sig.＜0.05，表明假設(shè)不成立，在0.01水平上兩個(gè)變量之間顯著相關(guān)。

路基公里土石方數(shù)量與設(shè)計(jì)縱坡的相關(guān)系數(shù)r=0.173，r＞0，雙側(cè)顯著性Sig.=0.419，Sig.＞0.05，表明假設(shè)成立，兩個(gè)變量之間不相關(guān)。

平均填挖高度與設(shè)計(jì)縱坡的相關(guān)系數(shù)r=0.089，r＞0，雙側(cè)顯著性Sig.=0.681，Sig.＞0.05，表明假設(shè)成立，兩個(gè)變量之間不相關(guān)。

通過(guò)對(duì)路基土石方工程數(shù)量的影響因素進(jìn)行分析，判斷平均填挖高度是影響土石方工程數(shù)量的關(guān)鍵性技術(shù)指標(biāo)，所以下文引入平均填挖高度建立路基土石方工程數(shù)量預(yù)測(cè)模型。

2 路基土石方工程數(shù)量測(cè)算模型

2.1 回歸模型比選

本次研究對(duì)線性回歸模型、對(duì)數(shù)回歸模型、二次回歸模型、三次回歸模型、復(fù)合回歸模型、S曲線回歸模型、Logistic模型進(jìn)行比選，計(jì)算各模型的擬合優(yōu)度系數(shù)R2，以及方差分析顯著性水平Sig.，得出S曲線模型的R2最大，為0.427，Sig.最小，為0.000，所以本次研究選擇S曲線模型。如表2所示。

表2 常規(guī)回歸模型擬合結(jié)果

2.2 基于S曲線的土石方數(shù)量測(cè)算模型

表3 基于S曲線模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值誤差分析

根據(jù)表4可知，預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的誤差控制在8%以內(nèi)，偏差絕對(duì)值最大值為3 6824 m3/km，最小值為2 218 m3/km，最大誤差比例為7.40%，最小誤差比例為0.38%。預(yù)測(cè)值與實(shí)際值偏差絕對(duì)值在0%～5%區(qū)間的樣本數(shù)量占比85.7%，偏差絕對(duì)值在5%～10%區(qū)間的樣本數(shù)量占比14.3%。表明該回歸方程的擬合度較大，預(yù)測(cè)值的精確度有大幅度提升。所以，可以在高速公路路基土石方樣本數(shù)據(jù)充足的條件下，運(yùn)用S曲線回歸建模，驗(yàn)證樣本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并剔除異常數(shù)據(jù)，對(duì)模型優(yōu)化調(diào)整，得出較為理想的工程量預(yù)測(cè)模型。

表4 基于二次S曲線模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值誤差分析

3 路基寬度調(diào)整系數(shù)

本次研究得出土石方預(yù)測(cè)模型是假定路基寬度為24.5 m，在實(shí)際工程中，如果路基寬度不是24.5 m，則土石方用量也會(huì)不同，因此，需要確定路基寬度調(diào)整系數(shù)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)限額指標(biāo)確定模型的適用性。

4 設(shè)計(jì)限額指標(biāo)確定流程

基于上述高速公路路基設(shè)計(jì)限額指標(biāo)確定方法，總結(jié)歸納出限額指標(biāo)確定流程：地形劃分→計(jì)算不同地形下路基平均填挖高→運(yùn)用測(cè)算模型計(jì)算路基公里土石方數(shù)量→按照土石比例和填挖比例分別計(jì)算挖土、挖石、填土、填石數(shù)量→根據(jù)單價(jià)計(jì)算土石方工程數(shù)量限額指標(biāo)。其中，需要用到上文得出的土石方數(shù)量預(yù)測(cè)模型，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)帶入模型中，便可以求得土石方工程數(shù)量限額指標(biāo)，為確定路基設(shè)計(jì)限額指標(biāo)提供數(shù)據(jù)支持[3]。

5 結(jié)論

高速公路路基設(shè)計(jì)要采用限額設(shè)計(jì)方法，強(qiáng)化設(shè)計(jì)階段的路基造價(jià)控制。在路基設(shè)計(jì)限額指標(biāo)確定中，將土石方工程量測(cè)算作為關(guān)鍵點(diǎn)，明確平均挖填高度是影響土石方數(shù)量的重要因素，并運(yùn)用S曲線模型建立起土石方數(shù)量測(cè)算模型，設(shè)定路基寬度調(diào)整系數(shù)，從而提高路基土石方數(shù)量測(cè)算的準(zhǔn)確性。