竖向规划土石方量计算

1、路基土石方计算与调配在公路工程项目中，路基土石方数量十分可观，它是公路工程项目的一项主要指标，直接影响公路建设的造价、工期、用地等许多方面。土石方的数量及其调配，关系着取土或弃土地点、公路用地范围，同时对工程造价、所需劳动力和机具设备的数量以及施工期限有较大影响。土石方数据计算与调配的主要任务是计算每公里路段的土石方数量和全线总土石方工程数量，合理调配挖方的利用和填方的来源及运距，为编制工程预（概）算、确定合理的施工方案以及计量支付提供依据。由于自然地面起伏多变，填挖体积不可能是一个简单的几何体，若按地面的起伏变化来进行土石方数量的计算，不仅繁杂，而且实用意义不大。因此，在公路的测设过程中，土

2、石方的计算通常采用近似方法，计算精度视工程的要求而定。一般情况下，横断面的面积以m2为单位，可取小数后一位，土石方的体积以m3为单位，可取至整数。    一、横断面面积计算 路基填挖的断面积是指断面图中地面线与路基设计线所围成的面积，包括填方区域面积与挖方区域面积，在断面面积计算时，填方与挖方应分别考虑。常用的断面面积计算方法有积距法、坐标法、几何图形法和混合法。1、积距法积距法的原理是把断面面积垂直分割成宽度相等的若干条块，由于每一条块的宽度相等，所以在计算面积时，只需量取每一条块的平均高度，然后乘以宽度，即可得出每一条块的面积，如图3-12所示。其计算公式为：

3、  （3-1）式中：横断面面积，；横断面所分成的三角形或梯形条块的宽度，通常用1m或2m；横断面所分成的三角形或梯形条块的平均高度，m。     图3-12 积距法计算示意图                        图3-13 坐标法 由此可见，积距法求面积就是在实际操作中转化为量取的累加值，这种操作可以使用分规

4、按顺序由左到右连续量取每一条块的平均高度，分规最后的累计高就是，将条块宽度乘以累计高度即为填或挖的面积。积距法也可以用厘米格纸拆成窄条作为量尺，每量一次在窄条上画好标记，从开始到最后标记的累计距离就是，然后乘以条块宽度即为所求面积。2、坐标法如图3-13建立坐标系，给定多边形各顶点的坐标，由解析几何可得多边形面积的计算公式为：面积计算公式如下：               （3-2）式中：、分别为设计线和地面线围成面积的各折点坐标，m。坐标法精度

5、较高，方法较繁，适用于计算机计算。3、几何图形法当横断面的地面线较规则且横断面面积较大，可将路基横断面分为几个规则的几何图形分别计算各图形面积后相加得到总面积。4、混合法混合法是积距法与几何图形法的综合,目的是可以方便求解一个较大的横断面面积,加快计算速度。二、填挖方体积计算 路基土石方数量的计算，最基本的是计算两相邻桩号之间的填方与挖方体积，计算时还须考虑土方与石方，为简化计算，通常把两断面间的实体近似看成棱柱体，如图3-14所示，其计算的方法可采用平均断面法或棱台法两种。采用平均断面法的计算公式为：       

6、0;          （3-3）式中：体积，m3；，分别为两相邻桩号断面的面积，m2；两相邻桩号之间的距离，m。图3-14  填挖方体积计算 采用平均断面法计算简易，是目前最常采用的方法之一，但该法计算结果相对偏大，若和相差较大时，可采用棱台法较为接近。其计算公式为：                  （3-4）式中：，其中，

7、>其它符号意义同前。第二种方法的精度较高，应尽量采用，特别是用计算机计算时。路基土石方体积计算时应注意以下几个问题：(1)填方和挖方的面积应分别计算。(2)填方或挖方中的土石也应分别计算，因为其工程造价不同。挖方断面的土石方比例可按该桩号所对应的横断面并结合公路外业勘测的相关资料估算土石方所占的百分率分别统计，填方断面当无特殊要求时可不作考虑以简化计算，但若填土或填石相对明确时则应分别考虑，如某路基要求施工时有抛石挤淤，则该部分应为石方。(3)有些情况下横断面上的某一部分面积可能既是挖方体积，又要算作填方体积，例如遇淤泥既要挖除，又要回填其他材料。（4）用上述方法计算的土石方体积中，是包

8、含了路面体积的。若所设计的纵断面有填有挖且基本平衡，则填方断面中多计的路面面积与挖方断面中少计的路面面积相互抵消，其总体积与实施体积相差不大。但若路基是以填方为主或以挖方为主则最好是在计算断面面积时将路面部分计入。也就是填方要扣除、挖方要增加路面所占的那一部分面积。特别是路面厚度较大时更不能忽略。（5）计算路基土石方数量时，应扣除大、中桥及隧道所占路线长度的体积；桥头引道的土石方，可视需要全都或部分列入桥梁工程项目中，但应注意不要遗漏或重复；小桥涵所占的体积一般可不扣除。三、路基土石方的调配 土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解

9、决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。（一）土石方调配原则(1)在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。(2)土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，同时尚应注意施工的可能与方便，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)土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这

10、不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些，运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样，对整体来说也未必是不经济的。(5)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。（6）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。（7）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，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，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。（二）土石方调配方法土石方调配方

11、法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线图与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。具体调配步骤是：1、土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等标注在表旁，供调配时参考；2、弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量；3、在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式确定合理的经济运距，供土石方调配时参考；4、根据填缺挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着经济合理和支

12、农的原则，具体拟定调配方案，方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头表明在纵向利用调配拦中；5、经过纵向调配后，应按下式进行复核检查：横向调运+纵向调运+借方=填方横向调运+纵向调运+弃方=挖方挖方+借方=填方+弃方以上检查是逐页进行复核的，如有跨页调配，需将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误。经核正无误后，即可分别计算计价土石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供土石方工程数量。（三）土石方计算与调配的几个问题1、免费运距、平均运距和经济运距土方作业包括挖、装、运、卸四道工序，在某一特定距离内，只按挖方数计价而不另计运费，这一特

13、定距离称为免费运距。显然施工方法不同，其免费运距也不同，如人工作业时，人工运输的免费运距为20m，轻轨运输的免费运距为50m；机械作业时，推土机的免费运距为20m，铲运机的免费运距为100m等。各种作业的免费运距，可由公路工程预算定额和公路工程概算定额（以下简称预算定额和概算定额）中查得。土石方调配时，从挖方体积重心到填方体积重心的距离称为平均运距。为简化设计计算，通常平均运距为按挖方路段中心至填方路段中心的距离计。当平均运距小于或等于免费运距时，可不另计运费；当平均运距大于免费运距时，超出的运距称超运运距，超运运距按运输方式不同有不同的计算单位，如人工运输以每超运10m为单位，铲运机以每超运

14、50m为单位等，各种运输方式的超运运距单位，可从预算定额和概算定额中查得。填方用土的来源，一是从路堑挖方纵向调运，另一是就近路外借土。一般情况下，利用挖方纵向调运来填筑较近的路堤是比较经济的；但如果调运的距离较长，以至运费（上述超运运距的另加运费）超过了在路堤就近借土所需的费用时，这种移挖作填就不如在附近借土经济。因此，采用“调”或“借”在经济上有个运距限度问题，这个限度距离称经济运距，可用下式求得：                &#

15、160;         （3-5）式中：经济运距，m；B借方单价，元m3；T一超运运费单价，元m3.m；免费运距，m。上式可知，当调运的距离小于或等于经济运距时，采用“调”是经济的；若调运距离超过经济运距，则应考虑就近借土。预算定额中规定土石方的运距计算，现以人工运输为例，第一个20m为免费运距，如不足20m亦按20m计算；此后每增加10m为一个超运运距单位，尾数不满5m者不计，满5m者按10m计。其他可依此类推。2、运量土石方运量=平均运距与所运土石方数量的乘积。土石方调配时，超运运距的运土方另加计运费，故运量

16、应按平均超运运距计。在工程定额中，人工运输的平均超运运距。按每10m为一运距单位，即10m为一级，20m为二级，其余类推。于是得：                        （3-6）式中：W运量，m3.单位；Q调配土石方数量，m3；n平均超运运距“单位”可按式（3-7）计算：       &#

17、160;              （3-7）式中：N超运运距单位，m；如人工运输为1Om轻轨运输为50m等；L平均运距，m,其它符号意义同前。3、计价土石方数量在土石方数量中，所有的挖方量均应予以计价，但填方则按土方的来源决定是否计价，若是路外就近借土就应计价，若是移挖作填的纵向调配方则不应计价，否则就形成了双重计价（路堑挖方已计，填方再计）。因而计价土石方数量为：        &#

18、160;           （3-8）式中：计价土石方数量，m3；挖方数量，m3；借方数量m3 。道路是场地设计的骨架，首先进行场地主要道路定线。场地四邻规划现状或控制的高程是确定场地竖向设计高程的坡向主要因素。场地道路出入口衔接场地外市政道路的高程，是场地内道路与整个其场地竖向控制高程设计的条件、依据和控制高程。竖向设计高程步骤：一般先作道路，后作场地。根据设计规范道路和排雨水坡度的规定，按照场地坡向道路与节省土石方要求，考虑建筑室外场地处于较高地形为前提。也就是说，从确定主要道路中线交点、

19、折点、起伏变化点的标高开始计算出道路分段长度与坡度，使道路成为一个高低不同各点相连的立体网架。这个立体网架控制着整个地形，一切工程标高都与它发生关系，受它的影响和制约。在场地地形处理标高过程中，可以反过来再调整道路的标高。一般来讲与道路相邻的场地标高要高，而建筑室外标高更高，建筑室内标高为最高。       这样由道路至地形，再由地形至道路。经过几次反复调整，并结合不同方案土石方计算结果，进行分析比较，最后确定合理的结果；9.0.1-9.0.2 土石方与防护工程是竖向规划方案是否合理、经济的重要评价指标，同时，也是修建性详细规划中投资

20、估算的必需依据。因此，在满足使用要求的前提下，多方案比较，使工程量最小，是我们应贯彻的基本原则。鉴于规划阶段的条件所限，其土石方量的估算范围仅包括场地平整、道路及其它地面设施的土石方量。地下工程、管网、建（构）筑物基础等的土石方不包括在内。“就近合理平衡”不是指简单地、机械地要求分单个工程、分片、分段的土石方数量的平衡，而是主张利用各种有利条件，以能否提高用地的使用质量、节省土石方及防护工程投资，提高开发效益等为衡量原则的适当范围内的土石方平衡，且规范所指“平衡”不含具体的土石方调运要求。9.0.3 防护工程一般用于地形变化较大的建设用地，对可能发生的塌方、滑坡常用挡土墙及护坡防护；对洪、潮、

21、风沙、泥石流等以防洪（潮、风沙）堤及拦砂（石、泥石流）坝防护。除上述主要防护工程外，有时还应与上游的截流和下游的引水、排水工程结合规划设置，才能起到可靠的防护作用。街区与邻接道路交接处的用地防护应统一规划，避免造成安全事故和资金浪费。为保证城市台阶式用地的土石体稳定，要求台间联接必须用护坡或挡土墙。同时，为了让人们接近高差大于1.5m的挡土墙或坡比值大于0.5的护坡顶时有安全感，还要求加设防护栏或绿篱等安全措施。砌筑型护坡指干砌石、浆砌石或混凝土护坡，城市中的护坡多属此类，为了提高城市的环境质量，对护坡的坡比值要求适当减小，土质护坡宜慎用。挡土墙退台宽度不能小于1.0m，主要为保证墙顶结构厚度

22、外加宽度0.5m左右的种植带；“在条件许可时”指用地与经济条件允许时，挡土墙的高度宜以1.5m退台，经绿化后将形成一道道宜人高度的绿色屏障，大大提高环境质量。9.0.4 城市用地土石方量定额指标，由于地区不同、地形坡度不同、规划地面形式不同和规划设计方法不同，使用地土石方工程量估算结果千变万化，很难从中找出明显规律性或合理的定额指标。用地土石方平衡，也由于各种条件和情况不同，难以制定统一合理的平衡标准，现仅从不多的调查资料和少数规划设计单位提供的经验实例，提出初步的用地土石方量定额及其指标列后，供参考。而本节中仅要求按表9.0.4规定的项目和单位对竖向规划的土石方和防护工程成果作如实反映。(1

23、)各类城市建设用地土石工程量定额及平衡标准详见下表所列。各类城市建设用地土石方工程量定额及平衡标准注:土石方工程量定额为(挖方量+填方量)/用地面积;平衡标准为挖、填方量差÷土石方工程量×100%。（2)城市用地土石方工程量（填方和挖方之和)定额指标可为：平原地区小于10000m3/104m2;浅、中丘地区10000m3/104m220000m3/104m2；深丘、高山地区20000m3/104m230000m3/104m2（3)城市用地土石方量平衡标准指标如下：平原地区 5%-10%；浅、中丘地区 7%-15%；深丘、高山地区10%-20%。（4)城市用地土石方平衡与调运

24、，关键在于经济运距，这与运输方式有密切关系。根据经验资料，提供如下经济运距供参考；人工运输为100m以内；机动工具运输为1000m以内。影响大面积用地土石方调运方案制定的因素主要是地形与地质条件、借土与弃土条件、运输方式、是否同步建设等。大多数单位认为用地土石方宜在街坊或小区内平衡，以达到就近平衡、合理平衡、经济可行的土石方调运的基本原则。因此，运距以250-400m为宜。竖向设计三种表示方法竖向设计的表示方法主要有设计标高法、设计等高线法和局部剖面法三种。一般来说，平坦场地或对室外场地要求较高的情况常用设计等高线法表示，坡地场地常用设计标高法和局部剖面法表示：   

25、60;    1)、设计标高法。也称高程箭头法，该方法根据地形图上所指的地面高程，确定道路控制点(起止点、交叉点)与变坡点的设计标高和建筑室内外地坪的设计标高，以及场地内地形控制点的标高，将其注在图上。设计道路的坡度及坡向，反映为以地面排水符号(即箭头)表示不同地段、不同坡面地表水的排除方向。        2)、设计等高线法。是用等高线表示设计地面、道路、广场、停车场和绿地等的地形设计情况。设计等高线法表达地面设计标高清楚明了，能较完整表达任何一块设计用地的高程情况    

26、    3)、局部剖面法。该方法可以反映重点地段的地形情况，如地形的高度、材料的结构、坡度、相对尺寸等，用此方法表达场地总体布局时台阶分布、场地设计标高及支挡构筑物设置情况最为直接。对于复杂的地形，必须采用此方法表达设计内容。水泥厂场地竖向布置及排雨水方式根据水泥工业企业的特点，山区竖向布置时要结合厂区场地的自然条件和四周环境，交通运输方式等条件进行确定，一般情况下建议：(1)、当厂区场地的自然坡度不大于4，沿坡度方向的宽度不大于300m时，宜采用平坡式布置。    (2)、当厂区场地的自然坡度大于4，沿坡度方向的宽度较大时，宜采用台

27、段式布置。当厂区场地的自然坡度变化较大，有陡有缓时，可根据水泥工业企业的特点，竖向宜采用混合式布置。园林场地的竖向设计原则园林场地竖向设计要有利于排水，要保证场地地面不积水。为此，任何场地在设计中都要有不小于03的排水坡度，而且在坡面下端要设置雨水口、排水管或排水沟，使地面有组织地排水，组成完整的地上地下排水系统。场地地面坡度也不要过大，坡度过大则影响场地使用。一船坡度在0.55之间较好，最大坡度不得超过8。         竖向设计应当尽量做到减少土石方工程量，节约工程费用。最好要做到土石方就地平衡，避免土方二次转运，减少土方用工量

28、。场地整平一般采用“挖高填低”方式进行，在竖向设计中要注意使挖方量和填方量接近平衡。只有在排水不畅的低洼地修筑广场时，才以外来客土填方为主。如果是在坡度较大的自然坡地上设置场地，设计时应尽量使场地的长铀与坡地自然等高线相平行，并且最好设计为向外倾斜的单坡场地，这样可以减少土方工程量，也有利于地面排水。           虽然场地的功能对竖向设计影响不大，但设计中还是应注意兼顾场地的功能作用，要有利于功能作用的充分发挥。例如，广场上的座椅休息区，其地坪设计高出周围2030cm，使成低台状，就能够保证下雨时地面不积水

29、，雨后马上可以再供使用。广场中央设计为大型喷泉水池时，采用下沉式广场形式，降低广场地坪，就能够最大限度地发挥喷泉水池的观赏作用。园林中纪念性主体建筑的前后场地，采用单坡小广场的竖向设计，使主体建筑位置稍高，显得突出；又使雨水从建筑前向外徘出，很好地保护了建筑基础不受水浸。这些例子都说明，场地竖向设计与场地的功能作用还是有些关系的工业场地竖向布置形式 (一)水平式布置当地形平坦或具有较小坡度时，工业场地可布置在一个水平上面，这种布置方式土方量小，但占地面积较大。(二)台阶式布置 当地形为单面陡坡时(坡度超过47)，工业场地应布置成台阶式的，并应处理好台阶划分、台阶高度、台阶宽度、台阶连

30、接、运输联系、竖向排水等问题。用这种布置方式时，矿石可惜自重运输，同时也可减少工程量。(三)混合式布置当地形具有多面坡度或具有几个不同水平的整平面时，场地布置可分为若干个区段，每一区段具有不同的斜坡或不同的水平；即所谓按不同水平分区布置。这种布置方式适用于地形崎呕的大面积工业场地，各工业厂房与构筑物应按生产系统和运输联系的方便条件分区布置。一般可将铁路车站布置成一个水平，贮矿场布置在另一个水平；主井生产系统的建筑物布置成一个水平，副井生产厂房及与其有联系的坑木场、机修厂、材料库布置成一个水平，行政福利建筑物布置戊一个水平。其他如变电所、油脂库等运输联系不多的建筑物可布置在单独的地方。 

31、;   评定竖向布置的一项主要技术经济指标是土方工程量。合理的竖向布置表现在：土方工程量少，或者挖方与填方数量大致平衡。工业场地竖向布置的任务         就是确定场地上的高程(标高)关系。竖向布置的目的，就是要把自然起伏的地形，加以适当改造，使其变成合乎总平面布置要求的设计地形。竖向布置的基本任务有五点：  选择场地竖向布置方式，合理确定标高，尽量减少土石方量并满足生产和交通运输要求。  拟定场内排水方式，保证地面雨水顺利排除。  确定建筑物、构筑物

32、、露天堆场的地坪标高，以及铁路、道路、排水标高，内外能互相衔接。    计算土石方工程量和确定土方平整方案，选定弃土或取土的场地。并使场  合理确定场内由于挖填方而必须建造的工程构筑物(护坡、挡土墙)及排水构筑物(散水坡、排水沟)。竖向设计作图步骤道路是场地设计的骨架，首先进行场地主要道路定线。场地四邻规划现状或控制的高程是确定场地竖向设计高程的坡向主要因素。场地道路出入口衔接场地外市政道路的高程，是场地内道路与整个其场地竖向控制高程设计的条件、依据和控制高程。竖向设计高程步骤：一般先作道路，后作场地。根据设计规范道路和排雨水坡度的规

33、定，按照场地坡向道路与节省土石方要求，考虑建筑室外场地处于较高地形为前提。也就是说，从确定主要道路中线交点、折点、起伏变化点的标高开始计算出道路分段长度与坡度，使道路成为一个高低不同各点相连的立体网架。这个立体网架控制着整个地形，一切工程标高都与它发生关系，受它的影响和制约。在场地地形处理标高过程中，可以反过来再调整道路的标高。一般来讲与道路相邻的场地标高要高，而建筑室外标高更高，建筑室内标高为最高。    这样由道路至地形，再由地形至道路。经过几次反复调整，并结合不同方案土石方计算结果，进行分析比较，最后确定合理的结果；竖向设计作图内容   

34、 竖向设计的场地作图是合理地选择、确定建设用地的地面形式和场地排水方案，在满足平面布局要求的同时，确定建设场地各部分的高程标高关系等，使之适应使用功能要求，达到工程量少、投资省、建设速度快、综合效益佳的效果，并合理地把建筑与自然环境融为体、美化人类的生活环境。它包括五个阶段。()进行场地地面的竖向布置选择场地竖向布置方式，确定按平坡式、台阶式还是混合式人工地合理确定各部分的标高，力求减少土方量，并满足使用功能和建筑、道路等的布置要求，使场地内外能够相互衔接。并满足场地自然排水要求坡度。(二)确定建、构筑物的高程确定建、构筑物与露天台、场、仓库的室内标高，般是场地的最高点、室外四角标高要低，有关

35、道路、铁路、排水沟(渠)等的控制点标高，一般是场地更低地段。按场地条件，不能挡水存水，沟渠还要流水通畅。(三)拟定场地排水方案拟定场地的排水方案，保证地面雨水的顺利排出，水淹。一般场地顺序为建筑室外四角向场地外缘排水，点应高于洪水水位0.5米。(四)安排场地的土方工程并不受洪水侵害，避免场地积水和场地沿着道路坡度排出。场地最低拟定场地土方平整方案，计算并确定填挖土方工程量，选定弃土和取土的地点。(五)设计有关构筑物确定场地内由于挖方、填方等而必须建造的工程构筑物，即护坡、挡土墙以及排水构筑物如散水坡、排水沟等，进行有关构筑物的具体设计。场地竖向设计的条件及准备   

36、0;  竖向设计需取得必要的基础资料和设计依据，通过现场踏勘等工作深人了解场地及其周围地段的地形和地貌；并应与当地有关部门近年确定的数据相对照，根据设计阶段的内容、深度要求及建设项目的复杂程度，取舍各项资料。基础资料主要有：       (一)地形图       比例为1：500或1：l000的地形测绘图，并标有050-100m等高距的等高线，以及50l00m间距的纵横坐标网和地貌情况等；在山区考虑场地外排洪问题时，为统计径流面积还要求提供1：2000-1：10000的地形图。

37、0;      (二)建设场地的地质条件资料       场地内的工程地质、水文地质资料，如：土壤与岩层、不良地质现象(如冲沟、沼池、高丘、滑坡、断层、岩溶等)及其地形特征、地下水位等情况。       (三)场地平面布局       场地内建、构筑物的总平面布置图。       (四)场地道路布置       场地道路平面图、道路出入口及初步考虑假设横断面图、平曲线、超高等设计参数，与建筑场地周围衔接的外部道路坐标的定位图、纵横断面图的控制点标高、纵坡度、坡长等参数。       (五)场地排水与防洪方案 &#