路基设计中土石方计算的关键问题探究

袁树君

（山西省城乡规划设计研究院，山西太原 030001）

0 引言

在公路路线设计中，路基土石方计算作为公路工程的一项关键工程量,是评价测设质量的重要技术指标。一般而言，在公路工程建设中，土石方数量相对较大,且工程费用在整个公路工程造价中所占的比例较大。由此可知，在公路设计中,路基土石方数量计算的合理性直接影响着公路工程的总造价。当前公路设计均结合计算机技术进行辅助设计,促使路基横断面设计与土石方计算相对较为简单,因此要结合工程实际与路基施工方案，分析沿线地质地形状况，提升设计人员专业技能，选用合理路基处理方法，提高路基土石方数量计算的精准度。

1 天然方与压实方的换算

通常情况下，针对路基设计中的土石方数量而言，主要是依据工程几何尺寸来进行的,譬如按压实方计算填方路段的土石方，依照天然密实方进行挖方路段土石方的计算。由此可知,必须要统一路基土石方数量表中的土石方调配,主要体现在两个方面：第一，将压实方数量（填方）转化为天然密实方数量；第二，将天然密实方数量（挖方）转化为压实方数量。从整体上来看，天然密实方与压实方的换算系数为一个不定值，主要影响因素有四个方面：一是土石方作业存在形式，二是土壤种类，三是天然密实度，四是填方压实度要求。一般而言，可以进行试验来进行确定,但在实际工作中无法对每单位工程都开展土方试验。因此，为了保证土石方计算的准确性以及科学性,笔者建议结合公路工程预算定额（该区域所实施的具体定额），采用其中所给出的天然密实方与压实方的换算系数。若压实方为1,在二级及二级以上等级公路中，松土、普通土、运输、岩石依次为 1.23、1.16、1.19、0.92；在三、四级公路中，依次为 1.11、1.05、1.08、0.84。由此可知，在路基土石方计算中，要综合考虑不同岩石类别、土壤类别、设计公路等级等因素,正确调配土石方。

2 挖方路段的土石方量调配

一般来讲，挖方路段表层存在腐殖土，且其表层下方存在有机土，不宜用作路床用土。在挖方路段的土石方计算时，要及时将其清除。若以挖作填，在土石方调配过程中,要将表土层的部分清除土方量扣除,有助于保证土石方调配的科学性与准确性。针对清除表土的厚度而言，要按照不同土质状况来确定，通常30 cm左右为宜。如果挖方深度相对较浅,禁止土方用作路基填土,可作弃土处理。

3 填方路段的土石方量调配

在填方路段的土石方量调配中，需将表土与填前压实清除,同时增加压实沉降的部分土方量与清除表土的部分土方量。具体而言，依据填方路基的具体施工要求,综合分析不同的地质状况,于路堤填筑前清除地面上的耕作物、杂草与地表层腐殖土,进而采用平地机予以平整处理,继后利用压路机作压实处理,促使其与路基填前压实要求一致。

从整体上来看，需要注意两个方面的内容：第一，在路基设计过程中,于淤泥数量表计入不同路段清除的表土数量。针对填方路段清除的表土层而言,要补偿地面高度，填入一定量的土方。就清除表土部分而增设的填土数量来讲，其与清除表土部分的数量对等,属于天然方；第二，基于耕地填前压实与基底压实状况下,易降低路基标高。由此可以看出,为了保证沉降高差的合理性,必须要填入一定量的土方。通常状况下，因耕地填前压实与基底压实而增设的土方数量可按式（1）与式（2）进行计算：

沉降量乘以填前压(夯)实的天然土的地表面积即为增设的填方数量,式中：Q为增设的填方数量（m3）；F 表示碾压天然土地面的面积（m2）；h 表示沉降量（m）。

有效作用力与土的抗陷系数之比即为天然土压实而产生的沉降量。式中：h为沉降量(c m)；p表示有效作用力（N/cm2），通常按13 t压路机的有效作用力来计算，F为66 N/cm2；C表示土的抗陷系数（N/cm2）。

当确定耕地填前压实与基底压实所增设的土方数量后,可将其计入到路基土石方计算表中,方便土石方调配。

4 路基压实填方量计算

按照路基设计规范,依据压实度要求，填方路基边缘部分必须要作加宽处理。在具体施工中，主要在填方区边缘部位增加适宜宽度的填土,进而按照路基几何尺寸要求作以适当修整,增加土方用量。执行相关的公路路基施工技术规范，一般采用机械进行路堤面的填筑时,必须要切除两侧超填宽度。针对砂性土、粉性土、粘性土的超填宽度允许值而言，依次为 0.12±0.13 m、0.12-0.12 m、0.11-0.12 m。因此,需要增加的边缘土方量相对较大,在设计过程中要综合考虑各个方面的因素。通常宽填土方量可按式（3）计算：

式中：Qk表示需填宽的土方量（m3）；L表示填方边缘部分全长（m）；Lb代表边坡平均坡长（m）；b为土方量宽填厚度（m）。

5 不同路基施工方案的土石方量计算

当前在公路工程中,一般路基施工方案存在两种：第一，挖路槽法；第二，非挖路槽法。挖路槽法主要是指依据路基横断面设计与路基标高设计要求,逐层压实，从而满足路基施工规范要求。在路面施工过程中,依据路面整体设计要求，将路槽部分挖除,进而压实路床床底。挖路槽部分的工程量可计入挖路槽土石方计算表中,土石方增减等问题可不予考虑。而就非挖路槽施工方案来讲，主要是指在路基施工时,于填方路段逐层压实至路床底面。此种方案在一定程度上减少了路床底土石方量,因此在填方工程量计算时要扣除相应土石方工程量，可按式（4）计算：

式中：Qh为填方路段扣除的土石方工程量（m3）；B表示路基宽度（m）；h代表路床深度（m）；L表示路堤填筑长度（m）。

挖方路段的挖路槽法与施工方法一致,当路基施工至设计标高后,可将路床部分土石方挖除,并计入挖路槽土石方计算表中。

6 结语

综上所述，在路基土石方计算中，要综合考虑工程实际状况,遵循施工要求与相应规范，必要时及时调整数据，掌握其固有规律,进而完善路基设计，保证路基土石方计量的准确性。

[1]魏良.浅谈路基设计中出现的问题及解决方案[J].中国建筑金属结构,2013(24):137-138.

[2]周灵勇,朱秋晔.土石方可视化计算系统的研究与实现[J].现代测绘,2012(4):48-51.

[3]蒋鑫,凌建明,李进.高速公路填砂路基设计若干关键问题[J].地下空间与工程学报,2011(3):570-575.

[4]朱琳,王志峰.浅谈山区高速公路土石方换算参数[J].中国西部科技,2011(35):7-8.

[5]程伟,田波.高速公路填砂路基设计若干关键问题的探讨[J].河南科技,2013(9):148-247.

[6]李翔宇,李红学,王会明,等.高速公路填砂路基施工技术[A].第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C].2013.