公路交通工程土方量研究

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一、利用断面法计算土石方量。

在地形复杂山非等级公路改建中，当公路的地形变化非常复杂，比如路面存在较多起伏和不规则地段，或者填挖所需土石方量较多等情况，我认为断面法是进行此类山区公路改建土石方量计算的最佳方法。断面法计算土石方量的原理是首先在计算范围内布置断面线，断面一般是垂直于等高线，或垂直于大多数主要构筑物的长轴线,断面的多少应根据设计地面和自然地面复杂程度及设计精度的要求而确定。在地形变化不大的地段，可少取断面。想方设法在地形变化复杂的设计计算精确度较高的地段要多取断面。由断面法测量土石方量的表达式中可以看出测量的准确度与渠长所截横切面的数量有关，当渠长所截横切面越多，即i越大，Li越小，测量精度就越高。但是这种方法的实际操作性的局限性很大，有其是地形变化非常复杂，比如路面存在较多起伏和不规则地段，或者填挖所需土石方量较多时，要非常精确尽可能多地划分横切面是很难的，测量时间和人力代价也是很大，但如果为了减少测量时间和计算量而选择较少的横切面，势必会降低计算准确度，由此可见断面法是以牺牲工程进度为代价来兼顾计算精度的一种测量方法。

二、利用方格网法计算土石方量。

在地形复杂山非等级公路改建中，当公路的地形变化不太复杂，比如路面存在较少不规则地段和起伏，其地面起伏较为平缓时等情况，我认为方格网法是进行此类山区公路改建土石方量计算的最佳方法。方格网法的基本原理是将计算区域划分为若干个具有一定间距的正方形方格，在方格网点测定点位高程，对每一个网面按照四角高程的平均值计算土方。挖填方宜分别冠以“-”“+”号以示区别，然后分别计算每一方格的挖土填方，将挖填方所有方格计算的土方汇总，即得场地挖方和填方的总土方量。使用方格网法计算土石方量的精度是次于断面法。但是目前这方面的专业研究提出一些改善型方格网法计算土石方量的方法，其中最常见的也是改善型方格网法中最有效的是高程内插方格网法，即“杨赤中滤波推估法”。高程内插方格网法的具体方法是在复合变量理论的基础上，对已知离散点数据进行二项式加权游动平均，然后再滤波的基础上，建立随机特征函数和估值协方差函数，对待估点的属性值进行推估）可提高计算精度，此种方法也是最常用的一种土石方量计算方法。

三、利用DTM法（不规则三角网法）计算土石方量。

DTM法主要是中利用地形复杂山区非等级公路的地形碎点和特征点构建合适的三角网进行测量。然后对构建的TIN区域按三棱柱法计算土方、石方。基于不规则三角形建模是直接利用山区实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形，组成DTM结构。相对于规则格网，不规则三角网具有以下优点：三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点；不改变原始数据和精度；能够插入地性线以保存原有关键的地形特征,以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓尽致等。因此在利用不规则三角网法算出的土方量时就大大提高了计算的精度。

不规则三角网法的精度相对较高,因为三角网能较好地适应复杂、不规则地形。但计算精度取决于TIN模型的精度(即采样点的数量、密度,采样密度应根据实际的精度需要而定。实际采样时,地形复杂的区域应适当增加采样密度,地势平缓区域采样点密度可适当减小)。对于不符合实际地形的TIN应进行修改,使得其对外业特征点的测设有一定要求,内部计算过程复杂,占用大量存储空间。因此,如果测区地形较复杂,地图本身数据量大时就应慎重考虑是否采用该方法。

四、对几种测量方法的简单总结。

通过对以上几种土方量计算方法的介绍，我们可以看到以下几个特点：在坡度变化不太大的山区的公路修建，宜采用方格网法。这种方法简单，计算量较小；若山区地形狭长，则适宜使用断面法进行计算土方量；TDM法主要是中利用地形复杂山区非等级公路的地形碎点和特征点构建合适的三角网进行测量。TDM法主要适用于在地形起伏变化较大、而且存在较多地形碎点和特征点的山区公路，但其本身测量量和计算数据量都比较大，对工程的测量施工要求比较高。

五、结语

总之，在对于地形复杂山区非等级公路改建中的土石方量计算一定要进行全面规划，在保证工程质量的前提下，既要考虑当地山区具体地形条件和工程具体施工要求，同时还要考虑工程施工的成本和时间，从中选择一种最佳的计算方法，最终达到公路建设高质高效的基本要求。