影响场地设计标高调整的关键因素研究

王斐 周鹏 孟旋

（1、陕西机电职业技术学院土木工程学院，陕西 宝鸡721001 2、河南省公路工程局集团有限公司，河南 郑州450001 3、陕西航空职业技术学院管理工程学院，陕西 汉中723102）

1 概述

众所周知，土方工程作为一个重要的分部工程直接影响着整个工程施工，土方施工前要计算土方总量并确定场地设计标高。场地设计标高合理与否直接影响后期土方工程量计算的准确度，对工程成本和施工进度控制造成重大影响[1]。具体见图1。

图1 不同设计标高对土方工程量影响

假设某施工场地的地形如图1 所示，若把场地设计标高定为H0，则挖填土方量基本平衡；若场地设计标高定为H1，则将会有大量的余土需要外运；相应地，场地设计标高定为H2，则需要从场外取土进行填方[2]。

因此，场地设计标高是否合理，对工程土方量有重要影响。当然，这只是理想情况。事实上，场地设计标高确定后，还要进行调整。

在调整场地设计标高过程中，需要考虑很多因素，本文重点分析研究土的可松性和区域地形特征这两个关键因素。

2 土的可松性

土的可松性是指在长期自然作用下的土体，经开挖后体积松散变大，即使再次回填夯实也无法恢复到原先密实体积状态的一种特性[3]。用可松性系数表示土的可松程度：

式中：KS- 最初可松性系数，K'S- 最终可松性系数。V1- 土在天然状态下的体积，V2- 土在松散状态下的体积，V3- 土经回填压实后的体积[3]。

很明显可以看出：

由此可见，用常用方法计算得出的场地设计标高H0必须进行调整，应适当调高设计标高。我们可以假定H'0为调整后的设计标高，SW和VW分别为设计标高为H0时的挖方底面积总量和挖方体积总量；ST和VT分别为设计标高为H0时的填方底面积总量和填方体积总量。详见图2。设ΔH 为考虑了土的可松性之后适当增加的设计标高值，则调整标高后的挖方土方总量为：

图2 土的可松性对场地设计标高影响

调整后的填方总体积为：

此时，填方区的设计标高也适当调高ΔH，则有：

由公式（6）可得：

因此，考虑了土的可松性影响，场地设计标高可以调整为：

3 挖填方区域地形特征

挖填方区域的地形特征也是影响设计标高调整的一个重要因素，下面分三种情况进行计算分析：

（1）挖填方区域为直立壁时

图3 直立壁地形

这种情况下，只考虑土的可松性，按照式（8）对设计标高进行调整即可。

（2）挖填方区域有坡度，剖面图截交线为近似直线

图4 近似直线坡度对场地标高调整影响

从图4 可以看出，公式（4）中用SW·ΔH 来表示提高设计标高后减少的挖方量并不准确。明显可以看出，实际减少的挖方量并没有这么多，因为实际地形不是直立壁，而是有一定坡度的。实际挖方量计算如下：

公式（9）中ΔSW为多计算的土方底面积，令η1=ΔSW/SW，则有：

同理，此时的填方区土方量为：

公式（11）中ΔST为少计算的土方底面积，令η2=ΔST/ST，则有：

由挖填平衡原则和公式（10）（12）可得出：

（3）挖填方区域有坡度，剖面图截交线为曲线

图5 曲线坡度对设计标高调整影响

同理可知，公式（4）中用SW·ΔH 表示提高设计标高后减少的挖方量也不准确，计算原理同上。但此时要注意，多减去的挖方量和填方区增加的土方量计算区域不再是一个规则图形，而是一个不规则的曲面立体。实际工程中，若曲面坡度很接近于一个平面，我们可以近似的采用公式（13）来确定ΔH 的值；但是若曲面坡度起伏变化很大，则要准确计算小阴影部分体积。

但是，一般情况下，由公式（13）确定ΔH 的值已经足够，因为这样做虽然可能会造成弃土和外运土，但是土方量较少，成本较低，在此不去繁琐计算。

4 结论

由此可见，土的可松性和区域地形特征对场地设计标高调整有重要影响。项目实施过程中，还需要根据不同的土质和坡度来具体调整，以期达到降低成本和缩短工期的最终目标。