提升地形复杂车站站场土石方计算效率

倪翔

摘要：土石方计算是贯穿设计全过程的重要内容，是工程造价的重要组成部分。传统土石方计算方法在可研及方案研究阶段主要根据路基面顶宽、路基体长度进行估算，精度有待提高。而在初步设计及施工图阶段，需在外业队测出的地面线上进行横断面设计，并取前后断面的平均数进行累加，以此来得出较为准确的土方量。复杂地形车站由于断面多且复杂，在这些计算过程中的效率更为低下了。因此，研究地形复杂车站土石方计算对提高工作效率有着极为重要的意义。

关键词：土石方计算;工程造价;横断面

1 引言

可研站场土石方数量计算工序主要有四步：准备站场平面、线路纵断面→顶宽、路基体长度、填挖高确定→Excel表计算→检算与复核。施工图则细化为五个工序：准备站场平面、外业队测绘地面线→绘制横断面→量面积→Excel表计算→检算与复核。

调查多个国铁项目得到两台四线复杂地形车站的土石方数量计算时间在可研阶段平均为5.1h，施工图阶段为132.8h。通过相关文献归类整理、树状图分析，总结出影响土石方计算效率的五大因素：部分人员缺少经验、填挖高需人工计算、横断面绘制耗时长、横断面量面积耗时长以及设计方案不稳定。

2 要因确认

末端因素一：部分人员经验不足

确认标准：部分人员因经验不足造成的额外耗时对症结的影响程度大于15%。

确认过程：对设计人员进行调查，将其按照土石方计算设计经验平均分成两组，第一组经验丰富，第二组缺少经验。随后两组设计人员对同一个两台四线车站进行土石方工程数量进行计算。

调查显示，经验丰富的一组比缺少经验的一组计算时间分别平均少0.6h和16.4h，缺少经验造成的额外耗时/症结耗时=0.6/5.1≈11.8%，16.4/132.8≈12.3%，对本课题症结影响较小。

确认结论：该因素不是要因。

末端因素二：填挖高、数据处理需人工计算

确认标准：纵坡手工计算对症结的影响程度大于15%。

确认过程：对兰合、银西铁路项目进行调查确认，设计人员在可研阶段均结合纵断面人工确认填挖高。小组以项目中刘家峡站、临夏站、甜水堡站、永寿西站、曲子站五个车站为样本进行现场手工计算测试。测试结果显示车站人工计算均耗时达2.2h，手工计算耗时/平均耗时=2.2/5.1≈43.1%，影响程度大。

确认结论：该因素是要因。

末端因素三：横断面绘制耗时长

确认标准：确定横断绘制耗时对症结的影响程度大于15%;

确认过程：对兰合、银西铁路项目进行调查确认，设计人员在可研阶段均结合纵断面人工确认填挖高。小组以项目中刘家峡站、临夏站、甜水堡站、永寿西站、曲子站五个车站为样本进行现场横断面绘制测试。测试结果显示单个两台四线车站中确定横断面绘制的平均时间为97.4h，确定横断面平均耗时/总耗时=97.4/132.8=73.3%。影響程度较大。

确认结论：该因素是要因。

末端因素四：横断面量面积耗时

确认标准：确定横断绘制耗时对症结的影响程度大于15%;

确认过程：对兰合、银西铁路项目进行调查确认，设计人员在绘制完横断面后手工量面积，小组以项目中刘家峡站、临夏站、甜水堡站、永寿西站、曲子站五个车站为样本进行现场横断面量面积测试。测试结果显示单个两台四线车站中确定横断面绘制的平均时间为21.6h，确定横断面平均耗时/总耗时=21.6/132.8=16.3%，影响程度较大。

确认结论：该因素是要因。

末端因素五：设计方案不稳定

确认标准：因方案不稳定所造成的额外耗时对症结的影响程度大于15%;

确认过程：小组成员对设计人员进行调查，发现因方案不稳定会造成一定的额外耗时，现场测试兰合、天平项目中家峡站、临夏站、甜水堡站、永寿西站、曲子站5个两台四线车站因方案不稳定造成的额外耗时。测试结果显示每台两台四线车站因方案不稳定造成的额外耗时平均为4.8h，方案不稳定造成的额外耗时/症结耗时=4.8/132.8=3.6%，影响程度较小。

综上所述，确定的要因如下：填挖高需人工计算、横断面量面积及绘制耗时长。

3 对策

针对“填挖高及数据处理需人工计算”这一要因，利用Matlab设计程序：

（1）新的程序功能能够实现填挖高自动提取识别

（2）识别填挖高后，自动计算土方。

蚁群迭代路径图如图3-1所示。

针对“横断面绘制、量面积耗时长”这一要因，采取以下两个措施：利用Railstation软件功能自动设计横断面;将最终土方计算结果输出为Excel表。如图3-2，3-3所示。

经检验，均达到了设定目标，实现了高程读取时间≤10min;土方计算时间≤10min，对策效果良好。

4 总结

本文利用科学方法，多维度探寻了影响站场复杂车站计算效率的因素，并制定了相应措施来提高计算效率，通过时实际项目验证了措施的合理性及有效性。

基金号：兰州财经大学青年项目“甘肃省营商环境优化研究”（Lzufe2020D-004）