区域土石方平衡法在丘陵地区设计道路标高中应用研究.docVIP

区域土石方平衡法在丘陵地区设计道路标高中的应用研究 谢宏全1，文绍勇2 （1.淮海工学院 测绘工程学院，江苏 连云港 222005；2.秀山国兴土地开发有限公司，重庆 秀山409900） Research on Regional Earthwork equilibrium method in road elevation design of hilly areas XIE Hongquan, WEN Shaoyong 摘 要：在丘陵地区的城市规划中，道路的设计标高直接影响到开发建设用地的平场标高，因此该标高的确定将直接影响到城市整体开发建设成本和城市景观。为了在不损害城市景观的情况下减少城市整体开发成本，应该从整体到局部的考虑城市市政道路的设计标高。在对常规方法设计高程简要的基础上，对利用区域土石方平衡法设计道路标高的全过程进行了详细阐述，最后总结了确定道路标高时的注意问题。试验结果表明，该方法与规划区的地形结合设计城市道路高程可以较好的减少城市建设投资成本，且不会对城市景观与城市运行成本产生影响。 关键词：土石方平衡法；丘陵地区；土方平衡高度；道路设计标高 一般而言，城市建设的土石方工程的平场设计标高都会以市政道路的设计标高作为设计依据进行设计。市政道路设计标高的高与低直接影响到城市建设的土石方平场工程量。同时也将影响到整个城市建设成本。同时较大工程量的土石方工程也会对水土流失、环境保护产生影响[1]。因此合理的城市道路的设计标高是减少城市开发建设成本的有效途径之一。目前的道路设计主要考虑的是道路设计范围内的土石方平衡问题，以及市政道路管控区内的排水问题。并未将市政道路所围成的城市开发建设用地的场平土石方工程量作为市政道路标高设计综合考虑因素，因此极易形成市政道路两侧的开发地或挖方大于填方，或填方大于挖方，尤其是在丘陵和山区极易形成大填大挖的情况。本文设定一个土石方平衡的区域，在本区域内实现道路及开发建设用地土石方总量的区域平衡，同时兼顾道路与原有城市道路的衔接问题及市政管网排污、排水问题。以重庆市秀山县城规划区内某区域为例来进行探讨。 一、常规方法设计高程的土石方计算 由于设计的主要目的是大范围的土石方平衡标高，不是做实际的土石方量计算，因此利用原有数字化地形图可以得到该片区的地形相关数据，由于该片区的地形测量的精度基本一致，则其挖填平衡后的挖方与填方的相对误差也基本一致，仍可以认为是挖填基本平衡的。因此可以采用该片区的现状地形图作为设计基础资料，而不必另外实测采集地形数据。 按照原有设计高程来进行建设用地的平场时，首先计算要产生的土石方工程量。道路节点的设计标高见图1。将道路节点的高程值用手工输入的方法输入对应的坐标点上，形成设计高程地形数据。通过DTM数据内插的方法进行加密，可以得到一个平场设计面，通过计算基础地形与设计面之间的土石方工程量，可以得到平场的土石方工程量[2]。通过采用南方CASS方格网法计算，该片区土石方工程量为挖方2242465.8方，填方717339.2方。很显然，挖方大于填方，在暂不考虑回填压实度情况下，该片区将外运弃土1525126.6方。 图1道路节点的设计标高 二、区域土石方平衡法设计道路标高过程 1．区域土石方平衡法计算土石方工程量 利用南方CASS软件中的区域土石方平衡方法计算该片区土石方平衡时的高程值及土石方平衡的工程量，计算结果见表1。由表1可以看出，土石方挖填平衡的设计标高是369.321m，土石方工程量是1991628方，比原控规少挖250837.8方。如果在土石方平衡的基础上根据实际地形做出微调则工程量会更低。 表1 三角网法土石方计算结果表 平场面积 （m2） 最小高程 （m） 最大高程 （m） 土方平衡高度 （m） 挖方量 （m3） 填方量 （m3） 656765.4 350.019 384.500 369.621 1991628 1991628 2．修改设计高程后的土石方工程量计算 通过计算可知区域土石方平衡的高度是369.621m（设其为H），根据规划道路与现有道路的接口处的标高，可以确定接入该区域的道路入口处标高（设定为H1）。将设计区域按照50m的方格网分割，并设定中间设计标高为H，通过中间高程H与接口处高程H1的高差与距离，计算出坡度，并以此类推计算出道路设计坡度。根据各接口处到设计场地中央的坡度，推算出各接口到设计场地中央的各点的设计高程。并以此坡度延伸至设计边界，可得出场地内一条或者数条设计高程线（见图2） 图2 设计高程线示意图 按照此高程线横向延伸可得出该片区的土石方平衡的初步场设计高程。同时将拟设计高程布设在原地形图上，通过计算与最近各道路接口处的坡度关系并结合实际地形做相应的调整。将初步平场设计高程按原设计坐标输入初步设计地形图，并通过计算初步设计