改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法与流程

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法。

背景技术：

我国公路里程基数大，每年以几万公里的速度逐年上涨，公路的使用年限基本为10～15年。我国许多既有道路或已经达到最大使用年限需要重修，或年久失修需要大、中修，或不能满足发展的需要而要大量的改建、扩建，还有大量道路急需维修和养护等。而道路土方量对于道路改、扩建等有着重要的影响，传统土方量的计算大多采用估算方式，存在较大的偏差。因此一种合理、精准的道路土方量的计算方法对于改、扩建道路土方计算显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法，本方法克服传统土方量计算的缺陷，提高土方量和铣刨量计算的精确度和科学性，降低了计算的工作量，提高计算作业效率，为工程结算提供可靠依据。

为解决上述技术问题，本发明改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法包括如下步骤：

步骤一、收集整理道路现场地形资料和改扩建道路施工文件，建立道路原始地形曲面；

步骤二、道路现场勘测，统计道路各路段的施工范围以及道路平面、纵断面、横断面放坡设计参数；

步骤三、根据改扩建道路施工文件和道路现场勘测数据，在原始地形曲面基础上进行改扩建道路建模；

步骤四、根据改扩建道路模型，生成初始改扩建道路的路基横断面图；

步骤五、按照改扩建道路施工文件进行施工，将施工后的高程数据替换原始地形曲面上相应位置的高程数据，没有施工或不在施工涉及范围内的原始地形曲面高程数据不予替换，并识别替换后的高程数据生成施工后的地形曲面；

步骤六、在改扩建道路模型中将原始地形曲面替换成施工后的地形曲面，并生成施工后的路基横断面图；

步骤七、根据初始改扩建道路的路基横断面图和施工后的路基横断面图，按同桩号生成路基横断面比较图，其中，路基横断面中包含了初始地形地面线和施工后的地形地面线；

步骤八、根据改扩建道路纵断面设计图确定路基横断面比较图的桩间距，其中，平直路段的桩间距加大，凹、凸曲线路段桩间距减小；

步骤九、设定以道路坡顶到坡脚为土方量计算边界，以设计高程及以上为道路挖方量，以设计高程以下为道路填方量；

步骤十、计算所有的路基横断面比较图中原始地形曲面线和施工后的地形曲面线的路基土方横断面面积；

步骤十一、根据改扩建道路设计，对既有道路不同路段铣刨的厚度按步骤十计算出既有道路的铣刨面积；

步骤十二、根据相邻两个路基横断面的填、挖面积，按照式(1)计算出挖、填土方量，

v挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×∫f(x、y、r)dx(1)

式中：v挖、填为挖、填的土方量，∫∫f(x，y)dxdy为路基横断面挖、填方面积，∫f(x，y，r)dx为相邻两路基横断面的距离或桩号差，x为坐标系中x轴的值，y为坐标系中y轴的值，r为转弯路段的曲线半径或曲率半径；

步骤十三、根据对既有道路铣刨的起、止桩号按步骤十二计算出对既有道路的铣刨工程量；

步骤十四、确定改扩建道路设计范围内的清表厚度，并计算出道路清表土方量；

步骤十五、将清表土方量计入道路挖方量，得到改扩建道路的挖、填方量和既有道路的铣刨工程量。

进一步，所述步骤八中，平直路段的桩间距加大不得超过20米。

由于本发明改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法采用了上述技术方案，即本方法建立道路原始地形曲面，经道路勘测，统计各路段施工范围以及道路平面、纵断面、横断面放坡设计参数；依据原始地形曲面对改扩建道路建模；生成初始的路基横断面图，道路施工后将高程数据替换原始地形曲面上相应位置的高程数据，生成施工后的地形曲面以及路基横断面图；根据初始路基横断面图和施工后路基横断面图，按同桩号生成路基横断面比较图，以道路纵断面确定路基横断面比较图的桩间距，确定土方量计算边界，以设计高程及以上为挖方量、以下为填方量；计算施工前后路基土方横断面面积以及既有道路的铣刨面积，根据相邻两个路基横断面，计算出挖、填土方量和铣刨工程量；依据清表厚度计算道路清表土方量，清表土方量计入道路挖方量，得到改扩建道路的挖、填方量和既有道路的铣刨工程量。本方法克服传统土方量计算的缺陷，提高土方量和铣刨量计算的精确度和科学性，降低了计算的工作量，提高计算作业效率，为工程结算提供可靠依据。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法流程框图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明改建或扩建道路土方量和铣刨量的优化计算方法包括如下步骤：

步骤一、收集整理道路现场地形资料和改扩建道路施工文件，建立道路原始地形曲面；

步骤二、道路现场勘测，统计道路各路段的施工范围以及道路平面、纵断面、横断面放坡设计参数；

步骤三、根据改扩建道路施工文件和道路现场勘测数据，在原始地形曲面基础上进行改扩建道路建模；

步骤四、根据改扩建道路模型，生成初始改扩建道路的路基横断面图；

步骤五、按照改扩建道路施工文件进行施工，将施工后的高程数据替换原始地形曲面上相应位置的高程数据，没有施工或不在施工涉及范围内的原始地形曲面高程数据不予替换，并识别替换后的高程数据生成施工后的地形曲面；

步骤六、在改扩建道路模型中将原始地形曲面替换成施工后的地形曲面，并生成施工后的路基横断面图；

步骤七、根据初始改扩建道路的路基横断面图和施工后的路基横断面图，按同桩号生成路基横断面比较图，其中，路基横断面中包含了初始地形地面线和施工后的地形地面线；

步骤八、根据改扩建道路纵断面设计图确定路基横断面比较图的桩间距，其中，平直路段的桩间距加大，凹、凸曲线路段桩间距减小；

步骤九、设定以道路坡顶到坡脚为土方量计算边界，以设计高程及以上为道路挖方量，以设计高程以下为道路填方量；

步骤十、计算所有的路基横断面比较图中原始地形曲面线和施工后的地形曲面线的路基土方横断面面积；

步骤十一、根据改扩建道路设计，对既有道路不同路段铣刨的厚度按步骤十计算出既有道路的铣刨面积；该铣刨面积根据路基横断面比较图中的路面宽度，则路面宽度×铣刨厚度＝铣刨面积；

步骤十二、根据相邻两个路基横断面的填、挖面积，按照式(1)计算出挖、填土方量，

v挖、填＝∫∫f(x、y)dxdy×∫f(x、y、r)dx(1)

式中：v挖、填为挖、填的土方量，∫∫f(x，y)dxdy为路基横断面挖、填方面积，∫f(x，y，r)dx为相邻两路基横断面的距离或桩号差，x为坐标系中x轴的值，y为坐标系中y轴的值，r为转弯路段的曲线半径或曲率半径；

步骤十三、根据对既有道路铣刨的起、止桩号按步骤十二计算出对既有道路的铣刨工程量；该铣刨工程量可由铣刨面积×相邻两路基横断面的距离(∫f(x，y，r)dx)计算得到；

步骤十四、确定改扩建道路设计范围内的清表厚度，并计算出道路清表土方量；

步骤十五、将清表土方量计入道路挖方量，得到改扩建道路的挖、填方量和既有道路的铣刨工程量。

优选的，所述步骤八中，平直路段的桩间距加大不得超过20米。

本方法根据道路实际施工范围和道路改、扩建设计施工图，在原始地形曲面上完成道路模型建模，并生成原始道路路基横断面设计图；再对已施工区域进行勘测，获得施工后的地形数据；在设计道路模型中将原始地形曲面中施工过的高程数据替换，生成施工后的地形曲面，并替换掉原始地形曲面，生成施工后的道路路基横断面图；按同桩号生成路基横断面比较图，并根据土方计算范围计算出土方横断面面积和既有道路铣刨面积；再根据横断面面积乘以桩间距的方式计算出改、扩建道路土方量和既有道路铣刨工程量。

本方法与传统土方量计算方法相比，提高了土方量计算的精确度和科学性，为改、扩建项目土方量计算提供了一种新的计算模式；本方法通过适当增加凹、凸路段的路基横断面图的密度，降低平直路段路基横断面图的密度，以提高土方量计算的效率和精确度，降低计算工作量；通过明确土方量的计算边界和挖、填土方量的界定，为改、扩建道路土方计算提供依据；运用改、扩建道路模型统筹考虑现状与改、扩建道路的关系，提高了改、扩建道路土方量计算的合理性和科学性；同时根据设计铣刨厚度和起、止桩号，利用路基横断面比较图计算出道路铣刨工程量，为道路土方处理和道路改扩建施工提供参考。