雨污水管沟共沟开挖的判定条件及土方量精确计算方法研究

雨污水管沟共沟开挖的判定条件及土方量精确计算方法研究

殷帅

湖南省建筑设计院集团股份有限公司 湖南长沙 410000

 摘要:通过分析雨污水共沟开挖的判断条件，基于管道埋深和水平间距差异，建立相应的计算公式。对比共沟与非共沟方案在工程量的差异，合理采用共沟开挖可显著降低土方量和工程造价。同时探讨利用CAD和Excel进行土方量计算的优劣。

关键词：共沟开挖；判定条件；土方量计算

随着城市化进程加速推进，带动了市政管网系统的大规模改扩建，作为城市基础配套设施的重要组成部分，管网工程的资金投入在市政工程投资中占比较大。常见的雨污水管道多采用分沟敷设方式，普遍面临沟槽土方量大、工期长、工程造价高等问题。采用共沟开挖优化雨污水管道敷设布置，可减少土方工程量，有效控制造价，从而产生经济和社会效益。

 一、雨污水管沟共沟开挖的判定条件

雨污水管沟共沟开挖的判定，需要进行多方面的分析。技术角度，重点关注管道布置是否符合现行规范要求，能否确保施工及运行安全；从经济角度，则需要评估共沟方案相比分沟方案的经济效益差异。以某市政道路管网项目为例，具体分析如下：

技术性方面，共沟方案必须满足对管道平行敷设最小间距的相关规范要求，保证施工过程中的边坡稳定性，兼顾后期维护的便利性。经济性方面，通过详细的量化对比，综合分析两种方案的成本差异。在实际分析过程中，可借助CAD软件建立精确的横断面模型进行对比，模型构建时需考虑设计图纸的具体要求，还需要考虑以下参数：

（1）管道参数：管径、管中心净距、埋深；

（2）开挖参数：放坡系数、工作面宽度；

（3）地质条件参数：均质粉质粘土，地下水位低于开挖基底，暂不计入支护结构影响。  

通过多方案断面绘制，获得不同管道中心间距条件下的土方量对比数据（见表1）。

表1 不同管道中心间距条件下土方量对比分析表

通过数据分析显示共沟开挖的经济性取决于共沟埋深与管道布置方式。裁员梯形面积公式计算，初步判定：  

当管道中心间距大于4.33m，共沟埋深小于1.5m，共沟方案土方量（33.89

m³/m）较分沟方案（31.87m³/m）增加6.3%，此时分沟开挖更具经济优势；

当管道中心间距等于4.33m，共沟埋深等于1.5m时，两种方案土方量均为31.87m³/m，经济性相当；

当管道中心间距小于4.33m，共沟埋深大于1.5m时，共沟方案土方量显著降低（H=1.89m时为30.9m³/m，H=3.7m时为26.39m³/m），此时共沟开挖更具经济优势。需注意在共沟开挖工程中，两管开挖边坡交叉点下部形成较小的三角形区域，结合作业空间和施工逻辑，该区域的挖方量需纳入计算范畴。

理论分析表明临界值1.5m对应两管开挖边坡交汇点至地面标高位置深度。通过建立几何关系模型可推导出临界埋深的计算公式：

H叠=min(H1,H2)/2，即临界点为浅沟埋深的一半。

 二、土方量精确计算方法研究

土方工程量的计算准确性是控制工程造价的关键。工作中常用方法主要采用CAD绘图法和Excel表格计算法，这两种方法在应用范围、运算速度及结果准确性上各具特点。  

2.1 CAD绘图法  

CAD绘图法是参照设计图纸绘制沟槽开挖断面，利用软件命令查询面积(如Hatch、Area命令)，再乘以管段长度计算土方量。该方法具有直观优势，适用于各种断面的精准计算。  

该方法存在一定的局限性，如要求造价人员对CAD使用熟练，效率低，工程量复核量大。当管线较长，需逐段绘制数十至上百个断面，若设计图纸调整，重复工作量将成倍增加，且人工操作易有误差。

2.2 Excel表格计算法  

该方法通过建立参数化计算公式，实现土方量的自动化计算。公式如下：

V = [(B+mH)×H]×L

分沟方案：V分=V1+V2

共沟方案：V共 =V1+V2-V叠

式中：V为单沟槽土方量（m3）；B为沟底宽（m）；m为坡比系数；H为开挖深度（m)；L为管段长度（m)；V叠为共沟部分的重叠土方量，需通过几何关系精确扣除。

相较于CAD绘图法，Excel表格计算法具有显著优势：

计算效率高：通过批量输入参数，可快速完成长距离管线的土方量计算；  

灵活性强：便于调整设计参数(如埋深、坡比)，实现多方案对比；  

标准化程度高：可建立统一计算模板，减少人为误差，提高结果一致性；  

数据集成化：计算结果可直接链接至造价软件，辅助成本分析。  

2.3 提高计算精度的关键措施

为确保土方量计算的准确性，建议结合工程实际采取以下优化措施：

合理划分计算区段  

根据地质条件、设计参数的差别，将管线划分为若干计算区段，逐段计算后累加。  

精细化参数设定  

工作面宽度，结合本省定额工程量计算规则或设计资料取定；对特殊节点单独计算，避免简化导致的误差。  

混合计算模式  

对复杂断面,采用CAD绘图法确定关键参数，再结合Excel进行批量计算，兼顾精度与效率。  

建立复核机制  

通过独立验算或软件校核，确保公式输入与参数取值的正确性。  

 三、共沟与非共沟方案的工程量及成本对比

以某市政道路管网工程为例，对比分析中心距离不同时，共沟与非共沟两种方案的差异。

雨污水管道共沟深度大于临界深度时，共沟方案可大幅减少开挖量。分沟敷设时，沟槽土方量为两管沟体积之和；而共沟敷设只需开挖一个较宽的沟槽，以管道中心距离2.5m为例，开挖量相差为17.19%。土方开挖及回填费用减少、支护工程量，综合成本可降低15%-25%。

当管道埋深差异较大或穿越地层复杂时，施工难度增加，同时可能需考虑基坑支护、排降水等专项措施费用，导致造价增加。工程实施过程中应综合考虑现场条件，进行技术经济比较，选择最优的管道敷设方案。

 四、结论

从造价专业角度探讨雨污水管沟共沟开挖的判定条件及土方量精确计算方法，得出以下主要结论：

1. 共沟开挖的判定应综合考虑埋深差异、水平间距、地质条件等因素，当共沟埋深大于临界值，且水平间距满足规范要求时，可优先考虑共沟方案。

2. 合理采用共沟开挖可显著降低工程量和工程造价，具有明显的经济效益。

3. Excel表格计算法在土方量计算中计算效率高、适应性强等，适合批量数据快速运算和多方案的造价分析，建议在工程实践中实行标准化计算表格，统一计算规则，减少计算争议。

本研究可为类似项目的造价控制及设计方案比选提供技术参考。后续研究可着重分析复杂地质条件下的沟槽施工技术，以及BIM技术在土方工程量核算算和造价控制中的应用。

 参考文献

1.中华人民共和国住房和城乡建设部.室外排水设计规范: GB50014-2021.

2.湖南省建设工程造价管理总站.湖南省市政消耗量标准.2020

3.王建军,李红梅.市政管网共沟敷设技术经济分析[J].给水排水, 2019, 55(3).