Επιμέτρηση χωματουργικών και εκσκαφών

Το έδαφος υπάρχει σε τρεις καταστάσεις, και ο αναφερόμενος αριθμός μεταβάλλεται κατά περίπου 10 έως 70 τοις εκατό μεταξύ τους. Ο φυσικός όγκος είναι ο φυσικός, αδιατάρακτος όγκος που διαβάζετε από τα σχέδια: το πρίσμα ορύγματος μεταξύ του υφιστάμενου εδάφους και της επιφάνειας σχεδιασμού, ή το πρίσμα επίχωσης μεταξύ του αρχικού εδάφους και της τελικής στάθμης. Ο χαλαρός όγκος είναι ο εκσκαφθείς, διογκωμένος όγκος που γεμίζει ένα φορτηγό, ίσος με τον φυσικό όγκο πολλαπλασιασμένο επί ένα συν το ποσοστό διόγκωσης. Ο συμπυκνωμένος όγκος είναι ο τοποθετημένος και συμπιεσμένος όγκος που καταλαμβάνει ένα ολοκληρωμένο ανάχωμα, ίσος με τον φυσικό όγκο πολλαπλασιασμένο επί τον συντελεστή συστολής.

Δύο συντελεστές συνδέουν τις καταστάσεις, και οι δύο αναφερόμενοι στον φυσικό όγκο. Η διόγκωση διαστέλλει τον φυσικό όγκο σε χαλαρό, και το αντίστροφό της, ο συντελεστής φόρτωσης, μετατρέπει τον χαλαρό πίσω σε φυσικό. Η συστολή μειώνει τον φυσικό όγκο σε συμπυκνωμένο, οπότε μια ολοκληρωμένη επίχωση χρειάζεται πάντα περισσότερο όρυγμα ή δανειοθάλαμο σε φυσικό όγκο από τον δικό της γεωμετρικό όγκο: το απαιτούμενο δανειακό υλικό σε όρους φυσικού όγκου ισούται με τον συμπυκνωμένο όγκο επίχωσης διαιρεμένο με τον συντελεστή συστολής. Ο συμψηφισμός ακατέργαστου ορύγματος έναντι ακατέργαστης επίχωσης χωρίς εφαρμογή της συστολής είναι το κλασικό σφάλμα ισοζυγίου χωματουργικών.

Οι συντελεστές διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με το υλικό. Ως κατά προσέγγιση τιμές σχεδιασμού, η κοκκώδης άμμος και το χαλίκι διογκώνονται περίπου 12 έως 18 τοις εκατό και συστέλλονται περίπου 5 έως 14 τοις εκατό· το κοινό έδαφος διογκώνεται περίπου 25 τοις εκατό και συστέλλεται περίπου 10 έως 20 τοις εκατό· η άργιλος διογκώνεται περίπου 30 έως 40 τοις εκατό και συστέλλεται περίπου 10 έως 20 τοις εκατό· και ο εξορυγμένος βράχος διογκώνεται περίπου 50 έως 70 τοις εκατό και έχει αρνητική συστολή περίπου 30 τοις εκατό, επειδή ο θρυμματισμένος βράχος καταλαμβάνει περισσότερο χώρο από τον φυσικό όγκο από τον οποίο προήλθε. Αυτές είναι δημοσιευμένες μέσες τιμές για σχεδιασμό· οι πραγματικές τιμές προκύπτουν από εδαφομηχανική δοκιμή, με προσδιορισμό της επί τόπου πυκνότητας κατά ASTM D1556 ή D6938 και της μέγιστης ξηρής πυκνότητας με δοκιμή Proctor κατά ASTM D698 ή D1557.

Η κατάσταση που αναφέρεται ακολουθεί τον σκοπό. Για μια προσφορά ξεκινάτε από το όρυγμα σε φυσικό όγκο και την επίχωση σε συμπυκνωμένο όγκο, και στη συνέχεια προσθέτετε το απαιτούμενο δανειακό υλικό σε φυσικό όγκο για τυχόν έλλειμμα· για τη μεταφορά και την αποκομιδή μετατρέπετε σε χαλαρό όγκο· για ανάχωμα που πληρώνεται επί τόπου αναφέρετε συμπυκνωμένο όγκο. Ένα σκέτο κυβικό γιάρδα ή κυβικό μέτρο είναι ασαφές, οπότε η μονάδα πρέπει πάντα να επισημαίνεται με την κατάστασή της. Σύμφωνα με τις περισσότερες προδιαγραφές οδοποιίας των Ηνωμένων Πολιτειών, η εκσκαφή οδοστρώματος επιμετράται σε φυσικό όγκο και το ανάχωμα σε συμπυκνωμένο όγκο, με τον ανάδοχο να αναλαμβάνει τη διόγκωση και τη συστολή χωρίς χωριστή πληρωμή.

Επικρατούν δύο γεωμετρικές μέθοδοι, και η σωστή εξαρτάται από τον τύπο της εργασίας. Για γραμμικά και οδικά χωματουργικά, η μέθοδος των μέσων ακραίων διατομών λαμβάνει την επιφάνεια διατομής ορύγματος ή επίχωσης σε κάθε χιλιομετρική θέση, υπολογίζει τον μέσο όρο δύο γειτονικών επιφανειών και τον πολλαπλασιάζει επί την απόσταση μεταξύ τους. Σε μονάδες των Ηνωμένων Πολιτειών, τα κυβικά γιάρδες ισούνται με τον μέσο όρο των δύο ακραίων επιφανειών πολλαπλασιασμένο επί το μήκος, διαιρεμένο διά 27. Η μέθοδος υπερεκτιμά ελαφρώς τον όγκο όπου οι διατομές μεταβάλλονται γρήγορα, και μια πρισματοειδής διόρθωση τον βελτιώνει όπου χρειάζεται ακρίβεια. Η ακρίβεια εξαρτάται από την απόσταση: το ευθύγραμμο έδαφος τέμνεται περίπου ανά 50 έως 100 πόδια, συνήθως 100 πόδια σε αγροτικές περιοχές και 50 πόδια σε αστικές, μειούμενο σε περίπου 25 πόδια ή λιγότερο σε ράμπες, απότομες καμπύλες και έδαφος που μεταβάλλεται γρήγορα.

Για εργοτάξια, εδαφικές πλάκες θεμελίωσης και λιμνοδεξαμενές, όπου δεν υπάρχει ενιαία χάραξη, χρησιμοποιείται αντ' αυτού μέθοδος καννάβου ή σημειακών υψομέτρων: τοποθετείτε έναν κάνναβο, υπολογίζετε το βάθος ορύγματος ή επίχωσης σε κάθε κόμβο από το υφιστάμενο υψόμετρο μείον το προτεινόμενο, και αθροίζετε τα πρίσματα. Και οι δύο μέθοδοι παράγουν φυσικό όγκο για το όρυγμα και συμπυκνωμένο όγκο για την επίχωση· οι μετατροπές κατάστασης εφαρμόζονται εκ των υστέρων, ποτέ ενσωματωμένες στη γεωμετρία.

Η ποσότητα πληρωμής και σχεδιασμού είναι η γραμμή θεωρητικής εκσκαφής: από το υφιστάμενο έδαφος έως τη θεωρητική επιφάνεια ορύγματος ή την τελική στάθμη, με τα πρανή του σχεδιασμού. Ο ανάδοχος σχεδόν πάντα εκσκάπτει περισσότερο από αυτό, επειδή το έδαφος δεν μπορεί να σταθεί κατακόρυφο, αλλά αυτό το επιπλέον χώμα είναι θέμα μέσων και μεθόδων, όχι της επιμετρούμενης ποσότητας. Η αναφορά του πραγματικού πρίσματος με πρανή αντί της γραμμής θεωρητικής εκσκαφής υπερεκτιμά την ποσότητα πληρωμής κατά τον όγκο των πρανών.

Όταν μια επιμέτρηση μοντελοποιεί το πραγματικό εκσκαφθέν πρίσμα για εκτίμηση κόστους, το πρανές καθορίζει την υπερεκσκαφή. Το OSHA Subpart P ορίζει τις μέγιστες επιτρεπόμενες κλίσεις για εκσκαφές βάθους έως 20 ποδιών, με προστατευτικό σύστημα να απαιτείται από 5 πόδια και πάνω εκτός εάν το μέτωπο είναι σταθερός βράχος, και μελετημένη σχεδίαση πέραν των 20 ποδιών. Οι μέγιστες κλίσεις είναι κατακόρυφες για σταθερό βράχο, τρία τέταρτα οριζόντια προς ένα κατακόρυφο (περίπου 53 μοίρες) για έδαφος Τύπου A, ένα προς ένα (45 μοίρες) για Τύπο B, και ένα και μισό προς ένα (περίπου 34 μοίρες) για Τύπο C. Αυτά είναι όρια ασφαλείας, όχι η γραμμή πληρωμής.

Η εκσκαφή ορύγματος επιμετράται σε καθορισμένο πλάτος πληρωμής, συνήθως την εξωτερική διάμετρο του σωλήνα συν ένα διάκενο εργασίας σε κάθε πλευρά, ή ένα πλάτος που ορίζεται στη σύμβαση ή στην τυπική λεπτομέρεια, ανεξάρτητα από το πόσο πλατιά εκσκάπτει ο ανάδοχος. Διάκενα ανά πλευρά της τάξης των 150 έως 300 χιλιοστών (6 έως 12 ίντσες) αποτελούν συνήθη πρακτική παρά σταθερή τιμή, οπότε επιβεβαιώστε το πλάτος πληρωμής με τη λεπτομέρεια ορύγματος του έργου. Το επιπλέον πλάτος πέραν της γραμμής πληρωμής είναι κόστος του αναδόχου.

Ο όγκος χωματουργικών επιμετράται καθαρός, χωρίς πρόβλεψη για διόγκωση, συστολή ή φύρα ενσωματωμένη στη γεωμετρική ποσότητα. Αυτή είναι ρητή αρχή στο CESMM4 και υιοθετείται από το NRM2, τη μέθοδο Αυστραλίας και Νέας Ζηλανδίας και το DIN 18300. Η προσαύξηση της γεωμετρίας με διόγκωση και κατόπιν η επιπλέον εφαρμογή συντελεστή κατάστασης οδηγεί σε διπλή προσμέτρηση, γι' αυτό η γεωμετρία παραμένει καθαρή και οι μετατροπές παραμένουν ρητές.

Δεν υπάρχει ειδικό κωδικοποιημένο κατώφλι κενών για χωματουργικά, και μικρά μεμονωμένα εμπόδια όπως μεμονωμένοι πάσσαλοι ή μικρά δίκτυα αγνοούνται και ενσωματώνονται. Ο κύριος μηχανισμός για υφιστάμενες κατασκευές και δίκτυα εντός της εκσκαφής είναι η πρόσθετη χρέωση (extra over), η οποία προσθέτει το κόστος εκσκαφής γύρω ή κατά μήκος τους αντί να αφαιρεί τον όγκο τους· το NRM2 επιμετρά πρόσθετη χρέωση για εκσκαφή κατά μήκος ή διασταυρούμενα με υφιστάμενα δίκτυα και για τη θραύση βράχου, οπλισμένου σκυροδέματος ή τοιχοποιίας. Αφαιρούνται μόνο τα σημαντικά κενά, και όπου επιθυμείται κατώφλι μεγέθους, χρησιμοποιείται κατ' αναλογία η τιμή του περίπου 1 κυβικού μέτρου από τη σύμβαση κενών οικοδομικών εργασιών.

Η εκσκαφή διαχωρίζεται ανά υλικό, επειδή το κόστος διαφέρει κατά μία τάξη μεγέθους ανάλογα με το πόσο δύσκολο είναι το έδαφος στην εκσκαφή. Η πρακτική των Ηνωμένων Πολιτειών και του AASHTO διαχωρίζει την κοινή εκσκαφή, την εκσκαφή βράχου (υλικό που απαιτεί αναμόχλευση ή ανατίναξη, με ογκόλιθους πάνω από καθορισμένο μέγεθος να μετρώνται ως βράχος) και την εκσκαφή ακατάλληλου ή υπεδάφους, που είναι μαλακή ή οργανική λάσπη που αφαιρείται κάτω από τη στάθμη και αντικαθίσταται ως δικό της κονδύλι πληρωμής. Συνηθίζεται επίσης ένα ενιαίο κονδύλι μη ταξινομημένης εκσκαφής, όπου ο ανάδοχος αναλαμβάνει όλο τον κίνδυνο του υλικού. Το μέγεθος ογκόλιθου που ενεργοποιεί την κατηγορία βράχου διαφέρει ανά υπηρεσία· ορισμένες χρησιμοποιούν όγκο όπως περίπου 1 κυβικό γιάρδα και άλλες δοκιμή αναμοχλευσιμότητας. Σύμφωνα με τα NRM2 και CESMM4, η εκσκαφή διαχωρίζεται σε φυτική γη, υλικό διαφορετικό από φυτική γη ή βράχο, και βράχο. Το γερμανικό VOB με το DIN 18300 αντικατέστησε τις παλιές σταθερές κατηγορίες εδάφους με ομοιογενείς περιοχές ειδικές για το έργο.

Ο τρόπος επιμέτρησης του βράχου ακολουθεί τον ίδιο διαχωρισμό. Στην παράδοση της επιμετρητικής (quantity surveying), ο βράχος επιμετράται ως πρόσθετη χρέωση επί της βασικής εκσκαφής: ο όγκος του βράχου εξακολουθεί να προσμετράται στη βασική εκσκαφή, με πρόσθετη τιμή για τη δυσκολία, ανεξαρτήτως βάθους. Η πρακτική οδοποιίας των Ηνωμένων Πολιτειών αντ' αυτού επιμετρά τον βράχο ως δικό του ξεχωριστό κονδύλι πληρωμής που αντικαθιστά τη βασική ποσότητα. Το σφάλμα εδώ είτε προσμετρά διπλά τον βράχο είτε παραλείπει τη βασική εκσκαφή κάτω από αυτόν.

Η φυτική γη αποξηλώνεται και αποθηκεύεται σε σωρό χωριστά από τη γενική εκσκαφή, επειδή επαναχρησιμοποιείται για τη φύτευση και διαμόρφωση του περιβάλλοντος χώρου. Επιμετράται κατ' επιφάνεια με δηλωμένο μέσο βάθος αφαίρεσης, συνήθως περίπου 100 έως 150 χιλιοστά (4 έως 6 ίντσες), και μπορεί επίσης να αναφερθεί ως όγκος σωρού ίσος με την επιφάνεια πολλαπλασιασμένη επί το βάθος. Το NRM2 την επιμετρά με αυτόν τον τρόπο, για παράδειγμα ως αφαίρεση φυτικής γης πάχους 150 χιλιοστών κατ' επιφάνεια.

Η αποκομιδή των πλεοναζόντων κατανέμεται ανά προορισμό σε κονδύλια, με συμβατική τιμολόγηση της μεταφοράς επί του χαλαρού όγκου φορτηγού, ενώ τα τιμολόγια επιμετρητικής συχνά την επιμετρούν επί του φυσικού όγκου της εκσκαφής από την οποία προήλθε· το εισαγόμενο υλικό επίχωσης τιμολογείται επί του συμπυκνωμένου όγκου που σχηματίζει επί τόπου. Η απόσταση μεταφοράς διέπεται από το διάγραμμα Bruckner (mass haul diagram), το οποίο απεικονίζει το αθροιστικό όρυγμα μείον επίχωση σε κοινή βάση φυσικού όγκου κατά μήκος της χάραξης. Έως μια συμβατική απόσταση ελεύθερης μεταφοράς, η μετακίνηση περιλαμβάνεται στην τιμή βασικής εκσκαφής· πέραν αυτής, η υπερμεταφορά πληρώνεται χωριστά ως ποσότητα όγκου-απόστασης, όπως κυβικά γιάρδες-χιλιομετρικές θέσεις ή κυβικά μέτρα-χιλιόμετρα, αντί ως καθαρός όγκος.

Το Ηνωμένο Βασίλειο είναι το πιο κωδικοποιημένο. Τα NRM2 και CESMM4 επιμετρούν την εκσκαφή καθαρά σε κυβικά μέτρα, με δηλωμένη την επιφάνεια έναρξης και τη μειωμένη στάθμη. Το NRM2 κατατάσσει τη γενική εκσκαφή και την εκσκαφή θεμελίων σε βαθμίδες βάθους 2 μέτρων (έως 2 μέτρα, 2 έως 4 μέτρα, 4 έως 6 μέτρα και ούτω καθεξής), ενώ το CESMM4 ταξινομεί κατά συνολικό μέγιστο βάθος. Ο χώρος εργασίας αφήνεται στη διακριτική ευχέρεια του αναδόχου υπό το NRM2, και η δεύτερη έκδοσή του επανέφερε την επιμέτρηση της αντιστήριξης χωματουργικών σε όλα τα μέτωπα εκσκαφής βάθους άνω των 250 χιλιοστών, ανεξάρτητα από το αν θεωρείται απαραίτητη.

Η πρακτική οδοποιίας των Ηνωμένων Πολιτειών δεν έχει νομική μέθοδο επιμέτρησης: η εκσκαφή οδοστρώματος είναι σε φυσικό όγκο ανά κυβικό γιάρδα, το ανάχωμα είναι συμπυκνωμένο, το βάθος δεν κατατάσσεται σε βαθμίδες, και ο ανάδοχος αναλαμβάνει τη διόγκωση και τη συστολή. Στην Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία, το όρυγμα και η επίχωση πολιτικού μηχανικού επιμετρώνται υπό το AS 1181, ενώ το Australia and New Zealand Standard Method of Measurement καλύπτει την υποδομή κτιρίων, όπου το βάθος εκσκαφής ταξινομείται σε βαθμίδες του 1 μέτρου (0 έως 1, 1 έως 2, 2 έως 3, 3 έως 4 μέτρα, οπότε ένα συνολικό βάθος 3,5 μέτρων εμπίπτει στη βαθμίδα 3 έως 4 μέτρων) και ο χώρος εργασίας είναι η περίμετρος κατά μήκος του πεδίλου πολλαπλασιασμένη επί το βάθος. Σε όλη την Ευρώπη, το VOB με το DIN 18300 τιμολογεί επί των πραγματικών διαστάσεων με ταξινόμηση υλικού ανά ομοιογενή περιοχή.

Για την τμηματική πιστοποίηση, ο ανάδοχος πληρώνεται είτε την ποσότητα του σχεδίου είτε μια ποσότητα μετρημένη στο πεδίο από τις τελικές διατομές. Οι υπηρεσίες οδοποιίας συνήθως πληρώνουν την ποσότητα του σχεδίου όταν δεν υπάρχει αλλαγή σχεδιασμού, επανεπιμετρώντας μόνο όταν ενεργοποιείται καθορισμένη συνθήκη, όπως διαδοχικές ακραίες επιφάνειες που αποκλίνουν πέραν ενός κατωφλίου (απόκλιση 5 τοις εκατό είναι συνηθισμένη αλλά εξαρτάται από την υπηρεσία), υποσκαφή, κατολίσθηση ή καθίζηση. Αυτή η βάση πληρωμής είναι διακριτή τόσο από την ποσότητα προσφοράς όσο και από την ποσότητα παραγγελίας, και οι τρεις δεν πρέπει ποτέ να αναφέρονται η μία ως η άλλη.