Mengdeberegning av jord- og gravearbeid

Jord finnes i tre tilstander, og det rapporterte tallet endrer seg med omtrent 10 til 70 prosent mellom dem. Fast masse er det naturlige, urørte volumet du leser av tegningene: skjæringsprismet mellom eksisterende terreng og prosjektert overflate, eller fyllingsprismet mellom opprinnelig terreng og ferdig planum. Løs masse er det utgravde, oppsvulmede volumet som fyller et lasteplan, lik fast masse multiplisert med én pluss svelleprosenten. Komprimert masse er det utlagte og valsede volumet en ferdig fylling opptar, lik fast masse multiplisert med krympefaktoren.

To faktorer knytter tilstandene sammen, begge referert til fast masse. Svell utvider fast masse til løs masse, og dens inverse, lastefaktoren, omregner løs masse tilbake. Krymping reduserer fast masse til komprimert masse, så en ferdig fylling trenger alltid mer fast masse fra skjæring eller tilkjørte masser enn sitt eget geometriske volum: den nødvendige tilkjøringen uttrykt i fast masse er lik det komprimerte fyllingsvolumet delt på krympefaktoren. Å motregne rå skjæring mot rå fylling uten å anvende krymping er den klassiske masseberegningsfeilen i jordarbeid.

Faktorene varierer sterkt etter materiale. Som omtrentlige planleggingsverdier sveller granulær sand og grus omkring 12 til 18 prosent og krymper omkring 5 til 14 prosent; vanlig jord sveller omkring 25 prosent og krymper omkring 10 til 20 prosent; leire sveller omkring 30 til 40 prosent og krymper omkring 10 til 20 prosent; og sprengt fjell sveller omkring 50 til 70 prosent og har negativ krymping på grovt sett 30 prosent, fordi knust stein opptar mer plass enn den faste massen den kom fra. Dette er publiserte gjennomsnitt for planlegging; de reelle verdiene kommer fra en jordprøve, in situ-densitet etter ASTM D1556 eller D6938 og maksimal tørrdensitet ved Proctor-testing etter ASTM D698 eller D1557.

Hvilken tilstand som skal rapporteres følger formålet. For et anbud starter du fra skjæring i fast masse og fylling i komprimert masse, og legger så til den faste massen som må tilkjøres for å dekke et eventuelt underskudd; for transport og deponering omregner du til løs masse; for en fylling som betales på stedet rapporterer du komprimert masse. En naken kubikkmeter er tvetydig, så enheten bør alltid merkes med sin tilstand. Etter de fleste amerikanske veispesifikasjoner måles veigraving i fast tilstand og fylling i komprimert tilstand, der entreprenøren bærer svell og krymping uten separat betaling.

To geometriske metoder dominerer, og den riktige avhenger av arbeidstypen. For lineært arbeid og veiarbeid tar gjennomsnittlig endeareal-metoden tverrsnittsarealet for skjæring eller fylling ved hver stasjon, beregner gjennomsnittet av to tilstøtende arealer, og multipliserer med avstanden mellom dem. I amerikanske enheter er kubikkyardene lik gjennomsnittet av de to endearealene multiplisert med lengden, delt på 27. Metoden overvurderer volumet litt der tverrsnittene endrer seg raskt, og en prismoidekorreksjon forfiner den der presisjon er viktig. Nøyaktigheten avhenger av avstanden: rett terreng tverrsnittes med omtrent 50 til 100 fot, vanligvis 100 fot i grisgrendte strøk og 50 fot i byer, redusert til omkring 25 fot eller mindre ved ramper, krappe kurver og raskt skiftende terreng.

For tomter, byggegruber og dammer, der det ikke finnes én enkelt linjeføring, brukes i stedet en rutenett- eller punkthøydemetode: legg et rutenett over, beregn skjærings- eller fyllingsdybden i hver node fra eksisterende minus prosjektert høyde, og summer prismene. Begge metoder gir et fast-masse-volum for skjæring og et komprimert volum for fylling; tilstandsomregningene anvendes i etterkant, aldri innbakt i geometrien.

Betalings- og prosjekteringsmengden er den teoretiske linjen: eksisterende terreng ned til den teoretiske skjæringsflaten eller ferdig planum, med de prosjekterte sideskråningene. Entreprenøren graver nesten alltid mer enn dette, fordi jord ikke kan stå loddrett, men den ekstra massen er entreprenørens utførelse og metode, ikke den oppmålte mengden. Å rapportere det faktiske skrånende prismet i stedet for den teoretiske linjen overvurderer betalingsmengden med skråningsvolumet.

Når en mengdeberegning modellerer det reelle utgravde prismet for kostnadskalkyle, bestemmer sideskråningen overgravingen. OSHA Subpart P fastsetter maksimalt tillatte skråninger for gravinger ned til 20 fots dybde, med krav om et beskyttelsessystem fra 5 fot eller mer med mindre veggen er stabilt fjell, og en konstruksjonsmessig prosjektert løsning utover 20 fot. De maksimale skråningene er loddrette for stabilt fjell, tre fjerdedeler horisontalt til én vertikalt (omkring 53 grader) for jord av type A, én til én (45 grader) for type B, og halvannen til én (omkring 34 grader) for type C. Dette er sikkerhetsgrenser, ikke betalingslinjen.

Grøftegraving måles til en angitt betalingsbredde, vanligvis rørets utvendige diameter pluss en arbeidsklaring på hver side, eller en bredde angitt i kontrakten eller standarddetaljen, uavhengig av hvor bredt entreprenøren graver. Sideklaringer på grovt sett 150 til 300 millimeter (6 til 12 tommer) er vanlig praksis snarere enn et fast tall, så bekreft betalingsbredden mot prosjektets grøftedetalj. Overbredde utover betalingslinjen er entreprenørens kostnad.

Jordvolum måles netto, uten noe tillegg for svell, krymping eller svinn innbakt i den geometriske mengden. Dette er et uttrykt prinsipp i CESMM4 og deles av NRM2, den australske og newzealandske metoden, og DIN 18300. Å fylle ut geometrien med svell og deretter også anvende en tilstandsfaktor blir dobbeltregning, og derfor holdes geometrien netto og omregningene holdes eksplisitte.

Det finnes ingen kodifisert hulromsterskel som er spesifikk for jordarbeid, og mindre enkeltstående hindringer som enkeltpeler eller små installasjoner ignoreres og innregnes. Den dominerende mekanismen for eksisterende konstruksjoner og installasjoner i gravesonen er tillegg (extra over), som legger til kostnaden ved å grave rundt eller på tvers av dem i stedet for å trekke fra deres volum; NRM2 måler tillegg for graving langs eller på tvers av eksisterende installasjoner og for å bryte opp fjell, armert betong eller murverk. Bare betydelige hulrom trekkes fra, og der en størrelsesterskel ønskes, brukes analogt tallet på grovt sett 1 kubikkmeter fra hulromskonvensjonen for bygningsarbeid.

Graving deles opp etter materiale fordi kostnaden varierer med en størrelsesorden alt etter hvor vanskelig grunnen er å grave. Amerikansk praksis og AASHTO skiller mellom vanlig graving, fjellgraving (materiale som krever rippes eller sprenges, der blokker over en angitt størrelse regnes som fjell), og uegnet masse eller undergrunnsgraving, som er bløt eller organisk masse fjernet under planum og erstattet som en egen betalingspost. En enkelt uklassifisert graveposter er også vanlig, der entreprenøren tar all materialrisikoen. Blokkstørrelsen som utløser fjell varierer fra myndighet til myndighet; noen bruker et volum som omkring 1 kubikkyard og andre en rippbarhetstest. Etter NRM2 og CESMM4 deles graving opp i matjord, materiale annet enn matjord eller fjell, og fjell. Tysklands VOB med DIN 18300 erstattet de gamle faste jordklassene med prosjektspesifikke homogene områder.

Hvordan fjell måles følger den samme oppdelingen. I tradisjonen for mengdeberegning (quantity surveying) måles fjell som tillegg utover basisgravingen: fjellvolumet regnes fortsatt med i basisgravingen, med en ekstra enhetspris for vanskeligheten, uavhengig av dybde. Amerikansk veipraksis måler i stedet fjell som sin egen separate betalingspost som erstatter basismengden. Å gjøre dette feil fører enten til at fjellet dobbeltregnes eller at basisgravingen under det utelates.

Matjord avtas og legges i ranke separat fra masseuttak, fordi den gjenbrukes til beplantning. Den måles etter areal med en angitt gjennomsnittlig avtakingsdybde, vanligvis omkring 100 til 150 millimeter (4 til 6 tommer), og kan også rapporteres som et rankevolum lik areal multiplisert med dybde. NRM2 måler den på denne måten, for eksempel som fjerning av 150 millimeter tykk matjord etter areal.

Deponering av overskuddsmasse spesifiseres etter destinasjon, og prises konvensjonelt for transport på det løse lasteplanvolumet, mens mengdebeskrivelser (quantity surveying) ofte måler det på fast-masse-volumet av gravingen det kom fra; tilkjørt fyllmasse faktureres på det komprimerte volumet den danner på stedet. Transportavstanden styres av massetransportdiagrammet, som plotter kumulativ skjæring minus fylling på et felles fast-masse-grunnlag langs linjeføringen. Opptil en kontraktfestet fri transportavstand er flyttingen inkludert i basisprisen for graving; utover den betales overtransport separat som en volum-avstand-mengde, slik som kubikkyard-stasjoner eller kubikkmeter-kilometer, snarere enn et rent volum.

Storbritannia er det mest kodifiserte. NRM2 og CESMM4 måler graving netto i kubikkmeter, med startoverflaten og redusert nivå angitt. NRM2 inndeler masse- og fundamentgraving i dybdetrinn på 2 meter (ikke over 2 meter, 2 til 4 meter, 4 til 6 meter, og så videre), mens CESMM4 klassifiserer etter total maksimal dybde. Arbeidsrom overlates til entreprenørens skjønn etter NRM2, og dens andre utgave gjeninnførte måling av gravestøtte til alle gravevegger dypere enn 250 millimeter, uansett om det anses nødvendig eller ikke.

Amerikansk veipraksis har ingen lovbestemt målemetode: veigraving er i fast tilstand per kubikkyard, fylling er komprimert, dybde inndeles ikke i trinn, og entreprenøren bærer svell og krymping. I Australia og New Zealand måles anleggsmessig skjæring og fylling etter AS 1181, mens Australia and New Zealand Standard Method of Measurement dekker bygningsunderbygning, der gravedybde klassifiseres i trinn på 1 meter (0 til 1, 1 til 2, 2 til 3, 3 til 4 meter, slik at en total dybde på 3,5 meter faller i båndet 3 til 4 meter) og arbeidsrom er omkrets langs fundamentet multiplisert med dybde. I Europa fakturerer VOB med DIN 18300 etter faktiske dimensjoner med materialklassifisering etter homogene områder.

For avdragsfakturering betales entreprenøren enten tegningsmengden eller en feltmålt mengde fra endelige tverrsnitt. Veimyndigheter betaler vanligvis tegningsmengden når det ikke skjer noen prosjekteringsendring, og måler bare på nytt når en definert utløser inntreffer, som at påfølgende endearealer avviker utover en terskel (et avvik på 5 prosent er vanlig, men varierer fra myndighet til myndighet), undergraving, et utglidd ras eller setning. Dette betalingsgrunnlaget er forskjellig fra både anbudsmengden og bestillingsmengden, og de tre bør aldri rapporteres som om de var hverandre.