探討兩期間土方的計算

1、    探討兩期間土方的計算    王巨【摘要】隨著城市建設的快速發(fā)展，在項目開工之前，首先就是對場地土方工程量的測算。通過前期的設計和后期施工方案的結合，對現(xiàn)場的土方經(jīng)過測繪，計算出設計面與開挖面之間的土方量，為工程造價提供可靠地參考數(shù)據(jù)。土方量的測繪和計算直接影響著工程的造價和方案的優(yōu)化，因此把握測繪中的關鍵節(jié)點和合理的計算方法尤為重要。【關鍵詞】土方工程 方格網(wǎng)法dtm 土方計算w:u416.1+11 ：a在工程項目建設中，我們常會遇到土方工程，土方工程就是要對建設場地的土方按照設計圖紙對場地土方進行平整，多余的土方進行外運。為了準確獲取土方工程量

2、信息，就必須對場區(qū)進行地形測繪，并加測高程格網(wǎng)，對地貌變化較大區(qū)域如：水塘、溝渠、土堆、陡坎進行高程點加密。在高程格網(wǎng)的測繪中建議格網(wǎng)寬度在10米至20米為宜，局部可加密至5米。在獲得準確地形地貌信息后就可以結合設計平面采用方格網(wǎng)法、dtm法、等高線法及斷面法對土方量進行計算。通過大量的工程實例證明，只有獲取高精度、高分辨率的高程模型，結合與地形特點相匹配的算法才能讓計算土方量與實際工程量相接近。1.1 土方工程介紹1.1.1 土方工程的內(nèi)容及施工要求土方工程施工，要求標高、斷面準確，土體有足夠的強度和穩(wěn)定性，土方量少，工期短，費用省。但由于土方工程施工具有面廣量大，勞動繁重，施工條件復雜等特

3、點，因此，在施工前，首先要進行調(diào)查研究，了解土壤的種類和工程性質(zhì)，土方工程的施工工期、質(zhì)量要求及施工條件，施工地區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等資料，以便編制切實可行的施工組織設計，擬定合理的施工方案。為了減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，加快工程進度，降低工程成本，在組織土方工程施工時，應盡可能采用先進的施工工藝和施工組織，實現(xiàn)土方工程施工綜合機械化。1.1.2 土的工程性質(zhì)土有各種工程性質(zhì)，其中影響土方工程施工的有土的質(zhì)量密度、含水量、滲透性和可松性等。1.1.2.1 土的質(zhì)量密度分天然密度和干密度。土的天然密度，指土在天然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；它影響土的承載力、土壓力及邊坡的穩(wěn)定性。土的干

4、密度，指單位體積土中的固體顆粒的質(zhì)量；它是用以檢驗填土壓實質(zhì)量的控制指標。1.1.2.2 土的含水量土的含水量 w 是土中所含的水與土的固體顆粒間的質(zhì)量比，以百分數(shù)表示：式中 g 1 含水狀態(tài)時土的質(zhì)量； g 2 土烘干后的質(zhì)量。土的含水量影響土方施工方法的選擇、邊坡的穩(wěn)定和回填土的質(zhì)量，如土的含水量超過 25%30% ，則機械化施工就困難，容易打滑、陷車；回填土則需有最佳的含水量，方能夯密壓實，獲得最大干密度。1.1.2.3 土的滲透性土的滲透性是指水在土體中滲流的性能，一般以滲透系數(shù) k 表示。從達西公式 v=ki 可以看出滲透系數(shù)的物理意義：當水力坡度 i 等于 1 時的滲透速度 v 即

5、為滲透系數(shù) k 。 滲透系數(shù) k 值將直接影響降水方案的選擇和涌水量計算的準確性，一般應通過揚水試驗確定。1.1.2.4 土的可松性土具有可松性，即自然狀態(tài)下的土，經(jīng)過開挖后，其體積因松散而增加，以后雖經(jīng)回填壓實，仍不能恢復其原來的體積。土的可松性程度用可松性系數(shù)表示，即最初可松性系數(shù) (1.2)最后可松性系數(shù) (1.3)土的可松性對土方量的平衡調(diào)配，確定運土機具的數(shù)量及棄土坑的容積，以及計算填方所需的挖方體積等均有很大的影響。 土的可松性與土質(zhì)有關，根據(jù)土的工程分類確定其相應的可松性系數(shù)。2 土方量計算的基本方法2.1方格網(wǎng)法按照測區(qū)的范圍對整個測區(qū)進行格網(wǎng)化，把測區(qū)分成10米×1

6、0米或20米×20米的格網(wǎng)，在格網(wǎng)的交點處采集高程。將相應設計標高和自然地面標高分別標注在方格點的右上角和右下角，求出各點的施工高度(挖或填)，填在方格網(wǎng)左上角，挖方為(+)，填方為(-)。  方格邊線一端施工高程為“+”,若另一端為“-”,則沿其邊線必然有一不挖不填的點，即“零點”(如圖1-1所示).圖1  零點位置零點位置按下式計算：式中  x1、x2 角點至零點的距離,單位米；      h1、h2 相鄰兩角點的施工高度(均用絕對值),單位米； &#

7、160;    a 方格網(wǎng)的邊長，單位米。計算土方工程量按方格網(wǎng)底面圖形和下表體積計算公式，計算每個方格內(nèi)的挖方或填方量。項目 圖示 計算公式一點填方或挖方(三角形)當 時，二點填方或挖方(梯形)三點填方或挖方(五角形)四點填方或挖方(正方形)注：1）a方格網(wǎng)的邊長,m；b、c零點到一角的邊長,m；h1,h2,h3,h4方格網(wǎng)四角點的施工高程,m，用絕對值代入；h填方或挖方施工高程的總和 ,m，用絕對值代入；挖方或填方體積,m。2）本表公式是按各計算圖形底面積乘以平均施工高程而得出的。匯總分別將挖方區(qū)和填方區(qū)所有方格計算土方量匯總，即得該建筑場地挖方區(qū)和

8、填方區(qū)的總土方量。2.2 dtm法不規(guī)則三角網(wǎng)(tin)是數(shù)字地面模型dtm表現(xiàn)形式之一，該法利用實測地形碎部點、特征點進行三角構網(wǎng)，對計算區(qū)域按三棱柱法計算土方?；诓灰?guī)則三角形建模是直接利用野外實測的地形特征點(離散點)構造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結構。相對于規(guī)則格網(wǎng)，不規(guī)則三角網(wǎng)具有以下優(yōu)點： 三角網(wǎng)中的點和線的分布密度和結構完全可以與地表的特征相協(xié)調(diào)，直接利用原始資料作為網(wǎng)格結點;不改變原始數(shù)據(jù)和精度;能夠插入地性線以保存原有關鍵的地形特征,以及能很好地適應復雜、不規(guī)則地形，從而將地表的特征表現(xiàn)得淋漓盡致等。因此在利用 t1n 算出的土方量時就大大提高了計算

9、的精度。三角網(wǎng)構建好之后，用生成的三角網(wǎng)來計算每個三棱柱的填挖方量,最后累積得到指定范圍內(nèi)填方和挖方分界線。三棱柱體上表面用斜平面擬合，下表面均為水平面或參考面，計算公式為：為三角形角點填挖高差；為三棱柱底面積。圖2土方量計算2.3 等高線法利用現(xiàn)成的繪有等高線的地形圖，計算等高線所圍得面積，再根據(jù)兩相鄰等高線的高差按以下公式計算土方量：v=(s1+s2)/2 × h式中：s1，s2 為相鄰兩等高線所圍面積;h為相鄰兩等高線的高差。3兩期間土方量計算在實際工程中的應用在實際工程中我們常遇到這樣的問題，如：依據(jù)常場地周邊道路設計高度計算區(qū)域內(nèi)土方施工量；提供土方施工的圖紙。由于道路設計

10、標高往往只提供道路交口處的高程，這樣造成相鄰兩個道路構成不同的坡度，這樣為計算設置了一定難度，如果采用dtm法計算兩期間的土方，雖可以完成兩期間計算模型設計和計算，但計算數(shù)據(jù)量很大，而且沒法出最終的施工圖。因此采用dtm法只能作為一種計算方量的驗證方法較合適。3.1 構建設計面模型 首先在cass中用設計標高和范圍線生成等高線，等高距設為0.1米（可依據(jù)實際情況取值，本案例中高差起伏不大所以取值為0.1米）如圖3，圖 3根據(jù)圖上等高線生成高程數(shù)據(jù)，選擇處理濾波后等高線結點，輸入濾波閥門值0.1米，生成.dat 數(shù)據(jù)文件，依據(jù)數(shù)據(jù)文件建立dtm，生成三角網(wǎng)數(shù)據(jù)文件d111123.sjw如圖4：圖

11、43.2 采用方格網(wǎng)法進行兩期間土方的計算 ：計算時選取場地實際測量高程文件，設計面選擇三角網(wǎng)文件d111123.sjw，方格網(wǎng)寬度選擇10米（和實際測量時格網(wǎng)寬度一致）如圖5。3.3 計算結果應包括總面積、總挖方量和總填方量。為了確保計算結果準確無誤需對圖面數(shù)據(jù)進行檢查，檢查特征點設計標高是否與圖面顯示設計標高一致，原地貌標高是與圖上原地貌標高一致。為了驗證計算結果，還可以采用三角網(wǎng)法重新計算驗證總挖方量和總填方量，如果誤差在允許范圍內(nèi)，可以認為本次計算結果無誤。如圖6圖64 結論在實際的生產(chǎn)應用中，土方計算應依據(jù)場地實際地形地貌開展測繪工作，在準確獲取與實地一致的dem是土方計算準確的首要條件，其次選取合理的計算方法，為了獲取更準確的計算結果，土方計算不應一次完成，應結合實際情況對局部變化較大區(qū)域進行加密計算。方格網(wǎng)法計算比較直觀，并能為后期施工起到一定指導作用，因此在大面積土方測繪中建議用方格網(wǎng)提供成果圖紙，方便后期施工。參 考 文 獻1李志林等. 2001. 數(shù)字高程模型m . 武漢:武漢大學出版社.2張正祿等. 工程測量學 m .武漢：武漢大學出版社，2005.3 周越軒等. 2000. 基于dtm的土方工程量