提高土石方工程量計(jì)算準(zhǔn)確度的方法

1、 探討提高土石方工程量計(jì)算準(zhǔn)確度的方法摘要:介紹了常用的一些土石方工程量計(jì)算方法,并分析了各種方法的計(jì)算原理與適用性;探討了影響土石方工程量計(jì)算準(zhǔn)確度的因素,闡述了提高土石方工程量計(jì)算準(zhǔn)確度的措施和方法。關(guān)鍵詞:土石方工程量計(jì)算準(zhǔn)確度中圖分類號(hào): tu71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: a 文章編號(hào):土石方工程在房屋建筑、道路交通、水利水電、城市規(guī)劃等各項(xiàng)工程建設(shè)中都是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工程,同樣土石方工程量的計(jì)算也是土石方工程從規(guī)劃到實(shí)施過(guò)程中都少不了的工作。土石方工程量計(jì)算的準(zhǔn)確度既影響到工程的投資和造價(jià),也關(guān)乎土地資源的合理利用及土石方的調(diào)配等許多重要方面。但是由于自然地形地貌的復(fù)雜性,要做到工程量計(jì)算的足夠

2、準(zhǔn)確,并且計(jì)算成果易于為工程有關(guān)各方所接受,不是一件輕而易舉的事情。因此研究準(zhǔn)確、快速地計(jì)算土石方工程量具有很現(xiàn)實(shí)的意義。1 常用土石方工程量計(jì)算方法計(jì)算土石方工程量,就是計(jì)算同一地塊開(kāi)挖前后的土石方變化量,也就是計(jì)算土方的體積。土石方工程量的計(jì)算方法有多種,過(guò)去使用最多的方法是方格網(wǎng)法、斷面法和等高線法,這些方法在手工計(jì)算時(shí)就已采用;隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了一些新的計(jì)算方法,如dtm法或dem法等;不僅如此,目前這些方法都可應(yīng)用軟件來(lái)計(jì)算,極大地提高了計(jì)算效率,也便于提高計(jì)算的精度。 1.1 方格網(wǎng)法這種方法的原理是將場(chǎng)地分成若干個(gè)邊長(zhǎng)相等的方格,然后由地形圖或?qū)崪y(cè)得到方格角點(diǎn)的自然

3、標(biāo)高,按照各角點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高與自然標(biāo)高的差值,“+”為填方,“-”是挖方。挖方區(qū)和填方區(qū)的分界線為“零線”1。如圖1(a所示。令是方格的底面積,是地塊投影面積,是方格的數(shù)量,是方格4個(gè)角點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高與自然標(biāo)高之差的平均值,個(gè)長(zhǎng)方體體積之和就是挖(填土石方量,即,當(dāng)時(shí),真值2。就是說(shuō)方格劃分越小,精度越高。方格網(wǎng)法適于地勢(shì)比較平緩,場(chǎng)地較大的地塊;或者平坦且高差不大的場(chǎng)地平整時(shí)使用,這樣容易得到精度較好的結(jié)果。圖1 土石方量計(jì)算示意圖1.2斷面法該法將土石方計(jì)算范圍的地塊,以一定間距等分,再分成若干相互平行的橫斷面,計(jì)算每條斷面線所圍成的面積,用相鄰兩個(gè)斷面面積的平均值乘以等分間距,得到兩相鄰斷面之

4、間的體積,再將所有相鄰斷面之間的體積累加,即得總體積。如圖1(b所示。令、分別是第、斷面的面積,是第斷面與斷面之間的長(zhǎng)度,則第、斷面之間的體積是。斷面法計(jì)算簡(jiǎn)便,斷面數(shù)據(jù)較易獲得,適用于復(fù)雜狹長(zhǎng)的帶狀地塊,如道路路基、溝渠等土石方量計(jì)算,但精度受斷面間距的限 制,在相鄰斷面面積、差別較大時(shí)誤差較大,提高精度的手段是減少,或者說(shuō)是增加斷面數(shù)量。1.3等高線法此法是利用地形圖上的等高線,分別計(jì)算相鄰兩條等高線所圍成的面積,再乘以相鄰等高線的高程差,即得兩相鄰等高線所圍成的墩臺(tái)形土石方的體積。然后將每個(gè)墩臺(tái)土方量累加,即得指定范圍內(nèi)的等高線之間的土方量。如圖1(c所示。設(shè)、分別是第、個(gè)等高線所圍成的

5、面積,是第、個(gè)等高線之間的高程差,則兩等高線之間的體積是。等高線法精度較差,只適用于工程概算。1.4 dtm法和dem法dtm是數(shù)字地面模型(digital terrain model,dtm的簡(jiǎn)稱,是以地貌形態(tài)的離散表示的模型。如果地貌的特征值以高程表示就稱為dem(digital elevationmodel,dem,可以說(shuō)dem是dtm中的一種類型,由于實(shí)踐中dtm以dem居多,故此提到dtm時(shí)多半也就是指dem。dem之中也包括許多類型:離散點(diǎn)數(shù)字高程模型、不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字高程模型、等高線數(shù)字高程模型、斷面線數(shù)字高程模型等,其中以不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字高程模型應(yīng)用較多。dem法以實(shí)地測(cè)定的地

6、面點(diǎn)坐標(biāo)和設(shè)計(jì)高程,通過(guò)生成不規(guī)則三角網(wǎng)來(lái)計(jì)算每一個(gè)三棱錐的填挖方量,再累積得到指定范圍內(nèi)的填方及挖方的土石方量,同時(shí)繪出填挖方分界線。通過(guò)計(jì)算實(shí)測(cè)地面 dem和設(shè)計(jì)地面dem之間的差值,即可求得計(jì)算區(qū)土石方量。而計(jì)算機(jī)在處理時(shí)是以一個(gè)鉛垂面同時(shí)對(duì)2個(gè)dem曲面進(jìn)行任意分割,分出若干個(gè)三棱錐,每個(gè)三棱錐都被實(shí)測(cè)地面dem和設(shè)計(jì)地面dem 所包夾,其間的體積可以計(jì)算,如圖1(d所示。設(shè)實(shí)測(cè)地面dem為,設(shè)計(jì)地面dem為,在坐標(biāo)原點(diǎn)和分辨率不變的條件下,將同一區(qū)域的2個(gè)dem進(jìn)行疊加,得到,其高程分量可表示3為:式中、分別為實(shí)測(cè)地面dem與設(shè)計(jì)地面dem的格網(wǎng)點(diǎn)高程。令格網(wǎng)面積為,則該格網(wǎng)處的土方

7、量是:對(duì)任一格網(wǎng),表示為挖方;則表示為填方。對(duì)進(jìn)行累加,即可求得該區(qū)域的土石方量。dem法能適應(yīng)較大起伏、不規(guī)則的地形,并可再現(xiàn)地表特征,土石方計(jì)算精度較高;其不足之處是計(jì)算過(guò)程數(shù)據(jù)量較大,幾乎無(wú)法用手工計(jì)算,使用計(jì)算機(jī)計(jì)算也占用較多的資源,但依目前的計(jì)算機(jī)能力還是完全可以勝任的。1.5 其他一些計(jì)算方法局部分塊法。即將自然地面或設(shè)計(jì)地面標(biāo)高較為一致的地段劃分為一個(gè)區(qū)域,在每個(gè)區(qū)域角點(diǎn)上填入設(shè)計(jì)地面標(biāo)高及自然地面標(biāo)高,再計(jì)算各點(diǎn)施工高度,并求出填、挖分界線。并以各區(qū)域填、挖面積乘上平均施工高程,得到各區(qū)域填、挖分量。累加后獲得總填、挖量3。此法與方格網(wǎng)法較為接近,誤差取決于地形,區(qū)域 內(nèi)各點(diǎn)高

8、程差較小時(shí),可保證一定精度,否則誤差較大。平均高程法。間隔20m左右測(cè)量1個(gè)碎部點(diǎn),再將所有碎部點(diǎn)高程相加取平均值,并作為該測(cè)區(qū)平均高程。該法常為施工單位所采用,顯見(jiàn)誤差較大4。區(qū)域平衡法。按照填、挖土石方量相等的原則確定平面設(shè)計(jì)高程,再計(jì)算出填方或挖方土石方量的方法。這種方法可實(shí)現(xiàn)土方不運(yùn)出或運(yùn)進(jìn),如原始測(cè)點(diǎn)較密而準(zhǔn)確,并采用計(jì)算機(jī)技術(shù),則是比較理想的做法。采用autocad計(jì)算土石方量。autocad軟件是工程中常用軟件,如能正確地將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中,利用軟件強(qiáng)大的計(jì)算功能,是簡(jiǎn)便、快捷、高效的做法5。土石方量的精度取決于原始測(cè)量數(shù)據(jù)。采用專業(yè)軟件計(jì)算土石方量。有不少專業(yè)的軟件可用來(lái)計(jì)

9、算土石方,僅舉南方地形地籍成圖軟件cass說(shuō)明,該軟件提供了dtm 法、斷面法、方格網(wǎng)法和等高線4種土石方量的計(jì)算方法6。1.6 實(shí)際工程應(yīng)用1.概況說(shuō)明:工程地點(diǎn)位于中山市民眾鎮(zhèn)沙仔固體廢物綜合處理中心,測(cè)區(qū)大約1000畝,地形主要以菜地、魚(yú)塘、水溝和河流為主,計(jì)算中地形變化較大,需要針對(duì)魚(yú)塘、涌溝進(jìn)行數(shù)據(jù)加密并單獨(dú)分區(qū)計(jì)算。我們以河流把區(qū)域分為a,b兩個(gè)區(qū)域,再細(xì)分魚(yú)塘、河涌、菜地區(qū),分區(qū)示例如下:分區(qū)后采取不同的方法計(jì)算，菜田區(qū)采用手工法計(jì)算小水溝部分 方量，水溝面以上部分采用方格網(wǎng)法計(jì)算，魚(yú)塘區(qū)部分分為魚(yú)塘、 塘基及道路分開(kāi)計(jì)算。 2.計(jì)算結(jié)果 2.1 計(jì)算結(jié)果總表 2.2 計(jì)算結(jié)果匯總表 b 區(qū)計(jì)算