提高土石方工程量計算準(zhǔn)確度的方法

1、 探討提高土石方工程量計算準(zhǔn)確度的方法摘要:介紹了常用的一些土石方工程量計算方法,并分析了各種方法的計算原理與適用性;探討了影響土石方工程量計算準(zhǔn)確度的因素,闡述了提高土石方工程量計算準(zhǔn)確度的措施和方法。關(guān)鍵詞:土石方工程量計算準(zhǔn)確度中圖分類號: tu71 文獻標(biāo)識碼: a 文章編號:土石方工程在房屋建筑、道路交通、水利水電、城市規(guī)劃等各項工程建設(shè)中都是一項基礎(chǔ)性的工程,同樣土石方工程量的計算也是土石方工程從規(guī)劃到實施過程中都少不了的工作。土石方工程量計算的準(zhǔn)確度既影響到工程的投資和造價,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,要做到工程量計算的足夠

2、準(zhǔn)確,并且計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、快速地計算土石方工程量具有很現(xiàn)實的意義。1 常用土石方工程量計算方法計算土石方工程量,就是計算同一地塊開挖前后的土石方變化量,也就是計算土方的體積。土石方工程量的計算方法有多種,過去使用最多的方法是方格網(wǎng)法、斷面法和等高線法,這些方法在手工計算時就已采用;隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了一些新的計算方法,如dtm法或dem法等;不僅如此,目前這些方法都可應(yīng)用軟件來計算,極大地提高了計算效率,也便于提高計算的精度。 1.1 方格網(wǎng)法這種方法的原理是將場地分成若干個邊長相等的方格,然后由地形圖或?qū)崪y得到方格角點的自然

3、標(biāo)高,按照各角點的設(shè)計標(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個角點設(shè)計標(biāo)高與自然標(biāo)高之差的平均值,個長方體體積之和就是挖(填土石方量,即,當(dāng)時,真值2。就是說方格劃分越小,精度越高。方格網(wǎng)法適于地勢比較平緩,場地較大的地塊;或者平坦且高差不大的場地平整時使用,這樣容易得到精度較好的結(jié)果。圖1 土石方量計算示意圖1.2斷面法該法將土石方計算范圍的地塊,以一定間距等分,再分成若干相互平行的橫斷面,計算每條斷面線所圍成的面積,用相鄰兩個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度,則第、斷面之間的體積是。斷面法計算簡便,斷面數(shù)據(jù)較易獲得,適用于復(fù)雜狹長的帶狀地塊,如道路路基、溝渠等土石方量計算,但精度受斷面間距的限 制,在相鄰斷面面積、差別較大時誤差較大,提高精度的手段是減少,或者說是增加斷面數(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形土石方的體積。然后將每個墩臺土方量累加,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、個等高線所圍成的

5、面積,是第、個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dem是dtm中的一種類型,由于實踐中dtm以dem居多,故此提到dtm時多半也就是指dem。dem之中也包括許多類型:離散點數(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法以實地測定的地

6、面點坐標(biāo)和設(shè)計高程,通過生成不規(guī)則三角網(wǎng)來計算每一個三棱錐的填挖方量,再累積得到指定范圍內(nèi)的填方及挖方的土石方量,同時繪出填挖方分界線。通過計算實測地面 dem和設(shè)計地面dem之間的差值,即可求得計算區(qū)土石方量。而計算機在處理時是以一個鉛垂面同時對2個dem曲面進行任意分割,分出若干個三棱錐,每個三棱錐都被實測地面dem和設(shè)計地面dem 所包夾,其間的體積可以計算,如圖1(d所示。設(shè)實測地面dem為,設(shè)計地面dem為,在坐標(biāo)原點和分辨率不變的條件下,將同一區(qū)域的2個dem進行疊加,得到,其高程分量可表示3為:式中、分別為實測地面dem與設(shè)計地面dem的格網(wǎng)點高程。令格網(wǎng)面積為,則該格網(wǎng)處的土方

7、量是:對任一格網(wǎng),表示為挖方;則表示為填方。對進行累加,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,土石方計算精度較高;其不足之處是計算過程數(shù)據(jù)量較大,幾乎無法用手工計算,使用計算機計算也占用較多的資源,但依目前的計算機能力還是完全可以勝任的。1.5 其他一些計算方法局部分塊法。即將自然地面或設(shè)計地面標(biāo)高較為一致的地段劃分為一個區(qū)域,在每個區(qū)域角點上填入設(shè)計地面標(biāo)高及自然地面標(biāo)高,再計算各點施工高度,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)各點高

8、程差較小時,可保證一定精度,否則誤差較大。平均高程法。間隔20m左右測量1個碎部點,再將所有碎部點高程相加取平均值,并作為該測區(qū)平均高程。該法常為施工單位所采用,顯見誤差較大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)計高程,再計算出填方或挖方土石方量的方法。這種方法可實現(xiàn)土方不運出或運進,如原始測點較密而準(zhǔn)確,并采用計算機技術(shù),則是比較理想的做法。采用autocad計算土石方量。autocad軟件是工程中常用軟件,如能正確地將測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到軟件中,利用軟件強大的計算功能,是簡便、快捷、高效的做法5。土石方量的精度取決于原始測量數(shù)據(jù)。采用專業(yè)軟件計算土石方量。有不少專業(yè)的軟件可用來計

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