土石方測量方案完整版

1、土石方測量方案土石方測量方案公司二。一三年八月一、概述土方量的計(jì)算是建筑工程施工的一個(gè)重要步驟。工程施工前的 設(shè)計(jì)階段必須對土石方量進(jìn)行預(yù)算，它直接關(guān)系到工程的費(fèi)用概算及 方案選優(yōu)。在現(xiàn)實(shí)中的一些工程項(xiàng)目中，因土方量計(jì)算的精確性而 產(chǎn)生的糾紛也是經(jīng)常遇到的。如何利用測量單位現(xiàn)場測出的地形數(shù) 據(jù)或原有的數(shù)字地形數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確的計(jì)算出土方量就成了人們?nèi)找?關(guān)心的問題。一、高程點(diǎn)測量及地形圖修測外業(yè)測量對土石方計(jì)算和準(zhǔn)確性至關(guān)重要，所以在計(jì)算前應(yīng)對 現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地測量，測量數(shù)據(jù)必須要格把關(guān)，務(wù)必達(dá)到規(guī)范要求。 其過程按1： 500地形測量要求控制并增加高程點(diǎn)采集。(一)作業(yè)技術(shù)依據(jù)1、工程測量規(guī)范(GB

2、500293)(簡稱“規(guī)范”)2、1:500 1:1000 1:2000 地形圖圖式(GB/T79291995)3、全球定位系統(tǒng)城市測量技術(shù)規(guī)程(CJJ73-97)(二)導(dǎo)線點(diǎn)控制測量1、根據(jù)工程已有控制點(diǎn)情況良好情況下做導(dǎo)線控制測量。2、加密控制在首級控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上按I、II級導(dǎo)線、圖根點(diǎn)分級進(jìn) 行，標(biāo)志采用簡易標(biāo)志，I級導(dǎo)線點(diǎn)按I。1、Io：進(jìn)行編號，II 級導(dǎo)線點(diǎn)按H。1、II02流水編號,圖根點(diǎn)按、T2流水編 號。3、導(dǎo)線測量主要技術(shù)要求等級導(dǎo)線 長度 (km)平均 邊長 (km)測角中 誤差 ()測距 中誤 差 (mm)測距相對 中誤差測回?cái)?shù)方位角 閉合差 (")相對 閉合

3、差D工DJ：dj3一級45151/3000024W1/15000二級8151/14000131/10000三級1215W1/70001224GW1/50004、控制測量的觀測均采用日本拓普康全站儀進(jìn)行(己鑒定為I級全站儀)。水平方向觀測的技術(shù)要求為：等級儀器型號光學(xué)測微器兩次重 合讀數(shù)之差 ()半測 回歸零差 (")一測回中2 倍照準(zhǔn)差變 動(dòng)()同一方向值 各測回較差 ()一級導(dǎo)線D工121812及以下DJ618245、I、n級導(dǎo)線點(diǎn)高程控制測量采用全站儀測距三角高程測量，精度按5等要求，其技術(shù)指標(biāo)為儀 器垂直角 測回?cái)?shù)指標(biāo)差較差垂直角較差對向觀測 高差較差附合或環(huán)形閉合差SET 2

4、11 02(對向)W10W1060 (mm)30 JZ D (mm)6、I、n級導(dǎo)線的平差計(jì)算采用平差易專門軟件進(jìn)行(南方測 繪儀器公司)，平差結(jié)果以平差報(bào)告輸出。圖根點(diǎn)成果利用全站儀 自動(dòng)記錄計(jì)算，不保留中間觀測成果。(三)GPS控制網(wǎng)觀測技術(shù)要求對工程區(qū)域控制點(diǎn)情況較差的采用GPS控制網(wǎng)觀測。1、儀器選型GPS觀測采用美國Trimble公司的Trimble GPS-5700雙頻接 收機(jī)，標(biāo)稱精度為5mm+lppmo所有儀器在觀測前均按規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測。2、儀器檢驗(yàn)四臺套Trimble GPS-5700雙頻接收機(jī)同國家光電測距儀檢測 中心檢測，檢測項(xiàng)目有：靜態(tài)測量精度、靜態(tài)測量重復(fù)精度、

5、接收 機(jī)內(nèi)部噪聲水平、天線相位中心與幾何中心一致性等。檢定結(jié)果四 臺套GPS雙頻接收機(jī)均合格，可以應(yīng)用于生產(chǎn)。3、GPS觀測技術(shù)要求（1）觀測采用美國Trimble公司的Trimble GPS - 5700雙頻接 收機(jī)（四臺套）；（2）衛(wèi)星高度角大于15° ,有效觀測衛(wèi)星數(shù)大于4顆，平均重 復(fù)設(shè)站數(shù)大于2,獨(dú)立閉合環(huán)邊數(shù)小于5條，同步觀測時(shí)段長度 為90分鐘，數(shù)據(jù)采樣間隔為15秒，儀器對中誤差不大于1mm, 天線高量測誤差小于2mm；（3）作業(yè)前應(yīng)編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表，選擇最佳觀測時(shí) 段。根據(jù)接收機(jī)臺數(shù)，網(wǎng)形等編制作業(yè)調(diào)度表。（三）高程點(diǎn)地形及圖修測1、采用全站儀全野外數(shù)字采樣

6、、用計(jì)算機(jī)配合專門軟件成圖。2、成圖圖幅一般為50cmX50cm,圖名及分幅規(guī)格依照圖式及規(guī)范 分幅。3、高程點(diǎn)的密度以滿足土方計(jì)算、地物、地貌的測繪為原則，通視 良好且地形簡單平坦區(qū)可適當(dāng)放稀，對居民點(diǎn)等房屋密集區(qū)保證有 足夠的點(diǎn)位。4、高程點(diǎn)及地形圖修測基本精度及要求1、基本等高距選用0.5米；2、圖根點(diǎn)對于起算點(diǎn)的平面位置中誤差不超過圖上0.1mm,高 程中誤差不超過5cm；3、圖上地物點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差按“規(guī)范” 4. 1.5條執(zhí)行。高程點(diǎn) 對相鄰圖根點(diǎn)中的誤差按“規(guī)范”條執(zhí)行。4、高程注記點(diǎn)圖上應(yīng)分布均勻，每平方分米不少于812點(diǎn)。 圖根、碎部點(diǎn)高程均取至厘米注記。鐵路、公路中心線交錯(cuò)排

7、列注 記。溝渠底高程圖上注記間隔10cm,并測注溝寬。注記以分式標(biāo) 注，分母為溝底高程，分子為溝寬（注至分米）。并指明測定位 置。獨(dú)立地物位置、檢修井蓋頂、鐵路軌道、道路交叉中心及轉(zhuǎn)彎 處、河流、溝渠、塘岸邊、建筑物墻基腳、橋面、較大庭院內(nèi)、土 堆頂、坑穴底、坡度變化處、坎邊等都應(yīng)測注高程。5、測繪內(nèi)容及表示方法（1）各類控制點(diǎn)一律按“圖示”符號表示。（2）居民地是地形圖的重要地物因素，各類建筑物及主要附屬設(shè)施應(yīng)按實(shí)地輪廓準(zhǔn)確測繪。房屋輪廓一律以墻腳外沿測繪，按其樓層、建筑物性質(zhì)、主要 房屋和附加房屋區(qū)分表示，房屋性質(zhì)按碎、磚、木劃分。碎：一般 指鋼筋混凝框架結(jié)構(gòu)，磚：以鋼筋混凝土為主要建筑材

8、料的堅(jiān)固房 屋和以磚、木為主要建筑材料的普通房屋，此類房屋一般，簡單房 屋屋頂為瓦者，注“木”；兩層及兩層以上的房屋要加注層數(shù)。（3）獨(dú)立地物具有方位作用，一律要測繪。尤應(yīng)注意一、二類 方位物的施測精度，并測注高程。墳地應(yīng)測繪。（4）道路測繪普通公路及鋪裝水泥路面公路，要測繪鋪面寬，并注記鋪面材 料。路邊排水溝應(yīng)表示。（5）永久性的電力線、通訊線、路燈及電桿位置應(yīng)實(shí)測。永久 性的柵欄、欄桿、籬笆均應(yīng)測繪。地下管線只測繪裸露部分，檢修井實(shí)測。（6）河流、塘、堰應(yīng)測繪河岸線、水涯線。水涯線按測圖時(shí)之 水位測定，但應(yīng)注意上下游及圖幅間的合理、協(xié)調(diào)。（7）地貌用地貌符號、高程注記及等高線表示。本區(qū)測繪

9、等高 線區(qū)域不多，故應(yīng)注意加注等高線注記（示坡線、等高線高程）以 便于讀圖。土堆和坑穴應(yīng)予測繪。二、土石方計(jì)算高程點(diǎn)及數(shù)字化地形圖完成后方進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，根據(jù)工程采用 不同計(jì)算方法；比較經(jīng)常的幾種計(jì)算土方量的方法有：方格網(wǎng)法、 等高線法、斷面法、DTM法、區(qū)域土方量平衡法和平均高程法等。在較為平坦的平原區(qū)和地形起伏不大的場地，宜采用方格網(wǎng) 法。這種方法計(jì)算的數(shù)據(jù)量小，計(jì)算速度快，省卻了 DTM法龐大的 數(shù)據(jù)存儲量。在狹長地帶，比如公路、水渠等則適宜使用斷面法進(jìn)行計(jì)算土 方量。在地形起伏較大、精度要求高的一些山區(qū)則需要用到TIX的計(jì) 算方法。但是也要考慮到，如果地圖本身數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)儲存量的 問題

10、?？傊?，在對土方量進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要考慮到地形特征、精度要求 以及施工成本等方面的情況，選擇合適的計(jì)算方法，達(dá)到最優(yōu)的目 的（一）斷面法當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜起伏變化較大，或地狹長、挖填深度較大且不規(guī)則 的地段，宜選擇橫斷面法進(jìn)行土方量計(jì)算。9上圖為一渠道的測量圖形，利用橫斷面法進(jìn)行計(jì)算土方量時(shí),可根據(jù)渠LL,按一定的長度L設(shè)橫斷面Al、A2、A3Ai等。斷面法的表達(dá)式為u=士匕=£小）% i-2i-2在（1）式中，AiT, Ai分別為第i單元渠段起終斷面的填（或 挖）方面積；Li為渠段長；Vi為填（或挖）方體積。土石方量精度與間距L的長度有關(guān)，L越小，精度就越高。但 是這種方法計(jì)算量大，尤其是在范

11、圍較大、精度要求高的情況下更 為明顯;若是為了減少計(jì)算量而加大斷面間隔，就會降低計(jì)算結(jié)果的 精度；所以斷面法存在著計(jì)算精度和計(jì)算速度的矛盾。（二）方格網(wǎng)法計(jì)算對于大面積的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平 緩的場地適宜用格網(wǎng)法。這種方法是將場地劃分成若干個(gè)正方形格 網(wǎng)，然后計(jì)算每個(gè)四棱柱的體積，從而將所有四棱柱的體積匯總得 到總的土方量。在傳統(tǒng)的方格網(wǎng)計(jì)算中，土方量的計(jì)算精度不高。 現(xiàn)在我們引入一種新的高程內(nèi)插的方法，即楊赤中濾波推估法。1、楊赤中推估楊赤中濾波與推估法就是在復(fù)合變量理論的基礎(chǔ)上，對己知離 散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)式加權(quán)游動(dòng)平均，然后在濾波的基礎(chǔ)上，建立隨 即特征函數(shù)和估值協(xié)方

12、差函數(shù)，對待估點(diǎn)的屬性值（如高程等）進(jìn) 行推估。2、待估點(diǎn)高程值的計(jì)算首先繪方格網(wǎng)，然后根據(jù)一定范圍內(nèi)的各高程觀測值推估方格 中心0的高程值/以繪制方格時(shí)要根據(jù)場地范圍繪制。由離散高程點(diǎn)計(jì)算待估點(diǎn)高程為 X凡=二5&I（2）9其中，為，為凡為參加估值計(jì)算的各離散點(diǎn)高程觀測 值，片為各點(diǎn)估值系數(shù)。而后進(jìn)一步求得最優(yōu)估值系數(shù)，進(jìn)而得到 最優(yōu)的高程估值。3、挖（填）土方量區(qū)域面積的計(jì)算如果，土方量計(jì)算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。那么在面積 進(jìn)行計(jì)算時(shí)，先對判斷方格網(wǎng)中心點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)，如果在，那 么就要計(jì)算該格網(wǎng)的面積，否則可以將該格網(wǎng)面積略去。如圖3所示，首先對格網(wǎng)中心點(diǎn)P進(jìn)行判斷，可以

13、采用垂線法，即過P （/J。）點(diǎn)作平行于y軸向下的射線9X=湎 y< /設(shè)多邊形任意一邊的端點(diǎn)為式和乂）K+1（%】，乂G,令8 = Q一句）&一g.）、A二必十%（少見一乃）卜%二（x-rp/（1）當(dāng)5<0時(shí)，若y>H,則射線與該邊有交點(diǎn)，否則無交點(diǎn)，若y=H,則知P在多邊形上。(2)當(dāng)8=0時(shí),若x="則當(dāng)y>X時(shí)，二者有交點(diǎn)(程%),當(dāng) y乃時(shí)，不予考慮。當(dāng)yJ，時(shí)，說明P在多邊形上。若x=k，方法 同上。(3)當(dāng)5 >0時(shí)，不予考慮。對多邊形各邊進(jìn)行上述判斷，并統(tǒng)計(jì)其交點(diǎn)個(gè)數(shù)m,當(dāng)m為奇 數(shù)時(shí)，則P在多邊形內(nèi)部，否則P不在多邊形內(nèi)部。通過

14、對圖中寫、凡點(diǎn)的判斷可以知道，片位于多邊形內(nèi)，巴位 于多邊形外。那么，鳥所在的格網(wǎng)的面積要進(jìn)行計(jì)算，而凡所在的 格網(wǎng)的而積則可以略去。然后利用楊赤中濾波推估法求得的每個(gè)方格網(wǎng)的中心點(diǎn)的高程 值與格網(wǎng)面積進(jìn)行計(jì)算。即二%尸/j)3(3)ij表示第i行j列的小方格網(wǎng)，a, b為格網(wǎng)的邊長，最后匯 總土方量。(三)DTM法(不規(guī)則三角網(wǎng)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(shí)測地形碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)進(jìn)行三角構(gòu)網(wǎng)，對計(jì)算區(qū)域按三棱柱 法計(jì)算土方?；诓灰?guī)則三角形建模是直接利用野外實(shí)測的地形特征點(diǎn)（離 散點(diǎn)）構(gòu)造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)。相對于規(guī)則格 網(wǎng)，不規(guī)則三

15、角網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：三角網(wǎng)中的點(diǎn)和線的分布密度和 結(jié)構(gòu)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(jié) 點(diǎn);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(guān)鍵的地形 特征，以及能很好地適應(yīng)復(fù)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TIN算出的土方量時(shí)就大大提高了計(jì)算 的精度。1、三角網(wǎng)的構(gòu)建對于不規(guī)則三角網(wǎng)的構(gòu)建在這里采用兩級建網(wǎng)方式。第一步，進(jìn)行包括地形特征點(diǎn)在內(nèi)的散點(diǎn)的初級構(gòu)網(wǎng)。一般來說，傳統(tǒng)的TIN生成算法主要有邊擴(kuò)展法，點(diǎn)插入法,遞 歸分割法等，以及它們的改進(jìn)算法。在此僅簡單介紹一下邊擴(kuò)展法。所謂邊擴(kuò)展法，就是指先從點(diǎn)集中選擇一點(diǎn)作為起始三角形的 一個(gè)端點(diǎn)，然

16、后找離它距離最近的點(diǎn)連成一個(gè)邊，以該邊為基礎(chǔ)，遵 循角度最大原則或距離最小原則找到第三個(gè)點(diǎn),形成初始三角形。由 起始三角形的三邊依次往外擴(kuò)展，并進(jìn)行是否重復(fù)的檢測，最后將 點(diǎn)集內(nèi)所有的離散點(diǎn)構(gòu)成三角網(wǎng)，直到所有建立的三角形的邊都擴(kuò) 展過為止。在生成三角網(wǎng)后調(diào)用局部優(yōu)化算法，使之最優(yōu)。2、三角網(wǎng)的調(diào)整第二步，根據(jù)地形特征信息對初級三角網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)形調(diào)整。這樣 可使得建模流程思路清晰，易于實(shí)現(xiàn)。地性線的特點(diǎn)及處理方法所謂地性線就是指能充分表達(dá)地形形狀的特征線地性線不應(yīng)該 通過TIN中的任何一個(gè)三角形的內(nèi)部,否則三角形就會“進(jìn)入”或 “懸空”于地面,與實(shí)際地形不符,產(chǎn)生的數(shù)字地面模型(DTM)有錯(cuò)。當(dāng)?shù)?/p>

17、性線與一般地形點(diǎn)一道參加完初級構(gòu)網(wǎng)后，再用地形特征 信息檢查地性線是否成為了初級三角網(wǎng)的邊，若是，則不再作調(diào) 整；否則，按圖6作出調(diào)整?？傊?jiǎng)?wù)必保證TIN所表達(dá)的數(shù)字地 而模型與實(shí)際地形相符。圖4在TIN建模過程中對地性線的處理如圖4 (a)所示，為地性線，它直接插入了三角形內(nèi)部，使得建立的TI偏離了實(shí)際地形，因此需要對地性線進(jìn)行處理，重新調(diào)整三角網(wǎng)。圖4 (b)是處理后的圖形，即以地性線為三角邊，向兩側(cè)進(jìn)行 擴(kuò)展，使其符合實(shí)際地形。地物對構(gòu)網(wǎng)的影響及處理方法等高線在遭遇房屋、道路等地物時(shí)需要斷開，這樣在地形圖生 成TI時(shí)，除了要考慮地性線的影響之外，更應(yīng)該顧及到地物的影 響。一般方法是：先

18、按處理地形結(jié)構(gòu)線的類似方法調(diào)整網(wǎng)形；然 后，用“垂線法”判別閉合特征線影響區(qū)域內(nèi)的三角形重心是否落 在多邊形內(nèi)，若是，則消去該三角形(在程序中標(biāo)記該三角形記 錄)；否則保留該三角形。經(jīng)測試后，去掉了所有位于地物內(nèi)部之三 角形，從而在特征線內(nèi)形成“空白地”。陡坎的地形特點(diǎn)及處理方法遭遇陡坎時(shí)，地形會發(fā)生劇烈的突變。陡坎處的地形特征表現(xiàn) 為：在水平面上同一位置的點(diǎn)有兩個(gè)高程且高差比較大；坎上坎下 兩個(gè)相鄰三角形共享由兩相鄰陡坎點(diǎn)連接而成的邊。當(dāng)構(gòu)造TIN 時(shí)，只有顧及陡坎地形的影響，才能較準(zhǔn)確的反映出實(shí)際地形。對陡坎的處理如圖所示:圖5對陡坎的處理如圖5 (a)所示，點(diǎn)4為實(shí)際測量的陡坎上的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)其 實(shí)有兩個(gè)高程值，不符合實(shí)際的地形特征。在調(diào)整時(shí)將各點(diǎn)沿坎下 方向平移了 1mm，得到了 58各點(diǎn)，其高程值根據(jù)地形圖量取的坎 下比高計(jì)算得到。將所有的坎上、坎下點(diǎn)合并連接成一閉合折線， 并分別擴(kuò)充連接三角形，即得到調(diào)整后的圖5 (b) o3、三角網(wǎng)法計(jì)算土方量三角網(wǎng)構(gòu)建好之后，用生成的三角網(wǎng)來計(jì)算每個(gè)三棱柱的填挖 方量,最后累積得到指定范圍