土方量計(jì)算應(yīng)用與分析

廉波(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

土方量計(jì)算應(yīng)用與分析

廉波(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

工程建設(shè)中經(jīng)常需要進(jìn)行場(chǎng)地平整和設(shè)計(jì)放坡，由此產(chǎn)生的土方量與工程投資直接相關(guān)，如何準(zhǔn)確地計(jì)算土方量對(duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)和資金分配都具有十分重要的意義。本文對(duì)幾種常用土方計(jì)算方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)合工程實(shí)踐介紹了DEM法、斷面法和方格網(wǎng)法土方計(jì)算在工程中的應(yīng)用，總結(jié)了工作經(jīng)驗(yàn)。

土方計(jì)算;DEM法;斷面法;方格網(wǎng)法

1 工程概況

某石油儲(chǔ)備庫(kù)工程設(shè)計(jì)原油儲(chǔ)罐42座，設(shè)計(jì)總庫(kù)容420萬(wàn)方，總用地面積近80萬(wàn)平方米，庫(kù)區(qū)主要以丘陵、山地為主，受場(chǎng)地高差大、進(jìn)場(chǎng)道路高程低等因數(shù)影響，設(shè)計(jì)中以豎向盡可能土石方平衡為原則，預(yù)算土石方總填挖方量1100萬(wàn)立方米。如此巨大的土石方工作量，如何準(zhǔn)確、快速的量算，對(duì)工程的建設(shè)周期和經(jīng)濟(jì)效益有著至關(guān)重要的影響。因此，工作中我們結(jié)合工程實(shí)際對(duì)多種土方計(jì)算方法進(jìn)行了大量的對(duì)比分析，最終確定以DEM法土方計(jì)算為主，根據(jù)工程實(shí)際靈活運(yùn)用斷面法和方格網(wǎng)法進(jìn)行土方計(jì)算，有效地節(jié)約了成本，為工程的順利實(shí)施提供了有力地保證。

2 常用土方計(jì)算方法對(duì)比

2.1 DEM法

DEM（數(shù)字高程模型）是數(shù)字地面模型的一種，是以實(shí)地坐標(biāo)（X，Y）和高程屬性（H）為主要元素的數(shù)據(jù)集合，從微分角度三維地描述測(cè)區(qū)地形地貌的空間分布，利用實(shí)測(cè)地面碎部點(diǎn)、特征點(diǎn)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，對(duì)計(jì)算區(qū)域按三棱柱法計(jì)算土方（如圖一）。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：計(jì)算精確度相對(duì)較高，模型建立逼真，適用于精度要求較高的工程。但要求外業(yè)測(cè)定的碎部點(diǎn)能夠準(zhǔn)確反映地形細(xì)部特征、地形變換特征等。

2.2 斷面法

斷面法是根據(jù)土方計(jì)算范圍將場(chǎng)地劃分為若干平行的橫截面，由兩斷面的平均截面積和斷面間距計(jì)算斷面間土方量，各斷面間土方量之和為總土方量（如圖二）。該方法主要應(yīng)用于道路、河流等狹長(zhǎng)帶狀區(qū)域的方量計(jì)算，在大面積復(fù)雜區(qū)域和計(jì)算區(qū)域隨時(shí)變化的情況下,外業(yè)操作復(fù)雜，計(jì)算效率低，粗差較大。

圖二斷面法土方計(jì)算模型

2.3 方格網(wǎng)法

方格網(wǎng)法是按照計(jì)算范圍將場(chǎng)地劃分為一定間距的方格，從地形圖或?qū)崪y(cè)得到每個(gè)方格角點(diǎn)的高程，對(duì)每個(gè)格網(wǎng)面按四角高程取平均值計(jì)算土方，各方格土方量之和為總土方量。該方法直觀、易懂、計(jì)算簡(jiǎn)單，適用于大面積相對(duì)平緩的區(qū)域，但方格網(wǎng)四角高程多為內(nèi)插求得，計(jì)算中也未考慮地性線，所以在計(jì)算前必須手工加密高程點(diǎn)，對(duì)于復(fù)雜地形加密點(diǎn)工作量大、計(jì)算精度與格網(wǎng)間距有關(guān)。

3 工程應(yīng)用

該石油儲(chǔ)備庫(kù)工程涉及土石方工程量巨大，場(chǎng)區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，地貌相對(duì)破碎，要求土方量算工作準(zhǔn)確快速，并且給出簡(jiǎn)單、直觀容易判讀的土石方開(kāi)挖前后場(chǎng)地高程數(shù)據(jù)，以便準(zhǔn)確的按照設(shè)計(jì)要求施工。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比分析我們發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)土石方工作區(qū)域按地形變化特點(diǎn)可大致分為三個(gè)類型，工作中結(jié)合不同的地形特點(diǎn)采用合適的量算方法，節(jié)省了大量的人力物力，也為工程建設(shè)贏得了寶貴的時(shí)間。

（1）北側(cè)邊坡爆破區(qū)、罐區(qū)山體表層植被土清理區(qū)、儲(chǔ)罐基礎(chǔ)巖石爆破區(qū)以及場(chǎng)區(qū)內(nèi)土石方二次倒運(yùn)土方集中了整個(gè)工程的大部分土石方量，這些區(qū)域共同表現(xiàn)為地形復(fù)雜、高程變化大，填挖方范圍不規(guī)則且涉及土石方量大，計(jì)算精度要求較高，比較符合DEM法的計(jì)算特點(diǎn)，因此我們對(duì)這部分土石方采用了DEM法進(jìn)行計(jì)算，為了直觀起見(jiàn)我們配以方格網(wǎng)數(shù)據(jù)作為爆破和開(kāi)挖的參考依據(jù)。

（2）網(wǎng)箱基礎(chǔ)碾壓區(qū)、儲(chǔ)罐環(huán)梁開(kāi)挖爆破、進(jìn)場(chǎng)道路以及排洪渠開(kāi)挖部分均呈規(guī)則的條帶狀分布，采用斷面法土方計(jì)算更為方便快捷，為了使計(jì)算土方量準(zhǔn)確可靠，我們對(duì)部分土方以斷面法和DEM法分別進(jìn)行了量算對(duì)比（如表-1）。

表-1斷面法與DEM法土方計(jì)算對(duì)比

（3）罐組區(qū)域場(chǎng)地平整、消防水池開(kāi)挖都是在平緩區(qū)域進(jìn)行的，并且需要提供直觀的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以便指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)此我們采用方格網(wǎng)法進(jìn)了土方計(jì)算，計(jì)算精度以及施工效果良好。

4結(jié)語(yǔ)

（1）DEM法土石方計(jì)算中每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)都直接參與了計(jì)算，土石方測(cè)量精度與外業(yè)采集點(diǎn)的密度和準(zhǔn)確性密切相關(guān)。

（2）內(nèi)業(yè)計(jì)算前連接地性線，生成等高線，適當(dāng)加密地性線上高程點(diǎn)，能有效提高計(jì)算精度。

（3）斷面法土方計(jì)算在規(guī)則條帶狀場(chǎng)地中計(jì)算精度較高，且量算簡(jiǎn)單、快捷。

（4）方格網(wǎng)法土方計(jì)算精度隨著格網(wǎng)間距的減小顯著提高，但計(jì)算量也隨之增大；方格網(wǎng)法計(jì)算能提供簡(jiǎn)單直觀的格網(wǎng)數(shù)據(jù)，施工應(yīng)用非常方便。

[1]CASS7.0軟件操作手冊(cè).

[2]羅德仁等.工程土方量計(jì)算比較分析.東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.