基于DTM法的兩期間土方計(jì)算在復(fù)雜地形基礎(chǔ)土方工程量結(jié)算復(fù)核中的實(shí)例應(yīng)用探討

蔣飛

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽(yáng) 618000）

在各類工程建設(shè)中，招標(biāo)工程量清單中標(biāo)明的工程量是招標(biāo)人根據(jù)擬建工程設(shè)計(jì)文件估算的工程量，不能作為承包人在履行合同義務(wù)中應(yīng)予以完成的準(zhǔn)確工程量。實(shí)際和準(zhǔn)確的工程量需要發(fā)承包雙方根據(jù)合同約定，對(duì)承包人完成合同工程的數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算和確認(rèn)，這是發(fā)包人向承包人確認(rèn)和支付合同價(jià)款的前提和依據(jù)。工程數(shù)量復(fù)核的依據(jù)是經(jīng)監(jiān)理單位現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)發(fā)包方確認(rèn)的工程結(jié)算清單，但人為因素影響較大，很難客觀反映施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程量的變化。因基礎(chǔ)土方工程具有不可逆和隱蔽的特性，且發(fā)承包雙方利益差異性較大，當(dāng)屬其工程數(shù)量復(fù)核難度最大，因此將其作為工程量結(jié)算復(fù)核的重點(diǎn)。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)土方工程量計(jì)算，無(wú)論是手算還是工程計(jì)量軟件計(jì)算，均受到多種條件的限制，都需要將原始地貌修整為水平、一個(gè)或幾個(gè)坡度的施工場(chǎng)地，且需要計(jì)算大量的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度大大降低，給工程管理造成極大的不利影響。近幾年隨著國(guó)內(nèi)測(cè)繪技術(shù)不斷發(fā)展，南方測(cè)繪儀器公司開發(fā)了新一代數(shù)字化地形地籍成圖軟件南方CASS，其土石方量的計(jì)算功能是目前常用的計(jì)算土石方量的方法之一。借助CASS 軟件中基于DTM 法的兩期間土方計(jì)算，對(duì)于山地等地形起伏較大的復(fù)雜地形條件下的基礎(chǔ)土方工程，可以精確計(jì)算施工前后兩期間土方變化，為基礎(chǔ)土方工程量結(jié)算復(fù)核提供了重要依據(jù)。

1 DTM 計(jì)算法

DTM 法是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助土方計(jì)算的重要方法之一，以數(shù)字地面模型DTM 為基礎(chǔ)進(jìn)行土方量的計(jì)算。DTM 法適合地面不規(guī)則或地形起伏較大等復(fù)雜地形，能夠快速精確地計(jì)算開挖前后兩期間土方量變化。

兩期間土方計(jì)算是指對(duì)同一區(qū)域內(nèi)開挖前后進(jìn)行兩次地形測(cè)量，根據(jù)設(shè)計(jì)高程和地形測(cè)量數(shù)據(jù)坐標(biāo)值（x，y，z），使用兩次測(cè)量得到的高程數(shù)據(jù)分別進(jìn)行建模、疊加，利用實(shí)測(cè)的地形特征點(diǎn)、離散點(diǎn)建立DTM 模型構(gòu)造出在指定區(qū)域內(nèi)的不規(guī)則鄰接三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)，計(jì)算每一個(gè)三棱錐體的挖填方量累計(jì)得到計(jì)算區(qū)域內(nèi)總的挖填土方量并繪制挖填分界線。

2 工程實(shí)例應(yīng)用

2.1 工程概況

某學(xué)院鋼框架結(jié)構(gòu)圖書館工程，地上4 層，建筑總面積約3 859 m2，地處四川盆地紅層丘陵區(qū)的西北部邊緣，場(chǎng)地屬于切割丘狀低山地貌，場(chǎng)地等高線如圖1 所示。該工程建筑平面布置形式為異形，采用鋼柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，如圖2 所示，各獨(dú)立基礎(chǔ)埋深差異較大，且地形起伏較大。受到本工程場(chǎng)地條件限制，若采用傳統(tǒng)方法，計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度大大降低。

圖1 場(chǎng)地等高線

圖2 基礎(chǔ)平面布置圖

2.2 基礎(chǔ)土方工程量計(jì)算

第一，收集數(shù)據(jù)。DTM 法兩期間土方計(jì)算是依靠建立三角網(wǎng)來(lái)生成計(jì)算模型，而三角網(wǎng)的實(shí)質(zhì)就是用許多相互連接在一起的空間三角形來(lái)構(gòu)建地面的起伏模型，模擬地表的地形起伏情況，因此，必須要有大量高程數(shù)據(jù)才能用三角網(wǎng)法來(lái)進(jìn)行土方量計(jì)算，其計(jì)算精度與原始數(shù)據(jù)測(cè)量密切相關(guān)，是其計(jì)算準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)。

采用全站儀等高程測(cè)量工具導(dǎo)出開挖前原始地貌測(cè)量數(shù)據(jù)和開挖后基底和基坑周邊測(cè)量數(shù)據(jù)，并對(duì)導(dǎo)出的DAT數(shù)據(jù)文件進(jìn)行校核，剔除不合理的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，原始地貌測(cè)量數(shù)據(jù)和開挖后測(cè)量數(shù)據(jù)分別存盤。DAT 數(shù)據(jù)文件格式應(yīng)為英文狀態(tài)下“序號(hào),,y,x,z”。

第二，展原始高程點(diǎn)。利用CASS 土方計(jì)量軟件將原始地貌高程數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入軟件中。打開CASS 軟件，點(diǎn)擊繪圖處理→展高程點(diǎn)→打開原始地貌高程測(cè)量數(shù)據(jù)文件（校核后的DAT 數(shù)據(jù)文件）→在CASS 界面左下角選擇合適的比例尺完成展點(diǎn)。

第三，確定計(jì)算區(qū)域邊界線。展高程點(diǎn)后根據(jù)項(xiàng)目建筑坐標(biāo)點(diǎn)位對(duì)需要進(jìn)行土方計(jì)算范圍的邊界點(diǎn)位利用多段線進(jìn)行連接閉合。這里需要注意的是畫多段線對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行圈圍時(shí)，邊界線必須是完全閉合的，繪制時(shí)可以用命令C 進(jìn)行閉合。

第四，建立一期三角網(wǎng)。建立不規(guī)則三角網(wǎng)應(yīng)充分考慮實(shí)際地形變化、地勢(shì)走向和基坑開挖等因素，因此在軟件中生成三角網(wǎng)時(shí)應(yīng)勾選“建模過程考慮地形線或建模過程考慮陡坎”。CASS 軟件中具體操作步驟如下，點(diǎn)擊等高線→建立DTM→在建立DTM 對(duì)話框內(nèi)選擇由圖面高程點(diǎn)生產(chǎn)→選擇計(jì)算區(qū)域邊界線→生成三角網(wǎng)。

由于CASS 軟件中計(jì)算區(qū)域邊界線內(nèi)生成的不規(guī)則三角網(wǎng)是隨機(jī)連接，其中有一些三角形的連接可能與實(shí)際情況出入較大且不符合計(jì)算要求，需要人為刪除或修改這些不符合實(shí)際的三角形，在CASS 軟件中具體操作步驟如下：選擇等高線，刪除三角網(wǎng)，然后對(duì)應(yīng)實(shí)際地形的變化，尤其是穿過斜坡、陡坎時(shí)以及針對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)開挖后基底和基坑周邊部位，應(yīng)對(duì)三角網(wǎng)進(jìn)行手工調(diào)整，讓生成的模型盡可能地符合工程實(shí)際情況。修改完成后保存三角網(wǎng)文件，文件類型為“.SJW”文件。

第五，建立二期三角網(wǎng)。重復(fù)以上步驟，在選擇文件時(shí)選擇開挖后的測(cè)量數(shù)據(jù)，生成第二期三角網(wǎng)并存盤。

3 計(jì)算結(jié)果對(duì)比

根據(jù)承包方施工記錄，施工現(xiàn)場(chǎng)開挖土方全部外運(yùn)，通過自卸汽車裝載量和車次計(jì)算外運(yùn)土方虛方量共計(jì)約為5 200m3，依據(jù)GB 50854—2013《房屋建筑與裝飾工程工程量計(jì)算規(guī)范》規(guī)定，土方天然密實(shí)體積與虛方體積折算系數(shù)為1.3，則土方天然密實(shí)體積約為4 000 m3。分析對(duì)比得知，采用DTM 法計(jì)算該項(xiàng)目基礎(chǔ)土方量與現(xiàn)場(chǎng)開挖統(tǒng)計(jì)量誤差為4.425%，說明結(jié)果準(zhǔn)確可靠，獲得了發(fā)承包雙方的一致認(rèn)同，其結(jié)果可以作為工程結(jié)算復(fù)核的依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

DTM 法兩期間土方計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)度主要取決于對(duì)實(shí)際地形的測(cè)量，包括各種地形變化點(diǎn)的采集、采點(diǎn)過程中測(cè)量的精度等，高程點(diǎn)采集越密，其計(jì)算模型就更接近實(shí)地，計(jì)算土方量精度越高。對(duì)于計(jì)算獨(dú)立基礎(chǔ)土方工程量，基坑底部和基坑周邊的測(cè)量數(shù)據(jù)尤為重要，直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

DTM 法兩期間土方計(jì)算是目前較為科學(xué)準(zhǔn)確的土方量計(jì)算方法，能夠很好地結(jié)合地形因素，構(gòu)建的不規(guī)則三角網(wǎng)能很好地適應(yīng)復(fù)雜、不規(guī)則地形，從而更好地表達(dá)真實(shí)的地面特征，但在生成三角網(wǎng)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際地形對(duì)不符合實(shí)際的三角網(wǎng)進(jìn)行修改或刪除，通過人為干預(yù)調(diào)整，使得模型建立更貼近實(shí)際地形。通過實(shí)例應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，其計(jì)算結(jié)果獲得發(fā)承包雙方的一致認(rèn)同，能夠最大限度地保護(hù)發(fā)承包雙方利益，從根本上化解工程量糾紛，為基礎(chǔ)土方工程量的結(jié)算復(fù)核提供了重要依據(jù)，此方法對(duì)類似土方量計(jì)算問題具有一定的借鑒作用。