土石方量计算方法的对比.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER149第 40卷第 1期0 引言在工程建设当中，土石方量计算是非常重要的工作，直接影响着施工的进度和费用。如何精准快速的把土石方量计算出来是工程人员比较关心的一个问题。其实在实际生产应用当中，使用不同的计算方法计算同一区域的土石方量的差异有时相当大，因此用不同方法计算结果进行对比分析就显得非常重要。该文对施工过程中所剩余方量分别用DTM 法、方格网法、断面法进行计算对比。1 土石方计算方法1.1 数字地面模型（DTM）法数字地面模型（DTM）法是根据现场实测地形数据的三维坐标（x，y，z）相邻坐标点相连并且不超过场地设计标高构成三角形的计算方法，不做内插值的计算，可以确保各点数据的精确性。当相邻的三角形相互连接时，有时会出现于实际地形不相符合的部位，三角网出现这种情况时，可能是其中的一条边悬空或者穿过实际地形。此时要引入地性线，先把地性线的边连接起来，再生成三角网然后根据地性线修改重组错误的三角网直至与实际地貌相符1。DTM 法是用修改好后的三角网在设计高程下来计算出每一个三棱柱的填挖土石方量，然后将区域内所有三棱柱挖方（填方）土石方量相加得出的数值就是该区域内的挖（填）方量总工程量，并且会自动绘制计算范围内设计高程处填挖方分界线。数字地面模型（DTM）法在 cass9.1 中土石方计算有 3 种形式可以选择，分别为：图上三角网、图上高程点、坐标文件。用 3 种方法计算同一个文件生成的数据，算出的土石方量计算方法的对比赵坤（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）摘要：土石方是工程建设中一项基础性的工作，并且是工程造价中重要部分之一。为提高土石方计算精度，以及后续工程款拨付的依据，对数字地面模型（DTM）法、断面法和方格网法，根据大型土石方实测数据，使用 3 种方法分别对 2 地块进行计算土石方工程量。结果表明：DTM 法计算土石方量在不规则地形条件下大型土石方外运中比较适合。关键词：DTM 法；方格网法；断面法中图分类号：TU751文献标识码：A文章编号：1006-3951(2024)01-0149-04DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.01.035Comparison of Calculation Methods for Earthwork VolumeZHAO Kun(POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 14 CO.,LTD.,Kunming 650041,China)Abstract:Earthwork is a fundamental task in engineering construction and an important part of project cost.In order to improve the accuracy of earthwork calculation and provide a basis for subsequent engineering payment,based on large-scale earthwork measurement data,this paper uses three methods:digital terrain model(DTM)method,cross section method,and grid method to calculate the earthwork quantity for two plots.The results indicate that DTM method is more suitable for calculating the volume of earthwork in large-scale earthwork transportation under irregular terrain conditions.Keywords:DTM method;grid method;cross section method收稿日期：2023-11-08作者简介：赵坤（1998-），男，河南驻马店人，主要从事现场管理和测量管理工作。*150云南水力发电2024 年第 1 期图 1 第 1 个地块 DTM 法计算数据图?结果不会有太大偏差2。DTM 法生成的三角网能够充分的还原原始地貌，并且不改变数据的精度。对所需要计算的区域中落差比较大，且计算的范围不规则时，采用三角网模型对计算结果有很大的提升3。1.2 方格网法方格网法是将需要计算的场地划分若干个大小相同的正四边形，正四边形的边长大小通常是5 50 m 之间，通常情况以 20 m 大小的方格居多。正四边形的角上都分别标注了实地标高和设计标高以及两者之间的差值，如实地标高高于设计标高的为挖方（用“-”表示），实地标高低于设计标高的为填方（用“+”表示）。将计算出的施工高度以正负的形式标注在角点上，然后分别计算出每一个正四边形到设计标高的土石方量（正方体的体积）。将分别计算好的正方体的体积，然后将高于设计比标高（挖方）的正方体的体积相加，低于设计比标高（填方）的正方体的体积相加，最后汇总计算出场内挖方总土石方量、填方土石总方量。方格网法土方计算适用于野外地貌平缓、高低起伏变化不大、坡度变化均匀的大面积场地4。方格网在不同采样间距下，采样间距越小计算的精度越高5。1.3 断面法断面法是将所要计算的区域划分为若干个互不相交且等间距的横断面，然后计算三维坐标数据与设计标高组成的断面图的面积，相邻两断面之间的区域的体积的计算，是由组成该区域两断面面积之和的 1/2 再乘以两断面之间的间距算出的结果，求出所有区域的体积，相加算出的结果就是所计算区域内填挖方土石方量。断面法填方和挖方的确认，地面线以上为填方，地面线以下为挖方，常用的计算填挖方横断面面积的方法有：积距法、坐标法1。断面法计算土石方量时，可以改变断面之间的距离提高结果的精度，但如果为了提高精度采用减小断面之间的间距，这样就会使工作量增加，特别是比较复杂的设计面时，还需要手动修改必要的断面6。断面法通常按照断面相互平行且垂直等高线布置断面。但有时地貌非常不规则，会有地形弯曲、折角，遇到这种情况如果要保证准确度，就要转折相应的位置的断面7。2 实例分析2.1 概况项目位于东风八万辆工业园区，南侧和西侧为东风停车场，东侧为发展大道，距离十堰东高速出口约 1.2 km。场地平整项目占地面积约为24.83 ha，约合 372.5 亩，主要布置车身厂各种车间建筑物，场地东西向长约为 600 m，南北向长约为 900 m，场地内最低点自然标高为 241 m，最高点自然标高为 354 m，高差 113 m。施工过程严格按照 GB50026-2020工程测量规范和土方测量作业指导书要求进行，坐标采用 2000 坐标系，高程采用 1985 国家高程。2.2 土方计算2.2.1 数字地面模型（DTM）法使用 CASS 软件用 DTM 法计算土石方量有 3种形式可以选择，使用根据坐标文件对施工过程中剩余土石方量计算，将所计算区域内采样间距设为 10 m。用 DTM 计算土石方先将需要计算地块的范围以及地性线标注出来。用 DTM 法对分别对2 地块进行计算，第 1 个地块计算结果见图 1，第2 个地块计算结果见图 2。2.2.2 方格网法方格网法是根据实地测量的三维坐标数据与设计标高，生成方格网计算每一个正方体的体积（填挖方量）8。在 CASS 中方格网法计算土石方量操作相对比较简单，用方格计算时需将计算赵坤 土石方量计算方法的对比151图 3 第 1 个地块方格网法计算数据图图 4 第 2 个地块方格网法计算数据图范围提前标注。根据现场实际情况本文选择的方格宽度为 10 m，第 1 个地块计算结果见图 3，第 2个地块计算结果见图 4。图 2 第 2 个地块DTM 法计算数据图?表 1 第 1 个地块断面法计算数据表（间距 L=10m）桩号AV/m30+000.00182.900+010.00444.50313.703 137.000+020.00494.80469.654 696.500+030.00595.30545.055 450.500+040.00581.00588.155 881.500+050.00533.70557.355 573.500+060.00515.30524.505 245.000+070.00518.50516.905 169.000+080.00544.20531.355 313.500+090.00585.50564.855 648.500+100.00659.60622.556 225.500+110.00657.80658.706 587.000+120.00614.00635.906 359.000+130.00642.40628.206 282.000+140.00709.30675.856 758.500+150.001 016.30862.808 628.000+160.001 226.101 121.2011 212.000+170.001 423.801 324.9513 249.500+180.001 429.601 426.7014 267.000+190.001 454.201 441.9014 419.000+200.001 567.401 510.8015 108.000+210.001 870.501 718.9517 189.500+220.001 839.001 854.7518 547.500+230.001 719.501 779.2517 792.500+240.001 543.901 631.7016 317.000+250.001 470.301 507.1015 071.000+260.001 419.201 444.7514 447.500+270.001 215.501 317.3513 173.500+280.001 116.501 166.0011 660.000+290.00997.801 057.1510 571.500+300.00645.60821.708 217.000+310.00197.20421.404 214.000+320.0087.30142.251 422.500+330.00102.7095.00950.000+340.009.9056.30563.00工程量305 347.00152云南水力发电2024 年第 1 期表 2 第 2 个地块断面法计算数据表（间距 L=10m）桩号挖方AV/m30+000.0098.100+010.00551.10324.603 246.000+020.00848.40699.756 997.500+030.001 109.80979.109 791.000+040.001 409.601 259.7012 597.000+050.001 763.301 586.4515 864.500+060.002 074.301 918.8019 188.000+070.002 152.002 113.1521 131.500+080.002 110.202 131.1021 311.000+090.001 880.301 995.2519 952.500+100.001 696.401 788.3517 883.500+110.001 539.401 617.9016 179.000+120.001 082.301 310.8513 108.500+130.00621.10851.708 517.000+140.00291.70456.404 564.000+150.00310.20300.953 009.500+160.00236.60273.402 734.000+170.00258.70247.652 476.500+180.00584.10421.404 214.000+190.00483.80533.955 339.500+200.00424.90454.354 543.500+210.00496.50460.704 607.000+220.00523.60510.055 100.500+230.00474.60499.104 991.000+240.00425.10449.854 498.500+250.00336.70380.903 809.000+260.00140.60238.652 386.500+270.0028.3084.45844.50工程量238 885.002.3 土石方量计算结果与分析根据 3 种土石方量计算的剩余工程量见表 3。DTM法用的是三角网插点的办法计算出地面高程，所拟合的效果趋近地面高程，计算精度颇佳。方格网可以算出设计面向水平方向分布的面、倾斜面和不规则面的土石方量，继而算出设计高程的挖填土方工程量。断面法首先要确定横断面图，然后计算相邻这断面图之间的土方量。施工过程中，一般情况下开挖边界存在不完整性，软件自行分割时，横断面的数量出现一定不完整性，然而计算精度会偏低。表 3 3 种方法计算土石方量结果表计算方法DTM 法方格网法断面法第一地块土方剩余挖方工程量/m3306 215.4300 063.0305 347.0第二地块土方剩余挖方工程量/m3240 084.1230 920.5238 885.02.2.3 断面法断面法根据坐标数据生成横断面的里程文件。然后由横断面里程文件生成并计算所有断面图，计算两断面线之间土方量得到总土方量。断面法的断面距为 10 m，第 1 个地块计算结果见表 1，第 2 个地块计算结果见表 2。3 结束语文中所用数据是高差变化不大的不规则地形。方格网法土方计算时主要和方格边长有关，根据实际情况选取合适的边长会确保相应的计算精度。这种计算方法一般适用于地势起伏变化不大计算边界比较规则的地形。断面法通常适用的地形比较狭长（道路，管道等）的场地，生成的横断面信息时越完整计算精度越高。综上所述，在高差变化不大且边界不规则条件下，3 种方法计算土石方得到的值相差不大，因此在遇到这种情况时要选择计算速度快且精度高的 DTM 法。参考文献：1林世妹.大型工程项目土石方工程量测量计算方法研究J.资源信息与工程，2018,（6）:104-105.2何瑛露天矿开采中土石方工程量测量方法研究J.青海大学学报，2017,（6）:89-93.3朱有彬.露天煤矿两种常用土石方量计算方法对比研究J.能源与环保，2021，43（1）:26-30.4饶良和.浅谈土石方工程量计算方法的应用J.江西建材，2015,（7）:225.5邓小东，张春亢，曹婷婷，等.土方量计算的几种方法及精度分析J.矿山测量，2019，47（6）:67-70.6 高帅，刘瑞敏，马全明.基于CASS的土方量计算方法分析探讨 J.城市勘测，2018,（4）:149-151.7曹春野.露采矿山地质环境整治中的土石方量计算方法研究J.世界有色金属，2023,（3）:93-95.8常青.工程土石方量计算方法的对比研究J.中国勘察设计，2013,（4）:82-84.