多坡度施工区域土方量计算方法的探讨

摘要：在道路、公路、水利工程和高层建筑施工前，都存在大量土石方的填挖，准确的计算出填挖土石方的工程量既是工程施工优化方案的前提又是施工经费预算和结算的依据。如今，测绘单位的电子仪器都进行了更新换代，用全站仪、GPS-RTK等方法都可以直接采集施工区域内特征点三维坐标，在设计高和设计坡度已经确定下，用DTM、方格网、区域土方量平衡等方法在CASS软件中能迅速解算出填挖土方量。在实际工作中，我们经常遇到施工区域内分不同区域有不同的设计高或多种坡度，比喻高尔夫球场、依山而建的建筑群等等，以上的计算方法就无能为力了，本文结合我院的工作实例来探讨如何准确的计算多坡度和复杂曲面施工区域的土石方量。

关键词：多坡度复杂曲面土石方量

Abstract:: in road, highway, water conservancy projects and the construction of the high-rise buildings, there are a lot of conditions of digging and filling accurately compute quantities fill dig conditions both for optimizing the scheme of engineering construction and the basis of the construction budget and settlement. Today, electronic instrument of surveying and mapping unit replacement, using methods such as total station, GPS - RTK can direct acquisition construction area feature point 3 d coordinates, slope height and design have been confirmed in the design, use of DTM, grid, regional balance earthwork quantity calculated in the CASS software can quickly fill earthwork quantity. In practice, we often meet in different area of the construction area has a different design or a variety of high slope, metaphor golf courses, buildings, etc., and wooden house built up to the mountain above calculation method is powerless, this paper presents an example of our work to discuss how to more accurate calculation of slope and complex surface conditions of construction area.

Keywords: Many gradeComplex curved surfaceThro 'the amount

中图分类号：TU751文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、平均高的概念及计算

平均高并不是外业采集高程点的算术平均值，而是该块场地填土方和挖土方的一个区域平衡高程。在施工区域内用全站仪、GPS-RTK等方法采集足够特征点三维坐标，用Autocad的pline线圈定该区域并计算出该区域的面积为S。用CASS软件中DTM法计算并假定一个平场高程，假定平场高程要有明显孤值特征，一般用超出施工区域实测最大高程值的2～3倍左右，本例中施工区域内最大为43.9米，因而选100米作为平场高程。通过计算，该区域内只有单一的填土（或挖土），填土方量为V，V/S即为填土方量的平均高程，从而可以计算出区域内的平均高程为H=100-(V/S)。

二、池塘、河道清淤量的的计算

图1：三角网法计算土方量

池塘、河道清淤量的计算在排水工作结束后，精确的测绘出清淤表面的三维坐标和清淤面积S0，采用上述方法计算出清淤表面的平均高H0；待清淤完毕后，精确的测绘出清淤底面的三维坐标并计算出清淤后的平均高H1，从而可以计算出该区域施工前后的平均高差为h= H0- H1，清淤量V=h× S0,通过多次验证和比对，该方法与方格网法计算误差小于0.1%，完全可以满足施工设计和经费预算结算的需要。

三、复杂曲面的计算

有时候平整场地要以周边的道路边界为基准，比喻说高尔夫球场的平整，并不是一个单一的坡度就能解决的问题。经过多次实践与摸索，最复杂的曲面、最多的坡度设计方案都可以采用方格网二次叠加的方法来计算。

首先将道路边界的实测高程形成数据文件bj.dat，在Cass软件中采用方格网法计算，同时在设计面上给以任意目标高程，以该文件计算出设计高程为极限值（大于所有高程的数字即为填土，小于所有高程的数字即为挖土，本例选设计高程为0m）的道路边界为基准的理论格网高程值模型，同时计算出挖方量为W0。

图2：叠加图

然后将实地实测的高程值形成数据文件sc.dat，以同样的设计面和同样的目标高程（0m）计算出实测高程的格网值和实测高程挖方量为W1；因此可以计算出实际填挖方量为W= W1- W0,根据W值正负号判断：“+”为挖，“-”为填。将理论格网高程值模型与实测格网高程模型进行叠加，见图二。 格网上的高程注记分别为设计高程和实地高程，格网内的数值相减，“+”为填，“-”为 挖 ，见图三。根据填挖方量的临界点，采用等高线内插的方法还可以绘制出填挖分界线。采用同样的方法和理论，将原始数据高程方格网模型与竣工后的实测高程方格网模型进行叠加，可以准确的计算出施工过程中实际的土石方填挖量。

图3：叠加后生成的填挖方量明细图

四、结束语

工程测量是一种繁琐而又缜密的工作，牵涉到方方面面的利益，利用上述的两种方法可以解决实际工作中复杂曲面、多坡度设计土石方量计算问题，从而为施工和经费预算提供可靠的依据。

参考文献：

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[2]张正禄·2009·工程的变形监测分析与预报·北京：测绘出版社·

[3]陈秀忠·2008·城市建设测量[M]·第三版·北京：测绘出版社·

[4]中华人民共和国建设部·2008·GB50026-2007 工程测量规范[S] ·北京：中国计划出版社·

作者简介：聂泽栋（1970-），男，安徽望江人，工程师，主要从事测绘技术工作。