浅谈土石方工程量计算方法的应用

2015-08-15饶良和东莞市望牛墩镇测绘队广东东莞523200

江西建材 2015年7期

■饶良和 ■东莞市望牛墩镇测绘队，广东东莞 523200

土石方工程通常指工程施工中的场地平整、基坑开挖等项目，其工程量的计算在工程测量及施工等方面较为常见。在建筑项目施工前，必须对土石方工程量进行准确预算，因为这不仅关系到工程造价、项目核算，还对于建设方案的选优意义重大。在项目建设之初，对土石方量进行准确预算是关系到企业经济效益的重要方面，对土石方量进行最优计算可以促使企业不断提升经济效益。在实际工程建设中，因土石方量计算的差异常会导致各种的问题，因此，为缓解不必要的纠纷，科学合理的使用测量人员在施工现场测得的数据或者利用已有的现场地形数据快捷的测算出土石方量是当前企业亟待解决的重大课题。

当前常用的土石方量计算方法包括:等高线法、断面法、平均高程法、方格网法以及DTM法等。

1 方格网法

方格网法适用于建筑面积较大的施工场地，还适用于坡度较小、地形平缓、起伏不大的场地。方格网法是将施工场地划分成大小不一的正方形网格，然后逐一计算各个四棱柱的体积，最后将所有四棱柱的计算数据相加得出最终的土石方量。这种计算方法的准确性取决于划分正方形的密度，密度越大，数据越精确，同时还与正方形的大小相关，通常正方形越小，得出的计算数据越准确。在科技力量比较落后的时期，数据采集完全依靠手工，因此方格网的大小一般控制在二十米乘以二十米的范围，当今的计算机技术已经覆盖到各个领域，依靠计算机完全可以测量精确，因此，方格网大小通常控制在十米乘以十米，或者更小的五米乘以五米的范围。由以上分析可知，方格网法在传统计算方法中，准确度并不高，而在现代科技的支持下，可以得到迅速推广，且数据可以达到高度精确。

2 等高线法

等高线作为地理学术语，即指海拔高度相等的地理区域，利用任意两条等高线可以估算土石方量，但对于等高线的要求较高，必须是闭合的两条等高线。在闭合的两条等高线内，高差已知，因此可以快速的计算出等高线之间区域的土石方量。等高线法通常在地形复杂的区域预估时使用，地形复杂导致深入现场测量较为困难，因此数据缺失，利用等高线法可以大致估量出该地区的土石方量。由以上分析可知，等高线法适用于地形复杂的区域或者地形已经经过矢量化扫描的情况，因此，该法的测量数据并不精确，一般该数据应用在概算之时。

3 断面法

在施工现场的地形较为复杂，起伏较大时，宜使用横断面法。地形地势狭长复杂，导致挖填工程量较大，另外，在不规则地形施工之前的土石方量计算时宜采用断面法。断面法的计算准确度与间距的关系甚大，间距越大，精确度越低，反之，间距长度越小，精确度越高。在使用断面法时，要注意科学合理的选取横断面，在对土石方量进行计算时，要依据实际情况确定间距长短。在地形起伏较为复杂时，不宜选用过长的间距，在比较特殊的地形下，可以使用不等长间距。不可否认的是，断面法的计算强度要求较高，在场地范围大、地形较为复杂且数据要求精度高的情况下更为明显，如果为了减少计算量而加大间距长度，则得出的数据在准确度方面就会相应降低。由以上分析可知，断面法适用于起伏较大的复杂地形，精度高但其计算量较大，存在精度与速度的矛盾。

4 块面法

块面法，顾名思义，即指以一块块的单独形态存在的地形的土石方量计算，由此可知，块面法适用于地形并不连贯的场地计算。在我国比较特殊的农田形式——梯田的土石方测量中，比较常用块面法。运用块面法往往是将地形分块，计算小面积的土石方量。

5 平均高程法

平均高程法的土石方量计算方法较为复杂但操作简单，通常在施工场地每隔十到十五米设置一个碎步点，取该区域的所有碎步点的平均值作为平均高程，将平均高程和设计高程值相减得到的数值作为高差，将高差与区域面积相乘得出的数据即为土石方量。平均高程法是施工单位常用的一种方法，因其方法简单易操作，因而应用范围较为广泛，但是这种计算方法误差较大，准确度较低。

6 DTM法

DYM法是基于数字地面模型而应用的一种测量方法，而不规则三角网则是DTM最为经典的表现形式。这种计算方法是利用测量人员取得的碎步点作为基点，将现实地形转化为一系列离散点，经过计算机技术将这些点代表的三维坐标组成的地形构建三角网，最终在测量区域使用三棱柱法进行数字模型计算土石方量。利用不规则三角形进行数字地面模型构建是直接利用施工场地的实测地形碎步点，进而构建出三角形组成不规则三角网。

与规则格网相比较而言，不规则三角网具有独一无二的优势，具体表现为数字地面模型是地形地势的属性表达，其中包含着丰富的数字信息，包括空间位置特征、地形属性特征等。具体地形的任何一个特征都可以作为数字地面模型的参考值，比如以高程为参考值的DTM便被称之为数字高程模型。DTM法测量土石方量实质上是利用数字高程模型来进行计算的方式。数字高程模型即指DEM，是将全部地形信息转化为数字表达，利用一系列的数字，将地面三维坐标生成三角网结构，进而计算三棱柱面积以获得挖填数据。

利用DTM法计算土石方量，数据的准确度与碎步点的密度以及位置息息相关，不管是采用何种测量仪器，碎步点的位置和密度设置必须合理，否则就会出现地面数字模型严重变形的情况，最终导致设计不合理，从而给施工单位造成无法挽回的经济损失。由以上分析可知，在使用DTM法计算土石方量时，必须严格设置高程采集点，要依照地形测量规范，设置合理密度的高程点，促使数据采集更加精确合理。

综上所述，在目前常用的几种土石方量测算方式当中，方格网法在测算速度方面独树一帜，因而简便程度较高。DTM法简便程度不高，计算速度不及方格网法，断面法工作量较大，测算较为复杂，简便程度明显不及前两者。因而，方格网法可以说是应用最为广泛且使用较为简便的方式。