淺談土石方工程量計算方法的應用

■饒良和 ■東莞市望牛墩鎮測繪隊，廣東 東莞 523200

土石方工程通常指工程施工中的場地平整、基坑開挖等項目，其工程量的計算在工程測量及施工等方面較為常見。在建筑項目施工前，必須對土石方工程量進行準確預算，因為這不僅關系到工程造價、項目核算，還對于建設方案的選優意義重大。在項目建設之初，對土石方量進行準確預算是關系到企業經濟效益的重要方面，對土石方量進行最優計算可以促使企業不斷提升經濟效益。在實際工程建設中，因土石方量計算的差異常會導致各種的問題，因此，為緩解不必要的糾紛，科學合理的使用測量人員在施工現場測得的數據或者利用已有的現場地形數據快捷的測算出土石方量是當前企業亟待解決的重大課題。

當前常用的土石方量計算方法包括:等高線法、斷面法、平均高程法、方格網法以及DTM法等。

1 方格網法

方格網法適用于建筑面積較大的施工場地，還適用于坡度較小、地形平緩、起伏不大的場地。方格網法是將施工場地劃分成大小不一的正方形網格，然后逐一計算各個四棱柱的體積，最后將所有四棱柱的計算數據相加得出最終的土石方量。這種計算方法的準確性取決于劃分正方形的密度，密度越大，數據越精確，同時還與正方形的大小相關，通常正方形越小，得出的計算數據越準確。在科技力量比較落后的時期，數據采集完全依靠手工，因此方格網的大小一般控制在二十米乘以二十米的范圍，當今的計算機技術已經覆蓋到各個領域，依靠計算機完全可以測量精確，因此，方格網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圍。由以上分析可知，方格網法在傳統計算方法中，準確度并不高，而在現代科技的支持下，可以得到迅速推廣，且數據可以達到高度精確。

2 等高線法

等高線作為地理學術語，即指海拔高度相等的地理區域，利用任意兩條等高線可以估算土石方量，但對于等高線的要求較高，必須是閉合的兩條等高線。在閉合的兩條等高線內，高差已知，因此可以快速的計算出等高線之間區域的土石方量。等高線法通常在地形復雜的區域預估時使用，地形復雜導致深入現場測量較為困難，因此數據缺失，利用等高線法可以大致估量出該地區的土石方量。由以上分析可知，等高線法適用于地形復雜的區域或者地形已經經過矢量化掃描的情況，因此，該法的測量數據并不精確，一般該數據應用在概算之時。

3 斷面法

在施工現場的地形較為復雜，起伏較大時，宜使用橫斷面法。地形地勢狹長復雜，導致挖填工程量較大，另外，在不規則地形施工之前的土石方量計算時宜采用斷面法。斷面法的計算準確度與間距的關系甚大，間距越大，精確度越低，反之，間距長度越小，精確度越高。在使用斷面法時，要注意科學合理的選取橫斷面，在對土石方量進行計算時，要依據實際情況確定間距長短。在地形起伏較為復雜時，不宜選用過長的間距，在比較特殊的地形下，可以使用不等長間距。不可否認的是，斷面法的計算強度要求較高，在場地范圍大、地形較為復雜且數據要求精度高的情況下更為明顯，如果為了減少計算量而加大間距長度，則得出的數據在準確度方面就會相應降低。由以上分析可知，斷面法適用于起伏較大的復雜地形，精度高但其計算量較大，存在精度與速度的矛盾。

4 塊面法

塊面法，顧名思義，即指以一塊塊的單獨形態存在的地形的土石方量計算，由此可知，塊面法適用于地形并不連貫的場地計算。在我國比較特殊的農田形式——梯田的土石方測量中，比較常用塊面法。運用塊面法往往是將地形分塊，計算小面積的土石方量。

5 平均高程法

平均高程法的土石方量計算方法較為復雜但操作簡單，通常在施工場地每隔十到十五米設置一個碎步點，取該區域的所有碎步點的平均值作為平均高程，將平均高程和設計高程值相減得到的數值作為高差，將高差與區域面積相乘得出的數據即為土石方量。平均高程法是施工單位常用的一種方法，因其方法簡單易操作，因而應用范圍較為廣泛，但是這種計算方法誤差較大，準確度較低。

6 DTM法

DYM法是基于數字地面模型而應用的一種測量方法，而不規則三角網則是DTM最為經典的表現形式。這種計算方法是利用測量人員取得的碎步點作為基點，將現實地形轉化為一系列離散點，經過計算機技術將這些點代表的三維坐標組成的地形構建三角網，最終在測量區域使用三棱柱法進行數字模型計算土石方量。利用不規則三角形進行數字地面模型構建是直接利用施工場地的實測地形碎步點，進而構建出三角形組成不規則三角網。

與規則格網相比較而言，不規則三角網具有獨一無二的優勢，具體表現為數字地面模型是地形地勢的屬性表達，其中包含著豐富的數字信息，包括空間位置特征、地形屬性特征等。具體地形的任何一個特征都可以作為數字地面模型的參考值，比如以高程為參考值的DTM便被稱之為數字高程模型。DTM法測量土石方量實質上是利用數字高程模型來進行計算的方式。數字高程模型即指DEM，是將全部地形信息轉化為數字表達，利用一系列的數字，將地面三維坐標生成三角網結構，進而計算三棱柱面積以獲得挖填數據。

利用DTM法計算土石方量，數據的準確度與碎步點的密度以及位置息息相關，不管是采用何種測量儀器，碎步點的位置和密度設置必須合理，否則就會出現地面數字模型嚴重變形的情況，最終導致設計不合理，從而給施工單位造成無法挽回的經濟損失。由以上分析可知，在使用DTM法計算土石方量時，必須嚴格設置高程采集點，要依照地形測量規范，設置合理密度的高程點，促使數據采集更加精確合理。

綜上所述，在目前常用的幾種土石方量測算方式當中，方格網法在測算速度方面獨樹一幟，因而簡便程度較高。DTM法簡便程度不高，計算速度不及方格網法，斷面法工作量較大，測算較為復雜，簡便程度明顯不及前兩者。因而，方格網法可以說是應用最為廣泛且使用較為簡便的方式。

7 結語

由于我國各地區地形地勢差異較大，在何種地形應用何種測算方法，要以實際為準，科學合理的采取最適用的方法，比如在地形平緩，場地面積較大且數據要求不高時宜采用方格網法。隨著科技的不斷進步，我國必將形成經濟高效的土石方量測算方法。

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