常見的土方量計(jì)算方法的特點(diǎn)及案例簡析

別聰毅

摘?要：工程建設(shè)中，土方量計(jì)算的準(zhǔn)確性和精確性成為工程預(yù)算、施工組織設(shè)計(jì)及成本控制的重要參考。對于不同的現(xiàn)場條件如何選用合適土方計(jì)算方法在此時(shí)顯得尤為重要，這也是現(xiàn)場測量工程師們經(jīng)常遇到的問題。本文以南方cass中四種計(jì)算^[1]方法為例進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：土方計(jì)算;特點(diǎn);案例簡析

1 常見的四種土方量計(jì)算法

1.1??方格網(wǎng)法

方格網(wǎng)法是在工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛和認(rèn)可度比較高的方法。在地形起伏較小，坡度變化較緩的區(qū)域（如低矮丘陵及平原地區(qū)）尤其適合應(yīng)用。此法生成土方計(jì)算圖簡明直觀，包含填挖方分界線，各格網(wǎng)地塊的現(xiàn)狀和原始地形高差，變化方量等有效信息，適用于指導(dǎo)土方現(xiàn)場施工，實(shí)用性強(qiáng)。由于方格網(wǎng)法采取格網(wǎng)四角點(diǎn)高程取平均值的方法計(jì)算推測方量，故格網(wǎng)間距越小、高程測點(diǎn)越多則土方量精確度越高。但是測點(diǎn)的間距必須小于格網(wǎng)間距，否則會造成格網(wǎng)角點(diǎn)高程完全依靠軟件擬合產(chǎn)生，與實(shí)際地貌偏差過大造成計(jì)算方量精確度變低。其缺點(diǎn)是不適用于起伏較大地形，且土方量的精確度提高必須以高密度外業(yè)測量數(shù)據(jù)為前提。

1.2??DTM法

以DTM常見表現(xiàn)形式 的三角網(wǎng)法為例，不規(guī)則三角網(wǎng)建模是直接利用野外實(shí)測的地形特征點(diǎn)（離散點(diǎn)）構(gòu)造出鄰接的三角形，組成不規(guī)則三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)。不同于方格網(wǎng)法，三角網(wǎng)中的點(diǎn)和線的分布密度和結(jié)構(gòu)完全可以與地表的特征相協(xié)調(diào)，直接利用原始資料作為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn);不改變原始數(shù)據(jù)和精度;能夠插入地性線以保存原有關(guān)鍵的地形特征，以及能很好地適應(yīng)復(fù)雜、不規(guī)則地形，從而將地表特點(diǎn)最大程度的擬合。DTM法適合在任意地形中應(yīng)用，尤其在起伏較大，陡坡陡坎密布的地區(qū)（如山區(qū)、丘陵地區(qū)等）能顯示出其優(yōu)越特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是建模復(fù)雜，高程點(diǎn)采集工作量較大。

1.3?斷面法

地塊狹長、挖填深度較大且不規(guī)則的線性工程（如道路、河道等），宜選擇斷面法進(jìn)行土方量計(jì)算。斷面土石方量精度與計(jì)算間距L的長度有關(guān)，L越小，精度就越高;若是為了減少計(jì)算量而加大斷面間隔，就會降低計(jì)算結(jié)果的精度。故在大范圍不規(guī)則的斷面計(jì)算中，外業(yè)測量需要根據(jù)現(xiàn)場情況增加測量斷面數(shù)，并在內(nèi)業(yè)計(jì)算中準(zhǔn)確設(shè)置對應(yīng)的斷面計(jì)算參數(shù)^[2]，以保證計(jì)算精確度。否則其土方量計(jì)算的精確度將不易評價(jià)。

1.4?等高線法

等高線法可以用于任意兩條等高線之間的土方量計(jì)算，實(shí)際工作中使用較少，一般用于土方量估算。其優(yōu)點(diǎn)是在缺乏高程點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下利用現(xiàn)有等高線進(jìn)行快速計(jì)算。但是此法應(yīng)用的前提是等高線必須閉合（如山丘頂部），應(yīng)用范圍比較小。

2 各計(jì)算方法的案例分析

本文分別選擇湖北省中部具有代表性的西北部荊山邊緣丘陵地貌、東南部江漢平原地貌和某地道路改造項(xiàng)目共三地塊進(jìn)行計(jì)算比較，以直觀的反應(yīng)各計(jì)算方法的精度。

由以上各表可以看出，除帶狀地形圖在使用斷面土方計(jì)算法精度較高外外， DTM法和方格網(wǎng)法在其他各種地形中計(jì)算土方的誤差都相對較小。在計(jì)算過程中，縮小斷面間距增加斷面數(shù)量，增加方格網(wǎng)中方格的密度以及增加DTM法中測點(diǎn)的數(shù)量，減小等高距等手段均可在一定程度上提高各種計(jì)算方法時(shí)的計(jì)算精度。

3 結(jié)語

在較為平坦的平原和地形起伏不大的地塊適宜采用方格網(wǎng)法，此法采集數(shù)據(jù)量少，占用存儲小，計(jì)算速度快;在地形復(fù)雜，起伏較大的高山及丘陵區(qū)則適合采用DTM法;在狹長地帶，如河道、道路、河堤宜于采用有針對性的斷面法，在地貌相對突起（山頭）或低洼（沖溝），測區(qū)范圍線剛好被等高線重合或環(huán)繞，則針對性采用等高線法。

綜上所述，在對不同情形下的地塊進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮精度要求及施工成本等方面，選擇合適的計(jì)算方法，以求最優(yōu)解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范玉平 ?南方cass在土方計(jì)算中的應(yīng)用[J] ，測繪與空間地理信息 ?2011，34（4）;249-250+254

[2] 劉建英 ???南方cass在土方計(jì)算方法的探討及特殊地貌土方量的計(jì)算[J]，城市勘測，2008，（5）;108-115