土方工程量测算毕业设计

目 录I目 录1 绪 论 .111 选题背景 .112 研究目的和意义 .113 国内外研究现状 .1131 基于 GPS 高程离散点的土地平整土方量计算 .1132 与 GIS 技术相结合的 DEM 土方工程量计算方法 .2133 Excel 及 AutoCAD 在土方工程中计量的应用 .214 研究内容 .315 技术路线 .32 项目用地概况 .421 苏滹沱村土地资源与自然环境概况 .4211 土地资源概况 .4212 环境现状 .422 项目区地籍信息 .4221 权属调查情况 .4222 地类调查情况 .5223 项目占地面积及地类 .523 项目用地地质概况 .6231 地质概况 .624 项目用地土壤概况 .6241 土壤基本组成 .6242 土壤分层 .625 苏滹沱村土地开发项目概况 .7251 项目位置及用途 .7252 项目规划原则 .7253 功能分区 .7254 公共建筑和公用设施布置 .7255 道路交通组织 .83 项目土方工程量测算 .931 土地平整基本理论 .9311 土地平整基本概念 .9312 土地平整的基本方法 .932 土方量计算的方法 .933 方格网法计算土方工程量 .10331 方法选择依据 .10332 方格网法原理与步骤 .1034 项目区土方工程量计算 .124 项目区土方调配 .1541 土方调配的目的和原则 .15411 土石方调配的目的 .15412 调配原则 .15目 录II42 土方调配方案 .15421 方案设计方法 .15422 划分调配区 .15423 计算调配区间平均运距 .16424 土方调配的数学模型 .16425 运用 Microsoft Excel 软件优化调配设计过程得出最优结果 .185 土方工程实施方法与保障措施 .2151 土方工程实施方法 .21511 土方工程的准备与辅助工作 .21512 土方开挖 .21513 基坑验槽和基底处理 .21514 土方回填 .22515 排水措施 .2252 工程安全保障措施 .23521 土方工程安全保障措施 .23522 工程文物安全保障措施 .23结 论 .25致 谢 .26参考文献 .27中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文11 绪 论1.1 选题背景土地平整指通过拆迁、土方工程对土地表层状况进行改造，拆除建筑物、构筑物以及存在较明显的土地不同位置的高差，以达到后续施工的要求。土地平整是地面建筑工程、土地整理的必要条件。如在房地产开发前要对目标土地进行土地一级开发，使其已达到“三通一平”或者“七通一平” 的施工标准， “三通”是指“通电、通水、通路 ”，另外的“一平”就是指土地平整了，已达到后续的房地产开发的施工条件和项目完成后的入驻条件。土方工程在建设项目中为建筑物的基础开工创造条件、完成整个场地景观的初步造型、完成整个场地的竖向标高控制并是整个工程成本控制的重点。本文所涉及的土地平整是苏滹沱村的土地开发项目的前期土地平整工作，是非常典型的农转非开发项目，场地面积较大，地籍信息完整，并且具有一定的特殊性，非常适宜进行土地平整土方量计算和土方调配研究。1.2 研究目的和意义洛阳是历史悠久的古都，也是新兴的现代化工业城市。本项目建设地点位于洛阳市老城区的北部，经济不太发达，王城大道的打通及机场路的建设，给该地区带来了机遇。但是，市区内王城大道两侧经济开发突飞猛进，由于多种原因作为王城大道的延伸地段苏滹沱村确没有太大的发展。中电产业洛阳基地项目，就是老城区政府引进的以高新技术产业为龙头，具有自主知识产权的新能源（LED 灯及太阳能产品）、新材料（新型自保温建材）及先进设备制造业为一体的研发、生产基地建设项目，产业集聚效应较强，项目建成后，对于完善老城区产业结构，带动区域经济发展，增加居民就业，改善周边群众生产、生活条件具有十分重要意义。本文对项目土地平整的土方工程量进行了计算并设计了土方调配方案。计算项目区土方工程量的目是为这一项目提供土地平整的技术与数据依据，划分出挖方区与填方区，计算挖方总量、填方总量；土方调配方案设计的目的是根据土方工程量的计算结果与各挖、填方区域的距离设计出运输总量最小的土方调配方案，从而降低工程的支出，避免工程资源的浪费。在这一土地开发项目中，前期的土地平整工作是后续工作的基础，所以高质量高效率的完成土地平整工作就非常重要。土方工程量的测算与土方调配方案的设计是提高土地平整工作效率的主要依据，科学合理的土方调配能使工程量达到最小，并保证各个区域的工作有序进行。并且笔者在研究进行的过程中，对于土方调配的方法进行了适当的优化，合理的工作量，提高了研究的工作效率。1.3 国内外研究现状土方工程量的测算主要基于土地的高程信息，计算方法都是运用一定的方法对土地高程信息进行处理得出土方工程的挖填方量。土方调配则是根据土方量测算的结果结合距离、运价等信息，通过数学方法进行运输的最优化方案编制。因此两项工作的研究和发展重点就在于通过土地高程信息采集与处理方法的优化和对计算方法的优化来提高土方量测算与土方调配的精度并减少人工工作量。中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文21.3.1 基于 GPS 高程离散点的土地平整土方量计算高程离散点测量方法多种多样，如传统测量仪器法和 GPS、RTK 等现代测量法。从测量速度、设备费用和技术成熟度上看，选用一款高精度 GPS 接收系统可快速测定项目区离散高程点 1。具体方法是在田块的 4 角 4 边，田块中最高点、最低点、次高点、次低点，以及能代表不同高程的各个位置上打桩，作为测点，并用 GPS 测出其高程读数(减去仪器高)，分别记为 H1、H 2， Hn。实际上 GPS 测量已经记录了各测点的三维坐标，即获得了 DEM 数据，用 DEM 数据进行土方量计算 2。借助 GPS 高程离散点数据和地理信息系统软件，可以实现平原区土地平整土方量快速精确计算。如果平整区地形起伏较小，变化比较均匀时，可以快速求算全项目区挖填土方量，直接用于工程预算和指导工程施工。若适当加密高程点，改用加权平均法后，从施工效益分析，可以对项目分区平整，项目区各田块可以因地制宜设定不同的地面高度，从而减少总体挖填土方量，缩短工期，减少工程造价。从计算方法精度上看，高程离散点加权平均法，可以提高挖填土方工程量计算精度。1.3.2 与 GIS 技术相结合的 DEM 土方工程量计算方法地理信息系统（Geographical Information System 简称 GIS）是一种在计算机软件和硬件支持下对地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。随着计算机科学、地理学、测量学、地图学等学科的发展，GIS 技术的应用领域不断拓广，已成功应用于地学模拟、资源管理、城市规划和管理、自然灾害监测、环境保护等领域，但由于土地开发整理活动在我国开展的时间较短，GIS 技术在土地开发整理项目中的应用还处于探索阶段。在完成提取项目区高程点、矢量化典型地块的工作后，可以应用 Arcview、ArcGIS 、MAPGIS、Autodesk Map 四种 GIS 软件计算土方量 3。有了 GIS 技术提供的强大信息量处理能力支持，DEM 的方法以（x，y，z ）坐标来表达区域内的地貌形态，以缩微的形式再现了地表形态起伏变化特征，这一方法不但可以提高土方的计算精度，而且可以实现计算的自动化。理论上说，基于 DEM 的土方量计算法适用于任何情形，DEM 的精度是影响土方量计算准确与否的主要因素。为了讨论基于 DEM 的土方量计算法的精度，必须从 DEM 的产生和建立来分析其精度。 DEM 的实际精度主要由原始数据的采集的密度，准确度决定，因此只要适当加大高程点的密度，跑准高程点的要点，在构建三角网时，确定正确的三角连线，这样 DEM 法就能够很好的符合土方计算精度的要求 4。1.3.3 Excel 及 AutoCAD 在土方工程中计量的应用在计算工程量中任何复杂的计算都是先从数据、绘图、断面面积，从而计算出工程量来。利用 Excel 和 AutoCAD 来求出土石方工程量的基本步为：测量数据：测量对于土石方工程计量不可少的重要环节，然而在测量过程有许多的方法，对工土石方工程量进行控制与计算。不管哪种方法所测量得到任何数据，都可通过 Excel 进行转化为距中线的平距与高差，或是测量中直接就或以得到距中线的平距与高差。转化公式：将测量数据录入 Excel中，并将数据编成“”“&平距 &”，“&高差”形式，而在 Excel 显示为：“平距，高差” 5。绘图：先是在 AutoCAD 绘出设计的断面线但不要绘出地面线，并找出中线的位，计算出实测地面线与设计的高差，在中线上找到这个点。再是在这个点上建立一个坐标轴。然后用直线命令（line ）或是样条曲线命令（spline ）将起点放在坐标轴的起点（0，0）（实测地面线的中线点），其次就是将 Excel 中的公式复制到 AutoCAD 中及可绘出实测地面线来。中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文3断面面积：将绘出来的图通过 AutoCAD 中面域命令（region）或是布尔运算来转为成面域，再利用 AutoCAD 查询功能求出该图断面面积，从而求计算出工程量来。利用这种不同类型软相互配合的方法可以将图上作业与数据计算分解开来，极大的简化运算步骤与操作步骤，并且能够方便的备份和多次运算，能够避免一些不必要的人为错误。1.4 研究内容本文的主要研究内容是根据苏滹沱村土地开发项目的各项基本信息计算土地平整的土方工程量和编制土方调配方案。项目区的土方工程量测算工作是根据项目区具体情况选取适当的方法划分挖填区和计算出土方工程量。编制项目区土方调配方案为运用运筹学的原理规划出消耗资源最少的调配方案，并运用软件简化数字计算过程，提高效率。研究内容还包括土方工程实施方法与保障措施，主要为对土方工程的实施给出方法并提出要求。由于项目区具有一定的特殊性，在土方工程进行的过程中需要制定一些特殊措施以保障工程的各项安全。1.5 技术路线确定研究区域范围基础资料搜集与整理编制土方调配初始方案优化土方调配方法研究结论选择土方量计算方法计算项目区土方量建立土方调配模型提出工程实施方法和保障建议中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文42 项目用地概况2.1 苏滹沱村土地资源与自然环境概况2.1.1 土地资源概况苏滹沱村位于河南省洛阳市老城区邙山镇，东邻前李村，西到水口村，南接望朝岭，北至孟津县朝阳镇周寨村。据传说苏滹沱村是战国时期著名政治家苏秦的故里，而村里沟底有条小河名苏滹沱河，“苏滹沱”之名由此而来。另有一条姚家沟。村北有“玳眉奶奶店”，相传是商朝汤王后妃之神庙，每年农历六月初六有古庙会，相传是日为玳眉娘娘生日。村北的寨叫“安乐寨”，建于清同治元年。全村有 8 个村民组、450 户、1726 人，土地面积 1875 亩。洛阳地理条件优越。它位于暖温带南缘向北亚热带过渡地带，属暖温带大陆性季风气候和亚热带季风气候，四季分明，气候宜人。年平均气温约 15C，降雨量约 630 毫米，其中南部山区能达到 1200 毫米以上。东邻郑州，西接三门峡， 北跨黄河与焦作接壤，南与平顶山、南阳相连。东西长约 179 公里， 南北宽约 168 公里。 洛阳地势西高东低。境内山川丘陵交错，地形错综复杂，其中山区 45.51%，丘陵 40.73%，平原占 13.8%，周围有郁山、邙山、青要山、荆紫山、周山、樱山、龙门山、香山、万安山、首阳山、黛眉山、嵩山等十多座山脉；境内河渠密布，分属黄河、淮河、长江三大水系，黄河、洛河、伊河、清河、磁河、铁滦河、涧河、瀍河等 10 余条河流蜿蜒其间，有“四面环山六水并流、八关都邑、十省通衢”之称。由于洛阳地处中原，山川纵横，西依秦岭，出函谷是关中秦川；东临嵩岳；北靠太行且有黄河之险；南望伏牛，有宛叶之饶，所以“河山拱戴，形势甲于天下”。截至 2009 年底，洛阳市土地总面积 1523584.5 公顷，农用地面积 1151613.1 公顷，其中，耕地 432289.59 公顷，园地 13665.42 公顷，林地 638741.51 公顷，其它农用地66916.68 公顷；建设用地 163303.42 公顷，其中，居民点及独立工矿用地 138324.16 公顷，交通运输用地 9606.66 公顷，水利设施用地 15372.6 公顷；未利用地 208668.01 公顷，其中，未利用土地 167491.91 公顷，其他土地 41176.1 公顷 6。2.1.2 环境现状（1）水环境地表水：洛阳市地表水总体水质为良好，2010年全市监控河流的总长度为578公里，其中综合水质类别达到、类的河段长度为492公里，占全市监控河段总长度的85.1%，伊河、汝河水质级别为优，洛河为良好。地下水：2010年全市地下水单井水质良好的占90.09% ，水质较差的占9.1% ，水质级别为良好。（2）声环境现状2010年度区域环境噪声平均等效声级为53.6分贝，城市区域声环境质量属较好。2.2 项目区地籍信息2.2.1 权属调查情况从当地国土资源管理部门搜集用地范围内土地利用现状调查及土地登记中的权属资料，并对分幅权属界线图、权属来源证明文件等进行了审核，将审核合格的行政界线、权属界中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文5线转绘到工作底图上；对无上述权属证明材料或权属界线模糊、不清的，在各级国土资源管理部门的配合下，组织原权属单位有关人员按土地利用现状调查技术规程和城镇地籍调查规程要求现场指界，并将用地范围内的权属界线测绘到工作底图上。2.2.2 地类调查情况依据全国土地分类、以土地利用现状图上的地类界线，通过现场调查及实地判读，将用地范围内及其附近的各地类界线测绘或转绘在工作底图上，并标注二级地类编号。同时对土地利用现状调查的地类进行了核实，与实地不一致的，在勘测定界报告及面积量算表中已注明。利用收集到的用地范围内的土地利用总体规划资料、基本农田保护区规划图及基本农田保护区界线图，将用地范围内及其附近的基本农田界线测绘和转绘在工作底图上，图上确定项目用地占用基本农田的范围，并进行了实地核定。2.2.3 项目占地面积及地类实测项目用地总面积为15.8410公顷，其中农用地面积为8.2494公顷，占用基本农田面积为0.0公顷。地类代号对照：耕地：013-旱地；园地： 021-果园；交通运输：104-农村道路；城镇村及工矿用地：203-村庄。项目区面积与分类面积分别见表2-1、表2-2 。表 2-1 勘测面积表单位：公顷总面积 15.8410国有按现状权属分类集体 15.84108.2494耕地 6.7671农用地 其中基本农田建设用地 7.5916按现状地类分类未利用地耕地 6.7671按用地占用方式分类 农转用 15.8410 其中 基本农田表 2-2 土地分类面积表（农转用）洛阳市老城区邙山镇 单位：公顷其中 其中 其中 其中权属单位 耕地 旱地 园地 果园交通运输用地 农村道路城镇村及工矿用地 村庄 合计备注苏滹沱村 6.7671 6.7671 1.3855 1.3855 0.0968 0.0968 7.5916 7.5916 15.8410合计 6.7671 6.7671 1.3855 1.3855 0.0968 0.0968 7.5916 7.5916 15.8410计算者：丁鸽 检查者：索西京 2012 年 2 月 20 日中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文62.3 项目用地地质概况2.3.1 地质概况场地地貌单元属于邙山黄土丘陵。（1） 项目区域地质构造拟建场地在大地构造上跨越华北断块区和秦岭断褶系两个构造单元，位于华北断块内。工程区所在的洛阳盆地系于中生代末期生成的北东向断陷盆地，西与宜阳盆地相连，向东延伸至偃师一带。根据区域地质资料，拟建场地及其附近无全新活动断裂通过，未发现新构造活动的痕迹。（2） 不良地质作用根据区域地质资料，拟建场地及其附近地势平缓，不存在滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、采空区和因城市或工业区抽水而引起区域性地面沉降等等不良地质作用。另外，场区无防空洞或其它人工地下设施通过。2.4 项目用地土壤概况2.4.1 土壤基本组成根据野外钻探、现场原位测试及室内土工试验成果进行综合分析，场区地基土竖向分布大体与地形走势一致，地基土上部主要为坡洪积、冲洪积作用形成的粉质粘土及粉土层，下部为粉质粘土层。2.4.2 土壤分层根据现场勘察并参考区域地质资料，可将项目用地表层土壤进行分层。（1）黄土状粉质粘土夹粉土（Q4dl+pl）黄褐色，硬塑坚硬。具针孔及大孔隙，含有次生姜石、砖末、白色钙质、植物根须及炭末、杂色土柱，局部姜石富集。该层粉质粘土无摇振反应，干强度中等，韧性中等，稍有光泽。粉土摇振反应中等，干强度低，韧性低，无光泽。此层以坡洪积成因为主，均匀性及 结构性差。具湿陷性，湿陷性轻微中等。压缩系数平均值0.19MPa -1，属中压缩性土。层厚为0.805.40m。（2）黄土状粉质粘土（Q 3dl+pl）黄褐黄褐（红色），硬塑坚硬，局部可塑。具针孔及大孔隙，含有铁锰质斑，略具块状结构。该层无摇振反应，干强度高，韧性高，有光泽。具湿陷性，湿陷性轻微中等。压缩系数平均值0.15MPa -1，属中压缩性土。层厚为1.30 7.00m 。（3）粉质粘土（Q 2al+pl）黄褐（红色）棕红色，硬塑坚硬。具少量针状孔隙，含有铁锰质斑，具块状结构。该层无摇振反应，干强度高，韧性高，具油脂光泽。压缩系数平均值0.14MPa -1，属中偏低压缩性土。层厚为1.0011.50m 。（4）含姜石粉质粘土（Q 2al+pl）浅棕红色，局部黄褐色（带红色），姜石为灰白色，硬塑坚硬，局部为粘土。具少量不明显的针状孔隙，含有鲜亮的大块铁锰质斑及姜石，姜石含量高，局部富集成层，由姜石和粘性土胶结在一起，呈胶结或半胶结状态，含少量粘性土，螺旋钻具回转钻进困难，有时需采用岩心管回转钻进或冲击钻进。该层无摇振反应，干强度较高，韧性较高，切面光滑。此层厚度在4.5米以上。中国地质大学（北京）2013 届本科毕业论文72.5 苏滹沱村土地开发项目概况2.5.1 项目位置及用途拟建项目位于洛阳市老城区邙山镇苏滹沱村。东至洛吉快速通道；西至洛孟公路；南至苏滹沱村小学旧址；北至苏滹沱村界。总占地面积约1163亩。该项目用地现状为荒地，到处是建筑垃圾，还有一条尚未填满垃圾的深沟。基地呈较规则的平行四边形，北部为三角形，主入口设在西侧，临洛阳通往孟津及连霍高速公路入口的主干道洛孟道。 区内规划多栋生产厂房、生产车间、办公楼、科研楼、集体宿舍及食堂，总建筑面积329947平方米。本文针对其中一期的土地，一期用地469亩，为基地北部，主要为新能源、新材料及配套服务设施。在一期用地中的最北端有一村寨遗址依山坡走势而建，其中有窑洞等建筑遗址和大量树木和灌木，为保护这一遗址以及周边的植被，这一区域不算在产业园区内。一期规划主体结构为一层框架生产用房及三层配套服务设施建筑；二期用地694亩，为基地南部，主要为高科技生产及装备制造及配套服务设施。主体结构为一层框架生产用房及三层配套服务设施建筑；项目预计工期3年。即2012年3月开工，2015年3月全部完成。其中：一期工程为2012年3月至2013年3月；二期工程为2013年3月至2015年3月。2.5.2 项目规划原则 （1）坚持适度超前原则规划要适度超前，遵循现代化产业发展的准则，基地建设在功能、规模、标准上应具有适度超前性，适应现代生产组织方式的要求。（2）坚持环境友好原则遵循产业发展与生态保护相结合的原则，按照既满足企业生产又保护好环境的要求，生产企业布局与环境保护紧密结合，建设生态型、花园式的产业园。坚持保护优先、开发有序，以资