探讨两期间土方的计算.doc

最新【精品】范文 参考文献 专业论文探讨两期间土方的计算探讨两期间土方的计算 【摘要】随着城市建设的快速发展，在项目开工之前，首先就是对场地土方工程量的测算。通过前期的设计和后期施工方案的结合，对现场的土方经过测绘，计算出设计面与开挖面之间的土方量，为工程造价提供可靠地参考数据。土方量的测绘和计算直接影响着工程的造价和方案的优化，因此把握测绘中的关键节点和合理的计算方法尤为重要。 【关键词】土方工程 方格网法DTM 土方计算 W中图分类号:U416.1+11 文献标识码：A 在工程项目建设中，我们常会遇到土方工程，土方工程就是要对建设场地的土方按照设计图纸对场地土方进行平整，多余的土方进行外运。为了准确获取土方工程量信息，就必须对场区进行地形测绘，并加测高程格网，对地貌变化较大区域如：水塘、沟渠、土堆、陡坎进行高程点加密。在高程格网的测绘中建议格网宽度在10米至20米为宜，局部可加密至5米。在获得准确地形地貌信息后就可以结合设计平面采用方格网法、DTM法、等高线法及断面法对土方量进行计算。通过大量的工程实例证明，只有获取高精度、高分辨率的高程模型，结合与地形特点相匹配的算法才能让计算土方量与实际工程量相接近。 1.1 土方工程介绍 1.1.1 土方工程的内容及施工要求 土方工程施工，要求标高、断面准确，土体有足够的强度和稳定性，土方量少，工期短，费用省。但由于土方工程施工具有面广量大，劳动繁重，施工条件复杂等特点，因此，在施工前，首先要进行调查研究，了解土壤的种类和工程性质，土方工程的施工工期、质量要求及施工条件，施工地区的地形、地质、水文、气象等资料，以便编制切实可行的施工组织设计，拟定合理的施工方案。为了减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，加快工程进度，降低工程成本，在组织土方工程施工时，应尽可能采用先进的施工工艺和施工组织，实现土方工程施工综合机械化。 1.1.2 土的工程性质 土有各种工程性质，其中影响土方工程施工的有土的质量密度、含水量、渗透性和可松性等。 1.1.2.1 土的质量密度 分天然密度和干密度。土的天然密度，指土在天然状态下单位体积的质量；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。土的干密度，指单位体积土中的固体颗粒的质量；它是用以检验填土压实质量的控制指标。 1.1.2.2 土的含水量 土的含水量 W 是土中所含的水与土的固体颗粒间的质量比，以百分数表示： 式中 G 1 含水状态时土的质量； G 2 土烘干后的质量。 土的含水量影响土方施工方法的选择、边坡的稳定和回填土的质量，如土的含水量超过 25%30% ，则机械化施工就困难，容易打滑、陷车；回填土则需有最佳的含水量，方能夯密压实，获得最大干密度。 1.1.2.3 土的渗透性 土的渗透性是指水在土体中渗流的性能，一般以渗透系数 K 表示。从达西公式 V=KI 可以看出渗透系数的物理意义：当水力坡度 I 等于 1 时的渗透速度 v 即为渗透系数 K 。 渗透系数 K 值将直接影响降水方案的选择和涌水量计算的准确性，一般应通过扬水试验确定。1.1.2.4 土的可松性 土具有可松性，即自然状态下的土，经过开挖后，其体积因松散而增加，以后虽经回填压实，仍不能恢复其原来的体积。土的可松性程度用可松性系数表示，即 最初可松性系数 (1.2) 最后可松性系数 (1.3) 土的可松性对土方量的平衡调配，确定运土机具的数量及弃土坑的容积，以及计算填方所需的挖方体积等均有很大的影响。 土的可松性与土质有关，根据土的工程分类确定其相应的可松性系数。 2 土方量计算的基本方法 2.1方格网法 按照测区的范围对整个测区进行格网化，把测区分成10米10米或20米20米的格网，在格网的交点处采集高程。将相应设计标高和自然地面标高分别标注在方格点的右上角和右下角，求出各点的施工高度(挖或填)，填在方格网左上角，挖方为(+)，填方为(-)。 方格边线一端施工高程为“+”,若另一端为“-”,则沿其边线必然有一不挖不填的点，即“零点”(如图1-1所示). 图1 零点位置 零点位置按下式计算： 式中 x1、x2 角点至零点的距离,单位米； h1、h2 相邻两角点的施工高度(均用绝对值),单位米； a 方格网的边长，单位米。 计算土方工程量按方格网底面图形和下表体积计算公式，计算每个方格内的挖方或填方量。 项目 图示 计算公式 一点填方或挖方 (三角形) 当 时， 二点填方或挖方 (梯形) 三点填方或挖方 (五角形) 四点填方或挖方 (正方形) 注：1）a方格网的边长,m； b、c零点到一角的边长,m； h1,h2,h3,h4方格网四角点的施工高程,m，用绝对值代入； h填方或挖方施工高程的总和 ,m，用绝对值代入； 挖方或填方体积,m。 2）本表公式是按各计算图形底面积乘以平均施工高程而得出的。 汇总分别将挖方区和填方区所有方格计算土方量汇总，即得该建筑场地挖方区和填方区的总土方量。 2.2 DTM法 不规则三角网(TIN)是数字地面模型DTM表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。基于不规则三角形建模是直接利用野外实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形，组成不规则三角网结构。相对于规则格网，不规则三角网具有以下优点： 三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点;不改变原始数据和精度;能够插入地性线以保存原有关键的地形特征,以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓尽致等。因此在利用 T1N 算出的土方量时就大大提高了计算的精度。 三角网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的填挖方量,最后累积得到指定范围内填方和挖方分界线。三棱柱体上表面用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考面，计算公式为： 为三角形角点填挖高差；为三棱柱底面积。 图2土方量计算 2.3 等高线法 利用现成的绘有等高线的地形图，计算等高线所围得面积，再根据两相邻等高线的高差按以下公式计算土方量： V=(S1+S2)/2 h 式中：S1，S2 为相邻两等高线所围面积;h为相邻两等高线的高差。 3两期间土方量计算在实际工程中的应用 在实际工程中我们常遇到这样的问题，如：依据常场地周边道路设计高度计算区域内土方施工量；提供土方施工的图纸。由于道路设计标高往往只提供道路交口处的高程，这样造成相邻两个道路构成不同的坡度，这样为计算设置了一定难度，如果采用DTM法计算两期间的土方，虽可以完成两期间计算模型设计和计算，但计算数据量很大，而且没法出最终的施工图。因此采用DTM法只能作为一种计算方量的验证方法较合适。 3.1 构建设计面模型 首先在Cass中用设计标高和范围线生成等高线，等高距设为0.1米（可依据实际情况取值，本案例中高差起伏不大所以取值为0.1米）如图3， 图 3 根据图上等高线生成高程数据，选择处理滤波后等高线结点，输入滤波阀门值0.1米，生成.dat 数据文件，依据数据文件建立DTM，生成三角网数据文件D111123.sjw如图4： 图4 3.2 采用方格网法进行两期间土方的计算 ：计算时选取场地实际测量高程文件，设计面选择三角网文件D111123.sjw，方格网宽度选择10米（和实际测量时格网宽度一致）如图5。 3.3 计算结果应包括总面积、总挖方量和总填方量。为了确保计算结果准确无误需对图面数据进行检查，检查特征点设计标高是否与图面显示设计标高一致，原地貌标高是与图上原地貌标高一致。为了验证计算结果，还可以采用三角网法重新计算验证总挖方量和总填方量，如果误差在允许范围内，可以认为本次计算结果无误。如图6 图6 4 结论 在实际的生产应用中，土方计算应依据场地实际地形地貌开展测绘工作，在准确获取与实地一致的DEM是土方计算准确的首要条件，其次选取合理的计算方法，为了获取更准确的计算结果，土方计算不应一次完成，应结合实际情况对局部变化较大区域进行加密计算。方格网法计算比较直观，并能为后期施工起到一定指导作用，因此在大面积土方测绘中建议用方格网提供成