基于鸿业市政道路软件的场地平整土方量优化计算

杨嗣明

【摘要】本文以鸿业市政道路软件土方计算模块为基础，介绍了网格法土方计算在土方平衡中填挖方量计算的计算流程，并附工程实例。该方法适用于建筑设计中正负零的确定，以及土建工程中大型场地平整土方量的计算，有较强的适用性，其应用有利于提高土方工程的计算精度和效率。

【关键词】网格法、土方平衡、场地平整

一、概述

在工程施工中，尤其是大型场地平整的土方施工中需要进行填挖方量计算。鸿业市政道路软件中的土方计算模块能较好地解决土方平衡的填挖方量计算问题。在之前的土方平衡设计中，往往要利用其它方法或软件来计算，工作量大，效率低下，设计效果均不理想；通过对鸿业市政道路软件进一步研究和开发，发现其除在市政道路设计中的强大功能外，还能解决其他工程设计中的问题，如土方平衡中填挖方量的计算。

在较大范围内计算土方，鸿业市政道路软件的网格法土方计算模块在计算填挖方量时能获得较高的精度，工作量较小，计算也较简单。它的基本原理是：在需要计算的范围内按一定的间距绘好方格网，以设计高程面作为土方计算的底面，根据地形图上高程点或等高线内差出各方格顶点的高程，分别计算出各方格的土方量，然后将全部方格内土方两累加起来得到总土方量。

二、网格法土方计算流程

1. 原始地形数据采集

建立原始地形数据，如果是等高线要离散形成离散点。为提高计算精度，在计算前，除对一般的地形适当加密高程点，应重点加密坎、沟、塘、独立土堆等地方，一般要参照地形及实测高程点在坎、沟及塘等的上、下加密高程点。

2. 绘制土方边界

根据设计需要，绘制一个封闭的区域，确定需要計算土方量的范围。

3. 绘制土方网格

对土方计算的区域按一定的网格大小进行分割。网格的大小要根据地形的复杂程度和设计要求的精度确定，边长一般常采用20m×20m 或40m×40m （地形平坦、机械化施工时也可采用100m×100m）。绘制网格时，确定方格网基点位置要考虑到方格网的位置对图面美观及统计的影响，如果基点定义不合适的话有可能在所有的边界都是残缺方格。

4. 网格编号（可选）

当同时需要计算几个土方边界范围土方时，程序可依次对所选择的土方边界范围自动进行网格编号。

5. 网格处理

土方网格生成后一定要进行网格处理，处理完成后会看到每个网格中间会多出一个白点，这些资料储存点记录了每个网格的信息。

6. 定义角点标高

对网格节点即角点进行自然标高和设计标高的定义。定义角点标高的方法有六种：①由等高线计算；②由离散点计算；③由参考点推算；④由两点内外插值计算；⑤成组定义；⑥逐点定义。定义对象选择自然标高，可以先不进行设计标高的定义，而先做土方优化，然后根据优化结果定义各点设计标高（如已有设计标高，可直接将定义对象设为设计标高，然后跳过土方优化，而直接进行土方计算）；标高定义方式一般选择由离散点计算。

7. 土方优化（可选）

如果直接优化计算，程序会按照“该区域内土方量最小、且挖填方基本平衡”

的原则给出一个最佳结果。如果对优化参数中的某几项有要求，可对其直接定义，重新优化计算，则程序会按照“挖填基本平衡”重新计算，如对结果满意，可选择该设计标高，程序会根据优化结果算出每个角点的标高。此时，图上会出现几条黄线，即为挖填平衡线。连续三次优化，最终调整填挖差到0.01%。

8. 土方计算

根据网格的各个角点的自然和设计标高值计算本网格内的填挖方数据。

9. 土方统计

程序可根据土方计算结果，出土方统计表，统计结果会列出填挖方量。

10. 土方三维

如需观察土方三维效果，程序会自动生成土方三维效果图。

三、工程实例：博尔塔拉宾馆场地平整土方优化计算

博尔塔拉宾馆总用地面积92450 。下面是该项目土方平衡优化计算的结果。

1、确定该项目土方量计算范围（图1虚线所示）。

2、按边长20m×20m网格对土方计算区域进行分隔，生成项目区建设用地地形三维效果图。（图2所示）

3、对土方网格进行处理，定义角点标高（定义对象为自然标高，标高计算方式选择由离散点计算）。对项目区进行土方优化，根据优化结果，选择设计标高为509.40m，生成土方填挖平衡线（图1实线所示）和项目建设用地土方平衡三维效果图（图3所示，X方向坡度为0.0%，Y方向坡度为0.0%）。

4、出土方统计表。

四、结束语

场地平整土方计算是土建工程中经常遇到的问题，利用鸿业市政道路软件进行土方平衡的挖填方计算，避免了其他方法要标定大量的高程梯度、复杂的内插等繁重工作。该方法有较强的适用性，其土方计算具有较高的精度和效率。在土方平衡工程设计中，在已有高程点的情况下，利用其计算土方量是一个很好的选择方案。

参考文献：

1. 胡伍生.潘长林.工程工程测量[M].南京：东南大学出版社，1999.

2. 杨冰.最优化计算方法及计算机程序[M].哈尔滨：哈尔滨船舶工程学院出版社，1993.

3. 任继良.张福成.田林.建筑施工技术[M].北京：清华大学出版社，2001.