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土方量計算常用的6種方法，具體適合用到哪些地形中？

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土方量計算常用的6種方法，具體適合用到哪些地形中？

2021/11/03

什么是土方量？
土方量是建筑術(shù)語，是土方工程施工組織設(shè)計的主要數(shù)據(jù)之一，是采用人工挖掘時組織勞動力或采用機(jī)械施工時計算機(jī)械臺班和工期的依據(jù)。土方量的計算要盡量準(zhǔn)確，它直接關(guān)系到工程的費(fèi)用概算及方案選優(yōu)。
土方量計算包括填、挖土方量的總和。土方量計算方法是：以相鄰兩個橫斷面之間距為計算單位，即分別求出相鄰兩個橫斷面上路基的面積和兩橫斷面之間的距離。

土方量計算

如圖《土方量計算》所示，A1和A2為相鄰的橫斷面上路基的面積，L為A1和A2之間的距離，則二橫斷面間的土方量可近似地計算為：
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式中A1和A2可在路基橫斷面設(shè)計圖上用求積儀或解析法等方法求得，L可從里程樁間距求得。
土方量計算方法
在對土方量進(jìn)行計算時，要考慮到地形特征、精度要求以及施工成本等方面的情況，選擇合適的計算方法，達(dá)到最優(yōu)的目的。比較經(jīng)常的幾種計算土方量的方法有：方格網(wǎng)法、等高線法、斷面法、DTM法、區(qū)域土方量平衡法和平均高程法等。
在較為平坦的平原區(qū)和地形起伏不大的場地，宜采用方格網(wǎng)法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：計算的數(shù)據(jù)量小，計算速度快，省卻了DTM法龐大的數(shù)據(jù)存儲量。

在狹長地帶，比如公路、渠道、溝道等，則適宜使用斷面法進(jìn)行計算土方量。
在地形起伏較大、精度要求高的一些山區(qū)，則需要用到DTM的計算方法。但是也要考慮到圖件本身數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)儲存等問題。
在精度要求不高、地形簡單的區(qū)域可選擇平均高程法。

下面，我們簡單的看一下斷面法和方格網(wǎng)法的具體使用方法：
1.斷面法
當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜起伏變化較大，或地狹長、挖填深度較大且不規(guī)則的地段，宜選擇橫斷面法進(jìn)行土方量計算。
土石方量精度與間距L的長度有關(guān)，L越小，精度就越高。但是這種方法計算量大, 尤其是在范圍較大、精度要求高的情況下更為明顯；若是為了減少計算量而加大斷面間隔，就會降低計算結(jié)果的精度；所以斷面法存在著計算精度和計算速度的矛盾。
2.方格網(wǎng)法
對于大面積的土石方估算以及一些地形起伏較小、坡度變化平緩的場地適宜用格網(wǎng)法。這種方法是將場地劃分成若干個正方形格網(wǎng)，然后計算每個四棱柱的體積，從而將所有四棱柱的體積匯總得到總的土方量。在傳統(tǒng)的方格網(wǎng)計算中，土方量的計算精度不高。我們引入一種新的高程內(nèi)插的方法，即楊赤中濾波推估法。
1）楊赤中推估
楊赤中濾波與推估法就是在復(fù)合變量理論的基礎(chǔ)上，對已知離散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)式加權(quán)游動平均，然后在濾波的基礎(chǔ)上，建立隨即特征函數(shù)和估值協(xié)方差函數(shù)，對待估點(diǎn)的屬性值（如高程等）進(jìn)行推估。
2）待估點(diǎn)高程值的計算
首先繪方格網(wǎng)，然后根據(jù)一定范圍內(nèi)的各高程觀測值推估方格中心O的高程值。繪制方格時要根據(jù)場地范圍繪制。
其次，為參加估值計算的各離散點(diǎn)高程觀測值，為各點(diǎn)估值系數(shù)。而后進(jìn)一步求得最優(yōu)估值系數(shù)，進(jìn)而得到最優(yōu)的高程估值。
3）挖（填）土方量區(qū)域面積的計算
如果，土方量計算的面積為不規(guī)則邊界的多邊形。那么在面積進(jìn)行計算時，先對判斷方格網(wǎng)中心點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)，如果在，那么就要計算該格網(wǎng)的面積，否則可以將該格網(wǎng)面積略去。
土方量計算工具
對于復(fù)雜的土方量計算，我們需要采用一些軟件工具進(jìn)行輔助，下面，為大家推薦一款市場上比較熱門的BIM土方量計算軟件：OpenRoads Designer。
OpenRoads Designer 引入全新的綜合建模環(huán)境，提供以施工驅(qū)動的工程設(shè)計，有助加快路網(wǎng)項(xiàng)目交付，統(tǒng)一從概念到竣工的設(shè)計和施工過程。該應(yīng)用程序提供完整且詳細(xì)的設(shè)計功能，適用于勘測、排水、地下設(shè)施和道路設(shè)計。
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軟件部分功能：
自動出圖
使用文檔中心來自動生產(chǎn)高質(zhì)量圖紙，包括與整體項(xiàng)目一致的多領(lǐng)域文檔設(shè)置。在圖紙定位中獲得項(xiàng)目的實(shí)時視圖。一旦設(shè)計改變，圖紙也會隨之改變。直接在圖紙中編輯，OpenRoads Designer將更新源幾何圖形。
創(chuàng)建水平和垂直對齊
使用對象導(dǎo)向的坐標(biāo)幾何和線形設(shè)計功能，快速創(chuàng)建精準(zhǔn)的水平和垂直對齊，提供智能化更新。使用高程剖面圖顯示表面信息和與水平線形相關(guān)的垂直線形。
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創(chuàng)建縱斷面圖和橫斷面圖
從設(shè)計中的任意點(diǎn)創(chuàng)建縱斷面圖和橫斷面圖。借助動態(tài)橫斷面在修改設(shè)計時實(shí)時查看更新。您可以查看地面變化以反映設(shè)計編輯，包括地表特征、廊道組件，以及建筑限制或車站等注釋。
對地形進(jìn)行建模和分析
創(chuàng)建既包含地形數(shù)據(jù)又包含公路或場地特征的智能模型。您可以根據(jù)特征一目了然地區(qū)分設(shè)計中的結(jié)構(gòu)、外觀和符號。
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對整個雨水和污水管網(wǎng)進(jìn)行建模、分析和設(shè)計
創(chuàng)建、操縱、設(shè)計和分析與您的公路設(shè)計完全集成的雨水和污水管網(wǎng)。您可以操縱平面圖或剖面圖視圖中的管網(wǎng)，不僅顯示排放系統(tǒng)模型，還顯示其他公用設(shè)施。
土石方建模
創(chuàng)建3D挖填土石方模型，作為數(shù)字孿生模型，精確計算、可視化并總結(jié)挖填量分析。OpenRoads Designer 獨(dú)特的建模功能幫助提升土石方量工作流，實(shí)現(xiàn)效率最大化，節(jié)約成本。
軟件詳情請點(diǎn)擊：道路設(shè)計BIM軟件OpenRoads Designer
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土方量計算案例展示
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