1、1疏浚土方量计算方法比较摘要：采用疏浚工程常用软件 HYPACK MAX 和南方 CASS 进行土方量计算，分别介绍了断面法、DTM 法、方格网法进行土方量计算的简要过程，并对计算结果进行比较。讨论了不同方法的应用情况和在应用中应注意的问题。 关键字：疏浚；土方量计算；断面法；DTM 法；方格网法 中图分类号：G613.4 文献标识码：A 文章编号： 1 概述 疏浚土方量计算是疏浚工程项目当中一项非常重要的工作，是编制施工组织设计、合理安排施工、工程结算等工作的重要依据，始终贯穿于施工管理过程当中。在现行疏浚技术规范当中，对工程量计算方法并没有统一规定，特别是涉及到边坡算量，各种方法参差不齐，
2、随意性较大，计算精度也不容易把握。本文介绍使用疏浚工程常用软件 Hypack Max 和南方 Cass，采用断面法，DTM 法和方格网法进行工程量计算，并对计算结果进行比较，确定不同方法适用范围和使用中应注意问题。 2 土方量计算方法及原理 2.1 断面法 在设计挖槽上选取若干个断面 A1，A2，,An，断面间距视地形情况而定，采用设计数据和水深测量数据，计算出每个断面的面积，将相2邻两断面面积平均后乘以断面间距离，即为该段挖槽计算工程量，其计算式为： 式中：V1第一段挖槽工程量（m3） ； A1第一挖槽断面面积（m2） ； A2第二挖槽断面面积（m2） ； L1第一段挖槽长度（m） 。 如上
3、式依次计算出其他各段挖槽工程量 V2，V3，Vn-1，然后各段工程量相加，即得整个挖槽工程量 V,其计算式为： V=V1+V2+V3+Vn-1 2.2DTM 法 由 DTM 模型计算工程量是根据实地测定的水深数据（X，Y，Z） 、设计高程和边坡坡比，生成不规则三角网模型（TIN） ，在设计边坡处，不规则三角网模型根据设计坡比和指定的放坡方向，自动生成边坡。通过模型计算出每个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的工程量，并绘出填挖方分界线。 2.3 方格网法 方格网计算工程量是根据实地测定的水深数据（X，Y，Z）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指
4、定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。系统首先将方格的四个角上的高程相加（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程） ，取平均值与设计高程相减。然后通过指定的方格边长得到每3个方格的面积，再用长方体的体积计算公式得到填挖方量。用方格网法计算工程量，设计面可以是平面，也可以是斜面。 3 土方量计算实例及说明 以南方某航道为例，分别以 HYPACK MAX 软件的断面法，南方 CASS软件的 DTM 法和方格网法计算其工程量，为了便于比较，在此不计算超深超宽工程量。航道设计平面图见图 1。 3.1 断面法计算土方量 HYPACK MAX 断面法进行土方量计算的主要流程如图 2 所
5、示。在航道设计中，输入设计航道中心线，左坡脚线和右坡脚线端点和拐点坐标，设计深度，边坡坡比等数据，生成航道设计文件（图 3） 。在“预览/输出到测线文件”对话框中，输出断面线文件（见图 4） 。测线间 图 1 航道设计平面图图 2 断面法工程量计算流程图 距根据实际地形情况和航道设计确定，一般不宜小于外业测量数据采集的测线间距；测线延伸即测线从两侧边坡与零水深交点以外延伸的距离，一般为 0，当水深较浅出现负值的情况下，要适当延伸测线以超出航道的坡顶线；搜索距离和聪明角是为了在航道拐弯处，测线均匀且不相交，所以搜索距离可适当加大。在航道起点终点处加测线，便于工程量计算。测线输出后，用水深测量数据
6、 xyz 文件和航道断面线文件生成TIN 模型，并输出包含有断面信息和测量数据信息的 ALL 文件，作为工程量计算的基础测量文件。在“横切断面&体积计算”对话框中，采用“中国模式 1/边坡模式 1”进行工程量计算。在“基础测量”栏输入断面数4据 ALL 文件（在本例中超深、超宽为零，所以 图 3 图 4 其他各栏可不输入任何数据） 。在“图形选项”中设置断面图显示的相关选项，然后可以预览打印每个断面图，并在“体积”中输出工程量计算报告（见图 5，图 6） 。 图 5 图 6 3.2DTM 法计算工程量 DTM 法计算工程量的主要流程如图 7 所示。将水深测量数据文件转换成南方 CASS 软件可
7、识别的 DAT 格式文件，绘制航道基槽边线，基槽边线为闭合多段线。并删除无边坡一侧边线外的测量数据，以使软件在无边坡一侧不生成边坡 TIN 模型。然后进入“工程应用-DTM 法土方计算-根据坐标文件”菜单，选择航道底槽边界、DAT 数据文件，进入“DTM 土方计算参数设置”对话框，设置平场标高、边线采样间距、边坡等参数，即可生成 TIN 模型，并计算出相关工程量（见图 8，图 9） 。 图 7 图 10 图 8 图 9 3.3 方格网法计算工程量 方格网法计算工程量的主要流程如图 10 所示。将水深测量数据文件5转换成南方 CASS 软件可识别的 DAT 格式文件，绘制航道基槽范围线，边坡范围
8、线。进入“工程应用-方格网法土方计算”菜单，选择计算区域边界线。在“方格网土方计算”对话框中，采用“平面”模式计算基槽内工程量，采用“斜面”模式计算边坡工程量，斜面模式可分别采用“基准点”和“基准线”两种方法。图 11 图 12 所示为“斜面基准线”法计算边坡工程量。 图 11 图 12 4 不同计算方法的比较 不同方法计算的工程量如表 1 所示。断面法和 DTM 法差值为0.015%；断面法和方格网法差值为 0.021%；DTM 法和方格网法差值为0.036%。都远小于规范规定的 2%。三种方法在用于计算疏浚工程土方量方面都是可行的。 表 1 每种方法又有各自的优点和其局限性。断面法适合于计
9、算航道等带状工程的土方工程量，而且可以在软件中自动绘制断面图，比较形象直观，而且可以一次计算基槽、边坡、超深、超宽各个部位的工程量。缺点是断面法不适合计算地形复杂多变的面状区域。DTM 法的实质就是用三角网来模拟区域地形的起伏情况，如果数据点足够密集，DTM 法构建的TIN 模型，能够最大限度的体现区域地形的细节变化，可用于地形复杂的6面状区域的土方量计算。在疏浚工程中，用于计算港池、回填区或正处于施工中的地形复杂区域等工程量比较快捷方便；方格网法采用四个角点的平均值来计算方格内的平均高程，不能体现每个方格点的权重大小，不能很好的反应实际地形情况。然而方格网法比较简单直观，可以一目了然的反应每
10、个方格内的填挖方量，以及每个角点位置的平均高程、设计高程、差值等信息。所以方格网法比较适用于地形平坦，起伏不大区域，可用于施工前原泥面工程量计算。 5 注意的问题 5.1 测量数据要完全覆盖计算范围，测线要垂直边坡布设，特别是断面法，否则会生成不完整断面，影响计算结果。 5.2DTM 法计算含边坡工程量时，要删除无边坡一侧边线外数据，避免形成多余的边坡。 5.3 方格网法计算边坡工程量时，计算范围可适当画大，让软件自动寻找边坡与测量泥面的交线，避免由于绘制的计算范围小等人为原因影响计算结果。 5.4 方格网边坡工程量计算，要注意边坡的放坡方向要正确。 5.5 测量数据和设计面深度（或高程）应以
11、同一基准面为基准。 5.6 若测量数据以深度基准面为基准，即向下的方向为正，用南方CASS 软件计算的结果中， “填方量”即为实际的挖方量。 5.7 南方 CASS 可识别的 DAT 文件格式为“点号，编码，X 坐标，Y 坐标，高程” ，无编码是编码可省略，但逗号不能省略。 6 结语 7在使用软件进行疏浚工程量计算时，要了解软件计算的原理，根据内、外业实际测量情况，数据特点，及工程实际，选择适合的计算方法。计算完成后，一定要进行核准。确保计算结果的正确性。 参考文献： 1李青云.疏浚工程.北京：人民交通出版社，1999 年。 2疏浚工程技术规范（JTJ319-99）中华人民共和国交通部发布。
