土方量怎么计算

文章来源：湖南省建筑工程BIM中心
场地平整是指通过挖高填低将原有地面改造成工程施工所需的设计平面，是建筑施工中的重要内容，往往伴随着大量的土方开挖和填筑施工。场地平整前如何确定挖填土量并合理组织施工，将对施工进度和成本控制产生很大影响。随着BIM技术在施工过程中的不断应用，虚拟施工准确模拟了施工过程，为我们提供了新的解决方案。本文将介绍如何基于Autodesk Civil3D软件进行场地平整设计和挖填计算，以准确提取挖填工程量，辅助制定施工方案，合理调配人、材、机。
1、土方计算方案
Civil3D有一个强大的“表面”功能，它可以根据地形数据(如边界、特征线、等高线、图形对象、点组和点文件)精确模拟场地的原始地形。土方量的计算基于多个曲面。利用原始地形面与设计面的差异，自动计算出某一区域的差异。分析差异后，即可得出填方或挖方的土方量。
项目的最终设计图面
2.场地平整土方计算
2.1、创建原始地形表面
曲面创建相对简单，主要基于现有的地形数据，如等高线、要素线、DEM文件、点组、图形对象(块、字符)和边界。
表面数据定义：
一般来说，地形是由三角剖分曲面创建的。
项目的原始地形表面
2.2、穿越边坡开挖设计
放坡是基于放坡基准线的一系列切割和填充模拟。通过多次分级操作，最终形成所需的设计表面。
2.2.1分级的几个概念：
放坡对象：通常由坡脚、坡线、投影线和投影线包围的区域组成；
放坡组：用于以指定的集合形式组织放坡，创建放坡组曲面；
评分标准：指定评分方法的设置；
放坡目标：放坡目标用于定义从坡脚(放坡基线)开始通过投影截取的目标。放坡对象需要目标，目标可以是曲面、距离或高程，也可以是相对高程。
分级示意图
2.2.2分级标准
评分标准是创建评分的方法。根据不同的分级目标，Civil3D软件中有四种分级标准，即目标高程、目标距离、目标面和目标相对高程。
分级标准集
放坡创建工具和标准集
Civil3D软件根据不同的设计参数，提供了11种创建边坡的方法，方便用户设计土方开挖和填筑。
提示：
1.当放坡标准为填挖方时，正坡为挖方，负坡为填方；
2.水平水准测量，使用目标距离，坡度设置为9999999；
3、垂直坡度，采用目标-相对标高，坡度设为0.00001。
某工程放坡的竣工效果
2.2.3通过放坡创建曲面
放坡设计完成后，需要将放坡组转化为一个曲面，便于后续利用该曲面进行土方计算。
从放坡命令创建曲面
2.3、粘贴表面
通过前面的步骤，已经获得了两个表面，原始地形表面和放坡设计表面。透过“表面”
“粘贴曲面”命令有效地组合了两个曲面，以生成最终设计完成的曲面。
完工表面的最终设计
2.4、挖填计算
Civi3D中有两种基于曲面的土方计算方法，一种是体积法，另一种是网格法：
2.4.1体积法
体方法是将原始地形表面与最终设计完成的表面相结合，生成体表面，从而提取场地平整的挖填量。
通过“分析”-“体积面板”命令，可以创建体积曲面，以生成相应的挖方和填方量。
体积法
2.4.2网格方法
与体积法相比，网格法可以提取场地平整范围内各区域的填挖方量，也可以计算出各区域的填挖方量
通过“分析”-“创建土方施工图纸”，可以弹出相关命令进行设置。现有曲面选择原始地形曲面，完成的曲面选择放坡设计曲面，其他参数根据需要进行调整。
土方施工图创建窗口
设置好参数后，即可生成网格的土方施工图
工程土方施工图
提示：
算法，设置是使用精确算法还是手动算法。精确算法是指三角剖分曲面法，利用Civil3D的三角剖分曲面叠加实现精确的体积计算，更符合实际情况，是默认算法。手动算法是国内设计院常用的手动逼近算法“三棱柱法”和“四棱柱法”，以符合设计院的习惯。当网格间距相等时，可以选择使用两种算法中的任意一种，而当网格间距不相等时，只能使用“四棱柱法”算法。只有完整的矩形网格可以用手工近似算法计算，有边界的不规则网格只能用精确算法计算。
3.摘要
通过Civil3D强大的曲面分析功能，将场地平整前后的原始地形关系转化为场地平整曲面与地形曲面的关系，很容易解决土方计算问题。利用BIM技术提前计算土方量，平衡土方量，合理调配土方量，选择施工机械和人员调度，保证施工进度，减少不必要的浪费。
全部展开
分段方法：
在地形复杂、起伏较大的地区，或土地狭长、开挖较深、填筑深度不规则的地区，土方计算应选择断面法。
土方量的精度与间距l的长度有关，l越小，精度越高。但是这种方法计算量大，尤其是在大范围、高精度要求的情况下；如果为了减少计算量而增加截面间距，会降低计算结果的准确性；因此，分段法存在计算精度和计算速度的矛盾。
网格方法：
网格法适用于大面积土方估算和一些地形起伏小、坡度变化平缓的场地。该方法将场地划分成若干个正方形网格，然后计算每个四棱柱体的体积，通过汇总所有四棱柱体的体积就可以得到总的土方量。
在传统的网格计算中，土方计算的精度不高。现在我们介绍一种新的高程插值方法，即杨赤中滤波估计法。
扩展数据：
常见的土石方包括：
场地平整、区域平衡、基坑(沟)及沟槽开挖、路基开挖、人防工程开挖、地坪填筑、路基填筑、基坑回填。施工方案要合理安排，雨季尽量不安排。同时，为了降低土方工程的施工成本，贯彻不占用或少占用耕地和耕地，有利于土地复垦的原则，有必要对土方工程进行合理的配置计划和统筹安排。
土方测量基准点应用广泛，可用于帮助建立其他基准特征，也可用于帮助定义建模特征的位置或组件的安装和定位。Pro/ENGINEER野火提供四种类型的基准点。
基准特征是零件建模的参考特征，其主要目的是辅助三维特征的创建。可作为特征剖面图的参考面，模型定位的参考面和控制点，装配的参考面。此外，基准特征(如坐标系)也可用于计算零件的质量属性，并提供制造操作路径。
参考来源：百度百科-土方量
土方量计算软件HTCAD是在AutoCAD平台上开发的一套土方量计算和绘图软件。根据各种复杂的地形条件，软件可以采用网格法/剖面法计算土方量。该软件交互性好，界面友好，贴近设计者的设计思路，能计算土方量
地形输入输出及处理类似软件版本描述软件地址陈豪20.1.0 64位官方中文版View cad2010下载18.0.55.0简体中文版View cad2014中文版View cad软件17.0.54.110中文版View visio 20132013简体中文版View
可以接受不同测量单位制作的不同格式的高程数据文本文件，系统具有适应未知格式图形的机制；
提供智能等高线和高程数据转换功能，可将普通地形图快速转换为具有三维信息的地形图；
可以智能处理高程数据有问题的地形图，自动隔离有问题的数据(通常是不规则制图操作产生的)，避免干扰后续处理；
高程信息可以输出到电子高程数据文件；
它可以生成任意曲线路径的地面轮廓。
DTM (DEM)，一种可以模拟任意边界的场地数字地面(高程)模型；
网站块
您可以在图形中设置任意数量的块；
每个块可以有任何形状的边界；
块可以嵌套、交叉、包容，形成各种孤岛；
网格/剖面法
网格可以有任意精度；
网格可以任意角度倾斜；您可以选择线条选择来设置倾斜角度；
可以预先设置网格经过的点；
自然海拔
网格节点的自然高程可以通过多种方式确定，是一种全自动、智能化的数据采集方法；
修改节点的自然标高非常方便。
任何一个区块的自然高程都可以随时显示或不显示；
设计标高输入
可以快速输入设计轮廓线；
设计高程控制点可根据用户的设计要求输入；
智能块面输入可以快速输入复杂的设计面；
支持智能分级(二级/三级分级)
土石方计算
根据土方平衡和总量最小的原则，自动或交互优化各块的设计坡度；
计算范围可任意指定，计算过程可多次重复，相关图形数据可自动调整；
自动计算并绘制土方挖填零线；
提供多种方式汇总土方量，包括土方列汇总；
可以绘制任意剖面的平地剖面图，直观对比平地前后的地形变化；
自动生成土方平衡表；
在一个工程中，测量土方的所有基准点都是固定的，由施工单位根据当地规划部门提供的数据确定。在实际测量中，高程可以直接从基准点导出，基准点的高程和坐标也是固定的。
参考点的定义
土方测量基准点应用广泛，可用于帮助建立其他基准特征，也可用于帮助定义建模特征的位置或组件的安装和定位。Pro/ENGINEER野火提供四种类型的基准点。
基准特征是零件建模的参考特征，其主要目的是辅助三维特征的创建。可作为特征剖面图的参考面，模型定位的参考面和控制点，装配的参考面。
此外，基准特征(如坐标系)也可用于计算零件的质量属性，并提供制造操作路径。
基准特征包括：基准面、基准轴、基准点、基准曲线和坐标系。
*土地的产地位于陕西省咸阳市中部泾阳县永乐镇。
中国大地基准：
*大地原点是国家坐标系(1980年Xi安坐标系)的参考点，在我国经济建设、国防建设和社会发展中发挥着重要作用。
原点建立于1978年12月，占地3.92公顷，由主楼、*标志、测量仪器平台和投影亭组成。主楼为七层穹顶塔式结构，高25.8米。原点中心位于塔底花岗岩标石顶面，用镶嵌球形大理石标注，坐标108 55，34 32，海拔417.20m.
“大地原点”也称“大地基准点”，即国家水平控制网中计算大地坐标的起点。建国初期，我国使用的大地坐标系是从前苏联测得的，其坐标原点是前苏联的博尔科夫天文台，与我国的建设和发展极不相适应。为此，有关国家决定在中国建立独立的大地坐标系。自1975年以来，组织人力收集和分析大量数据。根据“起源”的要求，对郑州、武汉、Xi、兰州的地形、地质、大地构造、天文、重力、大地测量等进行了调查和综合分析。最后确定中国土地的产地在泾阳县永乐镇石碣村。