CASS9.0軟件在土方量計算中的應(yīng)用

孔勇

摘要：CASS9.0軟件斷面法土方計算法能數(shù)字化繪圖、一鍵批量成圖及自動計算土方量，計算成果可靠。其中，直接斷面法應(yīng)用于帶狀、狹長結(jié)構(gòu);間接斷面法采用數(shù)字高程模型生成里程文件，應(yīng)用于任何千變?nèi)f化的 地形。以基坑開挖為例，對 2 種方法的操作流程進(jìn)行了詳細(xì)論述，與 DTM 法計算成果進(jìn)行了比對分析，指出了 提高斷面法精度的措施。

關(guān)鍵詞：CASS軟件;斷面法;里程文件

1 土方計算軟件在基坑開挖工程中計算工程量的必要性

在建筑工程施工中經(jīng)常要計算各種建筑物基坑 的土方工程量，幾乎每個土建工程都有土方工程量 計算。在計算過程中，有些采用公式計算法，有些采 用軟件 CAD 繪制斷面圖計算法。公式計算法主要是 采用現(xiàn)有公式進(jìn)行計算。軟件 CAD 繪制斷面圖計算 法主要是畫出土方開挖的斷面，取相鄰斷面的平均 值，已知兩斷面的距離，斷面的平均面積乘以兩斷面 的距離即可求出兩斷面間的土方工程量，依次類推，可求出多個斷面的土方工程量。但這種方法繪圖時 間長，計算慢。對于開挖斷面不太規(guī)則的土方工程，軟件 CAD 畫斷面圖計算土方誤差較大。因此，如果 采用專業(yè)的土方計算軟件進(jìn)行計算，就能快速繪制 出土方斷面并自動計算出工程量。

2 斷面法土方計算原理及流程

2.1 斷面法土方計算原理

把確定的土方計算范圍，以一定的間距（可不等分）劃分為若干相互平行的橫截面;按照原始地面線與設(shè)計線 組成的斷面圖，計算斷面線所圍成的面積;以相鄰兩斷面 面積的平均值乘以兩斷面的間距，得到相鄰兩斷面間體積;各個相鄰斷面的體積相加，求出總體積即土方量。這種計 算土方量的方法稱為斷面法，亦稱為平均斷面法。為了減 小斷面法計算偏差，規(guī)范對斷面間距布置做了規(guī)定：開挖、填筑工程應(yīng)根據(jù)土方計算成果的用途、工程部位和地形復(fù) 雜程度在 5 ～ 20 m 范圍內(nèi)選擇;有特殊要求的部位按設(shè)計 要求執(zhí)行 [1]。唐平英研究了斷面法計算精度的問題，指出 相鄰斷面面積相差較大時，平均斷面法計算土方量的誤差 較大 [2]，因此在實踐中應(yīng)調(diào)整相鄰斷面間距值，控制斷面 面積比值（小斷面與大斷面面積之比）不小于 0.6。

2.2 斷面法土方計算流程

根據(jù)采集數(shù)據(jù)方式的不同，斷面法一般分為 2 種：一種 是直接斷面法，即先根據(jù)設(shè)計圖紙、實際地形地貌布置斷面 位置，再進(jìn)行原始地形斷面測量，在工程施工中和工程竣工 后進(jìn)行開挖斷面和竣工斷面測量;另一種是間接斷面法，即 先測量碎步點，勾繪三角網(wǎng)，再根據(jù)三角網(wǎng)截取斷面圖，繼 而進(jìn)行工程量計算。

3 土方計算軟件計算土方量的方法

3.1 DTM法

使用JPS采集的數(shù)據(jù)直接展繪在圖上，其采集的數(shù) 據(jù)不經(jīng)過落地，直接傳送到計算機，減少出錯率，用 DTM法計算土方量，既提高精度又提高 速度，適合于任何場合。另外，DTM能夠計算設(shè)計面 是水平面、傾斜面和不規(guī)則面等的土方量，確定土方平 衡時的設(shè)計高程和土方量，在控制施工進(jìn)度方面作用 非常大。

3.2 方格網(wǎng)法

計算土方量，操作簡單，圖面直觀，可增強測量計算的透明度。方格網(wǎng)法計算土方量的誤差主要來源是方 格頂點高程的測量誤差、場地面積的求積誤差等，同時 也跟方格邊長有關(guān)，采用的方格邊長越短，計算越精 確，考慮到繪圖比例尺的關(guān)系，一般方格邊長取 5.0m 為宜。地形高差越大，采用算術(shù)平均法計算平均標(biāo)高誤 差越大，求出的土方量誤差也大。采用加權(quán)平均法可以 提高其計算精度。當(dāng)精度要求更高時，應(yīng)考慮用 DTM 法計算。

3.3 等高線法

其計算土方適合于地形坡度均勻的地方，其等高 線必須閉合，否則難以計算。因此，等高線法適合于地 面坡度大，地物少的地方。

3.4 斷面法

采用相鄰兩斷面的面積和其間距計算土石方量 的，適用于地形為狹長地帶的土地平整測量，特別是線 路的土方測量[7]，但計算的數(shù)據(jù)格式要符合計算軟件的 要求，增加不少工作量。

4 斷面法土方計算精度分析

4.1 直接斷面法精度影響因素

影響直接斷面法土方計算的主要因素有：①野外測點 是否按地形變化，采集全部變化點;②測點偏離斷面線的 距離大小;③相鄰斷面的間距。

4.2 間接斷面法精度分析及實例計算

間接斷面土方計算精度取決于對真實地貌的采樣過程 及對數(shù)據(jù)的二次處理。在 CASS9.0 軟件中，DTM 法、斷面 法及方格網(wǎng)法等土方計算方法的本質(zhì)區(qū)別是對野外采樣數(shù) 據(jù)的二次處理機制不同?；跀?shù)字高程模型的“計算 2 期 間土方”（DTM 法）的成果精度最高 [5]?，F(xiàn)將間接斷面法 土方計算成果與之比較分析。

4.3 提高斷面法計算土方精度的措施

斷面法計算土方原理簡單，計算成果可讀性強。為了 提高土方計算精度可以采取措施有：①采用全站儀、GPS 測量儀等先進(jìn)的測量工具，保證測點質(zhì)量。②按地形變化 采點，測點分布密度應(yīng)滿足構(gòu)建三角網(wǎng)的要求。在獲得斷 面的大概位置測量的碎部點密集，構(gòu)建的三角網(wǎng)越接近真 實地貌，斷面線越準(zhǔn)確。③在原始地形或設(shè)計斷面變化大 的部位，應(yīng)增加計算斷面，縮小相鄰斷面間距。④計算過 程中用到的三角網(wǎng)都應(yīng)進(jìn)行人工處理。

5 土方計算軟件計算土方量的優(yōu)勢

以濟南金科小漢峪片區(qū)A04地塊土石方工程為例，通過計算比較發(fā)現(xiàn)，方格網(wǎng)法最接近平均標(biāo)準(zhǔn)。誤差最小。此外，在實際工程上，方格網(wǎng)法就更有其明顯的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的方格網(wǎng)法土石方量的測量和計算是利用水準(zhǔn)儀、皮尺或全站儀到實地打坐標(biāo)格網(wǎng)，測量每個坐標(biāo)格網(wǎng)點的實地高，回到內(nèi)業(yè)后，通過繪制格網(wǎng)，內(nèi)插計算標(biāo)高，逐格計算挖、填方量，經(jīng)過匯總，統(tǒng)計出整個場地范圍的挖、填方量和總方量。這種工序外業(yè)勞動強度大，內(nèi)業(yè)計算煩瑣，且容易出錯。但隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)與測繪技術(shù)的日益結(jié)合，和對土石方計算精度要求的越來越高，傳統(tǒng)的計算方法正逐步被計算機所取代。它的劣勢正被計算所彌補，況且它是最被人們熟知、使用最多的土石方計算方法。用方格網(wǎng)法計算土方量，設(shè)計面可以是水平的，也可以是傾斜的。由于它數(shù)據(jù)量小，精度高，適合各種地形場地，在實際工程中運用很廣泛。

隨著計算機技術(shù)的普及和使用，它的傳統(tǒng)區(qū)位優(yōu)勢正凸顯出來，目前市場上大多數(shù)都是運用的方格網(wǎng)法設(shè)計的。并且，方格網(wǎng)法計算的成果簡單明了，能直觀的反應(yīng)出各個格網(wǎng)，各個區(qū)域的土方填挖情況，這在工程上是一個很大的方便之處。

在工程中，土方的平整緊接的一個問題就是土方的調(diào)配。合理的土方調(diào)配對減少工程投入，加快工程進(jìn)度，提高工程質(zhì)量有直接的關(guān)系。方格網(wǎng)法土方計算的成果正好填補了這個空缺，它是最能清楚的反映各個格網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的土石方填挖量的方法。

6 結(jié)語

斷面法土方計算法能批量生成斷面圖、自動計算工程 量、成果可靠。直接斷面法應(yīng)用于道路、溝渠、大壩等狹 長帶狀地形，適用按橫斷面采集數(shù)據(jù)的情形;間接斷面法 采用CASS9.0 軟件中的數(shù)字高程模型生成里程文件，應(yīng)用 于任意地形地貌土方計算，適用按碎步點方式采集數(shù)據(jù)的 情形。因此，斷面法計算土方量的方法不僅用于道路工程，同樣適用于包括水利工程在內(nèi)的其他建設(shè)工程。

參考文獻(xiàn)：

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