摘要：随着科技的飞速发展，在工程领域很多的新技术、新工艺涌现出来，3D打印技术、VR虚拟现实技术等，然而建筑信息模型¬——BIM在各项新技术中越来越多的受到工程技术人员的青睐。可视化展示、碰撞检测、虚拟施工等诸多应用，提升了项目生产效率、提高了建筑质量、缩短工期、降低了建造成本。不论是房建专业还是基础设施行业，土方工程量统计一直为项目技术人员棘手的难题，通过此文介绍几种精确简单的土方工程量计算方法。
关键词：BIM；工程量计算；精确；技术
引言：不论在公路、铁路、港口、市政工程中土方工程经常占项目的很大的比例，土方工程量的计算是施工过程中一个有为重要的过程，精确的土方量计算直接关系到项目的经济效益和方案的比选，传统的计算方法有着计算繁琐，数据不准确的缺点，BIM技术越来越多的走进工程人的视线中，本文就简单介绍一下几种利用BIM技术进行精确土方量计算的方法。
1、土方工程量计算的原理
求取地表物质体积差是土方量计算的目标，而其关键在于对原始地形和改造后地形的表述。改造后地形是人为设计的结果，而且往往是规则的，易于清楚、准确地表述出来。原始地形的表述则存在一个矛盾:地表是由无数个点组成的表面，而我们所获得的只是离散的有限数据。因此对于原始地形的任何表述只能是模拟和近似。各种模拟和近似的方法，都是基于地表连续和渐变的假定，这也是连续和渐变这一朴素的哲学思想在地理学领域的应用。
2、BIM的概念
建筑信息化模型（BIM）的英文全称是Building Information Modeling，是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便的被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成。BIM技术有着可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性、一体化性的特点。
3、几种传统的计算土方量的方法
3.1 断面法
当地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行土方量计算。
土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度就越高。但是这种方法计算量大, 尤其是在范围较大、精度要求高的情况下更为明显；若是为了减少计算量而加大断面间隔，就会降低计算结果的精度；所以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。
3.2 方格网法
对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。这种方法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。在传统的方格网计算中，土方量的计算精度不高。现在我们引入一种新的高程内插的方法。
3.3 DTM法（不规则三角网法）
基于不规则三角形建模是直接利用野外实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形，组成不规则三角网结构。 三角网构建好之后，用生成的三角网来计算每个三棱柱的填挖方量，得到最终的土方工程量。
3.4传统土方量计算的局限
传统土方量计算有着计算繁琐，数据不准确的特点，区块划分具有很大的主观性，取得计量各方的一致不容易，量测准确性不高，特别是区段内地势起伏较大或者挖、填方并存时。在后期的土方工程量核算方面往往存在很大的争议。
4、BIM土方工程量方法
运用BIM建模的方法模拟土石方的开挖与回填，让人直观有效地开展土石方的挖运分析与运算，能做到土方平衡计算的精确化与精细化，并且大节约争议的时间，对项目成本管控发挥了重要作用。现就利用一款路桥方常用的BIM软件¬—civil3D进行简单介绍一下土方工程量的计算方法。
4.1 原始数据获取和注意事项
利用全站仪、RTK等采集仪器将需要采集的地块进行详细的 数据采集，在采集的时候特别注意将高地、陡坡、深坑等地形起伏较大的位置进行加密采集，非加密区10*10m采集，加密区2m*2m采集。如果是挖方区域要在土方开挖之前采集一次数据，开挖之后采集一次数据，填方区域在填筑之前进行数据采集一次，填筑完成之后进行一次数据采集。(视计算精度、地块面积等因素，可适当调整点位采集密度)
4.2 曲面模型创建
在Civil 3D中，三维地形称之为曲面，我们可以根据多种数据（电文件、多段线、GIS数据等）快速创建曲面。 具体操作为在Civil3D右侧工具空间选择曲面功能右击创建曲面。然后将测量的数据导入到曲面中，以挖方为例，原地面数据创建一个曲面，挖方完毕后的的测量数据另外创建一个曲面。示例如下图：
4.3曲面模型数据处理
对软件生成的模型曲面进行模型分析对现场测量的数据进行可视检验，错误点排除，对曲面的高程、坡度和坡面箭头进行分析，提取曲面数据信息，坡度，汇水点。曲面凹点等的数据，
4.4 土方量计算
把两个曲面创建完成之后，就可以进行土方量的计算，软件根据两个曲面的数据，进行自动计算，在输入正确的松散系数和压实系数之后，会生成一个挖/填方报告。具体操作为：在Civil 3D分析面板中选择体积面板功能菜单，跳出体积面板对话框，单击创建新体积曲面创建一个新的三角网体积曲面。将基准曲面设置为原地面曲面，对照曲面设置为设计曲面，把松散系数、和压实系数按照现场实际输入点击确定，在体积面板中会显示该区域的填挖方体积，单击“生成挖/填方报告”命令可导出如下图所示的体积报告。
5 提高土方工程量计算精度的注意事项
在土方工程量计算过程中或多或少的都会存在误差，为提高土方工程量计算的准确度应特备注意以下几个问题：
1、在工程量清单及招标控制价编制过程中，要参照地勘报告，对土方、石方进行分类计算，不能只简单估算，否则实际结果可能会偏离很大。
2、各专业造价人员要协调，避免出现土建、安装等专业的土石方工程量重复计算或者漏算。如道路路基要换填石渣，排水管道沟槽要回填石粉，至少外购石渣的数量要扣除沟槽回填部分的体积。
3、对于各专业挖填起止深度的计算要根据施工组织设计或者施工规范来计算。譬如道路管线沟槽是从自然平开挖还是路基开挖完以后再开挖；再譬如，回填路段的管网土方工程，至少要等路基回填到管顶以上50cm（或施工方案要求的深度）再进行管沟开挖。
4、现场获取数据的详细程度，对现场数据采集越详细，土方工程量计算越精确。
参考文献
罗德仁等.工程土方量计算比较分析.东华理工学院报.2005年
任耀等。建筑信息模型BIM丛书—AutoCAD Civil3D 2013 应用宝典.同济大学出版社
刘信亮，1990年4月23日，男，汉族，籍贯：山东省泰安市东平县，本科 ，助理工程师，路桥施工，BIM应用
论文作者:刘信亮
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/10
标签：土方论文; 曲面论文; 工程论文; 数据论文; 量计算论文; 地形论文; 体积论文; 《基层建设》2018年第21期论文;