中国航空规划设计研究总院有限公司 北京 100080
摘要：
一、背景
土石方工程量往往较大，计算误差也较大且频繁，特别是山地项目。业主此项投资也较大，土方精确计算，节省投资显得越来越重要。
二、研究目的
针对土石方工程量计算进行深度剖析，制定相关标准模板，降低土方计算误差率，节省此项投资。
三、研究内容简介
土方计算是场地标高确定的重要性依据，为解决以往土方计算误差较大的问题，归纳出土方精算的方法，通过制定标准表格模板，降低土方计算误差率，提高设计质量。
关键词：土方工程；精确计算
1.1土方计算的定义及意义
对于在地形起伏较大的山区、丘陵地带修建较大的厂房、构筑物等的场地平整工程，主要是削凸填凹，移挖方作填方，将自然地面改造平整为场地设计要求的平面。土方计算就是对在此过程中发生的土方量进行计算与统计的工作。
土方量的计算是工程设计及施工过程中的一项重要步骤。在进行竖向设计时，通过土方计算的反复验算，可得出合理的场地设计标高，并直接关系到工程的费用概算及方案选优。在现实中的一些工程项目中，因土方计算的精确性而产生的纠纷也是经常遇到的。如何精确的计算土方量显得尤为重要，这也是本课题需要研究的方面。
1.2土方计算的方法
场地挖填土方量计算一般采用方格网法，各个土方计算软件大同小异，在这里我们以飞时达GPCAD软件为例进行分析。
方格网法计算土方量步骤为：
1)绘制方格网图
①自然高程点离散
首先让软件读取自然高程信息，可通过离散等高线、自然高程点等方式。这里采用自然高程地离散。这里需要注意的是有些地形图里的数据较杂，个位数、十位数、百位数均有，有些甚至不是高程点，为防止软件将此类数据离散，需进行读取数据最大、最小限制的设定，将此类数据筛选去除，以防止后面土方计算数据的错误发生。
②绘制区域
读取土方计算范围，一般为项目用地红线；如果场地竖向设计为台阶式，那么便于计算，每个台地为一个计算范围。
③布置方格网
在绘制的区域里绘制方格网，一般为10mX10m或20mX20m。
④采集自然标高
软件根据之前离散的自然高程点，自动生成每个方格点处的自然标高。
⑤输入设计标高
自动生成每个方格点处的设计标高
A.直接输入标高
根据总平面布置及台地设置，将每个台地的设计标高值输入。
B.设计标高离散
当遇到单体较小，且每个单体标高均不一样的情况时；或遇到设计地面为坡地时，可将设计标高在场地上注明，并通过软件离散，再将设计标高离散点采集。
每个方格的自然标高、设计标高生成后，对应的填挖高度可自动生成，这样方格网及土方计算的原始数据基本绘制完成。
2)绘制零线
零线即填挖分界线，即零线处不填不挖，将每个方格边的零点连接起来便绘制出零线。
3)计算方格土方量（建设用地土方量）
先计算每个方格的土方量，再统计土方总量。
4)计算边坡土方量
先计算每个方格的土方量，再统计土方总量。
5)计算厂区内主要的地下建构筑物出土，建构筑物、道路、管线等基槽出土
这部分出土可根据每个建构筑物本身的体积计算而得。在这里尤其要注意负填方的计算，这点会造成土方计算误差，也是经常会被忽视的。
负填方，是填方统计中的负值，只发生在填方区的地下构筑物占地范围内的土方计算。在土方平衡中，地下构筑物出土量也参与其中。从设计计算角度来讲，填方区填土量计算完成后，再减去地下构筑物的出土量，便可完成土方平衡计算。但在实际施工中，填方区的地下构筑物范围内，不用先填再挖，重复工作。故这部分的填方实际仅仅是为了土方平衡计算，实际施工过程中不会发生，故这部分量应该在场地总填方量中减去。
6)绘制土方平衡计算表
表中将上述步骤中计算的场地土方量、边坡土方量、地下构筑物出土量、建筑道路基槽出土量等分项求和。这里需注意的是统计得出的值仅为场地的填挖方计算体积，因为土有松动性和密实度，挖出的土不可能同等密度的用去回填，所以得出的数值需考虑土的松散系数。
评价一次土方平衡计算是否满足要求的标准是：净方量（填、挖方量的代数和）＜填方或挖方量的3%。
1.3案例分析
以位于山地地区的某工业项目为例，重点分析该项目通过GPCAD软件采用方格网法进行土方平衡的精确计算。
1)绘制方格网图
①自然高程点离散
场地自然标高在624.96m—688.62m，可设定读取数据最小限制为500，最大限制为800。
②绘制区域
北部办公区为1号区域，南部生产区为2号区域。
③布置方格网
在1号、2号区域里分别绘制方格网，采用20mX20m。
④采集自然标高
软件根据之前离散的自然高程点，自动生成每个方格点处的自然标高。
⑤输入设计标高
在1号、2号区域里分别输入设计标高663.00m，660.00m，可自动生成每个方格点处的设计标高及填挖高度。
⑥绘制边坡方格网
点击绘制边坡命令，设置参数，一般填方边坡坡率1:1.5，挖方边坡坡率1:0.7，完成绘制边坡。
2)绘制零线
3)计算方格土方量
分别计算1号、2号区域的场地方量
4)计算边坡土方量
分别计算1号、2号区域的边坡方量
5)计算厂区内主要的地下建构筑物出土，建构筑物、道路、沟道基槽出土
①地下建构筑物出土
本项目的地下建构筑物较多，经计算，挖方出土为36000 m³，负填方为24000m³。
②道路、管线出土
挖方出土为7800 m³，负填方为4800m³。
6)土方平衡计算
将以上计算所得数据统计得出，本项目挖方量为540333.01m³，填方量为554987.96m³，但此数据仅为计算填、挖土体积，并非真正的土方量，由于土的松动性，所得数据需考虑松散系数，将填挖方均转换成虚方，计算净方量。
松散系数分为最初松散系数K1和最后松散系数K2，K1=V2/V1，K2=V3/V1，V1指土在天然密实状态下的体积；V2指土在开挖后松散状态下的体积；V3指土经回填压实后的体积。
由于各地地质条件不一样，K1，K2最好由施工单位对现场土质进行试验所得，如不能获取该数据，则取经验值K1=1.2，K2=1.03。
故本项目填挖方折算成虚方，挖方量为540333.01* K1=648399.61，填方量为554987.96/ K2* K1=646587.91m³，净方量-1811.70 m³（虚方），余土外运。1811.70/648399.61=0.3%，满足土方平衡要求。
1.4结论
1)土方平衡是场地设计中一项重要的工作，检验评价一个竖向设计好坏的有效工具。土方计算方法的本质决定了土方计算是一种估算，我们只有注重细节，考虑周全，尽力精确计算，才能把误差降到最小。
参考文献
[1] 工业企业总平面设计规范. GB50187-2012；中国计划出版社。
[2] 《工业建设场地设计标高的确定探讨》；《科技传播》2014年第10期。.
[3] 《浅析工业建设场地设计标高的确定》；《建材技术与应用》2012年第8期。
论文作者:薛彦博
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/11
标签：土方论文; 标高论文; 方格论文; 挖方论文; 场地论文; 高程论文; 自然论文; 《基层建设》2017年第14期论文;