基于DTM法的兩期間土方計算在復(fù)雜地形基礎(chǔ)土方工程量結(jié)算復(fù)核中的實例應(yīng)用探討

蔣飛

（四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 德陽 618000）

在各類工程建設(shè)中，招標(biāo)工程量清單中標(biāo)明的工程量是招標(biāo)人根據(jù)擬建工程設(shè)計文件估算的工程量，不能作為承包人在履行合同義務(wù)中應(yīng)予以完成的準(zhǔn)確工程量。實際和準(zhǔn)確的工程量需要發(fā)承包雙方根據(jù)合同約定，對承包人完成合同工程的數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確的計算和確認(rèn)，這是發(fā)包人向承包人確認(rèn)和支付合同價款的前提和依據(jù)。工程數(shù)量復(fù)核的依據(jù)是經(jīng)監(jiān)理單位現(xiàn)場核實發(fā)包方確認(rèn)的工程結(jié)算清單，但人為因素影響較大，很難客觀反映施工現(xiàn)場實際工程量的變化。因基礎(chǔ)土方工程具有不可逆和隱蔽的特性，且發(fā)承包雙方利益差異性較大，當(dāng)屬其工程數(shù)量復(fù)核難度最大，因此將其作為工程量結(jié)算復(fù)核的重點。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)土方工程量計算，無論是手算還是工程計量軟件計算，均受到多種條件的限制，都需要將原始地貌修整為水平、一個或幾個坡度的施工場地，且需要計算大量的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致計算結(jié)果的精準(zhǔn)度大大降低，給工程管理造成極大的不利影響。近幾年隨著國內(nèi)測繪技術(shù)不斷發(fā)展，南方測繪儀器公司開發(fā)了新一代數(shù)字化地形地籍成圖軟件南方CASS，其土石方量的計算功能是目前常用的計算土石方量的方法之一。借助CASS 軟件中基于DTM 法的兩期間土方計算，對于山地等地形起伏較大的復(fù)雜地形條件下的基礎(chǔ)土方工程，可以精確計算施工前后兩期間土方變化，為基礎(chǔ)土方工程量結(jié)算復(fù)核提供了重要依據(jù)。

1 DTM 計算法

DTM 法是現(xiàn)代計算機(jī)輔助土方計算的重要方法之一，以數(shù)字地面模型DTM 為基礎(chǔ)進(jìn)行土方量的計算。DTM 法適合地面不規(guī)則或地形起伏較大等復(fù)雜地形，能夠快速精確地計算開挖前后兩期間土方量變化。

兩期間土方計算是指對同一區(qū)域內(nèi)開挖前后進(jìn)行兩次地形測量，根據(jù)設(shè)計高程和地形測量數(shù)據(jù)坐標(biāo)值（x，y，z），使用兩次測量得到的高程數(shù)據(jù)分別進(jìn)行建模、疊加，利用實測的地形特征點、離散點建立DTM 模型構(gòu)造出在指定區(qū)域內(nèi)的不規(guī)則鄰接三角網(wǎng)結(jié)構(gòu)，計算每一個三棱錐體的挖填方量累計得到計算區(qū)域內(nèi)總的挖填土方量并繪制挖填分界線。

2 工程實例應(yīng)用

2.1 工程概況

某學(xué)院鋼框架結(jié)構(gòu)圖書館工程，地上4 層，建筑總面積約3 859 m2，地處四川盆地紅層丘陵區(qū)的西北部邊緣，場地屬于切割丘狀低山地貌，場地等高線如圖1 所示。該工程建筑平面布置形式為異形，采用鋼柱下獨立基礎(chǔ)，如圖2 所示，各獨立基礎(chǔ)埋深差異較大，且地形起伏較大。受到本工程場地條件限制，若采用傳統(tǒng)方法，計算結(jié)果的精準(zhǔn)度大大降低。

圖1 場地等高線

圖2 基礎(chǔ)平面布置圖

2.2 基礎(chǔ)土方工程量計算

第一，收集數(shù)據(jù)。DTM 法兩期間土方計算是依靠建立三角網(wǎng)來生成計算模型，而三角網(wǎng)的實質(zhì)就是用許多相互連接在一起的空間三角形來構(gòu)建地面的起伏模型，模擬地表的地形起伏情況，因此，必須要有大量高程數(shù)據(jù)才能用三角網(wǎng)法來進(jìn)行土方量計算，其計算精度與原始數(shù)據(jù)測量密切相關(guān)，是其計算準(zhǔn)確性的重要基礎(chǔ)。

采用全站儀等高程測量工具導(dǎo)出開挖前原始地貌測量數(shù)據(jù)和開挖后基底和基坑周邊測量數(shù)據(jù)，并對導(dǎo)出的DAT數(shù)據(jù)文件進(jìn)行校核，剔除不合理的高程點數(shù)據(jù)，原始地貌測量數(shù)據(jù)和開挖后測量數(shù)據(jù)分別存盤。DAT 數(shù)據(jù)文件格式應(yīng)為英文狀態(tài)下“序號,,y,x,z”。

第二，展原始高程點。利用CASS 土方計量軟件將原始地貌高程數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入軟件中。打開CASS 軟件，點擊繪圖處理→展高程點→打開原始地貌高程測量數(shù)據(jù)文件（校核后的DAT 數(shù)據(jù)文件）→在CASS 界面左下角選擇合適的比例尺完成展點。

第三，確定計算區(qū)域邊界線。展高程點后根據(jù)項目建筑坐標(biāo)點位對需要進(jìn)行土方計算范圍的邊界點位利用多段線進(jìn)行連接閉合。這里需要注意的是畫多段線對計算區(qū)域進(jìn)行圈圍時，邊界線必須是完全閉合的，繪制時可以用命令C 進(jìn)行閉合。

第四，建立一期三角網(wǎng)。建立不規(guī)則三角網(wǎng)應(yīng)充分考慮實際地形變化、地勢走向和基坑開挖等因素，因此在軟件中生成三角網(wǎng)時應(yīng)勾選“建模過程考慮地形線或建模過程考慮陡坎”。CASS 軟件中具體操作步驟如下，點擊等高線→建立DTM→在建立DTM 對話框內(nèi)選擇由圖面高程點生產(chǎn)→選擇計算區(qū)域邊界線→生成三角網(wǎng)。

由于CASS 軟件中計算區(qū)域邊界線內(nèi)生成的不規(guī)則三角網(wǎng)是隨機(jī)連接，其中有一些三角形的連接可能與實際情況出入較大且不符合計算要求，需要人為刪除或修改這些不符合實際的三角形，在CASS 軟件中具體操作步驟如下：選擇等高線，刪除三角網(wǎng)，然后對應(yīng)實際地形的變化，尤其是穿過斜坡、陡坎時以及針對獨立基礎(chǔ)開挖后基底和基坑周邊部位，應(yīng)對三角網(wǎng)進(jìn)行手工調(diào)整，讓生成的模型盡可能地符合工程實際情況。修改完成后保存三角網(wǎng)文件，文件類型為“.SJW”文件。

第五，建立二期三角網(wǎng)。重復(fù)以上步驟，在選擇文件時選擇開挖后的測量數(shù)據(jù)，生成第二期三角網(wǎng)并存盤。

3 計算結(jié)果對比

根據(jù)承包方施工記錄，施工現(xiàn)場開挖土方全部外運(yùn)，通過自卸汽車裝載量和車次計算外運(yùn)土方虛方量共計約為5 200m3，依據(jù)GB 50854—2013《房屋建筑與裝飾工程工程量計算規(guī)范》規(guī)定，土方天然密實體積與虛方體積折算系數(shù)為1.3，則土方天然密實體積約為4 000 m3。分析對比得知，采用DTM 法計算該項目基礎(chǔ)土方量與現(xiàn)場開挖統(tǒng)計量誤差為4.425%，說明結(jié)果準(zhǔn)確可靠，獲得了發(fā)承包雙方的一致認(rèn)同，其結(jié)果可以作為工程結(jié)算復(fù)核的依據(jù)。

4 結(jié)語

DTM 法兩期間土方計算結(jié)果的精準(zhǔn)度主要取決于對實際地形的測量，包括各種地形變化點的采集、采點過程中測量的精度等，高程點采集越密，其計算模型就更接近實地，計算土方量精度越高。對于計算獨立基礎(chǔ)土方工程量，基坑底部和基坑周邊的測量數(shù)據(jù)尤為重要，直接影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。

DTM 法兩期間土方計算是目前較為科學(xué)準(zhǔn)確的土方量計算方法，能夠很好地結(jié)合地形因素，構(gòu)建的不規(guī)則三角網(wǎng)能很好地適應(yīng)復(fù)雜、不規(guī)則地形，從而更好地表達(dá)真實的地面特征，但在生成三角網(wǎng)時應(yīng)結(jié)合實際地形對不符合實際的三角網(wǎng)進(jìn)行修改或刪除，通過人為干預(yù)調(diào)整，使得模型建立更貼近實際地形。通過實例應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，其計算結(jié)果獲得發(fā)承包雙方的一致認(rèn)同，能夠最大限度地保護(hù)發(fā)承包雙方利益，從根本上化解工程量糾紛，為基礎(chǔ)土方工程量的結(jié)算復(fù)核提供了重要依據(jù)，此方法對類似土方量計算問題具有一定的借鑒作用。