DTM法土方测量计算工法

DTM 法土方测量计算工法 DTM法土方测量计算工法 DTM法土方测量计算工法 序号 38 序号 38 单位名称 辽河油田油建二公司 单位名称 辽河油田油建二公司 二零零八年十月 二零零八年十月 1 DTM 法土方测量计算工法 DTM法土方测量计算工法 DTM法土方测量计算工法 辽河油田油建二公司 许永恒 刘建波 张彦军 尹增韬 付芳艳 1 前言 1 前言 近年来 随着西气东输 陕京二线 忠武管线 川气东送等大口径长输管线项目的 陆续开展 因修筑施工便道 作业带降坡处理等情况发生土石方量所产生的经济效益问 题日益突出 为了解决这一问题 辽河油田油建二公司在这方面做了长期 大量 深入 的研究 逐步形成本工法 2 工法的特点 2 工法的特点 2 1 本工法的实施使全站仪与计算机成功连接 测量数据可直接传输到计算机 实 现了土方测量 成图 计算一体化 避免了人工记录 输入数据带来的人为误差 使土 方测量计算更加准确高效 2 2 本工法采用的计算模型更接近实际 克服了以往因计算模型不贴切而造成的计 算硬伤 从而计算结果更加可靠 3 适用范围 3 适用范围 DTM 法适用于各种地形的土石方工程 如长输管线施工便道修筑 作业带降坡处理 等 尤其是在地形复杂 地势起伏高差较大的情况下 更显示出其优势 4 DTM 法原理 4 DTM 法原理 DTM Digital Terrain Model 数字地面模型 是利用一个任意坐标系中大量选 择的已知X Y Z的坐标点对连续地面的形态属性信息的数字表达 DTM土方计算法是对 需计算土方的区域在挖填前后进行地面点坐标 X Y Z 测录 分别生成挖填前后两期 记录了地形表面形态属性信息的三角网文件 再根据三角网文件以三棱锥和三棱柱为计 算单元来计算挖填土方量 其计算原理如下 以一山丘为例 2 DTM 法土方测量计算工法 根据挖填前后测量记录的坐标文件 生成三角网 见图4 1 1 图4 1 2 5 2 3 4 7 6 8 1 开挖边线 作业带边线 20 21 22 19 18 17 14 13 12 11 10 9 15 16 图4 1 1开挖前三角网图4 1 1开挖前三角网 图4 1 2 开挖后三角网 图4 1 2 开挖后三角网 将两期三角网投影到同一平面 图4 1 3图4 1 3 两三角网交叠会生成许多新的三角形 和多边形 再将投影平面上的多边形分解为三角形 图4 1 4图4 1 4 16 15 1 8 6 7 4 3 2 5 9 10 11 12 13 14 17 18 19 22 21 20 作业带边线 开挖边线 开挖边线 作业带边线 5 4 2 3 7 6 8 1 20 21 22 19 18 17 14 13 12 11 10 9 15 16 图4 1 3图4 1 3 图4 1 4 图4 1 4 计算软件将自动对所有三角形进行处理 分别生成在挖填前后两个地表面上的顶点 坐标 从而将整个挖填区域分割为图4 1 5所示各种三棱柱 通过计算各三棱柱体积来 完成挖填方量计算 图4 1 5 图4 1 5 5 施工工艺流程及操作要点 5 施工工艺流程及操作要点 3 DTM 法土方测量计算工法 5 1 施工工艺流程图 5 1 施工工艺流程图 测录挖填前地面形态属性信息 测录挖填后地面形态属性信息 检查数据准确性 绘制 优化 保存二期三角网文件 检查数据准确性 绘制 优化 保存一期三角网文件 DTM 法计算土方量 图 5 1 1 工艺流程图图 5 1 1 工艺流程图 5 2 操作要点 5 2 操作要点 5 2 1 测取地貌地形特征点 5 2 1 测取地貌地形特征点 1 根据计算原理 必须按地貌地形特征取点 特别是地势变坡坡底线 陡坎边线 梯田台地边线等 测点过程中绘制地形草图 逐点做好记录 如图 5 2 1 1 文字记 录如 测点 113 110 114 117 间为台地 其中测点 118 处有一约 0 8 米深坑 2 对不易测点地方做详细文字 描述 以备追加测点 如测点 128 文字记录为 测点 125 127 130 133 间有一水坑 离 125 点 2 米 离 130 点 3 米 水深 0 6 米 注意 追加 图 5 2 1 1 土方测量地形草图图 5 2 1 1 土方测量地形草图 5 2 2 建立地貌立体模型 检查数据 准确性 5 2 2 建立地貌立体模型 检查数据 准确性 生成三角网后 关闭除三角网 外的其他层 在命令栏输入拉伸命令 extrude 按提示选择要拉伸的三 角网 输入拉伸高度 如 0 001 注 意其绝对值不要太大 确认后执行 着色 shademode命令选择面着色或 图5 2 2 1 地貌立体模型图5 2 2 1 地貌立体模型 原道路边线 扩宽道路边线 土方计算边线 坡底线 4 DTM 法土方测量计算工法 体着色回车 做出地貌立体模型 图5 2 2 1 通过3D Orbit 命 令观察立体模型 地貌立体模型的 作用是可以观察构网是否正确 及 时改正错误以便准确计算方量 图5 2 3 1 测点展点图图5 2 3 1 测点展点图 5 2 3 优化计算三角网 5 2 3 优化计算三角网 1 打开 CASS6 0 将测点展到图 面 如图 5 2 3 1 2 进入 CASS6 0 软件 等高线 菜单 应用下拉菜单中的 由数据文件 建 立 DTM 命 令 生 成 三 角 网 图 5 2 3 2 根据土方计算区域边界用 图 5 2 3 2 原始三角网图图 5 2 3 2 原始三角网图 删除三角形 等命令删除三角网 中多余的 错误的三角形 对照地 势变坡坡底线 陡坎边线 梯田台 地边线等地形线 用 重组三角形 命令对横跨这些地形线的三角形进 行重组 令三角形边线顺地形线 形成一期计量用三角网 图 5 2 3 2 5 2 3 2 一期计算用三角网图用5 2 3 2 一期计算用三角网图用 坡底线 土方计算边线 扩宽道路边线 原道路边线 坡底线 土方计算边线 扩宽道路边线 原道路边线 三角网存取 命令存为一期三角网文件 3 将二期测点展到图面 依照上一步形成二期计量用三角 网 如图 5 2 3 3 存为二期三角 网文件 4 进入 CASS6 0 软件 工 程应用 图 5 2 3 3 二期计算用三角网图图 5 2 3 3 二期计算用三角网图 坡底线 土方计算边线 扩宽道路边线 原道路边线 菜单 应用下拉菜单中 DTM 法土方计算 中的 计算两期间土方 命令 依提示输入 一期三角网文件和二期三角网文件 软件将自动计算出相应的挖方和填方 6 机具设备 劳动组织及安全 6 机具设备 劳动组织及安全 本工法需用的主要机具设备为 TOPCON600 型全站仪一台 安装了 南方测绘软件 5 DTM 法土方测量计算工法 CASS6 0 和 AutoCAD2002 软件的笔记本电脑一台 本工法技术含量较高 需测量专业工程师 1 人 测量工 4 人 7 质量控制 7 质量控制 7 1 测量操作执行 建筑工程测量规范 7 2 所测取地面点应符合实际地貌地形 8 安全措施 8 安全措施 8 1 本工法要求的安全措施 8 2 仪器设备必须由专人操作 架设必须稳定可靠 9 环保措施 9 环保措施 9 1 操作人员必须遵守作业安全规定 做好防虫蛇叮咬 高空堕落 中暑等防范措 施 在危险部位施测 必须带安全带等防护用品 9 2 进入林区作业 应注意防火 不许吸烟 喝酒 10 效益分析 10 效益分析 10 1 社会效益 10 1 社会效益 DTM 法是我公司继引进全站仪以后 在测量技术上的又一次革新 采用此法实现了 土方电算化 更加突出了公司 科技兴企 的形象 10 2 技术效益 10 2 技术效益 在地形复杂 地势起伏高差较大的情况下 传统的计算土方的方格网法已不再适应 采用 DTM 法有针对性的解决了施工难题 填补了局内外的一项空白 为今后类似工程提 供了切实可行的依据 10 3 经济效益 10 3 经济效益 采用 DTM 法能准确且令人信服的计算土石方工程量 特别是在长输管线施工便道修 筑 作业带降坡处理等土石方量大的情况下 能给工程项目带来较好的经济效益 11 应用实例 11 应用实例 川气东送管道工程是继西气东输之后国家又一大型重点管道工程 我公司承建川气 东送管道工程第 9 标段 施工区域位于重庆市石柱县内 属典型山区地段 地势起伏坡 度很大 作业带需降坡处理 而且没有道路通作业带 需修建临时施工道 该工程中作 业带大降坡处理 7 处 修建临时施工道 4 条 均采用 DTM 土方计算法 取得了良好经济 效益 6