土石方，顧名思義，是土方與石方的總稱(chēng)，涵蓋了土壤、巖石、沙礫等地質(zhì)材料的挖掘、運(yùn)輸、填筑等工程活動(dòng)。在建筑工程中，土石方工程是基礎(chǔ)且關(guān)鍵的一環(huán)，它直接關(guān)系到工程的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。土石方工程廣泛應(yīng)用于道路建設(shè)、橋梁施工、房屋基礎(chǔ)開(kāi)挖、水利設(shè)施建設(shè)、礦山開(kāi)采、土地整治等多個(gè)領(lǐng)域。


一、土石方工程量計(jì)算的常用方法
土石方工程量計(jì)算是土石方工程設(shè)計(jì)和施工的重要依據(jù)。準(zhǔn)確計(jì)算土石方工程量，對(duì)于控制工程成本、優(yōu)化施工方案、提高施工效率具有重要意義。以下是一些常用的土石方工程量計(jì)算方法：

1.方格網(wǎng)法
方格網(wǎng)法是一種適用于大面積、地形變化較小的土石方工程量計(jì)算方法。該方法首先將待計(jì)算區(qū)域劃分為若干個(gè)方格網(wǎng)，每個(gè)方格網(wǎng)的大小根據(jù)工程精度要求確定。然后，測(cè)量每個(gè)方格網(wǎng)四個(gè)角點(diǎn)的高程，并根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算每個(gè)方格網(wǎng)的填挖方量。最后，將所有方格網(wǎng)的填挖方量相加，得到總的土石方工程量。
方格網(wǎng)法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單、直觀易懂，適用于地形平坦、變化不大的區(qū)域。但是，該方法對(duì)于地形復(fù)雜、起伏較大的區(qū)域，計(jì)算精度可能較低。
2.斷面法
斷面法是一種適用于狹長(zhǎng)地帶、地形變化較大的土石方工程量計(jì)算方法。該方法將待計(jì)算區(qū)域劃分為若干個(gè)斷面，每個(gè)斷面的位置和間距根據(jù)工程精度要求確定。然后，測(cè)量每個(gè)斷面的面積和高程，并根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算每個(gè)斷面的填挖方量。最后，將所有斷面的填挖方量相加，并乘以斷面間距，得到總的土石方工程量。
斷面法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精度較高，適用于地形復(fù)雜、起伏較大的區(qū)域。但是，該方法計(jì)算量較大，需要較多的測(cè)量和計(jì)算工作。
3.DTM法（數(shù)字地面模型法）
DTM法是一種基于數(shù)字地面模型的土石方工程量計(jì)算方法。該方法利用地理信息系統(tǒng)（GIS）或數(shù)字高程模型（DEM）等技術(shù)，將待計(jì)算區(qū)域的地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字地面模型。然后，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高和數(shù)字地面模型計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的填挖方量。最后，將所有網(wǎng)格點(diǎn)的填挖方量相加，得到總的土石方工程量。
DTM法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精度高、適用范圍廣，可以適用于各種復(fù)雜地形。但是，該方法需要專(zhuān)業(yè)的軟件和硬件設(shè)備支持，且計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜。

4.平均高程法
平均高程法是一種適用于地形簡(jiǎn)單、精度要求不高的土石方工程量計(jì)算方法。該方法首先測(cè)量待計(jì)算區(qū)域的平均高程，然后根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高和平均高程計(jì)算總的填挖方量。
平均高程法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單、快捷，適用于地形簡(jiǎn)單、精度要求不高的區(qū)域。但是，該方法計(jì)算精度較低，對(duì)于地形復(fù)雜、起伏較大的區(qū)域可能不適用。
5.三角剖分法
三角剖分法是一種基于三角形剖分的土石方工程量計(jì)算方法。該方法將待計(jì)算區(qū)域劃分為若干個(gè)三角形，每個(gè)三角形的位置和大小根據(jù)地形特征確定。然后，測(cè)量每個(gè)三角形的底邊長(zhǎng)度和高程，并根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算每個(gè)三角形的填挖方量。最后，將所有三角形的填挖方量相加，得到總的土石方工程量。
三角剖分法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精度較高，適用于地形復(fù)雜、起伏較大的區(qū)域。但是，該方法計(jì)算量較大，需要較多的測(cè)量和計(jì)算工作。
6.數(shù)字化計(jì)算方法
隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的土石方工程量計(jì)算開(kāi)始采用數(shù)字化計(jì)算方法。數(shù)字化計(jì)算方法利用地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感技術(shù)、三維建模等技術(shù)手段，獲取待計(jì)算區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，并通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行計(jì)算和分析。數(shù)字化計(jì)算方法具有計(jì)算精度高、計(jì)算速度快、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可以適用于各種復(fù)雜地形和大規(guī)模工程。


二、數(shù)字化工具在土石方工程量計(jì)算中的應(yīng)用
數(shù)字化工具在土石方工程量計(jì)算中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，為土石方工程的設(shè)計(jì)和施工提供了更加高效、準(zhǔn)確的計(jì)算手段。以下是一些常用的數(shù)字化工具及其應(yīng)用場(chǎng)景：
1.GIS軟件
GIS軟件可以獲取、存儲(chǔ)、分析和展示地形數(shù)據(jù)，為土石方工程量計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。通過(guò)GIS軟件，可以生成數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字地面模型（DTM）等，為土石方工程量計(jì)算提供高精度的地形數(shù)據(jù)。
2.遙感技術(shù)
遙感技術(shù)可以通過(guò)衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等遙感設(shè)備獲取待計(jì)算區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，為土石方工程量計(jì)算提供快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。遙感技術(shù)可以覆蓋大面積區(qū)域，適用于大規(guī)模工程的土石方工程量計(jì)算。
3.三維建模軟件
三維建模軟件可以根據(jù)地形數(shù)據(jù)生成三維地形模型，為土石方工程量計(jì)算提供直觀的可視化支持。通過(guò)三維建模軟件，可以模擬土石方工程的施工過(guò)程，優(yōu)化施工方案，提高施工效率。
4.BIM技術(shù)
BIM技術(shù)是一種基于建筑信息模型的數(shù)字化技術(shù)，可以集成設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等各個(gè)階段的信息，為土石方工程量計(jì)算提供全面的數(shù)據(jù)支持。通過(guò)BIM技術(shù)，可以構(gòu)建三維建筑模型，精確計(jì)算土石方工程量，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低成本。
土石方工程量計(jì)算是土石方工程設(shè)計(jì)和施工的重要環(huán)節(jié)。準(zhǔn)確計(jì)算土石方工程量，對(duì)于控制工程成本、優(yōu)化施工方案、提高施工效率具有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)工程的具體情況和要求，選擇合適的計(jì)算方法。同時(shí)，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化工具為土石方工程的設(shè)計(jì)和施工提供了更加高效、準(zhǔn)確的計(jì)算手段。接下來(lái)，我們將結(jié)合實(shí)際案例，詳細(xì)展示土石方計(jì)算的具體流程，并闡述數(shù)字化工具如何為土石方工程項(xiàng)目帶來(lái)顯著的效益。


三、某室外主題樂(lè)園土方量計(jì)算項(xiàng)目
某室外主題樂(lè)園場(chǎng)地項(xiàng)目場(chǎng)地在1平方公里左右，樂(lè)園內(nèi)部有道路多條，各種游樂(lè)設(shè)施依山而建，建筑物種類(lèi)多且景觀要求高，含隧道地下管線，專(zhuān)業(yè)多且雜，設(shè)計(jì)人員溝通難度大，多專(zhuān)業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)困難。

1.項(xiàng)目難點(diǎn)
1) 場(chǎng)地大，利用率要求高；
2) 專(zhuān)業(yè)多，涉及路隧、景觀、動(dòng)畫(huà)、消防、電氣等多專(zhuān)業(yè)協(xié)同難度大；
3) 樂(lè)園游樂(lè)設(shè)施種類(lèi)多，對(duì)消防、景觀、游客到達(dá)度等要求高；
4) 項(xiàng)目依山而建，土方的填挖量大，控制土方量且保障各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)不沖突是場(chǎng)地設(shè)計(jì)人員的最大難點(diǎn)。

2.解決方案
針對(duì)以上項(xiàng)目難點(diǎn)，利用道路設(shè)計(jì)軟件Openroads Designer進(jìn)行精準(zhǔn)建模和計(jì)算分析：
1）創(chuàng)建的模型精度高，模型涉及面廣（道路、隧道、場(chǎng)地、管道、邊坡、湖泊、山上小徑）；
2）直接統(tǒng)計(jì)各道路土方量和各個(gè)區(qū)域的場(chǎng)地填挖方量；
3）根據(jù)邊坡生成道路挖填方量。

具體做出如下工作：
基于設(shè)計(jì)圖紙，建立與設(shè)計(jì)圖紙相符的DTM模型，建立場(chǎng)平、道路、景觀地形及道路放坡等相關(guān)模型；
基于方案圖紙及后續(xù)調(diào)整初步設(shè)計(jì)、施工圖紙進(jìn)行了多次配合調(diào)整；
基于邊坡設(shè)計(jì)方案進(jìn)行邊坡建模工作；
基于湖泊設(shè)計(jì)方案建立了大湖秀場(chǎng)地及其瀑布方案；
小火車(chē)軌道的地理位置及其與周邊地形的放坡關(guān)系；
對(duì)比原始地形模型及不同版本設(shè)計(jì)地形，得出填挖方量及填挖方圖；
各版模型逐步優(yōu)化填挖方量及相關(guān)做法。

3.項(xiàng)目?jī)r(jià)值
我司利用BIM軟件輔助項(xiàng)目土建、景觀、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，快速建模并算出實(shí)時(shí)土方量，幫助進(jìn)行優(yōu)化分析。
建出的模型能清晰的反映設(shè)計(jì)情況，對(duì)復(fù)雜的游樂(lè)設(shè)施擺放，標(biāo)高的確定提供了直接并且科學(xué)的依據(jù)，土方量由初步設(shè)計(jì)時(shí)的140萬(wàn)方量?jī)?yōu)化到最終方案的80萬(wàn)方，為客戶(hù)節(jié)約了近7000萬(wàn)元的工程費(fèi)用。