4土地平整土方量的计算
土地平整挖填土方量的计算方法有多种。传统计算方法有方格网法、梯形法(断面法)、辛卜生法(抛物线法)、等高线法等。近年来随着计算机技术的发展,一些软件被广泛地应用到土方量计算中。常用的有MAPGIS制图计算软件、TFT土方计算绘图软件、数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)等(4)。采用相关软件计算土方量,精度高,速度快,效率高。但其运算原理,与传统计算方法并无实质性差异,而且必须以精度较高的地形图作为基础图件。而平原地区的大多数土地整理项目区,总体地形平坦,微地貌复杂,地面高差常常在1米以内,项目区地形图中甚至没有一条等高线。这样的地形图当然不能作为土方量计算的基础图件。必须先按照一定规律采集项目区各离散点的地面标高,然后才能进行土方量的计算。方格网法正是按照这样的步骤进行土方量计算的,有必要在此对这一传统计算方法的基本原理加以说明。
方格网法计算土地平整挖填土方量的基本原理是:把要平整的土地分成若干方格,测出各方格点的高程,计算出它们的平均高程,根据平均高程和设计坡度,求出填挖边界和各方格点的填挖数,最后计算挖填土方量。以下以河北省阜城县土地整理项目区中的一个典型地块(400×400米)为例,介绍方格网法计算挖填土方量的简要过程。
4.1测设方格网
先在要平整的地块内测设方格网,方格的大小根据地形繁简程度和施工方法而定,一般人工施工多用20×20米方格,地而起伏较大时用10×10米;机械施工多用40×40米或100×100米。因项目区地形起伏不大,且以机械施工为主,方格的大小拟采用100×100米,各方格点按所在的横纵行列编号(如2.1等),测设完毕绘制一张略图。
4.2测量各方格点处的地面高程
用水准仪实地测量各方格点的水平读数(精确到毫米),为以后运算方便需将该水平读数换算成海拔高度。各点的高程值应按点号记录在设计图中各方格点的右上角。
4.3计算方格网的平均高程
由于各方格点所控制的面积不相同,四角点和周围边点控制的面积较中问各点所控制的面积小,采用算术平均法计算平均高程会产生一定的误差。一般采用加权平均法来计算,以一个方格的四分之一作为一个单位面积,定其权为1,那么各点的权分别是:角点为l(a角=1),边点为2(a边:2),中心点为4(Q中=4)。加权平均法就是把各方格点的高程分别乘上各点的权,求得总和后,再除以各点权数总和,此加权平均值即为项目区的设计高程(H)。照此方法计算,此典型地块的加权平均高程(H)为12.584米。
H=[a角(H角1+H角2+H角3+H角4)+a边(H边1+H边2+…+H边12)+a中(H中I+H中2+…+H中9)]/(4 a角+12 a边+9 a中)
=[1×(12.810+12.466+12.488+12.618)+2×(12.818+12.615+12.680+12.302+12.374+12.460+12.545+12.502+12.601+12.854+12.811+12.730)+4×(12.684+12.614+12.594+12.612+12.481+12.488+12.400+12.481+12.534)]/(4×1+12×2+9×4)
=12.570(米)
4.4计算斜平面上各方格点的设计高程和填挖数
为排水需要,每块方田都平整为南高北低的斜平面,纵向坡降1/5000,横向水平。因方田形状规则,故其重心点必然在“土方工程设计图”中纵坐标为2的那条近东西向直线(0-2)上,因平整后东西向水平,此线上各点的高程均为12.570米。南北向两方格点间的设计高差为0.02米(100×1/5000),以设计高程12.570米线为基准,各方格点的设计高程是向南递增0.02米,向北递减0.02米。各点设计高程的推算,均直接在略图上进行,设计读数写在各方格点的右下角。
当各方格点的设计高程计算校核无误后,可按下式计算各点填挖数:
填挖数=地面高程。设计高程
式中:填挖数为“+”时,表示挖方;
填挖数为“-”时,表示填方。
各点的填挖数在略图上直接算出,写在各点设计高程下面。
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