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基于场平单元特征参数的复杂区域土方平衡改进性研究 　　摘要：指出了土方平衡计算直接影响土方挖填工程造价、边坡支护工程投资及建构筑物基础建设投资。针对台段式场平项目的特性，应用最小二乘原理进行单一标高设计的方法不再适用后，提出了一种基于场平单元特征参数的土方平衡优化设计方法 关键词：复杂区域； 场平单元；土方计算；土方平衡；优化设计 中图分类号：TU751 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）20-0127-02 1 引言： 随着国家基础设施建设的广泛开展，很多建设项目布置在地形落差较大的山区丘陵地带，根据建设需求常将原始地形平整为多个台段。场地平整主要涉及土方平衡计算及土方调配运输两方面的内容[1]，而土方平衡计算是基础设施建设场平工程的重要部分，是工程造价估算、数据放样及工程款结算的依据。然而目前对此的研究多是针对单一设计标高的平坦地区，对典型的台段式复杂区域少有研究。因此，针对具有多个场平设计标高的台段式建设项目，探讨其土方平衡优化非常必要 2 场地平整土方量计算原理 目前土方计算的方法其中主要有DTM法、等高线法、方格网法、断面法等[2]。其中DTM法适用于任意地形，可建立不规则三角网TIN，借助计算机处理便捷且精度较高，广泛应用于实际工程实践中；等高线法适用于地势起伏较大的地形建设区域，但由于地区地形复杂性和测量点密度的影响，计算精度不高，一般用于工程前期造价估算；方格网法是一种流行通用的土方计算方法，常用于大面积平滩地区的土方计算，而当地形起伏较大时，其计算精度会受到一定影响；断面法一般用于条带状分布的道路、管道、沟渠等较为平坦的地区，但由于对测量数据要求高、操作复杂且工作量大，该法使用范围有限 对于地形复杂区域的建设项目场平而言，因其场地地形起伏一般较大，更适用基于数字高程模型的规格网格法进行土方计算。规则格网法土方计算原理：首先依据不同的场平设计标高要求，将整个复杂区域划分为多个地块单元；然后根据各单元设计要求计算设计高程；最后计算每个方格的挖填方量，并绘出挖填方分界线，汇总得到整个区域的土方总量。具体流程如下 2.1 网格划分 规则格网法首先将区域划分为若干个小方格，格网大小，顾及地形起伏条件，对于地势平坦单一地区，格网边长适当放宽，地形复杂区域，格网边长适当加密，以提高计算成果精度。场平区域内的方格网选取，可依据建筑总平面布置图，在其对应地形图上划分，设计高程单一的平原可取边长为50 m的方格，丘陵地可取边长为20 m的方格，台阶式山地可适当加密取边长为10 m的方格。在完成格网划分后，可依据总图竖向设计标高，比对每个方格的地面高程和设计高程，地面高程大于设计高程，差值为“+”，即为挖方；地面高程小于设计高程，差值为“-”，即为填方；而差值数值为该方格区域的施工高度h，即挖深或填高[3] 2.2 挖填分界线确定 挖填分界线指施工高度为0的点连接起来的一条曲线段，挖填分界线也即零线。若土方挖填是连续变化的，以挖填分界线为界，一侧为挖方，另一侧为填方，而存在挖填边界线的单元格，既有挖方又有填方，格网四个顶点的施工高度必有“+”有“-”，应用线性内插方法，四条方格边上施工高度为0处，即为格网上挖填零点位置，依次连接得到挖填分界线。挖填分界线位置确定和放样对场平工程具有指导意义，一般在现场进行实际标记 2.3 单元格土方量计算 单元格土方量计算在主要有四角棱柱体法和三角棱柱体法2种。其中四角棱柱体法分为以下几种情况： （1） 方格四个角点全部为填土式挖方，其土方量计算公式如下： 挖填方工程量：V=a24（h1+h2+h3+h4） 其中h1，h2，h3，h4为角点填方高度，为绝对值 （2）方格的相邻两角点为挖方，另两角点为填方，其土方量计算公式如下： 其挖方部分工程量：V=a24（h21h1+h4+h22h2+h3） 其填方部分工程量：V=a24（h24h1+h4+h23h2+h3） 其中h1，h2为需挖方角点挖方高度，为需填方角点填方高度，为绝对值 （3）方格的三个角点为挖方，另一个角点为填方，其土方量计算公式如下： 其填方部分工程量：V4=a26h34（h1+h4）（h3+h4） 其挖方部分工程量：V1，2，3=a26（2h1+h2+2h3-h4）+V4 其中h1，h2，h3为需挖方角点挖方高度，h4为需填方角点填方高度，为绝对值 （4） 方格的一个角点为挖方，相对的角点为填方。另两个角点为零点时（零线为方格的对角线），其为： 挖填方工程量： V=a2bh 其中a为方格网边长，b为零点到一角的边长[4] 2.4 场平土方量汇总 当每个小方