什么是土方量？

土方量是建筑术语，是土方工程施工组织设计的主要数据之一，是采用人工挖掘时组织劳动力或采用机械施工时计算机械台班和工期的依据。土方量的计算要尽量准确，它直接关系到工程的费用概算及方案选优。

土方量计算包括填、挖土方量的总和。土方量计算方法是：以相邻两个横断面之间距为计算单位，即分别求出相邻两个横断面上路基的面积和两横断面之间的距离。

土方量计算

如图《土方量计算》所示，A1和A2为相邻的横断面上路基的面积，L为A1和A2之间的距离，则二横断面间的土方量可近似地计算为：

式中A1和A2可在路基横断面设计图上用求积仪或解析法等方法求得，L可从里程桩间距求得。

土方量计算方法

在对土方量进行计算时，要考虑到地形特征、精度要求以及施工成本等方面的情况，选择合适的计算方法，达到最优的目的。比较经常的几种计算土方量的方法有：方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等。

在较为平坦的平原区和地形起伏不大的场地，宜采用方格网法。这种方法的优点是：计算的数据量小，计算速度快，省却了DTM法庞大的数据存储量。在狭长地带，比如公路、渠道、沟道等，则适宜使用断面法进行计算土方量。在地形起伏较大、精度要求高的一些山区，则需要用到DTM的计算方法。但是也要考虑到图件本身数据量和数据储存等问题。在精度要求不高、地形简单的区域可选择平均高程法。

下面，我们简单的看一下断面法和方格网法的具体使用方法：

1.断面法

当地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行土方量计算。

土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度就越高。但是这种方法计算量大, 尤其是在范围较大、精度要求高的情况下更为明显；若是为了减少计算量而加大断面间隔，就会降低计算结果的精度；所以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。

2.方格网法

对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。这种方法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。在传统的方格网计算中，土方量的计算精度不高。我们引入一种新的高程内插的方法，即杨赤中滤波推估法。

1）杨赤中推估

杨赤中滤波与推估法就是在复合变量理论的基础上，对已知离散点数据进行二项式加权游动平均，然后在滤波的基础上，建立随即特征函数和估值协方差函数，对待估点的属性值（如高程等）进行推估。

2）待估点高程值的计算

首先绘方格网，然后根据一定范围内的各高程观测值推估方格中心O的高程值。绘制方格时要根据场地范围绘制。

其次，为参加估值计算的各离散点高程观测值，为各点估值系数。而后进一步求得最优估值系数，进而得到最优的高程估值。

3）挖（填）土方量区域面积的计算

如果，土方量计算的面积为不规则边界的多边形。那么在面积进行计算时，先对判断方格网中心点是否在多边形内，如果在，那么就要计算该格网的面积，否则可以将该格网面积略去。

土方量计算工具

对于复杂的土方量计算，我们需要采用一些软件工具进行辅助，下面，为大家推荐一款市场上比较热门的BIM土方量计算软件：OpenRoads Designer。

OpenRoads Designer 引入全新的综合建模环境，提供以施工驱动的工程设计，有助加快路网项目交付，统一从概念到竣工的设计和施工过程。该应用程序提供完整且详细的设计功能，适用于勘测、排水、地下设施和道路设计。

软件部分功能：

自动出图

使用文档中心来自动生产高质量图纸，包括与整体项目一致的多领域文档设置。在图纸定位中获得项目的实时视图。一旦设计改变，图纸也会随之改变。直接在图纸中编辑，OpenRoads Designer将更新源几何图形。

创建水平和垂直对齐

使用对象导向的坐标几何和线形设计功能，快速创建精准的水平和垂直对齐，提供智能化更新。使用高程剖面图显示表面信息和与水平线形相关的垂直线形。

创建纵断面图和横断面图

从设计中的任意点创建纵断面图和横断面图。借助动态横断面在修改设计时实时查看更新。您可以查看地面变化以反映设计编辑，包括地表特征、廊道组件，以及建筑限制或车站等注释。

对地形进行建模和分析

创建既包含地形数据又包含公路或场地特征的智能模型。您可以根据特征一目了然地区分设计中的结构、外观和符号。

对整个雨水和污水管网进行建模、分析和设计

创建、操纵、设计和分析与您的公路设计完全集成的雨水和污水管网。您可以操纵平面图或剖面图视图中的管网，不仅显示排放系统模型，还显示其他公用设施。

土石方建模

创建3D挖填土石方模型，作为数字孪生模型，精确计算、可视化并总结挖填量分析。OpenRoads Designer 独特的建模功能帮助提升土石方量工作流，实现效率最大化，节约成本。

软件详情请点击：道路设计BIM软件，首选OpenRoads Designer

土方量计算案例展示重庆万达室外主题乐园土方量计算分析

重庆万达城室外主题乐园场地项目场地在1平方公里左右，乐园内部有道路多条，各种游乐设施依山而建，建筑物种类多且景观要求高，含隧道地下管线，专业多且杂，设计人员沟通难度大，多专业协同设计困难。

项目难点：

1) 场地大，利用率要求高；

2) 专业多，涉及路隧、景观、动画、消防、电气等多专业协同难度大；

3) 乐园游乐设施种类多，对消防、景观、游客到达度等要求高；

4) 项目依山而建，土方的填挖量大，控制土方量且保障各专业设计不冲突是场地设计人员的最大难点。

解决方案：

针对以上项目难点，利用道路设计软件Openroads Designer进行精准建模和计算分析：

1）创建的模型精度高，模型涉及面广（道路、隧道、场地、管道、边坡、湖泊、山上小径）；

2）直接统计各道路土方量和各个区域的场地填挖方量；

3）根据边坡生成道路挖填方量。

具体做出如下工作：

基于设计图纸，建立与设计图纸相符的DTM模型，建立场平、道路、景观地形及道路放坡等相关模型；基于方案图纸及后续调整初步设计、施工图纸进行了多次配合调整；基于边坡设计方案进行边坡建模工作；基于湖泊设计方案建立了大湖秀场地及其瀑布方案；小火车轨道的地理位置及其与周边地形的放坡关系；对比原始地形模型及不同版本设计地形，得出填挖方量及填挖方图；各版模型逐步优化填挖方量及相关做法。

项目价值：

我方利用BIM软件辅助项目土建、景观、动画设计人员进行设计，实时建模并算出实时土方量，再进行优化分析。对复杂的游乐设施摆放，标高的确定提供了直接并且科学的依据，土方量由初步设计时的140万方量优化到最终方案的80万方，为客户节约了近7000万元的工程费用。建出的模型能清晰的反映设计情况，给各个专业设计人员及建设单位提供了直观的感受。

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