土方工程是建筑工程施工中主要工种工程之一，包括一切土（石）方的挖梆、填筑、运输以及排水、降水等方面。土方工程的工程量大，施工条件复杂，受地质、水文、气象等条件影响较大。因此，在组织土方工程施工 ，应作好必要的工作，以确保工程质量。
在建筑工程中，最常见的土方工程有：场地平整，基坑（槽）开挖，地坪填土，路基填筑及基坑回填土等。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。比较常用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，我们简单的看一下最常用的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。
土方工程计算工具对于复杂的、工程量大的土方工程，我们需要利用软件辅助计算，如道路设计BIM软件OpenRoads Designer。OpenRoads Designer能创建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。
下面我们一下看下软件的具体功能：
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。
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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
我司利用BIM软件辅助项目土建、景观、动画设计人员进行设计，快速建模并算出实时土方量，帮助进行优化分析。
建出的模型能清晰的反映设计情况，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。
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