CN205262429U - 一种施工现场土方量测定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于施工现场堆积土方量外运管理技术领域，为了能快速、准确地计量土方，本实用新型提供了一种施工现场土方量测定系统，包括坐标采集模块、坐标信息录入模块、数据存储文件转换模块和土方计算模块，所述的坐标采集模块包括全站仪和对中杆棱镜，土方四周设有若干控制点，各控制点与全站仪的架设位置对应，各控制点对应的小坐标系采集点的集合覆盖土方边界。本实用新型充分利用合理的数据采集方式，VB编程Excel宏技术，南方CASS软件，减小了人为处理数据及输入负担，达到自动化目的，同时提高了土方计算精度。本系统高效率且操作步骤简单，便于施工现场堆积土方量外运的科学管理，避免因土方量计算误差带来的经济损失，节约成本，保证工期。

Description

一种施工现场土方量测定系统

技术领域

本实用新型属于施工现场堆积土方量外运管理技术领域，具体涉及一种施工现场土方量测定系统。

背景技术

随着我国基础建设的大力发展，隧道、桥梁、路基等工程逐渐步入了高速发展的轨道。在各项土建工程施工的过程中，施工现场会堆积大量土方，土方量的存在不仅影响施工环境的美观，而且对临近基坑及构筑物产生附加压力威胁施工安全。为此，需要联系专业土方队伍移运土方量，而土方队伍依据土方量的多少进行收费。

现场土方量传统的计算方法主要是通过有效的测量手段，采集各类坐标及高程信息，将坐标信息导入CAD并划分不同块依据CAD命令计算出不同块面积的大小，再结合适当的放坡系数及相应高程，利用体积公式进行计算。传统的土方量计算方法，在不同块划分、放坡系数确定方面，人为因素影响大，造成计算土方量偏大的事时有发生，给项目部带来成本负担。

若利用专业软件计算土方量，其理论基础为断面法、方网格法等，采用三角形、矩形、正方形等细分断面，利用三角棱柱体、矩形体等体积公式进行叠加，精确度高。但是，必须耗费时间将采集的各类高程信息手动输入，费时费力。

发明内容

本实用新型为了能快速、准确地计量土方，提供了一种施工现场土方量测定系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种施工现场土方量测定系统，包括坐标采集模块、坐标信息录入模块、数据存储文件转换模块和土方计算模块，所述的坐标采集模块包括全站仪和对中杆棱镜，全站仪的架设位置与土方四周的控制点一一对应，各控制点对应的小坐标系采集点的集合覆盖土方边界。

所述采集点中的任意两点间隔为2-4米。

所述中杆棱镜包括对中杆和棱镜头，对中杆采用伸缩结构。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型采用全站仪及徕卡对中杆棱镜，利用小坐标系采集土方各点，数据可靠，精度满足测量要求。

2、本实用新型在输入数据环节，减小了人为处理数据及输入负担，达到自动化目的；

3、利用南方CASS软件，提高了土方计算精度，避免人为土方划分、放坡系数确定带来的计算误差，造成的多余经济负担，节约了成本。

附图说明

图1本实用新型各模块关系示意图；

图2本实用新型的坐标采集示意图；

图3为本实用新型的计算流程图；

图4为工程实例计算结果图；

图中：1-全站仪位置Ⅰ、2-全站仪位置Ⅱ、3-土方、A-控制点Ⅰ、B-控制点Ⅱ。

具体实施方式

一种施工现场土方量测定系统，包括坐标采集模块、坐标信息录入模块、数据存储文件转换模块和土方计算模块。其中，坐标信息录入模块、数据存储文件转换模块和土方计算模块都在同一计算机上操作，要求为可安装Excel及南方CASS软件、windows2000操作系统以上的计算机。施工现场土方量测定系统各模块关系见附图1，坐标采集模块将全站仪数据记录卡放入读卡器中，通过读卡器连接计算机，Excel宏处理，即坐标信息录入模块，Excel操作界面作为坐标采集模块与坐标信息录入模块的联系方式；进入数据存储文件转化模块，保存处理后数据为.dat格式文件于计算机桌面上；最终，计算机桌面的.dat文件在南方CASS软件中打开，作为数据存储文件转化模块与土方计算模块的联系方式。

所述的坐标采集模块包括全站仪和对中杆棱镜，全站仪要求具有三维坐标采集及储存功能且数据能传输，如徕卡TCRA1201+R400系列（只能测边角的经纬仪不适用）；对中杆棱镜，要求量程2.10m能自由伸缩的对中杆及配套棱镜头（避免阴面遮挡，导致点位采集补全）。通过中杆棱镜置点，由全站仪采集点位，坐标存储在全站仪的数据记录卡内，如图2所示。土方四周设有两个控制点，即控制点Ⅰ和控制点Ⅱ，根据控制点的位置变化全站仪的架设位置，此时，全站仪对应的架设处为位置Ⅰ、位置Ⅱ，全站仪采用小坐标系，两控制点对应的小坐标系采集点的集合覆盖土方边界，保证覆盖土方边界盲区。

在小坐标的前提下，若所选全站仪的架设位置能一次性采集各点，则架设一站即可。

所述的坐标信息录入模块为通过读卡器将采集数据显示在Excel上，利用Excel宏功能筛选采集的坐标数据。

进入数据存储文件转换模块，将坐标信息录入模块的数据存入TXT文本文档,关闭文档将后缀改为.dat。

所述的土方计算模块，是利用了南方CASS软件，该软件可进行土方量计算、断面图绘制、公路曲线设计等工程应用。由南方CASS土方软件打开该dat文件，计算土方量。

具体计量过程为：

A0.选取全站仪合适的架设位置，采用小坐标系，若全站仪位置满足土方各点采集的条件，可直接对各点采集；若存在采集盲区，则需要根据地形设置两个以上的相对控制点，架设多站尽可能的覆盖盲区，采集数据，保证采集点结合能覆盖整个土方边界；

A1.在选取的点位上放置对中杆棱镜，由全站仪采集各点三维坐标数据，计算高程时减去对中杆棱镜高度。选取点位原则：任意两点间间隔易为2~4米之间；土方边界适当多的选取点位，便于土方边界的确定；土方发生起伏处应加密选点。

B0.Excel宏功能。由于南方CASS软件对选取坐标数据有固定格式（X，Y，Z），其中X、Y为小坐标系中的平面坐标，Z为高程。而全站仪导出的坐标数据格式不符合软件要求，还存在不需要的其他数据信息，如时间、空格、采集点位数量等。所述Excel宏针对Excel行列设计的，包括删除多余行列命令、删除空格字符命令、添加逗号命令等；

B1.利用读卡器拷贝全站仪数据,导入Excel中，开启Excel宏文件，选取编制的VB程序，运行程序得到所需数据格式；

C．将步骤B的数据存入TXT文本文档,关闭文档将后缀改为.dat。

D1.开启CASS软件，点击“展高程点”，导入步骤C中生成的.dat文件；

D2.命令栏输入pl（样条曲线命令），选取边界点，输入c（闭合命令）形成模型边界，边界应尽量包含更多的点；

D3.选取“方格网法土方计算”，在“输入高程坐标数据文件名”中导入步骤C中生成的.dat文件；

D4.输入格网宽度；

D5.显示计算结果。

结合附图及实例，对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

1.工程背景

景明佳园站是宁和城际线的中间站，位于规划花神大道与龙西路交叉路口，车站呈东西走向，横跨花神大道。车站起止里程为DK2+181.906～DK2+361.906，车站外包总长180.00m，为地下二层岛式站台车站，靠近景明佳园小区一侧局部采用地下三层设计。车站共设4个出入口、2组风亭和1个消防疏散通道。车站标准段宽19.2m、深16.50m，盾构井段基坑宽23.6m，小里程端基坑深21.79m，大里程端基坑深17.74m。由于前期拆迁，现场堆积大量建筑垃圾及土方，需要外运，本例为花神大道西侧建筑垃圾及土方计算。

2.坐标采集

土方坐标采集模块A具有全站仪和对中杆棱镜两个测量仪器。全站仪架设的原则是尽量多的采集堆积土方各点，在小坐标系的前提下，所选架设位置若能一次性采集各点，则架设一站即可；若不能时，需要多次变换架设位置，此时需要设置两个以上相对控制点。对中杆棱镜在堆积土方上置点时，两个相邻点距离易控制在2~4米的范围内，对起伏地形处加密采集点，同时注意边界点多选取利于后续边界范围的确定。

3.坐标信息录入

将全站仪的数据记录卡装入读卡器中，接入计算机的USB接口，打开Excel显示采集数据，利用Excel宏功能处理数据显示成南方CASS软件坐标数据的固定格式（X，Y，Z）。

4.数据存储文件转换

将3步骤数据存入TXT文本文档,关闭文档将后缀改为.dat文档。

5.土方量计算

1）打开南方cass软件，点击高程展点，选择已编辑好的dat数据文件，命令行输入展点间距，不宜过大，这里选择1m；

2）得到展点图，用多段线将其轮廓连接起来；

3）点击工程应用，方格网法土方计算，输入数据文件、基准高程13.18m、格网宽度2m，得到计算结果，本例挖方为20714.7立方米（如图4所示）。

为了进一步对本技术方案与现场常见土方量计量方案对比，安排两名技术人员对同一区域土方采用常见土方计算方案计算。传统计算方案，将复杂的形体分割成立方体和三棱体，其中三棱体计算要考虑放坡系数，为计算简便，都看成立方体计算，其计算方式如下：

1．列出各测点数据，并计算出平均高程15.84737405m，如表1所示。

表1数据统计表

测点序号	X	Y	H
				123	128955.54	137846.164	17.213
124	128954.361	137845.729	17.648
				125	128953.963	137827.198	16.375
126	128945.691	137826.52	16.7
				127	128938.429	137827.961	16.604
128	128953.278	137818.932	16.151
				129	128943.645	137820.27	16.553
130	128950.539	137808.153	14.821
				131	128954.356	137805.052	14.431
平均高程			15.84737405

2．计算土方平均深度。该例中基准面高程取13.18m，平均深度为15.85737405-13.18=2.67737405m

3.计算土方面积。将平面坐标点输入Autocad软件中，画出散点轮廓线，并查询面积，例中面积为8103.12平方米。

4.计算土方体积。例中体积为：8103.12×2.67737405=21635.01立方米

按照土方外运单价为72元/m3计算。则本技术方案与现场常见原土方量计量方案总计节约成本：（21635.01-20714.7）×72=66262元。

由此可知，本实用新型充分利用合理的数据采集方式，VB编程Excel宏技术，南方CASS软件，在输入数据环节，减小了人为处理数据及输入负担，达到自动化目的；土方计算过程又利用先进的南方CASS软件，提高土方计算精度。本系统高效率且操作步骤简单，便于施工现场堆积土方量外运的科学管理，避免因土方量计算误差带来的经济损失，节约成本，保证工期。

Claims (3)

1.一种施工现场土方量测定系统，其特征在于：包括坐标采集模块、坐标信息录入模块、数据存储文件转换模块和土方计算模块，所述的坐标采集模块包括全站仪和对中杆棱镜，全站仪的架设位置与土方四周的控制点一一对应，各控制点对应的小坐标系采集点的集合覆盖土方边界。

2.根据权利要求1所述的施工现场土方量测定系统，其特征在于：所述采集点中的任意两点间隔为2-4米。

3.根据权利要求1所述的施工现场土方量测定系统，其特征在于：所述中杆棱镜包括对中杆和棱镜头，对中杆采用伸缩结构。