土方工程主要是依据三维激光扫描点云数据(或高精度测绘地形图)和GIS平台工具,对项目区域内现状与规划设计地形进行可视化三维数字地形模型构建,进行土石方量精确统计分析,并从土石方角度提出竖向高程调整可行性建议,辅助业主与设计人员进行竖向优化,从而达到降低成本、缩短工期的目的。

三维地质分层模型构建

地质勘察数据包含地质体中的各种地质信息,但一般都是分散的二维平面数据,很难对其在工程岩土体中的分布规律有整体和直观的把握。

利用地质勘察资料,通过GIS平台将各地质信息,如地形、地下水位、地层界面、断层、节理、风化带分布、侵入体及各种地球物理、地球化学、岩土体的物理力学参数或数据等值面(线)等,分别建立相应的曲面拟合函数,进而通过GIS平台建立三维地质模型,直观地表达地质信息在地质工程中岩土的分布规律,以达到提高对地质规律的认识、指导地质工程项目的设计、施工、监测和管理的目的。

  • 利用数据库存储和管理现场勘探实测和试验数据,结合GIS技术,可实现工程地质体的地质(属性)信息的查询,从而更直观地了解地质信息在工作区域的整体分布规律。
  • 现场勘探数据用图形表达,更有助于推断、预测和把握其在工作区域内的分布规律,并能够动态调整工作方案,指导下一步勘探或研究工作的实施。
  • 用计算机自动绘制工程地质图件(剖面图和平切面图),既能够减少工程地质工作者的数据处理工作量,又能提高数据处理精度,减少人为不确定因素。
  • 地质剖面能够相对真实地表现岩土分层情况,通过对已有数据的插值与拟合建立三维模型,可以推断和预测未知区域或研究较少区域的地质信息或岩土体物理力学参数的分布趋势,为减少勘探工作量提供科学的可靠的依据,从而达到节约成本、并为生产或研究部门产生直接经济效益的目的。
  • 通过对地质结构的可视化还原,为后续土石方量分类统计、基坑支护模拟和地下深基础论证打下坚实的可视化数据基础。

土石方分类精确计算

通过岩土分层模型,结合高精度现状点云数据,进行分层计算,实现高精度土石方量计算、开挖深度计算等,辅助业主与分包单位结算,解决了传统方法中业主与施工单位信息严重不对称产生的成本难以控制的问题,同时也避免了基坑开挖深度不够的问题,降低土石方成本。

  • 高精度土石方量计算,计算结果三维可视;
  • 结合地勘报告和三维地质分层模型实现土石分离,分别计算各类岩土分层的挖填量与相应的经济指标;
  • 解决了工程建设中业主与施工单位信息不对称的难题,实现了精确分包依据,准确成本控制;
  • 明显降低成本,据不完全统计,普遍可节约10%-20%。

竖向设计辅助优化

竖向设计辅助优化是基于土方挖填平衡计算,通过GIS数字化手段,结合三维激光扫描数据与地质分层数据,进行竖向设计合理性论证模拟。

基于测绘地形图或点云扫描数据,生成现状地形的数字高程模型;基于规划设计图纸,生成竖向设计的数字高程模型。以竖向设计数字高程模型为基准,叠加上现状地形的数字高程模型,从而输出土石方计算报告,并且选择重点区域进行区域剖面分析,根据计算出的挖填方量比例论证竖向合理性,并以模型为基础进行反复的竖向调整,最终实现在保证规划条件允许的范围内得到一个最佳的竖向设定,从而辅助设计方案优化,以求达到最优的经济指标。

  • 通过调整竖向设计高程,能够帮助业主调整挖填量以降低土方工程投资成本;
  • 以数字化方法尽早地从整体上进行设计调整,能够作为指导施工的依据,避免二次开挖、二次爆破,从而节约工期。

土方平衡分析

土石方平衡分析是指根据项目区域现状地形测绘数据与规划设计图纸分别对区域现状地形与规划设计地形构建三维数字高程模型,通过GIS平台模块进行土石方量分析与计算。分析与计算内容主要包括场地平整、基坑开挖、种植土转换、管沟开挖等过程中所涉及到的土、石方挖、填量统计与分析。

  • 辅助业主实现精确分包与结算,达到节约成本、缩短工期、提高管理效率的目的;
  • 辅助土石方搬运方案制定,尽可能减少土方量的异地运输,从而节约运输成本、优化现场布置方案。