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,气象等条件影啊较大.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.下面是搜索整理的土方工程论文8篇，供大家参考阅读。
土方工程论文第一篇：土石方采用无人机倾斜摄影测量和计算的优势
摘要：为了研究无人机倾斜摄影测量在土石方量算中的可靠性，本文以广东省韶关市某文旅片区为实验测区，分别基于无人机倾斜摄影测量和传统全站仪高程点外业测量进行土石方量算，并汇总以上两种方法的土石方量算结果和作业效率，并对二者的各自作业特点进行总结。最后列举出基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算优点，并大胆预测，基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算必将替代传统全站仪外业高程点测量进行土石方量算的方法。
关键词：无人机; 倾斜摄影测量; 土石方量算; 实景三维模型;
Earthwork calculation based on drone oblique photogrammetry
Liu Xiaoyan Li Yuping Wu Jincheng
1 引言
土方量的计算是工程施工的一个重要步骤，也是各类建筑工程的第一项分部工程。在各种建筑工程施工中（如场地平整、一般土方、基坑开挖等），土方量算精度的准确性都会对工程建设产生重要影响[1]，因为工程量的预算跟土方量量算的精度直接相关。土方量的计算目的有两个方面，一是量算测区内现势标高与设计标高二者之间的填挖量；二是量算测区内填挖前后的土石方量差值。常用的土石方量算方法有方格网法、DTM法、等高线法和断面法四种类型。四类土石方量算类型中，DTM法计算精度最高，应用最为广泛[2]，它具有以下优点：一是三角网可以更好地凸显出地形地貌，更加直观；二是它不需要二次野外测量。该方法适用于任何地形地貌，尤其适用于高差起伏较大的测区。
传统的DTM法外业采集主要是用全站仪进行外业测量，随着无人机倾斜摄影测量技术的发展，它正以作业速度快、人工依赖小、点位精度高。点位密度无限大等特点替代传统外业采集方法，成为DTM法土石方量算的“主力军”。
2 无人机倾斜摄影测量的基本原理
倾斜摄影测量技术[3,4]是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，它可以通过在同一飞行平台上搭载的多台传感器，同时在多个视角采集影像，与此同时，机载传感器也记录下POS数据，并配合像控点等位置信息，嵌入影像等地理信息，从而生产可以量测的实景三维模型及其附属产品，如正射影像（DOM）、数字表面模型（DSM），从而获取地面上的真实地物信息。目前，倾斜摄影测量技术已经逐步替代传统测绘在数字地形图生产、土石方量算等生产实践中被广泛应用。
3 无人机倾斜摄影测量的关键技术
(1）多视影像联合平差。该技术需结合POS系统提供的外方位元素，进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，并通过建立多视影像自检校区域网平差的误差方程，联合解算，以确保平差的精度。
(2）多视影像密集匹配。多视影像密集匹配过程中应充分考虑冗余信息，快速准确获取多视影像上的同名点坐标，进而获取地物的三维信息。多视影像密集匹配技术的快速应用依赖于近年来随着计算机视觉发展起来的多基元、多视影像匹配技术。
(3）数字表面模型生产。数字表面模型生产的关键技术是首先应选择合适的影像匹配单元进行特征匹配，其在获取高密度的数字表面模型后进行滤波处理，并融合不同的匹配单元，从而形成统一的数字表面模型。
(4）真正射影像纠正。
多视影像的真正射纠正，可分为物方和像方同时进行。
4 基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算方法
为了测试基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算的精确性，本文以广东省韶关市某文旅片区的土石方量算工程为例进行作业，分别基于无人机倾斜摄影测量与全站仪外业测量进行土石方量算。
本次工程土石方量算分两阶段进行，分别是外业高程测量、内业土石方计算。
4.1 外业过程
外业分为两期，分别需要量测原始高程点（基于施工清运前的地形实测高程点，以下简称原始面）和施工清运高程点（基于施工清运后的地形实测高程点）。外业高程测量的步骤为[5,6,7,8,9,10]:
(1）像控点与图根点布设
本作业区的像控点是采用基于GDCORS系统的网络RTK技术布测的。像控点的地面标志根据不同的地面铺装材料分别采用钢钉、水泥钉、木桩等，并以红色、白色等醒目的颜色加以标记。
图1 无人机倾斜摄影工作流程
进行图根点测量前，首先检测测区附近已知点，检测结果符合项目设计书的规定（设计书中规定：RTK检测已知点时，RTK测量值和已知成果相比较，平面和高程差值均不得大于5㎝）。
本项目中的像控点也可当作图根点使用。
(2）无人机倾斜摄影测量
采用南方测绘ZR-66B无人机进行航空摄影测量，辅助进行高程点量测。无人机倾斜摄影测量的作业步骤如图1所示。
(3）实景三维模型精细度要求
(1)实景三维模型是根据一系列二维像片或一组倾斜影像，自动生成高分辨率的、带有逼真纹理贴图的三维模型。模型的分辨率应优于0.08m。
(2)地形、地物三维体块模型应完整，位置应准确。共需2人工作1天。
(4）全站仪高程点测量
同样基于上述布设的像控点，利用全站仪碎步测量的方法进行高程点量测，量测的原则为：
(1)高程变化超过0.5m位置进行实测；
(2)高程变化未超过0.5m，但距上一个高程点超过10m时，进行实测。共需2人工作4天。
4.2 内业过程
内业土石方计算采用南方CASS9.1软件5m方格网法进行土方计算。具体计算过程为：
(1）基于无人机倾斜摄影测量的高程点选取。
利用北京EPS清华山维三维测图系统和南方测绘idata三维测图系统，进行基于无人机倾斜摄影测量的高程点选取。高程点的选取密度与全站仪外侧密度保持一致。共需1人工作2天。
(2）基于全站仪外业测量的高程点导出。
将全站仪外业测量的高程点进行导出，并整理。共需1人工作1天。
(3）确定原始面计算范围，并将其划分为六个地块。
为了计算方便将原始面划分为六个地块，划分示意图见图2。
(4）检查原始高程数据。
分别基于无人机倾斜摄影测量和全站仪外业测量检查原始面计算范围内所有的原始高程点，经检查：本次计算总面积72326.2㎡。基于无人机倾斜摄影测量取高程点中，原始最小高程点值132.01，最大高程点值155.72，总点数共计2990个；基于全站仪外业测量的高程点中，原始最小高程点值131.98，最大高程点值135.81，总点数共计2859个。两次作业中均未发现异常高程点。
图2 原始面划分示意图
(5）基于土石方计算范围，检查施工清运高程数据。
分别基于无人机倾斜摄影测量和全站仪外业测量检查施工清运范围内所有的原始高程点，经检查：本次计算总面积72326.2m2。基于无人机倾斜摄影测量取高程点中，原始最小高程点值150.04，最大高程点值155.51，总点数共计3998个；基于全站仪外业测量的高程点中，原始最小高程点值139.99，最大高程点值135.48，总点数共计3791个。两次作业中均未发现异常高程点。
(6）利用原始高程点和施工清运高程点，计算填挖土方量。
分别基于无人机倾斜摄影测量和全站仪外业测量进行填挖土方计算。分别利用二者的原始高程点和施工清运高程点，形成原始自然面和施工面。利用南方CASS 9.1软件先对设计面构建DTM，再利用5m方格网法计算挖、填土方，经计算，两种类型的填方量均很小，故计算成果只统计挖方量，具体方量见表1。
表1 各地块土石方计算结果精度对比
注：差值率=二者差值的标准差/基于全站仪外业测量的挖方量
5 精度对比及结束语
由上述文章及表1可以得知，基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算和全站仪外业测量的土石方量算精度差距很小，基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算外业共需2人工作1天，内业共需1人工作2天；基于全站仪外业测量的土石方量算外业共需2人工作4天，内业共需1人工作1天。所以，基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算效率比之于基于全站仪外业测量的土石方量算效率大大提升。总结基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算优点如下：
(1）精度相比于传统全站仪外业测量方法，完全可以满足土石方量算的要求；
(2）效率相比于传统的外业测量方法，提升了3-4倍，尤其是在外业测量方面，可以大大减少外业的工作量；
(3）因为基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算，是在既有倾斜摄影测量产品——实景三维模型上量取的高程点，而实景三维模型是一个可以量测的影像模型，所以实景三维模型上的任意一点都是有坐标的。换言之，高程点量取密度越大，相比于传统全站仪外业测量进行土石方量算，基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算效率越高。
综上所述，基于无人机倾斜摄影测量的土石方量算是一个随着无人机航测技术发展起来的方向，可以预见未来的发展前景，这种土石方量算方法必将取代传统全站仪外业测量方法。
参考文献
[1]高文军.计算土石方量的几点体会[J].北京测绘，2015(1):143-146.
[2]陈爱梅，吴昊，吴北平，等.四种土方量计算方法的对比研究与应用[J].北京测绘，2015(1):104-108.
[3]张祖勋.数字摄影测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1997.
[4]张祖勋，张剑清.城市建模的途径与关键技术[J].世界科技研究与发展，2003(3):23-29.
[5] CH/Z 3005-2010，低空数字航空摄影规范[S].
[6] CH/Z 3003-2010，低空数字航空摄影测量内业规范[S].
[7] CH/Z 3004-2010，低空数字航空摄影测量外业规范[S].
[8] CH/Z 3002-2010，无人机航摄系统技术要求[S].
[9] GB/T 23236-2009，数字航空摄影测量空中三角测量规范[S].
[10] GB/T 7930-2008,1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量内业规范[S].
土方工程论文第二篇：深基坑土石方施工方式选择与实施
摘要：本文以南平市“开元·滨江阳光”深基坑土石方开挖工程为例，分析了爆破、人工开挖，机械切割+破碎等三种常用的施工方案，为了组织高效施工、保证工程质量和边坡防护，基于项目地理位置和经济因素经比选采用机械切割+破碎施工方案。本文着重从土石方开挖要点、锚喷网施工预防边坡失稳等方面进行了分析。旨在通过本工程案例详细分析开挖施工和边坡稳定性防治，为其他深基坑开挖项目提供借鉴。
关键词：深基坑; 土石方; 机械切割; 稳定性; 喷锚网;
1 工程概况
基坑位于南平市延平区大家厂片区，本工程为“开元·滨江阳光”5#地块A区主体1#～2#基坑支护及基础石方工程，长约100m，宽约40m，石方工程范围基坑面积约3500m2,5#～1#及5#～2#基坑东侧开挖及施工期间存在高21.5m～25.4m的永久性边坡。根据区域地质资料，场地岩土层主要为中风化花岗，承载力特征值为2.5MPa，属坚硬岩，力学性能高，工程性能良好，且无软弱下卧层及临空面。
2 深基坑开挖常见的安全隐患及危害
深基坑往往具备较大的施工面积和相当的深度，因此容易形成开挖边坡，产生边坡稳定、基坑支护、地表水和地下水的处理等相关问题。深基坑开挖造成的安全事故多为支护不到位，盲目的赶进度导致，一旦形成边坡失稳或者塌方事故问题，将造成严重的人身伤亡并对周围建筑物安全带来巨大风险。基坑塌方是一种极其严重的工程事故，一般是由于土石方的滑动力矩大于土体和支护结构所产生的的抗滑力矩而发生滑动破坏，常常具有突发性，塌落的土石方易掩埋工程机械、工作人员、破坏工作面，造成人员伤亡和经济损失，严重影响工程安全。由于基坑壁的塌陷导致基坑周围土壤的位移和沉降，造成与基坑毗邻的建筑物的基础与地基脱离而趋向失稳，从而导致上部设施和建筑物开裂，倾斜和不均匀沉降；引起相邻道路路面破坏和路基局部塌陷，影响交通运输和安全，损坏市政管网系统，严重时管道爆裂，影响公共安全。
3 土石方施工工艺比选
深基坑土石方施工常常采用爆破、人工方式，机械切割等多种方案，但是各方案有其特定的使用场景，在本工程的施工条件下分析三种施工方案，并从经济和技术角度进行比选，确保施工方案适应本工程现场施工条件。
3.1 爆破
爆破法的施工原理是将炸药放置在预备钻孔内，炸药点燃后，内部装药爆炸所产生的的高温高压气体，剧烈的冲击孔壁周围土石体，激发的球状应力波在岩土体产生巨大的径向压力，使土石破碎[1]。爆破法有着经济效益好，能有效提高深基坑开挖进度的诸多优势，在工程量巨大的的深基坑，金属矿山中有着广泛应用。但是城市建设中有一定的局限性，如在密集建筑区，实施大范围的爆破过程中，会伴随较大的爆破振动，巨大的噪声和粉尘等附加效应，同时爆破产生的振动对附近建筑物的结构安全的危害不容忽视。需考虑设置相应的减振措施，预防爆破对邻近设施，设备的不良影响。
3.2 人工方式
主要是通过人力的方式将土石破碎，适用于小规模，一般性工程项目，但是劳动效率较低，成本昂贵。
3.3 机械切割+破碎方案
采用切割机按照放设时定位的切割线切割土石方，然后利用炮锤式挖掘机分区域进行破碎。该方案无明显振动波，避免爆破噪声对城市生产生活的影响，以及粉尘颗粒、飞石和有害气体对周边环境造成的风险，有利于推进文明施工建设。
3.4 工程背景下比选结果
基于三种常见的土石方开挖方案特点，本工程易采用机械切割+破碎的方案。工程案例位处闹市区，房屋密集，采用爆破方案对社会影响较大，需有效设置降振措施增加成本，并且需第三方检测。由于项目规模相对较大，人工方案不易于控制成本和施工进度。
4 深基坑土石方开挖
4.1 准备工作
工程施工前应做好技术准备、机械设备准备和施工现场准备工作。技术准备首先由工程人员进行图纸审阅，进行技术交底和图纸会审，安排施工负责人员熟悉图纸，编制施工流程，做好正式施工前的试验工作。机械设备采用3台容积为1.4m?的挖掘机、3台杆径为135mm的炮锤挖掘机，3台120kW、510型切割机（如图1所示）、9台15T运输车和3台水泵、泥泵。
施工现场配置临时性开挖专用线路，整个开挖现场分为3个区域进行作业，各个工作面配置完备的切割机、挖掘机、炮锤挖掘机和配电设备，保障各区域快速施工。
图1 切割机
4.2 基坑开挖
4.2.1 基坑开挖的主要步骤
(1）放线并确定各区域切割边线→（2）安装切割机底架导轨，确保导轨水平放置→（3）安装岩石切割机和适宜刀片→（4）安装抽水泵和冷却水软管→（5）检查机械性能与稳定性→（6）移动切割机械→（7）人工打排钻→（8）炮锤式挖掘机破碎→（9）土石料运输。
4.2.2 基坑土石方开挖的关键节点
在场地整平之前，应使用原始场地上各个控制节点的位置和高程来测量和确定施工场地的水平和范围。观察施工现场的障碍物，制定计划，并征得主管单位的许可，拆除影响基坑开挖施工的建筑物和构筑物[2]；迁移或改造通讯和电力设施，水管，煤气管等市政设备，防止破坏重要基础设施。依据设计图纸合理支护基坑周边永久性边坡，利用场地条件设计排水沟、截水沟等措施保持施工现场干燥，方便施工。在测量过程中依照施工方案选用的机械设备和现场土石硬度情况，合理设置纵向及横向切割线。切割过程中遵循“开槽支撑,先撑后挖,分层开挖,严禁超挖”的原则。第一层先切割原地面较高处，逐步减少以下各层工作面高差，使各层趋于平整。横向切割线间距1.5m，纵向切割线间距6m，切割深度120cm，有效切割深度为100cm，各层搭接高度为20cm。切割时确保冷却水充足，冷却水同时能有效控制切割粉尘，优化施工环境。
4.3 基坑开挖注意事项
在进行基坑施工开挖之前，依照图纸检查基坑轴线的位置和水准点的高程。在施工期间，堆放在基坑旁的土石方不得大于设计负荷，及时清理开挖的土石料。在开挖施工过程中，应加强工作面竖直方向的标高测量，防止因超挖扰动下层岩石而影响施工质量，同时在雷雨天气下，应观察和监测支护结构和周围环境，预防和及时处理异常情况。
5 深基坑开挖边坡支护
岩土体深基坑锚喷网支护，是近年来在工程实例中应用较广泛的技术，本文介绍案例基坑东侧施工期间存在高21.5～25.4m的永久性边坡，并且开挖过程中会因放坡产生新的边坡，因此采取合理有效的边坡防治必不可少。锚喷网支护是基于锚杆锚与周围岩土体形成的摩擦力将来自岩土体的主动土压力传递至岩土体内部的受拉杆件。
5.1 锚喷网施工工艺
(1）根据图纸设计放坡系数进行修坡。
(2）使用液压锚杆钻机，在钻孔过程中使用固定支架，确保钻机稳定性，防止钻杆四处晃动，在钻孔完成后及时清孔。
(3）放置锚杆时再次检查孔位，确保孔位完好，利用点焊法将Φ20钢筋和Φ8螺纹钢筋弯折而成的U形支座进行焊接，U形支座一放面用来保证锚杆钢筋处于孔位中心位置；另一方面提高灌浆后锚杆的抗拔性能。
(4）在锚杆钢筋放置完毕后，为防止孔位坍塌应及时进行灌浆，钻孔内采用M30砂浆，水灰比为水泥∶砂∶外加剂∶水=1∶2.7∶0.018∶0.38，稠度控制在16s～20s，水泥品类为普通硅酸盐水泥P.O42.5。值得注意的是在制备孔位砂浆时应采取模型试验确定合理的配合比和塌落度，有足够的初凝时间。
(5）采用Φ6.5螺纹钢筋设置间距为250mm×250mm双向挂网，钢筋网与孔内锚杆钢筋进行焊接形成整体，然后在网面上均匀喷射10cm厚的混凝土砂浆，此阶段应防止漏筋现象。
6 结论
本文所涉工程案例通过多种施工方案分析，选定经济效益和工作效率较高的机械切割+破碎方案处理深基坑土石方开挖，在施工过程中为保障边坡稳定性，针对深基坑边坡和永久性边坡采取喷锚网支护，介绍了喷锚网支护的施工流程。其次认真做好基坑边坡和永久边坡的监测工作，同时开挖阶段控制好切割速度，禁止超挖。该组合方案从技术和经济的合理性出发及施工期间的注意事项为其他工程提供一定的指导意义。
参考文献
[1] 熊祖钊,易流,黄小武等.城市复杂环境下基坑土石方爆破振动控制研究[J].爆破,2016(1):45~49.
[2] 龚胜.深基坑土石方工程出土方式比较研究[J].广东土木与建筑,2018(10):14~16.
