روش‌های محاسبه‌ی حجم عملیات خاکی هنگام متره

مقدمه

محاسبه دقیق حجم عملیات خاک‌برداری یکی از مراحل مهم در برآورد هزینه‌ها و برنامه‌ریزی پروژه‌های عمرانی است. این امر به پیمانکاران و مهندسین عمران کمک می‌کند تا مقدار مصالح موردنیاز، زمان لازم برای انجام کار و همچنین هزینه‌های مربوط به حمل‌ونقل خاک را به طور دقیق تخمین بزنند.

برای به‌دست‌آوردن میزان حجم عملیات خاک‌برداری و خاک‌ریزی توسط ماشین‌آلات و محاسبه آن در پروژه‌های (رهاسازی – گودبرداری – معادن و معابر شهری) می‌بایست قبل از اجرا، عملیات نقشه‌برداری صورت‌گرفته و در اتمام آن نیز تکرار شده، و در نهایت محاسبه حجم اولیه و ثانویه خاک‌برداری صورت گیرد.

1. روش‌های محاسبه حجم عملیات خاک‌برداری

1.1. روش سطح -میانگین

در این روش، ابتدا تراز ارتفاعی نقاط مختلف در محل خاک‌برداری به دست می‌آید. سپس با استفاده از این اطلاعات، تراز متوسط زمین در نظر گرفته می‌شود. در نهایت، با درنظرگرفتن مساحت محل خاک‌برداری و اختلاف تراز بین تراز متوسط و تراز نهایی، حجم خاک‌برداری محاسبه می‌شود.

فرمول محاسبه حجم خاک‌برداری با روش سطح – میانگین

حجم خاک‌برداری = (مساحت * اختلاف تراز) / 2

2.1. روش قوطی‌بندی

در این روش، محل خاک‌برداری به تعدادی قوطی فرضی با ابعاد مشخص تقسیم می‌شود. سپس، حجم خاک هر یک از این قوطی‌ها به طور جداگانه محاسبه شده و در نهایت با جمع حجم همه قوطی‌ها، حجم کل خاک‌برداری به دست می‌آید.

مزایای روش قوطی‌بندی

• دقت بیشتر در محاسبه حجم خاک‌برداری، به‌خصوص برای زمین‌هایی با پستی‌وبلندی زیاد
• امکان تفکیک خاک‌برداری در سطوح مختلف (مثلاً خاک‌برداری تا عمق 50 سانتی متر و خاک‌برداری تا عمق 1 متر)

2. نکات مهم در محاسبه حجم عملیات خاک‌برداری

• برای به‌دست‌آوردن نتایج دقیق، باید از ابزارهای دقیق نقشه‌برداری مانند تراز و نیول به‌منظور اندازه‌گیری تراز ارتفاعی نقاط مختلف در محل خاک‌برداری استفاده کرد.
• در صورت وجود موانعی مانند درختان، ساختمان‌ها و … در محل خاک‌برداری، باید حجم آنها نیز در محاسبات لحاظ شود.
• درنظرگرفتن ضریب تراکم خاک برای تبدیل حجم خاک‌برداری به وزن خاک نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. ضریب تراکم خاک باتوجه‌به نوع خاک و شرایط موجود در محل پروژه تعیین می‌شود.

3. نرم‌افزارهای محاسبه حجم خاک‌برداری

امروزه نرم‌افزارهای متعددی برای محاسبه حجم عملیات خاک‌برداری به‌صورت اتوماتیک و با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی یا مدل‌های سه‌بعدی زمین طراحی شده است. استفاده از این نرم‌افزارها می‌تواند به طور قابل‌توجهی سرعت و دقت محاسبات را افزایش دهد.

با رعایت نکات ذکر شده و استفاده از روش‌های مناسب، می‌توان به طور دقیق حجم عملیات خاک‌برداری را محاسبه کرده و از آن در برآورد هزینه‌ها و برنامه‌ریزی پروژه‌های عمرانی استفاده کرد.

4. مزایای محاسبه دقیق حجم عملیات خاک‌برداری

محاسبه دقیق حجم عملیات خاک‌برداری فواید متعددی برای پروژه‌های عمرانی به همراه دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره می‌شود:

1. برآورد دقیق هزینه‌ها

با محاسبه دقیق حجم خاک‌برداری، می‌توان مقدار مصالح موردنیاز (مانند خاک، ماسه و شن) را به طور دقیق تخمین زد. این امر به نوبه خود، منجر به برآورد دقیق‌تر هزینه‌های خرید و حمل‌ونقل مصالح می‌شود.

2. برنامه‌ریزی زمانبندی پروژه

حجم خاک‌برداری نقش تعیین‌کننده‌ای در زمان‌بندی پروژه دارد. با دانستن حجم دقیق خاک‌برداری، می‌توان مدت‌زمان لازم برای انجام عملیات خاک‌برداری را به طور واقع‌بینانه‌تر تخمین زد و برنامه‌ریزی دقیق‌تری برای مراحل مختلف پروژه انجام داد.

3. بهینه سازی استفاده از مصالح

محاسبه دقیق حجم خاک‌برداری به پیمانکاران این امکان را می‌دهد که از مصالح به طور بهینه استفاده کنند. این امر به نوبه خود، می‌تواند منجر به کاهش ضایعات و صرفه‌جویی در هزینه‌ها شود.

4. افزایش ایمنی پروژه

با تخمین دقیق حجم خاک‌برداری، می‌توان ثبات و پایداری گودبرداری را بهتر ارزیابی کرد و اقدامات لازم برای جلوگیری از ریزش و رانش خاک را انجام داد. این امر به افزایش ایمنی کارگران و افراد حاضر در محل پروژه کمک می‌کند.

5. حل اختلافات احتمالی

محاسبه دقیق حجم خاک‌برداری به‌عنوان یک سند مستند قابل‌اتکا می‌تواند در حل اختلافات احتمالی بین کارفرما، پیمانکار و مشاوران پروژه مورداستفاده قرار گیرد.

6. ارتقای کیفیت پروژه

انجام دقیق محاسبات مربوط به حجم خاک‌برداری، نشان‌دهندهٔ نظم و انضباط در اجرای پروژه است و می‌تواند به ارتقای کیفیت کلی پروژه کمک کند.

7. صرفه جویی در منابع طبیعی

با تخمین دقیق حجم خاک‌برداری، می‌توان از برداشت غیرضروری خاک از منابع طبیعی جلوگیری کرد. این امر به حفظ محیط‌زیست و صرفه‌جویی در منابع طبیعی کمک می‌کند.

8. امکان استفاده از ماشین‌آلات مناسب

دانستن حجم دقیق خاک‌برداری به انتخاب ماشین‌آلات و تجهیزات مناسب برای انجام عملیات خاک‌برداری کمک می‌کند. این امر می‌تواند منجر به افزایش راندمان و کاهش هزینه‌ها شود.

9. سهولت در نظارت بر پروژه

با داشتن اطلاعات دقیق در مورد حجم خاک‌برداری، می‌توان به طور مؤثرتری بر پیشرفت پروژه نظارت کرد و در صورت نیاز، اصلاحات لازم را انجام داد.

10. امکان ارائه گزارش‌های دقیق

محاسبات مربوط به حجم خاک‌برداری، مبنای تهیه گزارش‌های دقیق از پیشرفت پروژه و هزینه‌های انجام شده است. این گزارش‌ها برای کارفرما، پیمانکار و سایر ذی‌نفعان پروژه بسیار مفید خواهد بود. در مجموع، محاسبه دقیق حجم عملیات خاک‌برداری مزایای متعددی برای پروژه‌های عمرانی به ارمغان می‌آورد و می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌ها، افزایش کیفیت، صرفه‌جویی در زمان و ارتقای ایمنی پروژه شود.

5. نرم‌افزارهای کاربردی در محاسبه حجم عملیات خاکی

برخی از نرم‌افزارهایی که در محاسبه حجم عملیات خاکی مورداستفاده قرار می‌گیرند عبارت‌اند از:

•     نرم‌افزار محاسبه حجم عملیات خاکی (Grade plan)
•     نرم‌افزار رهاسازی راهکار- RahkaR Road Software
•     نرم‌افزار Auto Civil 3D
•     نرم‌افزار Auto Land

6. عملیات خاکی در رهاسازی

عملیات خاکی شامل کلیه کارهای لازم برای تمیز کردن بستر و حریم راه، خاک‌برداری و خاکریزی خاک، سنگ یا سایر مصالح، یا در مسیر یا محدوده راه در منطقه عملیات طرح، طبق نقشه‌های اجرایی یا برابر دستورات دستگاه نظارت می‌باشد.

• مرحله اول:

پاک‌کردن و ریشه‌کنی بستر و حریم راه

عملیات پاک‌کردن و ریشه‌کنی بستر حریم راه شامل برداشتن و به‌دور ریختن هرگونه مواد و مصالح زائد، نباتات و اشجار، ساختمان و ابنیه و هرگونه مانعی در تمامی حریم راه، مسیر کانال‌ها و آبروها، محل احداث پل و ابنیه فنی و هر ناحیه و منطقه دیگری که در نقشه‌های اجرایی مشخص شده است، می‌باشد. پاک‌کردن و ریشه‌کنی بستر و حریم راه باید قبل از هرگونه خاک‌برداری یا خاکریزی شروع شده و پایان یابد.

• مرحله دوم:

خاک‌برداری و خاکریزی

برداشت هرگونه مصالح و مواد خاکی، شن و ماسه‌ای، قلوه‌سنگی و سنگی، ریزشی و لغزشی، صرف‌نظر از جنس و کیفیت آنها از مسیر راه، به‌منظور تسطیح، شیب بندی و آماده‌کردن مسیر اصلی راه یا راه‌های ورودی و خروجی و جاده‌های ارتباطی، موضوع عملیات خاک‌برداری است.

احداث خاکریز یا بالاآوردن بستر راه با خاک و سنگ حاصله از برش‌ها یا با مصالح قرضه موضعی، جانبی یا منتخب، آماده‌سازی بستر زمین طبیعی برای ریختن، پخش و کوبیدن مصالح بر روی آن، و نیز خاکریزی پشت پی‌ها و شالوده‌ها، اطراف ابنیه فنی و مستحدثات، پرکردن اطراف لوله‌ها، چاه‌ها، چاهک‌ها و گودال‌های موضعی مشمول عملیات خاکریزی است.

کلیه عملیات خاک‌برداری و خاکریزی باید بر اساس نقشه‌های اجرایی و برابر با ابعاد و اندازه‌های مشخص شده در نقشه‌ها یا دستورات دستگاه نظارت انجام شود. در حین عملیات خاک‌برداری و خاک‌ریزی باید مراقبت کامل به عمل آید تا هیچ‌گونه آسیبی به تأسیسات، تجهیزات، مستحدثات، ابنیه فنی، علائم و نقاط ثابت نقشه‌برداری، و اموال بخش دولتی و خصوصی وارد نیاید.

باید همواره با زهکشی توأماً انجام گیرد و دستگاه نظارت در هنگام نیاز می‌تواند در مواقع بارندگی‌های شدید، به‌منظور حفاظت عملیات انجام شده، کارهای خاکی را متوقف سازد. کلیه خاکه‌های حاصل از خاک‌برداری باید در خاکریزها، راه‌های ارتباطی، پشت پل‌ها و پی‌ها مصرف شود مگر در مواردی که دستگاه نظارت مصرف این خاک‌ها را برای خاکریزی نامناسب و غیرقابل‌قبول دانسته یا زائد بر مصرف تشخیص دهد. عدم مصرف خاکه‌های حاصل از خاک‌برداری به هر دلیل که باشد باید قبلاً به تأیید دستگاه نظارت و کارفرما برسد.

عملیات خاکی در رهاسازی خاکه‌های غیرقابل‌مصرف و نیز خاکه‌های مناسب زائد بر مصرف باید در محلی که توسط دستگاه نظارت تعیین می‌گردد، ذخیره شود. از انبارکردن این مصالح در اراضی زیر کشت، محوطه ترانشه‌ها، بستر رودخانه ها و نهرها و حریم راه باید خودداری شود. مصالح مرطوب یا یخ زده که در صورت خشک شدن به‌صورت مصالح مناسب در می آیند باید خشک شده و سپس در عملیات خاکریزی به کار برده شوند.

به‌منظور استفاده مصالح حاصل از خاک‌برداری در کارهای بنایی و ابنیه فنی، دستگاه نظارت می‌تواند دستور نگهداری و انبارکردن مصالح از قبیل سنگ، شن و ماسه و غیره را که از برش‌ها به دست می‌آید صادر نماید.

خطاهای محاسبات خاک‌برداری و خاکریزی

اشتباهات در محاسبه حجم کارهای خاکی شامل خطاهای ریاضی، استفاده از فرمول اشتباه برای حجم، مخلوط‌کردن مقادیر برش و پر کردن و درنظرنگرفتن بخش‌های انتقال هنگام عبور از برش به پر می‌باشد. خطا را هرگز نمی‌توان برطرف کرد؛ فقط می‌توان آن را به حداقل رساند علاوه بر این، خطا تجمعی است. یک زنجیره دیزی از 90 اندازه‌گیری دقیق 90 would منجر به پاسخ نهایی تنها با 50 accuracy دقت می‌شود. حتی اگر از اشتباهات اجتناب شود و محاسبات از نظر ریاضی درست باشد، نتایج همیشه تقریبی است.

ممکن است نظرسنجی‌ها نشان‌دهنده وسعت کامل منطقه حفاری نباشد و خطوط تعیین شده توسط بررسی، درون‌یابی هستند. به‌عنوان‌مثال، حتی یک بررسی توپوگرافی هوایی بسیار دقیق تنها در نیمی از کوچک‌ترین فاصله کانتور روی نقشه دقیق است؛ بنابراین اگر نقشه توپوگرافی حاصله از فواصل کانتور 2 فوت استفاده کند، دقت آن بعلاوه منفی 1 فوت خواهد بود.

تفاوت‌های حجم باید محاسبه شوند

هنگام تعیین دقت قابل‌قبول، برآوردکننده باید تفاوت‌های حجم بین خاک داخل ساحل، خاک سست حفاری شده و خاک فشرده را پر کند. روش فعلی این است که برای انعطاف‌پذیری فاکتور انقباض 20 تا 30 درصدی هنگام تنظیم و فشرده سازی اتخاذ شود. به عنوان مثال، خاکریزهای سازه ای ساخته شده در آسانسورهای کنترل شده ممکن است دارای لایه ای به ضخامت 8 اینچ از خاک سست پر شده در محل خود باشند و سپس به ضخامت 6 اینچ متراکم شوند. علاوه بر این، یک عامل تورم معمولی 25 to برای افزایش حجم در حین حمل‌ونقل یا ذخیره سازی استفاده می‌شود. بنابراین، 100 یارد مکعب در زمین می‌تواند 125 یارد مکعب در کامیون هایی که خاک را از منطقه حفاری حمل می کنند شل شود.

خاک را می‌توان به حجم خاکریز 94 یارد مکعب متراکم کرد. برآوردگران همچنین نباید تفاوت بین دقت و صحت را فراموش کنند. دقت و صحت دو مورد کاملاً متفاوت است که حتی مهندسان، برآوردگران و نقشه برداران با تجربه می توانند آنها را با هم اشتباه بگیرند. دقت به تعداد واحدهای مورد استفاده برای توصیف اندازه‌گیری اشاره دارد.

این اندازه‌گیری این است که اندازه‌گیری‌ها چقدر به هم نزدیک هستند، نه اینکه چقدر به مقدار صحیح یا واقعی نزدیک باشند. اندازه‌گیری تا 10 رقم اعشار دقیق‌تر از اندازه‌گیری است که تنها به دو رقم اعشار انجام می‌شود.

دقت در اندازه‌گیری باید در نظر گرفته شود

بااین‌حال، دقت بیشتر باعث افزایش دقت نمی‌شود. دقت اندازه‌گیری میزان نزدیک بودن آن به مقدار “واقعی” را توصیف می‌کند که لزوماً دقیق نیست. برآوردگران باید به‌دقت توجه داشته باشند. زیرا این امر سود یا زیان یک پروژه را تعیین می‌کند. دقت اهمیت چندانی ندارد مگر در مواردی که در واقع دقت اندازه‌گیری را افزایش دهد. محاسبه مناطق قبل از محاسبه حجم، مناطق حفاری (افقی یا عمودی) باید تعیین شود.

مناطق افقی با مقاطع برش خورده از حجم کارهای خاکی و سطوح عمودی مرتبط با حجم مدل دیجیتال زمین (DTM) مرتبط هستند. مناطق افقی معمولاً به وسعت منطقه حفاری و مناطق افقی محصور در خطوط ارتفاع کانتور اشاره دارند. این مناطق با مجموعه‌ای از نقاط محرمانه در امتداد مرزهای خود تعریف می‌شوند. مناطق با اتصال این نقاط در مجموعه‌ای از مثلث‌های پیوسته که در سراسر منطقه امتداد دارند محاسبه می‌شوند. باتوجه‌به شمالی و شرقی بودن هر یک از سه رأس هر مثلث و طول هر یک از سه ضلع مثلث، مساحت هر مثلث را می‌توان محاسبه کرد.

یک روش متناوب شامل اندازه‌گیری طول خطوط موازی است که ناحیه را ازیک‌طرف به‌طرف مقابل بافاصله ثابت می‌پیمایند. مساحت هر نوار با ضرب طول خط در فاصله بین خطوط محاسبه می‌شود. مجموع مساحت همه نوارها مساحت کلی را نشان می‌دهد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

جهت آشنایی کامل با “روش‌های محاسبه‌ی حجم عملیات خاکی” به جروه “آموزش گام به گام متره و برآورد” در بخش هایپرفایل وب‌سایت مراجعه فرمایید.