محاسبه حجم عملیات خاکی به صورت دستی و با نرم افزار

به طور کلی یکی از اصلی‌ترین فازهای یک پروژه ساختمانی، محاسبه حجم عملیات خاکی آن است. این محاسبات بر اساس نقشه‌ای که از قبل برای آن طراحی شده است، اجرایی می‌شود. در این نقشه‌ها تمامی ابعاد و زوایای مورد نظر برای تمامی عملیات‌های خاکی نظیر خاکریزی و خاکبرداری، تعیین گردیده است.

عملیات خاکی چیست؟

حال اگر بخواهیم تعریفی کلی از عملیات خاکی بیان نماییم، می‌توانیم بگوییم هر اقدامی که به منظور فراهم‌نمودن زمین‌ها، پاک نمودن سطح آن و سپس خاکبرداری و خاکریزی جهت انجام پروژه‌های ساختمانی صورت می‌پذیرد، عملیات خاکی نام دارد.

تاریخچه حجم عملیات خاکی

عملیات خاکی در گذشته‌های دور و در زمان سلطنت روم باستان، بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. در آن زمان بیش از 80 هزار کیلومتر جاده ساخته شد که در این میان یکی از بزرگترین آنها، جاده آپیا نام داشت. پس از آن در قرن 7، احداث جاده‌ها و راه‌ها گسترش یافت.

البته باید متذکر گردید که قرن هجدهم و نوزدهم میلادی، عملیات خاکی با استانداردهای روز ارتقا یافته و مهندسان عمران توانستند نگرش‌های جدیدی را به کار گیرند.

ولی دوران اوج حجم عملیات خاکی را باید اوایل قرن بیستم دانست، زمانی که مکانیک خاک معرفی گردیده و سبب طرح‌ریزی متدهای نو، پیشرفت روند ساخت و… گردید.

کاربرد حجم عملیات خاکی

حجم عملیات خاکریزی و خاکبرداری در پروژه‌های مختلفی قابل استفاده است. از کاربردهای حجم عملیات خاکی می‌توان به ساخت انواع خاکریز، گذرگاه، ترانشه و کانال اشاره نمود.

کاربرد دیگر این روش در احداث راه‌آهن، احداث بزرگراه‌ها و راه‌سازی‌ها، زیرسازی و همچنین ساخت شیب مسیرها می‌باشد.

صنایع مختلفی نیز از حجم عملیات خاکی استفاده می‌نمایند که از جمله آن در صنعت پل‌سازی در قسمت پی و تکیه‌گاه، در صنعت سدسازی (پی و بدنه)، صنعت ساختمان‌سازی مسکونی و تجاری و همچنین ساخت انواع تونل نام برد.

مراحل حجم عملیات خاکی

حجم عملیات خاکی به دو مرحله خاکبرداری و خاکریزی تقسیم‌بندی می‌شود؛ اما قبل از بررسی هر یک باید گفت که اول زمین موردنظر را بررسی نموده و پس از تایید محل اجرای پروژه، اقدام به تهیه نقشه توپوگرافی و پروفیل‌ها می‌نماییم.

عملیات خاکبرداری:

اولین مرحله برای اجرای حجم عملیات خاکی، خاکبرداری یا Excavation می‌باشد. در این مرحله با ایجاد حفره‌ای در زمین و با نظر به ابعاد پروژه موردنظر، از طریق انفجار و یا حفاری، چالزنی و همچنین انواع دستگاه‌های مکانیکی نظیر بیل، چکش و… این عمل انجام می‌پذیرد.

عملیات خاکریزی:

یکی دیگر از مراحل اجرای حجم عملیات خاکی، خاکریزی بوده که به جهت ایمن‌سازی پی یا خاکریز به منظور مراقبت از سازه است.

نحوه انجام خاکریزی (Backfilling) به این صورت است که پس از انباشتن محل مورد نظر و پاکسازی منطقه، به صورت لایه‌لایه خاک ریخته می‌شود.

مصالح مورد استفاده در خاکریزی بیشتر خاک درشت‌دانه، ریزدانه با پلاستیسیته متوسط، شیل و سنگ می‌باشد.

لازم به ذکر است که در صورت وسعت بالای پروژه، می‌توان با بهره‌جویی از ماشین‌آلات بزرگ، عمل خاکریزی و اجرای آن را تسریع بخشید.

روش‌های محاسبه‌ حجم عملیات خاکی

به طور معمول محاسبه حجم عملیات خاکی، شامل مراحل مختلفی بوده که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌نماییم:

روش میانگین‌گیری:

این روش که یکی از ساده‌ترین روش‌های محاسبه حجم عملیات خاکی می‌باشد، در پروژه‌های بسیار کوچک از آن استفاده می‌شود.

برای اجرای این روش، توجه به این نکته ضروری بوده که بایستی به دلیل عدم به وجود آمدن خطای میانگین‌گیری، عملیات خاکبرداری یا خاکریزی حتما به صورت جدا از هم انجام پذیرد.

روش اجرای این میانگین‌گیری به این صورت است که پس از محاسبه‌ی مساحت پروفیل‌های عرضی در دو مقطع پیاپی و به دست آمدن معادل آن، با ضرب نمودن میانگین کسب شده، حجم عملیات خاکی مورد نظر را محاسبه می‌نماییم.

روش بلوک:

این روش که اکثرا در پروژه‌های ساخت‌وساز مورد استفاده قرار می‌گیرد، با دقتی بیشتر از روش میانگین‌گیری، در صورت انجام خاکبرداری و خاکریزی با هم، خطای محاسبات به وجود می‌آید که به مراتب کمتر از حالت قبل خواهد بود.

هر کدام از بلوک‌های خاکبرداری یا خاکریزی شده در این روش به صورت جدا و تک به تک مورد محاسبه قرار می‌گیرد.

روش مقطع‌برداری:

این روش یکی از پراستفاده‌ترین و در عین حال با دقت‌ترین روش‌های برای محاسبه حجم عملیات خاکی به شمار می‌رود.

از مقطع‌برداری در اکثر پروژه‌های عظیم مانند راه‌سازی، سدسازی و… استفاده می‌گردد. البته باید توجه نمود که این روش از مشکل‌ترین روش‌های محاسبه حجم عملیات خاکی می‌باشد.

روش اجرای مقطع‌برداری به این صورت است که ناحیه موردنظر به منظور خاکبرداری و خاکریزی را از طریق روش ذوزنقه یا روش محاسبه سطح خالص بدست می‌آوریم. در مرحله بعدی پس از ضرب میانگین ناحیه در فاصله، حجم عملیات خاکی به دست می‌آید.

استفاده از نرم‌افزارهای مخصوص محاسبه حجم عملیات خاکی:

نرم‌افزارهای مخصوصی به منظور محاسبه حجم عملیات خاکی مورد استفاده قرار می‌گیرد که از جمله آن می‌توان به نرم‌افزار Civil 3D در هنگام بهره‌وری از دوربین نقشه‌برداری و همچنین نرم‌افزار ContextCapture Center یا نرم‌افزار Agisoft PhotoScan در صورت استفاده از روش فتوگرامتری و با استفاده از پهپاد اشاره نمود.

لازم به ذکر است یکی دیگر از نرم‌افزارهای پرکاربرد جهت محاسبه حجم عملیات خاکی، نرم‌افزار اتوکد می‌باشد.

محاسبه حجم عملیات خاکی با استفاده از پهپاد (فتوگرامتری):

یکی از روش‌های محاسبه حجم عملیات خاکی، استفاده از روش نقشه برداری با پهپاد می‌باشد که بیشتر در معادن از آن استفاده می‌گردد.

استفاده از این روش سرعت و دقت انجام کار را تا حد زیادی ارتقا بخشیده و کمک شایانی به یک نقشه‌برداری اصولی خواهد نمود.

روش انجام فتوگرامتری به این صورت است که ابتدا باید مکان مورد محاسبه رو بازدید نموده تا میزان وسعت زمین و همچنین تعداد پروازها را مورد ارزیابی قرار داد. این مرحله یکی از مراحل مهم محاسبه با استفاده از پهپاد می‌باشد.

مرحله بعدی پیدا نمودن نقاط کنترل در کل مسیر است.

لازم به ذکر است در صورت بالا بودن متراژ زمین تا چند صد هکتار، به ازای هر یک هکتار، یک نقطه کنترل زمین در نظر گرفته می‌شود؛ اما در صورت کم بودن متراژ زمین تا 5 هکتار، حتما بایستی به مقدار 5 تا 10 نقطه کنترل را در نظر بگیریم.

سپس مختصات نقاط انتخاب شده را با استفاده از توتال استیشن و یا جی‌پی‌اس پیدا می‌نماییم.

با استفاده از برنامه‌های مخصوص از جمله نرم‌افزار PIX 4D، تنظیمات پهپاد را انجام داده و شروع به تصویربرداری هوایی می‌کنیم.

پس از پایان مراحل تصویربرداری، حجم عملیات خاکی را با استفاده از نرم‌افزارهای ContextCapture Center و یا نرم‌افزار Agisoft PhotoScan مورد بررسی و پردازش قرار می‌دهیم.

خطاهای محاسبات حجم عملیات خاکی:

یکی از اتفاقات رایج در محاسبه حجم عملیات خاکی، به وجود آمدن خطا می‌باشد. این خطاها ممکن است ناشی از محاسبات ریاضی و یا استفاده از فرمول‌های غلط در محاسبه حجم عملیات خاکی باشد و یا اینکه از مخلوط اندازه‌های برش و پر کردن اتفاق بیفتد.

توجه به این نکته ضروری است که شما هرگز نمی‌توانید یک خطا را به طور کامل از بین برده و تنها می‌توان آن را تا حد زیادی تقلیل داد.

راه‌های کاهش خطای محاسبه حجم عملیات خاکی:

همانطور که اشاره گردید یکی از رویدادهای پیش‌آمده در محاسبه حجم عملیات خاکی بروز خطاهای دستگاهی و نیز شخصی می‌باشد. حال باید با انجام یک سری راه‌ها درصدد کاهش این خطاها برآییم.

یکی از این راه‌ها برداشت اطلاعات و به ثبت رساندن آن در گزارش‌هایی ساده است.

راه‌حل دیگر بهره‌جویی از یک مدل سه‌بعدی و بروز کردن آن برای کمک‌گرفتن از آن در پروژه‌های عظیم می‌باشد. همچنین ایجاد لیستی از معلومات کسب شده و سپس سامان دادن آنها است.

چالش های رایج در محاسبه حجم عملیات خاکی و راهکارهای رفع آن

محاسبه حجم عملیات خاکی، به ویژه در پروژه های بزرگ و پیچیده، همواره با چالش هایی روبرو است که در صورت بی توجهی می تواند منجر به خطاهای قابل توجه در برآورد هزینه ها و زمان بندی پروژه شود. در این بخش، مهم ترین چالش ها و راهکارهای هر یک را مرور می کنیم:

۱. برداشت ناقص یا اشتباه داده های اولیه

چالش: اگر نقاط ارتفاعی به تعداد کافی و با دقت لازم برداشت نشود یا اطلاعات ثبت شده نادرست باشد، مدل سطح زمین واقعی نخواهد بود و محاسبات حجم با خطا همراه می شود.
راهکار: استفاده از تجهیزات نقشه برداری دقیق (توتال استیشن، GPS) و حضور افراد متخصص در برداشت میدانی می تواند دقت داده های اولیه را تضمین کند. همچنین انجام برداشت های کنترلی و تصحیح داده های اشتباه اهمیت زیادی دارد.

۲. انتخاب فاصله نامناسب بین مقاطع

چالش: اگر فاصله بین مقاطع عرضی زیاد باشد، تغییرات ریز زمین ثبت نمی شود و حجم واقعی به درستی محاسبه نمی شود.
راهکار: انتخاب فواصل مناسب (معمولاً ۱۰ تا ۲۵ متر بسته به نوع پروژه) و افزایش تعداد مقاطع در مناطق با توپوگرافی متغیر باعث افزایش دقت محاسبات می شود.

۳. استفاده نادرست از نرم افزار یا فرمول ها

چالش: عدم آشنایی کافی با عملکرد نرم افزارها یا به کارگیری اشتباه فرمول های محاسباتی می تواند خطاهای جدی ایجاد کند.
راهکار: آموزش اپراتورها و استفاده از راهنمای نرم افزارها و مقالات تخصصی، به همراه انجام محاسبات نمونه برای صحت سنجی، توصیه می شود.

۴. تغییرات سطح زمین در حین پروژه

چالش: گاهی در طول اجرای پروژه، سطح زمین به دلایل مختلف تغییر می کند (فرسایش، نشست، اضافه یا کم شدن مصالح) و این موضوع سبب اختلاف بین حجم محاسبه شده و حجم واقعی می گردد.
راهکار: انجام برداشت های میدانی جدید در مقاطع مختلف زمانی و به روزرسانی مداوم مدل سطح زمین باعث کاهش اختلاف حجم می شود.

۵. خطای انسانی در برداشت و محاسبه

چالش: در پروژه های دستی، خطاهای انسانی مانند اشتباه در خواندن نقشه یا وارد کردن داده ها می تواند حجم خاکبرداری یا خاکریزی را به اشتباه محاسبه کند.
راهکار: استفاده از چک لیست، کنترل مجدد محاسبات و بهره گیری از نرم افزارهای کمکی برای ورود و پردازش داده ها احتمال بروز خطا را کاهش می دهد.

۶. محدودیت های تجهیزات و نرم افزارها

چالش: گاهی تجهیزات نقشه برداری یا نرم افزارهای مورد استفاده به روز یا متناسب با پیچیدگی پروژه نیستند.
راهکار: سرمایه گذاری در تهیه تجهیزات مدرن و نرم افزارهای معتبر و به روزرسانی دانش فنی تیم پروژه، دقت و کارایی کار را بهبود می بخشد.

جمع بندی:
با شناسایی و رفع این چالش ها می توان دقت محاسبات حجم عملیات خاکی را افزایش داد، از بروز اختلافات مالی و اجرایی جلوگیری کرد و پروژه را با موفقیت بیشتری پیش برد. رعایت این نکات، ضامن کیفیت و صحت برآورد در پروژه های عمرانی است.

محاسبه حجم عملیات خاکی با مپ اسکیل

شرکت نقشه برداری مپ اسکیل متشکل از مهندسان نقشه بردار حرفه ای و مجرب هستند که می توانند به شما در محاسبه حجم عملیات خاکی کمک کنند. برای مشاوره رایگان با تیم مپ اسکیل کافیست با شماره 09120448336 تماس حاصل نمایید یا در واتساپ پیام دهید.

سوالات متداول درباره محاسبه حجم عملیات خاکی