淺談Excel函數在二團六支渠防滲改建土方工程計算中的應用

張玉成

(新疆阿克蘇農一師二團水管科 阿克蘇 843008)

微軟公司的Office應用軟件包是在Windows98、Windows2000/xp環境下應用最為廣泛的軟件之一。作為Office應用軟件包的一員,Excel是一個功能強大、技術先進、使用方便的電子數據表軟件。它可以進行各種數據處理、統計分析和輔助決策操作,廣泛地應用于工程、管理、統計、財政等眾多領域。它大大減輕了人工計算數據的煩瑣性,提高了工作效率。尤其是Excel的函數編輯功能,通過操作人員的簡單編程,能夠使看起來枯燥乏味的數字轉換成為我們需要的數據。

1 工程概況

二團六支渠防滲改建土方工程位于新疆兵團農一師境內,為以工代賑專款建設項目。渠道全長6.95km,其中0+000～1+850段輸水渠道采用預制混凝土六棱塊護面加苯板、塑膜的雙防渠道,斷面為梯形結構，1+850～3+950段輸水渠道采用預制混凝土六棱塊護面加塑膜的雙防渠道。3+950～6+950段輸水渠道采用現預制混凝土六棱塊護面加苯板、塑膜的雙防渠道,沿線配套閘樞紐8座,交通橋4座。

二團六支渠防滲改建土方工程分為三個標段:第一標段為0+000～1+850段輸水渠道,渠線長1.85km,設計流量3.5m3/s；第二標段為1+850～3+950段輸水渠道,渠線長2.1km,設計流量2.75m3/s；第三標段為3+950～6+950段輸水渠道,渠線長3.km,設計流量 2.2m3/s。

2 工程量計算

由于該工程為以工代賑專款建設項目,為了充分使用好資金,發揮其投資效益,工程建設業主單位與監理單位對該項目工程量進行了嚴格的審核把關。監理單位通過系統分析認為，由于混凝土、戈壁墊層、復合土工膜在沿渠道縱斷面上數量變化不大,投資總量較為容易控制,而土方工程由于受地形起伏影響較大,因此,將土方工程作為投資控制的重點之一來抓。土方工程主要包括清基土方、挖方、填方(細劃為利用土方與調運土方)。按照農一師勘測設計院提供的技術施工圖,渠道沿縱斷面每25m一個樁號,全長共計6.950km,面對這么大的工程量,人工計算顯然較為煩瑣且容易出錯。有鑒于此,筆者把自己在工作中總結出的一種方法加以介紹,以供參考。

2.1 計算原理

Excel是具有強大的數據計算與分析功能的電子表格軟件,其計算精度遠遠可以滿足工程需要。只要在當前工作表的活動單元格里輸入正確的計算公式,就會立即在該單元格中顯示計算結果,并在編輯欄里顯示出當前單元格的具體公式,且可供編輯與修改。公式是在工作表中對數據進行分析計算的等式,它可以對工作表數值進行加、減、乘、除、開方等運算。公式可以引用同一工作表的單元格、同一工作簿不同工作表中的單元格或者其他工作簿的工作表中單元格。在一個公式中可以包含有各種運算符、常量、變量、函數，以及單元格引用等。

在單元格中輸入公式類似于輸入文字,不同之處在于輸入公式時是以等號(=)作為開頭的。在等號(=)后輸入公式的內容,然后按回車鍵或者單擊編輯欄的“輸入”按鈕,表明公式輸入完畢。我們就是利用Excel軟件來計算渠道工程工程量的。當然,在這里有一個前提條件,那就是假設渠道橫斷面原始地面起伏不大,為一水平面或者近似為一水平面。這樣,整個渠道近似可以分段看作一個個不規則的棱柱體,其清基土方、挖方、填方等均可用棱柱體的體積公式來求解。棱柱體的體積公式為

式中:S1為上底面面積;S2為下底面面積。

2.2 計算步驟

由于渠道每25m一個樁號,相鄰兩樁號間的渠段(即25m長的渠道)為一個計算單位,也就是說每25m有一個計算斷面。先分別計算各段的工程量,并在Excel函數列表中設“累計列”,它可以清楚地反映出土方工程沿渠道縱斷面的變化情況(當然,也可以在Excel函數列表中利用求和公式求得整條渠道的土方工程量)。計算過程中的關鍵是準確快速求出各個計算斷面的清基面積，挖、填斷面面積,下面介紹其基本計算步驟。

2.2.1 渠道設計土方工程計算基本參量收集

在工程量的計算過程中要用到下列數值參量 (渠道縱斷面、橫斷面尺寸數據已定):

a.縱斷面上,對應于各樁號的原始地面高程、清基后高程、設計渠頂高程、設計渠底開挖高程

b.橫斷面上,渠道底寬b、渠深h渠，內邊坡系數m1,外邊坡系數 m2，左、右岸渠頂道路寬度 B1、B2(在本工程中,左、右岸渠頂道路寬度相同,即B1=B2)

2.2.2 各斷面挖、填方底面面積計算公式

由于渠道開挖高程和渠道清基高程的相對位置不同,即斷面挖填深度不同,渠道斷面可分為三種類型:全挖方斷面、半挖半填斷面和全填方斷面三種斷面類型。設渠道斷面開挖深度為h,這里h為清基地面高程—渠底開挖高程。當h<0時,渠道為全填方斷面;當0

a.h<0時,渠道為全填方斷面。其斷面形式如圖1所示。其挖、填方斷面面積計算公式為

說明:此時h僅僅在數值上為負值,并不是真正意義上的負值。

圖1 全填方渠道斷面圖

b.0

在以上兩種情況下,即渠道為全填方斷面與渠道為半填半挖斷面時,清基土方斷面面積計算公式為

說明:清基厚度為一不定值,主要以清除原始地面腐殖土、樹皮、雜草等為標準,清基寬度為渠道兩端外坡腳線各加1m。

圖2 半填半挖渠道斷面圖

c.h渠

圖3 全挖方渠道斷面圖

其挖、填方斷面面積計算公式為

清基土方斷面面積計算公式為

2.2.3 工程量計算

利用Excel軟件建立一個Exce1工作簿,在工作簿的工作表A列依次輸入樁號,分別在B列、C列、D列等依次輸入與A列樁號相對應的實測地面高程、清基高程、渠頂高程、設計開挖高程等。挖深等于清基高程減去設計開挖高程,即對應于每個樁號的設計挖深h值,填高等于渠頂高程減去清基高程。計算土方工程量應根據對應列的設計挖深h值的大小,區分斷面形式(全挖方斷面、半挖半填斷面或全填方斷面)而分別采用不同的計算公式。例如:工程當中設計渠深為2.2m,故挖方面積、填方面積應采用式(4)、式(5)計算,清基面積采用式(6)或式(9)計算(高程單位以m計,面積單位以m2計,土方量單位以m3計)。將土方量計算式(1)輸入后即可求得各個樁號斷面處的挖、填清基方工程量。利用Excel軟件的自動求和功能可以比較容易地求出整條渠道的土方工程量。

特別要說明的是,由于填方由兩部分構成，即利用方與調運方,所謂調運方是指該段樁號內(25m以內)利用方不能滿足渠堤填筑的數量,而需要從別的渠段調運土方。所謂利用方是指該段樁號內(25m以內)能直接用于渠堤填筑的挖方土,它的數量受到兩個因素制約:?利用方數量不大于該段挖方數量；?利用方數量最大不能超過渠堤填筑土方量。受上述兩因素的制約,利用方的計算不能夠利用自編函數解決,需借助Excel函數中的if語句計算,原理如下:如果該段挖方大于填方,則渠堤填筑土方可完全由挖方提供,利用方等于填方；如果該段挖方小于填方,則渠堤填筑土方一部分由挖方提供,另一部分由調運方提供,利用方等于挖方。根據以上方法,計算出各段的利用方,利用Excel軟件的自動求和功能就可以算出整條渠道的利用方數量,同時也可計算出填方數量(即調運方數量)。

2.2.4 注意事項

a.在渠道挖填方斷面面積計算時,起、末點挖(填)斷面面積異號時,應將末點挖(填)斷面面積修改為零。

b.應根據渠道挖深或者填高數值,合理選擇計算公式。

3 結 語

采用上述方法對二團六支渠防滲改建土方工程進行土方量計算,從設計資料的收集、輸入、斷面面積公式編輯到進行計算,所用時間不超過1天。而采用手算則需要半個月,而采用此方法不僅可以節省大量時間,而且方法簡便快捷,易于掌握,不易出錯,從而大幅度降低了工程人員的勞動強度,也在一定程度上提高了工作效率。也可利用此計算方法計算各種形式渠道、河道堤防、均質壩的土方量,只要根據實際的斷面形式采用相應的計算公式就可以了。此計算方法在工程土方量計算中的應用與推廣,對Excel函數在水利工程中的全面應用與推廣也具有一定的積極意義。■