城市道路網可行性研究中CIVIL 3D應用淺談

王瓊喬

（海南省萬寧市地方公路管理站，海南 萬寧 571500）

0 引言

AutoCAD Civil3D是一款面向基礎設施行業的建筑信息模型（BIM）解決方案。EICAD，全稱為EICAD集成交互式道路與立交設計軟件,是國內二維設計常用軟件。隨著在BIM設計中的不斷推廣，對于BIM設計的工程量是否滿足設計精度要求，需要在實踐中論證。

1 工程概況

武漢航空企業總部區域市政配套工程（四期）工程，位于武漢市黃陂區，四期工程包括共15條道路，區域內場地平整，均位于規劃的宋家港西路以西區域，道路等級不高，均為城市次干路及城市支路。其中，任凱湖路、慶云西路、景星路、霞飛西路、華云路（慶云西路—任凱湖路段）、6號路、14號路七條道路紅線寬30 m；景云路、華云路（任凱湖路—宋家崗西路段）道路紅線寬40 m；8號路、10號路、12號路道路紅線寬15 m；9號路道路紅線寬60m；11號路、13號路、14號路（6號路—任凱湖路段）、15號路道路紅線寬20 m。路面均采用水泥混凝土路面。

2 C i vi l3D應用研究

在工程的可行性研究階段，該項目涉及的道路眾多，且需要計算場地平整的工程量。EICAD等傳統軟件不能快速且準確地估算道路土石方工程。AutoCAD Civil 3D以模型為核心的設計能夠較好的處理此類問題。

2.1 地形曲面的構建

AutoCAD Civil 3D最基礎，也是最關鍵的步驟之一就是建立地形曲面。該項目收集的地形圖為1∶5000地形圖，圖1上高程點為無高程數據點，等高線為一般線條圖。設計中應用AutoCAD Civil 3D中國化本地包近似將高程文本點賦值到文本的插入點，如圖1所示。

圖1地形點高程誤差圖

圖1中，A點為地形圖20.1 m高程所在點，應用AutoCAD Civil 3D處理后，將20.1 m的高程賦予了B點。可以看出，處理后的地形圖犧牲了原地形圖的一點精度，但極大提高了工作效率。

2.2 道路網設計

建立了地形曲面后，就可在地形曲面上建立道路的平面和縱斷面。平面圖和縱斷面圖的設計，AutoCAD Civil 3D與EICAD等傳統軟件相比，優勢不明顯，AutoCAD Civil 3D的優勢是縱斷面地面線是動態關聯的，不用在調整平面圖后，重新建立相應的縱斷面地面線。在可行性研究階段，不需要設計橫斷面。EICAD等傳統軟件采用縱斷面設計線高程進行土石方估算。AutoCAD Civil 3D中需完成道路裝配，建立道路曲面后與地形曲面比較進行土石方計算。土石方計算結果對比見表1，并在圖中繪制EICAD與AutoCAD Civil 3D填、挖方比值圖，如圖2和圖3所示。

表1道路土石方估算比較表

圖2填方比值圖

圖3挖方比值圖

從上述圖表中可以看出，采用EICAD和Auto-CAD Civil 3D估算的土石方量相差較大，且沒有規律可循。以較短的15號路分析，平面圖如圖4所示。

圖4 15號路平面圖

起點設計高程為25 m，終點設計高程為23.004 m，直線坡。在EICAD中縱斷面地面線高程見表2。

表2EICAD縱斷面地面線高程

在AutoCAD Civil 3D中，地形曲面由圖4中圓圈的高程點構網而成。故可以看出，AutoCAD Civil 3D中起點地面高程約為27 m，由此估算土石方數量，AutoCAD Civil 3D估算挖方數量遠大于EICAD挖方數量。因為該次收集地形圖為1∶5000地形圖，適用于工程可行性研究的精度要求，數據的準確性需要在施工圖階段進一步的驗證。土石方合計量中，挖方量比較接近，填方量的差值也沒有數量級的差別。在EICAD中，縱斷面高程均為人為讀數，存在一定的誤差，故該次設計采用AutoCAD Civil 3D估算值。在地形圖中，塘、溝等一般沒有高程點，而在人工讀數中的高差存在一定的誤差，由此也給AutoCAD Civil 3D估算值帶來不小的誤差。

2.3 場地的設計

在EICAD等傳統軟件計算場地土石方量時，一般采用先以場地的對稱軸設計路線，然后讀取地面線高程與代表型橫斷面地面線高程，再根據四周道路設計標高推算路線縱斷面設計高程，最后估算場地土石方數量。傳統的設計方法比較繁瑣，且人工讀數誤差大，耗時費力，效率較為低下。該次設計采用AutoCAD Civil 3D進行。第一步，將道路邊線圍成的地塊邊線轉化為多段線；第二步，創建放坡，將多段線轉化為要素線，并賦予關鍵點的高程；第三步，放坡至低于要素線標高0.5 m，作為場地設計高程；最后，通過查詢放坡組特性，得出場地的土石方。部分地塊放坡模型如圖5所示。

圖5地塊放坡圖

3 C i vi l3D應用效果分析

AutoCAD Civil 3D是一款重要的BIM解決方案和設計工作的工具平臺，已經看出AutoCAD Civil 3D在地形處理上有巨大優勢，提供的三維曲面為道路設計與計算帶來了極大便利。該次在可行性研究階段運用AutoCAD Civil 3D也遇到了相當多的問題，如在通過傳統地形圖轉化為三維地形圖多次反復，在地塊放坡中是否可運用每條道路部分段落進行放坡處理地塊等等問題，進一步的探索包括，定制滿足公司要求的施工圖模板文件，自動生成道路設計中的各種數量表等等。

4 結 語

本文通過對同一項目的對比設計，可以看出采用AutoCAD Civil 3D以模型為核心的軟件計算的土后方量比傳統以圖形為核心的軟件更為精細。作為Autodesk公司發布BIM設計軟件的套件之一，本地化仍然需要進行相當的工作，以更能夠適用中國的使用者。BIM是一種全新的理念，是建筑業信息化的發展趨勢[1]。