CASS軟件特性與道路工程土方量的計(jì)算

李雷

摘? 要：“要想富，先修路”，道路的建設(shè)將有助于各地之間的溝通，加快物資在各地之間的流轉(zhuǎn)，促進(jìn)各地之間的人員交流與商貿(mào)往來。相對于國內(nèi)良好的公路網(wǎng)絡(luò)體系，非洲基礎(chǔ)設(shè)施落后，自然環(huán)境惡劣，從而為非洲的道路建設(shè)帶來了極大的困難。土方的挖掘是道路建設(shè)的基本項(xiàng)目工程，由于土方挖掘涉及的量比較大且較為繁瑣，從而對土方量的計(jì)算帶來了較大的難度。文章以某道路建設(shè)工程為例，就CASS軟件在土方量計(jì)算中的應(yīng)用進(jìn)行了分析介紹。

關(guān)鍵詞：土方量計(jì)算;CASS軟件;道路

中圖分類號：TU751 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）09-0049-02

Abstract： As the saying goes， "If you want to be rich， you must first build roads." The construction of roads will facilitate communication between places， speed up the flow of goods and materials between places， and promote personnel exchanges and business exchanges between places. Compared with the good domestic road network system， the infrastructure of Africa is backward and the natural environment is bad， which brings great difficulties to the road construction in Africa. Earthwork excavation is the basic project of road construction. Because the amount of earthwork excavation is relatively large and tedious， it brings great difficulty to the calculation of earthwork quantity. Taking a road construction project as an example， this paper analyzes and introduces the application of CASS software in earthwork calculation.

Keywords： earthwork calculation; CASS software; road

前言

土方量的計(jì)算是工程建設(shè)中最基礎(chǔ)同時(shí)也是最繁瑣的工作之一，由于其計(jì)算工作量大且繁瑣，從而為土方量的計(jì)算帶來了較大的難度。為提高計(jì)算效率，通過在土方量計(jì)算中引入了CASS軟件，借助于CASS軟件將能夠有效提高土方量計(jì)算的效率。本文以CASS軟件的土方量計(jì)算原理為基礎(chǔ)，就如何應(yīng)用CASS軟件及CASS軟件應(yīng)用中所需注意的問題進(jìn)行了分析介紹。

1 CASS軟件計(jì)算土方量的原理與計(jì)算方案

CASS軟件是一種基于測繪建模完成土方量計(jì)算的軟件系統(tǒng)，其內(nèi)部設(shè)置有多種不同的土方量計(jì)算方案，如DTM模型、斷面法、方網(wǎng)格、等高線等。不同的計(jì)算方案應(yīng)對于不同的場景，且計(jì)算結(jié)果也不盡相同，為了在應(yīng)用CASS軟件進(jìn)行土方量計(jì)算時(shí)獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，需要對各種計(jì)算方案的特點(diǎn)進(jìn)行分析，從而在應(yīng)用CASS軟件計(jì)算土方量時(shí)能夠結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)選擇最優(yōu)化的計(jì)算方案。

2 CASS軟件土方量計(jì)算方案的特點(diǎn)分析

2.1 DTM模型土方量計(jì)算方案

此方案是建筑土方所具有的高程點(diǎn)為基點(diǎn)連接建立起三角網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而形成DTM模型。該模型將以工程項(xiàng)目的實(shí)際測量數(shù)值為地面點(diǎn)坐標(biāo)（X/Y/Z），根據(jù)模型方案生成的三角網(wǎng)來對土方量進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)連接所形成的三角網(wǎng)絡(luò)會(huì)將模型劃分成獨(dú)立的三棱錐，通過對各三棱錐進(jìn)行體積計(jì)算并在最后將各三棱錐體積進(jìn)行綜合相加完成土方量的計(jì)算。該計(jì)算數(shù)值不僅可以作為填方量同時(shí)也可以作為挖方量的參考計(jì)算量。三角網(wǎng)模型如圖1所示。

2.2 方格網(wǎng)法土方量計(jì)算方案

方格網(wǎng)法與三角網(wǎng)相互類似，不同的是三角網(wǎng)法是以已有高程為基點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)模型而方格網(wǎng)絡(luò)則是以實(shí)測地面點(diǎn)作為坐標(biāo)點(diǎn)（X/Y/Z）并設(shè)計(jì)高程，方格網(wǎng)法形成的是方格網(wǎng)，通過計(jì)算方格網(wǎng)的體積來計(jì)算土方挖掘量，并將所計(jì)算的數(shù)值進(jìn)行累加最終計(jì)算出土方量，在計(jì)算土方量的同時(shí)還能夠繪制出填挖方的分界線。在應(yīng)用CASS9.0軟件以方網(wǎng)格法方案進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先需要就計(jì)算范圍進(jìn)行規(guī)劃，使用復(fù)合線對計(jì)算范圍進(jìn)行標(biāo)定，而后利用CASS9.0軟件中的“方格網(wǎng)法計(jì)算土方”指令選定方格網(wǎng)計(jì)算法，在隨后彈出的菜單中輸入平整高程、網(wǎng)格邊長，系統(tǒng)將會(huì)對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算并最終算出所需計(jì)算的土方量。方格網(wǎng)法是一種在CASS9.0軟件中應(yīng)用較為廣泛的土方量計(jì)算方法。需要注意的，在選定此方法后，系統(tǒng)首先將會(huì)對方格4頂點(diǎn)處的高程進(jìn)行相加并計(jì)算平均值（如果4頂點(diǎn)沒有高程，則通過對4頂點(diǎn)周邊的高程點(diǎn)內(nèi)插應(yīng)以標(biāo)定頂點(diǎn)處的高程），計(jì)算出的平均值與設(shè)計(jì)高程相比較并取兩者的差值用以作為方格的平整高程，頂點(diǎn)平均值與設(shè)計(jì)高程的差值與方格的邊長按照長方體體積公式即可算出方格的土方量。相較于三角網(wǎng)格法，方格網(wǎng)法的計(jì)算簡單直觀，操作簡便，應(yīng)用較為廣泛，多應(yīng)用于平面、斜面及三角網(wǎng)等情況，其能夠利用高程點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)完成高程點(diǎn)的計(jì)算。

2.3 斷面法土方量計(jì)算方案

斷面法土方量計(jì)算方案多適用于道路、場地區(qū)域等土方量的計(jì)算，對于復(fù)雜程度較高的地形可以采用任意斷面法，在應(yīng)用斷面法計(jì)算土方量時(shí)必須要確保所設(shè)置參數(shù)的準(zhǔn)確性。斷面法土方量計(jì)算方案主要分為道路斷面、場地?cái)嗝婧腿我鈹嗝妗⒍嗝婢€間的土方計(jì)算等四種。在應(yīng)用斷面法土方量計(jì)算方案時(shí)主要會(huì)經(jīng)歷以下4個(gè)環(huán)節(jié)：（1）里程文件的生成。（2）土方計(jì)算類型的選定。（3）計(jì)算參數(shù)的給定。（4）土方量的計(jì)算。里程文件主要包含的是用離散方法所給定的實(shí)際地形的參數(shù)，余下的幾個(gè)步驟都是在所給定里程文件的基礎(chǔ)上所完成的。里程文件所包含的用離散方法所給定的地形參數(shù)是通過縱斷面、復(fù)合線、等高線、三角網(wǎng)、手工輸入及編輯等方式完成的，所包含的數(shù)據(jù)量大且繁雜。在完成了里程文件的生成后，即可進(jìn)行土方計(jì)算類型的選定，通過給定土方計(jì)算類型的參數(shù)即可在圖上完成道路縱橫斷面的描述與繪制，后續(xù)的土方量的計(jì)算將以此為依據(jù)，CASS9.0軟件將會(huì)自動(dòng)的在所生成的圖上繪出土方計(jì)算表以供計(jì)算人員查看和統(tǒng)計(jì)。需要注意的是，斷面法土方量計(jì)算方案中的二斷面線間土方量計(jì)算器主要計(jì)算的是兩工期或是土石方分界土方的土方量。不同工期的兩工期高程文件將按照一期工程、二期工程分別生成里程文件一與里程文件二，利用上述數(shù)據(jù)即可完成土方量計(jì)算。斷面法土方量計(jì)算方案的原理與流程如上述步驟所示，而在實(shí)際的應(yīng)用時(shí)將按照下述步驟。在應(yīng)用CASS9.0軟件時(shí)，按照工程應(yīng)用-斷面法土方計(jì)算-道路斷面的順序選定命令，首先導(dǎo)入道路的里程文件，載入道路的實(shí)際地形參數(shù)。其后在彈出的對話框中輸入中心樁高程，路寬等道路參數(shù)完成道路縱、橫斷面的繪制，生成縱、橫斷面線，結(jié)合所生成的道路縱、橫斷面參數(shù)與繪圖進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)修正，確保相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性，在完成參數(shù)的校驗(yàn)后即可完成道路土方量的計(jì)算。在應(yīng)用斷面法土方量計(jì)算方案時(shí)需要注意的是斷面法土方量計(jì)算方案計(jì)算土方量時(shí)將會(huì)受到多種條件因素的限制，無法對斷面法所計(jì)算出的土方量進(jìn)行準(zhǔn)確性和可靠性的評估，尤其是在應(yīng)用斷面法時(shí)遭遇較大變化及不規(guī)律的兩斷面間變化時(shí)，計(jì)算難度將大幅增加，增大了土方量計(jì)算的難度與計(jì)算量。

2.4 手工輸入里程文件斷面法計(jì)算土方量

此方法是以道路中樁為基準(zhǔn)，沿著道路中線的橫剖面采集道路的斷面數(shù)據(jù)，而后將所采集到的數(shù)據(jù)手動(dòng)輸入到CASS9.0軟件中，完成高程點(diǎn)的輸入。在完成了相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入后，使用復(fù)合線將所輸入進(jìn)CASS9.0軟件的道路中樁相連接，形成道路中線。在完成了道路中線后將兩條復(fù)合線以道路中線為中心向右偏移60m。在完成了數(shù)據(jù)的輸入后，按照工程應(yīng)用-查詢兩點(diǎn)間距離及方位的命令完成各斷面測量高程與斷面中樁距離的測量，并將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在里程文件中。在手工輸入里程文件斷面法中將中樁處標(biāo)記為坐標(biāo)0.00，中樁的左邊為負(fù)向坐標(biāo)，中樁的右側(cè)為正向坐標(biāo)。

3 各土方量計(jì)算方法的誤差對比

以非洲某道路工程為例，分別以斷面法、網(wǎng)格法與手工輸入里程文件的斷面法來測算道路土方量，并以填方量為基準(zhǔn)測算不同土方量計(jì)算方法所存在的誤差。三種方法都具有相同的平整面積和高差數(shù)據(jù)。三種方法所計(jì)算出的土方量數(shù)據(jù)如下表1、2、3所示。

土方量整理計(jì)算結(jié)果

由上述結(jié)果可以看出，土方量的計(jì)算受到計(jì)算方法、斷面間距以及方格邊長等參數(shù)的影響。總體來說，在上述3種方法中，手工輸入里程斷面法在計(jì)算道路施工土方量誤差最小，精度最高，因此在道路工程項(xiàng)目土方量計(jì)算中采用手工輸入里程斷面法為宜。

4 結(jié)束語

道路工程土方量的計(jì)算極為繁瑣，加之受項(xiàng)目地復(fù)雜情況的影響導(dǎo)致其不易算出。通過應(yīng)用CASS9.0軟件能夠有效的解決土方量的計(jì)算困難，提高計(jì)算的效率。本文在分析CASS9.0軟件計(jì)算原理的基礎(chǔ)上就土方量計(jì)算方案進(jìn)行了分析介紹，并以某道路項(xiàng)目為例就土方量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析，確定了在計(jì)算道路土方量時(shí)宜采用手工輸入里程斷面法。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈劉盼盼，涂群生，楊賽君.CASS9.0在特殊地形土方量計(jì)算中的應(yīng)用[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，33（05）：47-50+63.

[2]陳生蓮，李軍，李文軍，等.海西地區(qū)露天礦區(qū)應(yīng)用Cass9.0軟件計(jì)算土方量方法比選[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，36（5）：59-64.

[3]劉衛(wèi)東，侯金亮.基于CASS的斷面法土方量計(jì)算方法[J].交通世界，2013（20）：144-145.