AutoCAD Civil 3D在土方工程中的應(yīng)用＊

覃鋒

AutoCAD Civil 3D在土方工程中的應(yīng)用＊

覃鋒

（貴州理工學(xué)院 礦業(yè)工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003）

在土木工程施工中，土方量的計算是一項較為復(fù)雜且易出錯的工作，利用Civil 3D軟件在基于地形曲面和設(shè)計參數(shù)的情況下，可以較好地解決這個問題。介紹了Civil 3D在土方工程中土方量計算的幾個典型應(yīng)用，通過實例用圖形顯示了三維地形曲面、縱橫斷面線和土方工程量的計算結(jié)果，證明了Civil 3D是一個功能強大并且很適用的土木工程軟件。

Civil 3D；數(shù)字地形曲面；土方工程量；道路工程挖填量

AutoCAD Civil 3D是Autodesk公司為土木與基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)提供的智能化三維設(shè)計軟件，適用于勘測、場地規(guī)劃、總圖、道路交通設(shè)計、水利水電、市政工程等不同行業(yè)領(lǐng)域。

Autodesk Civil 3D功能非常強大，能根據(jù)不同數(shù)據(jù)來源生成三維數(shù)字地形模型。利用數(shù)字地形模型可直觀、快速、準(zhǔn)確計算土方量、繪制縱橫斷面圖、查看三維模型等功能。同時Autodesk Civil 3D還整合了CAD、3Dmax等軟件，并具有強大的項目管理功能，其相關(guān)設(shè)計要素之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)更新功能大大降低了設(shè)計過程中的勞動強度，實現(xiàn)了所見即所得的設(shè)計模式，特別是在土石方工程量計算中當(dāng)?shù)匦螖?shù)據(jù)發(fā)生變化和設(shè)計參數(shù)更新之后該功能保證了工程量計算的正確性。

1 創(chuàng)建原始地形曲面

Civil 3D可以接受多種數(shù)據(jù)創(chuàng)建三維地形模型，這些數(shù)據(jù)包括野外測量的高程點、DWG格式的已有等高線及圖上高程點、DEM數(shù)據(jù)等，同時還可以導(dǎo)入Google Earth中的地形數(shù)據(jù)。通過多源已知數(shù)據(jù)能夠靈活地創(chuàng)建原始地形曲面，大大擴(kuò)展了Civil 3D的應(yīng)用范圍。在曲面編輯或運算時，地形曲面的數(shù)據(jù)都是以三角網(wǎng)模式來存儲和處理的。

2 Civil 3D計算土方工程量

2.1 放坡工程土方量

Civil 3D中的放坡是一項很實用的功能，它根據(jù)設(shè)計的放坡來自動創(chuàng)建一個曲面，并能計算體積。

首先設(shè)定放坡標(biāo)準(zhǔn)，然后利用放坡工具和命令進(jìn)行放坡，將生成的放坡工程曲面與原始地形曲面融合得到挖填方線和施工后的地形三維模擬效果，施工的開挖線和坡腳線在粘貼后生成的曲面上清楚顯示出來。利用【放坡體積工具】可以查看當(dāng)前放坡組的挖填工程量，還可以通過調(diào)整放坡要素線的標(biāo)高來控制挖方和填方的數(shù)量。在原始地形曲面上建立的一個水池放坡曲面如圖1所示。在放坡體積工具中顯示的挖方和填方工程量如圖2所示。

圖1 水池放坡組

圖2 工程挖填方量

2.2 場地土方量計算

對于場地平整工程項目來說，Civil 3D采用方格網(wǎng)的方法計算場地平整工程量。Civil 3D根據(jù)已經(jīng)建立的原始地形曲面內(nèi)插出每個方格網(wǎng)角點的地形高程，按照設(shè)計高程和地形高程計算角點的挖填高度，每個方格根據(jù)4個角點的挖填高度計算該方格的挖填量，在最后匯總得到場地總的挖填土方量。

某場地土方工程的施工圖如圖3所示，由若干個方格組成方格網(wǎng)，每個方格清晰地顯示了挖填量，在左下角沿著南北方向統(tǒng)計的是填方量，沿著東西向統(tǒng)計方格的填方量。

圖3 場地土方施工圖

2.3 道路工程挖填量的計算

地形曲面建立后，在地形曲面上確定道路中線位置并進(jìn)行線路平面線形的設(shè)計，道路地形縱斷面圖設(shè)計出來之后，沿中線方向進(jìn)行道路縱斷面設(shè)計，由設(shè)計人員指定變坡點位置和對應(yīng)豎曲線的設(shè)計參數(shù)，Civil 3D中的設(shè)計橫斷面就是從道路部件庫中選擇車道、路肩、邊坡等部件，以搭積木的形式組成一個標(biāo)準(zhǔn)的道路模型，即道路裝配。道路地形縱斷面和地形橫斷面是在道路中線方向和橫斷面位置確定后在原始地形曲面上自動采樣并繪制成圖。公路設(shè)計如圖4所示。生成的地形橫斷面和設(shè)計橫斷面如圖5所示。

圖4 公路設(shè)計

圖5 地形橫斷面和設(shè)計橫斷面

Civil 3D根據(jù)地形縱橫斷面和設(shè)計的縱橫斷面計算道路的土方工程量。Civil 3D各對象之間始終保持動態(tài)關(guān)聯(lián)，圖形與數(shù)據(jù)間相互驅(qū)動，只要一處修改，相關(guān)模型處自動更新，因此成果圖表與設(shè)計方案永遠(yuǎn)保持一致，這不僅提高了工作效率，而且減少了出錯的機會。根據(jù)上面例子計算的土方總體積表如圖6所示。

圖6 土方總體積表

3 結(jié)論

通過上面的實例介紹了基于地形曲面AutoCAD Civil 3D在土方工程設(shè)計和工程量計算中的功能。Civil 3D各對象之間始終保持動態(tài)聯(lián)系，既保證了工作效率，又減少了發(fā)生錯誤的機會，使得計算的土方工程量更加準(zhǔn)確和快捷。Civil 3D作為一款基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的BIM軟件，由于其強大的功能一定會隨著BIM技術(shù)的不斷推廣在土木工程各領(lǐng)域應(yīng)用越來越多。

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2095－6835（2020）20－0160－02

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A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.070

覃鋒（1967—），男，碩士，副教授，主要從事工程測量的教學(xué)研究及其在工程上的應(yīng)用。

2015年貴州理工學(xué)院教學(xué)改革研究項目“基于OBE工程教育模式的測量學(xué)課程教學(xué)改革研究”（編號：2015JGYJ02）

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕