Civil 3D在某項(xiàng)目平基土石方精確算量的應(yīng)用

陸龍坤 徐 寧

(1.重慶大學(xué)，重慶 400044； 2.重慶郵電大學(xué)，重慶 400065)

Civil 3D在某項(xiàng)目平基土石方精確算量的應(yīng)用

陸龍坤1，2徐 寧2

(1.重慶大學(xué)，重慶 400044； 2.重慶郵電大學(xué)，重慶 400065)

以重慶某高校教職工經(jīng)適房項(xiàng)目平基土石方工程為例，介紹了civil 3d在土石方精確算量的應(yīng)用，特別是對(duì)復(fù)雜場(chǎng)地如何創(chuàng)建設(shè)計(jì)曲面、如何準(zhǔn)確的放坡等作了詳細(xì)的介紹； 制作的平基土石方三維效果圖及挖填方工程量為甲乙雙方平基土石方工程結(jié)算提供了依據(jù)。

土石方量;Autodesk civil 3D;曲面

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.06.11

1 civil 3D的介紹

Autodesk civil 3D軟件是Autodesk公司推出的專門針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的三維土木工程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款軟件。civil 3D建立在AutoCAD制圖平臺(tái)上，為勘測(cè)員、工程師和造價(jià)人員提供了一系列高效的工具，幫助他們創(chuàng)建土木工程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)模型。Autodesk Civil 3D就是根據(jù)專業(yè)需要進(jìn)行了專門定制的AutoCAD，是業(yè)界認(rèn)可的土木工程道路與土石方解決的軟件包，可以加快設(shè)計(jì)理念的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。它的三維動(dòng)態(tài)工程模型有助于快速完成道路工程、場(chǎng)地、雨水/污水排放系統(tǒng)以及場(chǎng)地規(guī)劃設(shè)計(jì)。所有曲面、橫斷面、縱斷面、標(biāo)注等均以動(dòng)態(tài)方式鏈接，可更快、更輕松地評(píng)估多種設(shè)計(jì)方案、做出更明智的決策并生成最新的圖紙。

2 civil 3D 求方量的計(jì)算過(guò)程

在Civil 3D 中，數(shù)字地形模型稱為“曲面”，是以一塊土地的三維空間模型表示的，該模型由柵格或三角形組成。我們?cè)谝巴馑杉母叱厅c(diǎn)，相互之間組成了柵格或三角形。在Civil 3D 軟件中，可以通過(guò)各種三維數(shù)據(jù)源構(gòu)建三維地形曲面，并對(duì)等高線、高程分布、坡度、坡向、流域面積等空間表達(dá)進(jìn)行分析； 在進(jìn)行曲面編輯時(shí)，可以同步更新體積、等高線、曲面分析等數(shù)據(jù)； 在添加、刪除、編輯源數(shù)據(jù)時(shí)，整個(gè)三維地形曲面就會(huì)由Civil 3D 軟件自動(dòng)進(jìn)行更新。土石方量的計(jì)算就是曲面與曲面的疊加，在對(duì)每一個(gè)高程點(diǎn)的Z 值進(jìn)行差值計(jì)算后，再用三維幾何計(jì)算模型進(jìn)行精確的計(jì)算。

3 具體實(shí)例應(yīng)用

3.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于重慶市南岸區(qū)南山街道崇文路，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，有公路通到場(chǎng)地，交通條件較好。場(chǎng)地呈不規(guī)則T字形狀，南北長(zhǎng)約560m，東西寬約630m，建設(shè)用地面積約112 240m2，總建筑面積約257 692m2，由中機(jī)中聯(lián)工程有限公司設(shè)計(jì)。項(xiàng)目原始場(chǎng)地高差較大，場(chǎng)地內(nèi)最高點(diǎn)高程約520m，最低地面高程約410m，相對(duì)高差約110m。場(chǎng)地地面坡角為3°～30°,部分地段達(dá)50°以上，屬于重慶典型的坡地建筑。

本項(xiàng)目是經(jīng)過(guò)重慶市政府批準(zhǔn)某高校經(jīng)濟(jì)適用房項(xiàng)目，教職工關(guān)注度高，成本控制非常重要，2013年底，學(xué)校通過(guò)招商方式確定了項(xiàng)目的合作開(kāi)發(fā)建設(shè)單位為重慶市某房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，根據(jù)雙方簽訂的合作開(kāi)發(fā)協(xié)議，開(kāi)發(fā)商負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)管理，建成后由學(xué)校整體回購(gòu)，學(xué)校的重點(diǎn)就是控制項(xiàng)目的成本及質(zhì)量監(jiān)管。平基土石方構(gòu)成本項(xiàng)目的重點(diǎn)成本之一，被列為學(xué)校重點(diǎn)控制對(duì)象；根據(jù)雙方簽訂的教職工住宅平基土石方工程施工協(xié)議，雙方按照綜合單價(jià)進(jìn)行結(jié)算，不分土方石方，按挖方量進(jìn)行計(jì)量，填方部分按照平場(chǎng)圖要求回填到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并碾壓夯實(shí)。因此，土石方挖填方量的精確計(jì)算事關(guān)平基造價(jià)的確定。

3.2 建模前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

本項(xiàng)目計(jì)算平基土石方的基礎(chǔ)資料僅有設(shè)計(jì)院出的平場(chǎng)圖(見(jiàn)圖1)及甲方提供的原始地形圖。地形圖中包括地下綜合管網(wǎng)、35千伏架空高壓線、架空通信閉路線等，這些數(shù)據(jù)與土石方計(jì)算無(wú)關(guān)，因此關(guān)閉這些無(wú)關(guān)圖層，地形圖中只留下等高線、地面標(biāo)高數(shù)據(jù)；同時(shí)在定型圖中增加各基礎(chǔ)開(kāi)挖工作面的邊線、每個(gè)放坡的坡頂與坡腳線。

圖1 項(xiàng)目平場(chǎng)圖

3.3 項(xiàng)目挖填方量的計(jì)算

3.3.1 創(chuàng)建原始曲面

在本項(xiàng)目中，所提供的原始勘測(cè)文件是CAD圖形文件。在原地形文件圖中，包括地籍地貌和用地紅線，其中地貌包括等高線、高程點(diǎn)和代表高程的文本。項(xiàng)目創(chuàng)建原始曲面可以利用這些等高線、高程點(diǎn)和代表高程點(diǎn)文本同時(shí)創(chuàng)建曲面，使曲面更加準(zhǔn)確具體。已檢查出地形圖中的等高線、高程點(diǎn)和代表高程點(diǎn)文本特性均為三維坐標(biāo)，即Z坐標(biāo)為正確的高程值，因此，AutoCAD Civil 3d可以直接從這些等高線、高程點(diǎn)和代表高程點(diǎn)文本創(chuàng)建出原始曲面。創(chuàng)建好原始曲面后，選擇“曲面特性”中的“定義”模塊，根據(jù)地形的高程范圍，排除高程400m以下，600m以上的等高線和高程點(diǎn)，將“生成”選項(xiàng)便創(chuàng)建好原始曲面。然后，在原始曲面內(nèi)添加添加等高線、高程點(diǎn)，最終形成較為精確的原始曲面(見(jiàn)圖2)。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：取6支具塞比色管，取抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液（100 μg/mL）0.0、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，用蒸餾水補(bǔ)充至10 mL，以蒸餾水為空白，在243 nm處測(cè)定各管吸光值，以抗壞血酸含量為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

圖2 原始曲面

3.3.2 編輯修改原始曲面

在已經(jīng)添加好數(shù)據(jù)的曲面中，可以看出有許多錯(cuò)誤的高程，需要將這些高程點(diǎn)刪除或者修正。鑒于沒(méi)有正確的高程數(shù)據(jù)，所以，最終應(yīng)將這些錯(cuò)誤的高程點(diǎn)刪除。步驟如下：

展開(kāi)瀏覽選項(xiàng)板上的“曲面”，右鍵單擊“A項(xiàng)目曲面”，選擇“編輯曲面樣式”；在“編輯曲面樣式”對(duì)話框中，選擇“顯示”模塊，將“點(diǎn)”“邊界”“主等高線”“次等高線”選擇為可見(jiàn)，“確定”，即可。

圖3 矯正后的原始曲面

3.3.3 創(chuàng)建土方計(jì)算放坡組

AutoCAD Civil 3d在A項(xiàng)目平場(chǎng)中，關(guān)鍵需要進(jìn)行設(shè)計(jì)曲面的創(chuàng)建。在創(chuàng)建設(shè)計(jì)區(qū)曲的過(guò)程中，需要使用的是AutoCAD Civil 3d中的放坡功能，AutoCAD Civil 3d中的放坡是根據(jù)項(xiàng)目所設(shè)計(jì)的平場(chǎng)圖來(lái)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)曲面，以便進(jìn)行下一步土石方計(jì)算。

(1)創(chuàng)建設(shè)計(jì)曲面

通過(guò)要素線進(jìn)行設(shè)計(jì)曲面的創(chuàng)建，要素線是三維的空間多段線，它是放坡對(duì)象標(biāo)記劃分的標(biāo)志。要素線一般由多段線轉(zhuǎn)換而得到，在轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)自動(dòng)保留多段線已設(shè)置的高程值。因此在創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)曲面時(shí)，車庫(kù)及建筑物邊線考慮施工工作面2米后作為要素線邊線，然后將創(chuàng)建好的要素線添加到個(gè)設(shè)計(jì)曲面，并將各要素線作為設(shè)計(jì)曲面的邊界，本項(xiàng)目共創(chuàng)建30個(gè)設(shè)計(jì)曲面。

(2)創(chuàng)建放坡組

放坡組是由多個(gè)放坡構(gòu)成的組合，同一組的放坡之間可以相互識(shí)別，處理空間交互關(guān)系。創(chuàng)建放坡時(shí)坡腳線取標(biāo)高低的設(shè)計(jì)曲面，由標(biāo)高低的曲面向標(biāo)高高的曲面進(jìn)行放坡，此時(shí)放坡規(guī)則為相對(duì)高程，依據(jù)本項(xiàng)目土質(zhì)情況，土質(zhì)邊坡挖填方放坡坡度為1： 1，巖石邊坡挖填方放坡坡度為0.5： 1放坡完畢后，根據(jù)放坡邊線重新確定相鄰高標(biāo)高的設(shè)計(jì)曲面邊緣，依次類推，直到把所有的邊坡放置完畢；項(xiàng)目紅線邊的放坡，放坡規(guī)則可以選擇為曲面，如果放坡超過(guò)紅線，那么放坡規(guī)則可以選擇為距離。

(3)編輯修改曲面

選定已放坡的對(duì)象，即出現(xiàn)“放坡”模塊，模塊上的“放坡編輯器”，可以在表格中編輯修改放坡。基本步驟：第一步，選定已放坡的對(duì)象，在“放坡”模塊上選擇“放坡編輯器”； 第二步，在“放坡編輯器”對(duì)話框中，編輯修改參數(shù)，即標(biāo)記修改了放坡曲面。

使用曲面復(fù)制和曲面粘貼功能，將各設(shè)計(jì)曲面粘貼到放坡組，再將粘貼好各設(shè)計(jì)曲面的放坡組粘貼到原始曲面得到本項(xiàng)目平場(chǎng)后的效果圖(見(jiàn)圖4)。

3.3.4 生成土方報(bào)告

根據(jù)以上原始曲面及放坡組，運(yùn)用AutoCAD Civil 3d軟件的放坡土方量計(jì)算功能，按本項(xiàng)目場(chǎng)平設(shè)計(jì)要求，最終生成“放坡組土方量報(bào)告，本項(xiàng)目平場(chǎng)土石方體積計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)圖5)。

圖4 放坡組三維模型圖

圖5 土方體積工具

3.3.5 生成施工圖

使用civil 3d工具空間里的工具箱，點(diǎn)擊曲面，生成施工圖按鈕，右鍵執(zhí)行，即可生成施工圖，生成平基土石方方格網(wǎng)施工圖(見(jiàn)圖6、圖7)；同時(shí)，執(zhí)行生成零線工具條，即可在方格網(wǎng)施工圖中生成挖填方零線。

圖6 方格網(wǎng)施工圖

圖7 方格網(wǎng)局部放大圖

4 結(jié)語(yǔ)

Autodesk Civil 3D軟件是一款面向土木工程設(shè)計(jì)與文檔編制的建筑信息模型(BIM)解決方案，具有直觀、精確、高效、快速、動(dòng)態(tài)更新、智能、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)本項(xiàng)目精確土方計(jì)算工程量提供極大的便利，應(yīng)用該軟件建立的三維土石方模型對(duì)甲乙雙方具有很強(qiáng)的說(shuō)服力，減少雙方結(jié)算的爭(zhēng)議；較好地為甲方對(duì)平基土石方造價(jià)的控制，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目前期費(fèi)用控制的目標(biāo)。

[1] 郭陽(yáng)洋.Civil 3D 軟件在場(chǎng)地平整設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)市政， 2013(8).

[2] 樊旭宏.Civil 3D 在場(chǎng)地土方量計(jì)算中的應(yīng)用[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2012(10).

[3] 汪海燕. 基于方格網(wǎng)法對(duì)工程土方量精度計(jì)算的研究[J]．山西建筑， 2010， 36.

The Application of the Civil 3D in the Accurate Calculation of Leveling Earthwork

Lu Longkun1，2， Xu Ning2

(1.ChongqingUniversity，Chongqing400044,China； 2．ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqing400065,China)

Taking as an example，the flat base condition work of an affordable housing project of a university in Chongqing，this paper introduces the application of civil 3d in accurate calculation of earthwork quantity，particularly how to create curve design in complex situations and how to do slope-excavation.As a result，the 3D effect drawings of the Flat-Earth Work and dig-fill quantities of the Earth Work，supply party A and party B with theoretical foundation for computing project′s outlay.

Quantity of Earthwork； Autodesk Civil 3D； Curved Surface

陸龍坤(1973-)，男，現(xiàn)為重慶郵電大學(xué)教職工，重慶大學(xué)管理科學(xué)與工程專業(yè)在職博士研究生，國(guó)家注冊(cè)一級(jí)建造師、注冊(cè)造價(jià)工程師，主要研究方向：工程項(xiàng)目管理及建設(shè)項(xiàng)目信息化;徐寧(1994-)，男，重慶郵電大學(xué)2013級(jí)工程管理專業(yè)學(xué)生，主要研究方向：BIM應(yīng)用研究。

TU17；U455.5

A

1674-7461(2016)06-0060-04