CASS軟件特性與道路工程土方量的計算

李雷

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

關鍵詞：土方量計算;CASS軟件;道路

中圖分類號：TU751 ? ? ? 文獻標志碼：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

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

1 CASS軟件計算土方量的原理與計算方案

CASS軟件是一種基于測繪建模完成土方量計算的軟件系統，其內部設置有多種不同的土方量計算方案，如DTM模型、斷面法、方網格、等高線等。不同的計算方案應對于不同的場景，且計算結果也不盡相同，為了在應用CASS軟件進行土方量計算時獲得較為準確的計算結果，需要對各種計算方案的特點進行分析，從而在應用CASS軟件計算土方量時能夠結合項目特點選擇最優化的計算方案。

2 CASS軟件土方量計算方案的特點分析

2.1 DTM模型土方量計算方案

此方案是建筑土方所具有的高程點為基點連接建立起三角網絡，進而形成DTM模型。該模型將以工程項目的實際測量數值為地面點坐標（X/Y/Z），根據模型方案生成的三角網來對土方量進行計算，每個連接所形成的三角網絡會將模型劃分成獨立的三棱錐，通過對各三棱錐進行體積計算并在最后將各三棱錐體積進行綜合相加完成土方量的計算。該計算數值不僅可以作為填方量同時也可以作為挖方量的參考計算量。三角網模型如圖1所示。

2.2 方格網法土方量計算方案

方格網法與三角網相互類似，不同的是三角網法是以已有高程為基點建立網絡模型而方格網絡則是以實測地面點作為坐標點（X/Y/Z）并設計高程，方格網法形成的是方格網，通過計算方格網的體積來計算土方挖掘量，并將所計算的數值進行累加最終計算出土方量，在計算土方量的同時還能夠繪制出填挖方的分界線。在應用CASS9.0軟件以方網格法方案進行計算時，首先需要就計算范圍進行規劃，使用復合線對計算范圍進行標定，而后利用CASS9.0軟件中的“方格網法計算土方”指令選定方格網計算法，在隨后彈出的菜單中輸入平整高程、網格邊長，系統將會對輸入的數據進行自動計算并最終算出所需計算的土方量。方格網法是一種在CASS9.0軟件中應用較為廣泛的土方量計算方法。需要注意的，在選定此方法后，系統首先將會對方格4頂點處的高程進行相加并計算平均值（如果4頂點沒有高程，則通過對4頂點周邊的高程點內插應以標定頂點處的高程），計算出的平均值與設計高程相比較并取兩者的差值用以作為方格的平整高程，頂點平均值與設計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。相較于三角網格法，方格網法的計算簡單直觀，操作簡便，應用較為廣泛，多應用于平面、斜面及三角網等情況，其能夠利用高程點坐標數據完成高程點的計算。

2.3 斷面法土方量計算方案

斷面法土方量計算方案多適用于道路、場地區域等土方量的計算，對于復雜程度較高的地形可以采用任意斷面法，在應用斷面法計算土方量時必須要確保所設置參數的準確性。斷面法土方量計算方案主要分為道路斷面、場地斷面和任意斷面、二斷面線間的土方計算等四種。在應用斷面法土方量計算方案時主要會經歷以下4個環節：（1）里程文件的生成。（2）土方計算類型的選定。（3）計算參數的給定。（4）土方量的計算。里程文件主要包含的是用離散方法所給定的實際地形的參數，余下的幾個步驟都是在所給定里程文件的基礎上所完成的。里程文件所包含的用離散方法所給定的地形參數是通過縱斷面、復合線、等高線、三角網、手工輸入及編輯等方式完成的，所包含的數據量大且繁雜。在完成了里程文件的生成后，即可進行土方計算類型的選定，通過給定土方計算類型的參數即可在圖上完成道路縱橫斷面的描述與繪制，后續的土方量的計算將以此為依據，CASS9.0軟件將會自動的在所生成的圖上繪出土方計算表以供計算人員查看和統計。需要注意的是，斷面法土方量計算方案中的二斷面線間土方量計算器主要計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，利用上述數據即可完成土方量計算。斷面法土方量計算方案的原理與流程如上述步驟所示，而在實際的應用時將按照下述步驟。在應用CASS9.0軟件時，按照工程應用-斷面法土方計算-道路斷面的順序選定命令，首先導入道路的里程文件，載入道路的實際地形參數。其后在彈出的對話框中輸入中心樁高程，路寬等道路參數完成道路縱、橫斷面的繪制，生成縱、橫斷面線，結合所生成的道路縱、橫斷面參數與繪圖進行相應的數據修正，確保相關參數的準確性，在完成參數的校驗后即可完成道路土方量的計算。在應用斷面法土方量計算方案時需要注意的是斷面法土方量計算方案計算土方量時將會受到多種條件因素的限制，無法對斷面法所計算出的土方量進行準確性和可靠性的評估，尤其是在應用斷面法時遭遇較大變化及不規律的兩斷面間變化時，計算難度將大幅增加，增大了土方量計算的難度與計算量。

2.4 手工輸入里程文件斷面法計算土方量

此方法是以道路中樁為基準，沿著道路中線的橫剖面采集道路的斷面數據，而后將所采集到的數據手動輸入到CASS9.0軟件中，完成高程點的輸入。在完成了相關數據的輸入后，使用復合線將所輸入進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合線以道路中線為中心向右偏移60m。在完成了數據的輸入后，按照工程應用-查詢兩點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，并將相關數據存儲在里程文件中。在手工輸入里程文件斷面法中將中樁處標記為坐標0.00，中樁的左邊為負向坐標，中樁的右側為正向坐標。

3 各土方量計算方法的誤差對比

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，并以填方量為基準測算不同土方量計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據。三種方法所計算出的土方量數據如下表1、2、3所示。

土方量整理計算結果

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

4 結束語

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

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