浅谈AutoCADCivil3D在实际工程中的应用——土方量计算

浅谈AutoCADCivil3D在实际工程中的应用——土方量计算

李美衡

关键词：Civil3D；曲面建模；放坡；土方计算

一、软件简介

Civil3D是AutoCAD公司推出的一款具备文档编制和三维动态模型设计功能的制图软件。通过建立曲面模型，在曲面的基础上运用地块、放坡、路线、管网等功能进行设计，可以通过三维视图直观设计效果，能够更准确的对设计区域及周边环境进行准确评估并加以修改，更快的达到理想的设计效果。

市政工程设计中，利用曲面放坡进行土方计算是Civil3D非常重要的作用之一。以下将简述在龙岩直升机通航综合服务基地A地块工程设计中，运用Civil3D进行土方挖填计算的应用过程及体会。

二、应用过程

无论什么工程都离不开基础设计，基础设计的成功则需要了解大量的资料，包括自然环境、地质环境、水文环境等。而在一个场地不平整，甚至是山川沟壑的基础工程设计中，土方挖填能够进行准确的评估，对基础设计的成功起到了至关重要的作用。

龙岩直升机通航综合服务基地A地块工程基础设计项目海拔最高532.9m，当地侵蚀基准面标高为355m，相对高差177.9m，地形切割强烈，多形成“V”、“U”字型山谷，属侵蚀剥蚀丘陵地貌，测绘院给出的原始地形图是由大量的点、文字和块组成，其中包括测量坐标点、高程点、周边建筑及绿化等内容，这些资料就为Civil3D建立曲面模型提供了基础数据。此工程的设计要求是求得一个平整后自然地面标高，达到填挖方工程量平衡，以达到经济施工的效果。

1、曲面建模

Civil3D中进行一切设计的基础为建立曲面模型，而建立曲面的方式有多种，可以运用添加点、等高线、块或DEM文件等形式进行创建，此工程采用转换文本点，然后添加点编组的方式创建曲面。

由于提供的原始地形图没有包含任何高程信息，对于这种情况，选择运用转换文本点的功能对已有点和高程文字进行转换，转化为具有高程的点，形成点编组，然后在曲面定义中添加点编组形成曲面，曲面的表现形式有多种，包括边界、三角形、主等高线、次等高线等，在此选择以三角形体现。

得到计算结果以后会发现填挖方量差距很大，此时，需要运用编辑曲面选项下的升高/降低曲面功能对设计曲面标高进行调节，让填挖方量达到一个加上后期放坡量趋于平衡的状态，经调整将曲面标高暂定为498米，填挖方量相差1万立方米左右。

3、放坡

利用创建放坡工具，对设计曲面向原始地形曲面进行放坡，在放坡创建工具中按照设计坡率填入填挖方坡度，在此，挖方坡度按照1：2计算，填方坡度按照1：1.5计算，形成放坡曲面。

在形成一个不规则的放坡曲面以后，对放坡曲面和设计曲面进行粘贴，形成一个新的曲面，以达到放坡曲面与设计曲面相交线处于同一高程，以便于接下来的土方量计算，此曲面为最终要求设计曲面。通过动态观察可形象反应设计曲面与原地形曲面的动态变化。

4、最终土方量计算

接下来继续进行土方量计算，此处土方量计算有两种方法，先说明在放坡工具下的土方量计算方法。

在放坡体积工具下，确定放坡编组及曲面，然后点击自动平衡体积，在所需体积中填入0，软件会进行自动计算，计算出的填挖方净值为一个尽量小的数值，但是不能达到理想值，此方法虽然比较简单省时，但是还存在一定误差，这就是使用第二种土方量计算方法的原因。下面要说的计算方法和上面用过的方法一样，此方法需要计算者通过运用软件，并结合自己的估算对曲面标高进行手动调节，以达到填挖方平衡的目的。同时，在调节过程中可运用视图功能对整个设计进行检测，观察其变化，更形象的了解地形及设计区域的情况。

运用土方施工图工具选取最终设计曲面参照原始地形曲面，生成土方施工图，发现填挖方量差距较大，然后删除已生成的土方施工图，在编辑曲面选项下选择升高/降低曲面功能，通过对设计曲面面积的了解，对大体填挖方量进行估算，调节设计曲面高程，能观察到整个工程的动态变化过程，进行多次调节后，最终达到填挖方量为41万立方米左右，填挖方净值为800立方米，确定设计曲面高程为495.9米，满足设计要求。

经过civil3D计算，生成土方施工图，确定了此机场的场地标高约为495.9米，并且基本达到填挖方量持平的标准，同时能够通过三维视图对场地填挖情况进行观测，得到了良好的设计效果。

三、结论

经过深入学习及分析，并通过实际案例验证了Civil3D对于工程设计具有动态观测的特点，尝试运用Civil3D进行土方量计算，得到了较好效果。Civil3D在土方量计算中的优势有以下几点：

（1）Civil3D的创建曲面功能方便了对地形图的编辑查看，可形象生动的反应地形地貌，避免由于对地形的不了解，造成工程设计的误差。

（2）Civil3D具有数据动态反应功能，可以帮助设计者进行方案比对，方案修改对比，提高了设计效率，并提高了设计的准确度。

（3）Civil3D中的土方施工图功能能够自动生成填挖方量，并通过多个栅格反应，在实际中，可以让施工人员明确施工工程量，减少不必要的劳动力。

同时，还可运用Civil3D进行市政道路及管网设计，其横断面设计功能可将道路分成多段等距断面，并能反应出土方量，纵断面设计功能在调整坡率的过程中可动态表现道路的纵坡，以达到更合理设计。管网设计中，可以通过动态视图观察避免设计管网出现交叉重叠现象，还可避让开已有管线，更好的帮助设计师完成设计。

参考文献

[1]《AutoCADCivil3D2010城市道路设计应用》仁耀

[2]《信息化土木工程设计——AutodeskCivil3D》张建平

[3]《AutoCADCivil3D2008实战教程》任耀秦军