Civil 3D在某项目平基土石方精确算量的应用

陆龙坤 徐 宁

(1.重庆大学，重庆 400044； 2.重庆邮电大学，重庆 400065)

Civil 3D在某项目平基土石方精确算量的应用

陆龙坤1，2徐 宁2

(1.重庆大学，重庆 400044； 2.重庆邮电大学，重庆 400065)

以重庆某高校教职工经适房项目平基土石方工程为例，介绍了civil 3d在土石方精确算量的应用，特别是对复杂场地如何创建设计曲面、如何准确的放坡等作了详细的介绍； 制作的平基土石方三维效果图及挖填方工程量为甲乙双方平基土石方工程结算提供了依据。

土石方量;Autodesk civil 3D;曲面

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

1 civil 3D的介绍

Autodesk civil 3D软件是Autodesk公司推出的专门针对基础设施领域的三维土木工程设计开发的一款软件。civil 3D建立在AutoCAD制图平台上，为勘测员、工程师和造价人员提供了一系列高效的工具，帮助他们创建土木工程项目的动态模型。Autodesk Civil 3D就是根据专业需要进行了专门定制的AutoCAD，是业界认可的土木工程道路与土石方解决的软件包，可以加快设计理念的实现过程。它的三维动态工程模型有助于快速完成道路工程、场地、雨水/污水排放系统以及场地规划设计。所有曲面、横断面、纵断面、标注等均以动态方式链接，可更快、更轻松地评估多种设计方案、做出更明智的决策并生成最新的图纸。

2 civil 3D 求方量的计算过程

在Civil 3D 中，数字地形模型称为“曲面”，是以一块土地的三维空间模型表示的，该模型由栅格或三角形组成。我们在野外所采集的高程点，相互之间组成了栅格或三角形。在Civil 3D 软件中，可以通过各种三维数据源构建三维地形曲面，并对等高线、高程分布、坡度、坡向、流域面积等空间表达进行分析； 在进行曲面编辑时，可以同步更新体积、等高线、曲面分析等数据； 在添加、删除、编辑源数据时，整个三维地形曲面就会由Civil 3D 软件自动进行更新。土石方量的计算就是曲面与曲面的叠加，在对每一个高程点的Z 值进行差值计算后，再用三维几何计算模型进行精确的计算。

3 具体实例应用

3.1 项目概况

项目位于重庆市南岸区南山街道崇文路，属亚热带季风气候，有公路通到场地，交通条件较好。场地呈不规则T字形状，南北长约560m，东西宽约630m，建设用地面积约112 240m2，总建筑面积约257 692m2，由中机中联工程有限公司设计。项目原始场地高差较大，场地内最高点高程约520m，最低地面高程约410m，相对高差约110m。场地地面坡角为3°～30°,部分地段达50°以上，属于重庆典型的坡地建筑。

本项目是经过重庆市政府批准某高校经济适用房项目，教职工关注度高，成本控制非常重要，2013年底，学校通过招商方式确定了项目的合作开发建设单位为重庆市某房地产开发有限公司，根据双方签订的合作开发协议，开发商负责项目建设管理，建成后由学校整体回购，学校的重点就是控制项目的成本及质量监管。平基土石方构成本项目的重点成本之一，被列为学校重点控制对象；根据双方签订的教职工住宅平基土石方工程施工协议，双方按照综合单价进行结算，不分土方石方，按挖方量进行计量，填方部分按照平场图要求回填到设计标高，并碾压夯实。因此，土石方挖填方量的精确计算事关平基造价的确定。

3.2 建模前的数据准备

本项目计算平基土石方的基础资料仅有设计院出的平场图(见图1)及甲方提供的原始地形图。地形图中包括地下综合管网、35千伏架空高压线、架空通信闭路线等，这些数据与土石方计算无关，因此关闭这些无关图层，地形图中只留下等高线、地面标高数据；同时在定型图中增加各基础开挖工作面的边线、每个放坡的坡顶与坡脚线。

图1 项目平场图

3.3 项目挖填方量的计算

3.3.1 创建原始曲面

在本项目中，所提供的原始勘测文件是CAD图形文件。在原地形文件图中，包括地籍地貌和用地红线，其中地貌包括等高线、高程点和代表高程的文本。项目创建原始曲面可以利用这些等高线、高程点和代表高程点文本同时创建曲面，使曲面更加准确具体。已检查出地形图中的等高线、高程点和代表高程点文本特性均为三维坐标，即Z坐标为正确的高程值，因此，AutoCAD Civil 3d可以直接从这些等高线、高程点和代表高程点文本创建出原始曲面。创建好原始曲面后，选择“曲面特性”中的“定义”模块，根据地形的高程范围，排除高程400m以下，600m以上的等高线和高程点，将“生成”选项便创建好原始曲面。然后，在原始曲面内添加添加等高线、高程点，最终形成较为精确的原始曲面(见图2)。

标准曲线的制作：取6支具塞比色管，取抗坏血酸标准溶液（100 μg/mL）0.0、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1.0 mL，用蒸馏水补充至10 mL，以蒸馏水为空白，在243 nm处测定各管吸光值，以抗坏血酸含量为横坐标，吸光值为纵坐标绘制标准曲线。

图2 原始曲面

3.3.2 编辑修改原始曲面

在已经添加好数据的曲面中，可以看出有许多错误的高程，需要将这些高程点删除或者修正。鉴于没有正确的高程数据，所以，最终应将这些错误的高程点删除。步骤如下：

展开浏览选项板上的“曲面”，右键单击“A项目曲面”，选择“编辑曲面样式”；在“编辑曲面样式”对话框中，选择“显示”模块，将“点”“边界”“主等高线”“次等高线”选择为可见，“确定”，即可。

图3 矫正后的原始曲面

3.3.3 创建土方计算放坡组

AutoCAD Civil 3d在A项目平场中，关键需要进行设计曲面的创建。在创建设计区曲的过程中，需要使用的是AutoCAD Civil 3d中的放坡功能，AutoCAD Civil 3d中的放坡是根据项目所设计的平场图来自动创建一个曲面，以便进行下一步土石方计算。

(1)创建设计曲面

通过要素线进行设计曲面的创建，要素线是三维的空间多段线，它是放坡对象标记划分的标志。要素线一般由多段线转换而得到，在转换时会自动保留多段线已设置的高程值。因此在创建一个新的设计曲面时，车库及建筑物边线考虑施工工作面2米后作为要素线边线，然后将创建好的要素线添加到个设计曲面，并将各要素线作为设计曲面的边界，本项目共创建30个设计曲面。

(2)创建放坡组

放坡组是由多个放坡构成的组合，同一组的放坡之间可以相互识别，处理空间交互关系。创建放坡时坡脚线取标高低的设计曲面，由标高低的曲面向标高高的曲面进行放坡，此时放坡规则为相对高程，依据本项目土质情况，土质边坡挖填方放坡坡度为1： 1，岩石边坡挖填方放坡坡度为0.5： 1放坡完毕后，根据放坡边线重新确定相邻高标高的设计曲面边缘，依次类推，直到把所有的边坡放置完毕；项目红线边的放坡，放坡规则可以选择为曲面，如果放坡超过红线，那么放坡规则可以选择为距离。

(3)编辑修改曲面

选定已放坡的对象，即出现“放坡”模块，模块上的“放坡编辑器”，可以在表格中编辑修改放坡。基本步骤：第一步，选定已放坡的对象，在“放坡”模块上选择“放坡编辑器”； 第二步，在“放坡编辑器”对话框中，编辑修改参数，即标记修改了放坡曲面。

使用曲面复制和曲面粘贴功能，将各设计曲面粘贴到放坡组，再将粘贴好各设计曲面的放坡组粘贴到原始曲面得到本项目平场后的效果图(见图4)。

3.3.4 生成土方报告

根据以上原始曲面及放坡组，运用AutoCAD Civil 3d软件的放坡土方量计算功能，按本项目场平设计要求，最终生成“放坡组土方量报告，本项目平场土石方体积计算结果(见图5)。

图4 放坡组三维模型图

图5 土方体积工具

3.3.5 生成施工图

使用civil 3d工具空间里的工具箱，点击曲面，生成施工图按钮，右键执行，即可生成施工图，生成平基土石方方格网施工图(见图6、图7)；同时，执行生成零线工具条，即可在方格网施工图中生成挖填方零线。

图6 方格网施工图

图7 方格网局部放大图

4 结语

Autodesk Civil 3D软件是一款面向土木工程设计与文档编制的建筑信息模型(BIM)解决方案，具有直观、精确、高效、快速、动态更新、智能、功能强大等优点，对本项目精确土方计算工程量提供极大的便利，应用该软件建立的三维土石方模型对甲乙双方具有很强的说服力，减少双方结算的争议；较好地为甲方对平基土石方造价的控制，实现本项目前期费用控制的目标。

[1] 郭阳洋.Civil 3D 软件在场地平整设计中的应用[J].中国市政， 2013(8).

[2] 樊旭宏.Civil 3D 在场地土方量计算中的应用[J].建材技术与应用，2012(10).

[3] 汪海燕. 基于方格网法对工程土方量精度计算的研究[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

陆龙坤(1973-)，男，现为重庆邮电大学教职工，重庆大学管理科学与工程专业在职博士研究生，国家注册一级建造师、注册造价工程师，主要研究方向：工程项目管理及建设项目信息化;徐宁(1994-)，男，重庆邮电大学2013级工程管理专业学生，主要研究方向：BIM应用研究。

TU17；U455.5

A

1674-7461(2016)06-0060-04