利用CAD VBA 进行隧道超欠挖标注绘图

徐胜利

（广东华隧建设集团股份有限公司，广东广州 510000）

随着科技的进步以及社会发展的需要，我国的交通工程也在如火如荼的开展。中大型城市在不断拓展地下空间，建立地铁隧道和管廊隧道，高速公路、铁路的山岭隧道长度也在不断刷新记录。控制断面的开挖关系着质量、成本、工期与安全，是施工过程中的重要一环[1]，后期断面测量关系的隧道的净空是否满足车辆通行的要求。

1 实现隧道超欠挖计算的原理

我们断面测量通常得到的是X、Y、Z 这样的坐标值，通过线路反算只能得到测量点到线路中线的垂直、水平偏距，得不到我们需要的断面超欠挖值，需要手动在CAD 上进行绘图逐点标注。因此在得到断面偏距数据后，需要利用CAD 二次开发实现隧道超欠挖自动标注计算。

隧道断面往往由直线和弧线（把圆看作弧线的一种）两部分组成，我们的测量点首先需要判断超挖还是欠挖，然后计算测量点到直线或者弧线的最短距离就得到我们所需要的超欠挖值，超欠挖面积计算中超挖面积是实际开挖面积与设计开挖面积的差集，欠挖面积则是设计开挖面积与实际开挖面积的差集[2]。

2 利用CAD VBA 实现的步骤

2.1 读入测量数据

标准断面采用矩阵方式进行存储[3]，利用矩阵数据作为设计线绘制，从起点开始按照顺时针方向进行线元录入。当线元编号仅有1，且存在圆心坐标和半径，默认图形形状为圆，需要多段线绘制两个180°的圆弧进行拼合。直线和弧线部分起点是当前线元起点，端点是下一线元起点，采用多段线绘制并闭合。数据格式如表1 所示。

表1 参数矩阵单元规划

测量断面采用里程以及当前里程断面的逐点水平和垂直偏距，我们将实际测量点的偏距作为X、Y 值在CAD 中绘制采用多段线进行绘制并闭合。

2.2 计算超欠挖具体值

我们将设计断面看作是一个多边形，具有封闭属性，将不同的弧线（圆）作为多边形的“边”，通过循环计算点到每条边的最短距离获得其中的最小值作为超欠挖值，同时得到最近点，在最近点和测量点之间采用对齐标注进行可视化。循环“边”的代码如下：

为了计算最小值，引入直线和弧线边对应的“影响区”（两条虚线之间）概念，“影响区”的测量点到“边”的垂线长为最短距离，垂足为最近点，见图1。

图1“影响区”示意图

判断点在是否在直线的“影响区”，如图2 所示，a2+b2

图2 直线与测量点示意图

判断点在是否在弧线的“影响区”如图3 所示，CAD 中弧线和直线拥有角度的特性，通过获取弧线的起点、端点角度和直线OP 的角度分别为∠A、∠B、∠P，（∠P-∠A）×（∠P-∠B）×（∠A-∠B）<0 表示测量点在“影响区”外，则测量点到弧线的一端点最近。反之则在“影响区”,最短距离就是|OP-R|。核心代码如下：

图3 弧线与测量点示意图

2.3 判断超欠挖并计算面积

超挖还是欠挖判断则是以测量点为圆心，以0.01mm 为半径绘制圆并制作面域，因为0.01mm 较测量精度高，不管是0.01mm 的超挖还是欠挖对实际结果的影响可以忽略不计，通过2.2 过程计算得到的超欠挖值不为0 时，可通过判断设计线面域和测量点圆面域是否有交集，有交集为欠挖，反之为超挖，通过设置红蓝两种标注颜色区分超欠挖。核心代码如下：

3 结论

利用上述程序完成了新白广机场段隧道的断面测量超欠挖标注，平均每个断面30 个点，利用该程序自动标注和计算，验证正确后同时可移植到Excel VBA 中实现表格和图像可视化联动，见图4。

图4 程序执行效果图