福建金砖建设工程有限公司 福建省厦门市 361101
摘要：在当前国家现行政策快速发展城镇化的推动下，据2019年统计城镇常住人口比上年提高近1%。各式道路工程、场地、雨水/污水排放系统在实际施工过程中遇到征地、重新规划等一系列问题，不可避免对原设计进行调整。Civil 3D通曲面这下概念设计建立三维动态工程模型，实现土方计量、验算动态更新，大大提高了土方计算的工作效率与精度。
关键词：土方；Civil 3D三维计算
一、引言
项目在项目可研阶段有涉及到土方工程，那土方工程平衡与计量将会在贯穿设计阶段、施工阶段。特别是在市政工程中，土方工程若要精确计算需要对原始地形的测量进行高精准、高密集采；土方工程施工过程中由于施工环境或者设计变更往往引起土方量变化。常用土方算量方式多种，如侧重于山地及高差起伏小的地形测绘人员可以方便地进行拉绳子分段进行等距离实测断面标高的断面法。如适用于地形高差不大，变化较规则，地形结构类型简单的散点法。同类土方量计算方法的适用范围往往受到现场地形变化制约，且数学模型不够严密，只适合相对静态的土方工程，计算精度得不到保证同时给施工人员增加大量重复性工作。AutoCAD Civil 3D面对大自然千奇百态的地质风貌能够“以动制动”，适合各行各业的工程建筑不论是国内陆地四通八达的交通道路、还是环境保护土地保持或者类似南水北调的水利项目都能与一线的土木工程专业人员紧密配合，更快捷、更高能地分析设计、施工方案，优化项目性能。高质的测绘原始数据文档在熟悉的AutoCAD环境中进行能够快速精准、真实地还原地质环境与地貌让设计人员远程协助施工现场不再是“闭门造车”、“纸上淡兵”。AutoCAD Civil 3D 软件近似真实高度还原地形、地质不仅能精确计工程量，生成各种横纵断面还能根据设计方案、施工方案进行多维度设计。曲面模型能够按需生成如按地质岩层特性生成不同曲面辅助地勘部门进行地质分析。当对曲面模块进行多维度设计完成后通过与不同设计维度曲面之间实时比对，修正便能准确出计算土方工程量。设计过程还能通过可视化窗口，360度全方位仿真观察，每个设计环节动态同步更新功能，免去了诸多冗余工作。以下就AutoCAD Civil 3D 软件计算工程量应用，结合笔者在市政给水管路工程的体会，做一下简单介绍。
二、AutoCAD Civil 3D简介
AutoCAD Civil 3D其主要通曲面、路线、设计纵断面、管网等几大模块来实现道路工程、场地、给水排水系统、隧道全功能设计。AutoCAD Civil 3D理论上测绘文档采样点密度越大越能展示出近似原始自然曲面的地形、地块特征供使用者随时查看。
三、AutoCAD Civil 3D土方工程应用和步骤
笔者在工作中某集镇供水管网改造二期工程地处偏远山区总长1.9公里项目。由于管道线路长依地势布管涉及村落、道路多存在征地难、拆迁慢等系列因素限制，设计方只能进行全局设计无法提供完整细致的局部设计方案。建设、设计单位在因施工环境变化，如征地、拆迁无法按原计划完成客观因素，造成管基线需要进行优化调整。每次现场管道走向的调整地势相应产生变化，大量的基线将带来施工内容变化计算：1.大量的测量数据整合处理；2.无法快速估算设计管内底标高、管道埋深、坡度从而保证管道正常安装；3.管道弯头配件无法提前备料严重影响施工进度。若采用常规软件处理此类土方工程以上问题较难得以快速解决。本人结合项目工程实例演示AutoCAD Civil 3D软件测量原始数据处理、修改及纵、横断面的创建生成辅助项目管网二次优化设计，土方工程量计算等。
土方工程前期地形勘测的精度决定后期土方量计算的准确同时也是结算重要依据，能否准确、高效处理原始地形数据决定了前期工作效率的高低。
原始测量数据通常由1.建设方提供地勘设计电子文档地形图（*.dwg）测量数据文件;2.施工方协同监理、建设单位对原始地形进行复勘形成的第一手测量仪器采集的测量数据。AutoCAD Civil 3D测量数据来源可以借助我们常用的办公软件借助第三方软件Microsoftoffices对常用土方计算软件南方Casse、中望HTCAD及飞时达土方软件FastTFT等数据库文件进行测量数据格式后使用，也可以是直接使用测量仪器采集的数据。原始测量数据处理便捷性大大提高了工作效率既避免繁重二次测量工作、重复录入又可与原始测量数据保持统一性、准确性。
以本软件常用的NEZ（取逗号分隔符）格式进行演示，现以南方Cass软件的Data文件格式为例进行转化。以文本方式打开南方Cass软件的Data文件，复制数据到Excel然后数据->分列->下一步->逗号->点完成接着使用组合命令公式：X&“，”Y&“，”&Z（x=x坐标，y=y坐标，z=高程）转换数据格式；然后把转换好格式的数据复制到文件本文件。也可以用AutoCAD Civil 3D直接打开南方Cass图形文件，使用数据提取功能。这样原始测量数据就完成处理。
土方工程施工项目中管道基线的大量变更，常规的二维模型很难即时准确计算出管内底标高、管道埋深、坡度等。凭经验先开挖再设计很容易造成管道埋深不够、坡度不合理铺管困难弯头增加等系列问题，造成二次开挖或多次开挖同时也带来不可逆转的结果：1.破坏沟槽原状土；2.影响施工进度施工成本大幅增加。
AutoCAD Civil 3D面向对象是曲面三维建模，而不是绘图这个和AutoCAD 3D Studio Max有很大的区别。AutoCAD Civil 3D引入曲面概念，曲面是Civil 3D的核心。通过曲面分析等高线、坡度、高程和流域面积，构建直观三维立体可参照道路、隧道、大坝模型大大提高了设计精准性和施工可行性。曲面是“动态的”模型也就是说，当曲面基础元素出现变化添加、编辑或删除源数据时，相应内容会实时更新，极大方便调整设计对象构建提高工作效率。
AutoCAD Civil 3D生成各曲面和报表，动态体现土方挖方与填方部位、挖填量用以确定施工顺序计算劳动量或机械台班需要量。
在我们实际施工过程往往会遇到不同类型土质，设计对基松散系数和压实系数也不同，软件也充分考虑到。建模流程：如图地形曲面图->横断面图->沟槽模型纵断面图->开挖、填方工程量表。
AutoCAD Civil 3D是当前建筑提供信息模型（BIM）主流软件之一，友好的可视化操作界面，结合内置的各式小工具可以帮助土木工程师项目模拟施工，构筑物模拟建设与现场原始地形相结合，从而优化项目性能。此外，AutoCAD Civil 3D不仅自带操作完整全面细致帮助文件还支持在线查询教程，能够很好的支持初学者对施工规划及项目执行设计。
四、结语
AutoCAD Civil 3D是在AutoCAD的基础上开发的专业软件，与常规设计图形文件具有良好的兼容性，能够直接用原始测量数据把地形图转换成三维模型，直接反映数据准确性极大方便了我们快速检查数据采集任务；全新土方算法，准确、快速填挖自动平衡,由纵断面、横断面、功能模型快速生成道路、管道三维模型自动绘制开挖、填方边界，并计算土方工程量并生成各项数据图表。
理论上原始地形测量采集点越密集，三维模型和实际地形就无限接近，但这样给测量人员增加大量的采样工作。然而Civil 3D全面且强大的地形处理功能大大地降低我们测绘人员后期数据整合过程中劳动强度，在水利、排水、勘察测绘、道路等方面的土方工程能够得到很好的应用。
参考文献
[1]《AutodeskR Civil 3DR 2012水利行业应用》任耀
[2]《塔哥开讲》塔哥