路基土石方計算方法.doc

路基土石方計算方法田海光【摘 要】路基土石方是公路工程的一項主要工程量，斷面面積法和方格網(wǎng)法是道路工程計算土方量的兩種最常用方法，因此受到許多施工單位的重視。本文使用Excel編輯Auto CAD命令的方法繪制道路橫斷面圖進而計算土方量、使用南方CASS軟件中的方格網(wǎng)法計算土方量。這兩種方法不僅保證工作質(zhì)量，而且簡單靈活、提高了工作效率。【關鍵詞】土石方計算 道路橫斷面 方格網(wǎng)法1 斷面面積法計算土石方1.1在Excel中處理測量數(shù)據(jù)橫斷圖上的每一點都是由橫坐標為距離、縱坐標為高程來表示，在Auto CAD中稱為笛卡爾坐標系，即：所有的測點都可以用“x ，y ”表示，為此必須把橫斷面上測量點處理為“x ，y” 的形式，Auto CAD才能識別。例如：道路中心線右側61m位置的高程為21.015m，可以表示為“61，21.015”；在道路中心線左側33m位置的高程為26.406m，可以表示為“-33，26.406”。為了作圖方便我們規(guī)定道路左側的距離為負，道路右側的距離為正。這種數(shù)據(jù)處理的方式在EXCEL中是很容易實現(xiàn)。比如：中交二航局武漢天河機場二通道S6標項目部分原地面數(shù)據(jù)填寫如圖1所示：圖1.1 原地面數(shù)據(jù)在EXCEL中處理測量數(shù)據(jù)是利用函數(shù)CONCATENATE（連接函數(shù)）對數(shù)據(jù)進行連接處理，對所有的測量點都處理成：“距中樁距離，高程”.例如在圖2中可以在單元格E2中輸入=CONCATENATE（C2，”,”,D2），樁號為K12+122位置左側33m高程為26.406，處理成 “-33,26.406”。處理后的數(shù)據(jù)如圖2所示：圖1.2 處理后的數(shù)據(jù)在EXCEL中一般按照下列原則處理橫斷面測量數(shù)據(jù)：1)每一個數(shù)據(jù)都要處理成(距離，高程)的形式且占用一個單元格。2)每一個橫斷面數(shù)據(jù)(包括原地面測量數(shù)據(jù)和路床數(shù)據(jù))只占用一列。3)每一列中的橫斷面數(shù)據(jù)自上向下順序依次是：原地面數(shù)據(jù)一路床數(shù)據(jù)，其中原地面數(shù)據(jù)的順序是距離中樁最左邊的數(shù)據(jù)依次到距離中樁最右邊的數(shù)據(jù)，93區(qū)頂面數(shù)據(jù)是距離中樁最右邊數(shù)據(jù)依次到距離中樁最左邊的數(shù)據(jù)。4)每一列結尾幾個單元格分別輸人Auto CAD命令C、HCS、0，30、空單元格（如E18）、L。最后在EXCEL中拖E2單元格填充柄，拖至E14處。12 道路橫斷圖自動繪制因為Auto CAD默認EXCEL從上面單元格移至下面單元格（一說為從左單元格移至油單元格）是一個鍵人回車鍵（Enter），這是Auto CAD能自動繪制橫斷面圖形的一個關鍵。對于道路橫斷圖自動繪制，我們首先啟動Auto CAD并打開一張新圖，在命令行中輸人“l(fā)ine”劃線命令，Auto CAD在命令行中會提示“一line指定第一點：”，然后打開EXCEL表格并復制整理完畢的所有測量數(shù)據(jù)（列如：圖2中的單元格F2-Fn），轉(zhuǎn)到Auto CAD軟件中，在命令行中“一line指定第一點：” 后右鍵單擊進行粘貼(或者Ctrl+V)，AutoCAD會自動繪制橫斷面圖。一般繪制50100個橫斷面圖僅僅需要13s時問就可以自動完成，非常方便快捷。下面我們來通過繪制K12+122斷面圖實例來具體說明Auto CAD如何自動繪圖的全過程：在Auto CAD鍵人“l(fā)ine”執(zhí)行畫直線命令；在Auto CAD命令行中使用“Ctrl+V” 粘貼單元格F2-F14D的EXCEL數(shù)據(jù)； Auto CAD在畫直線命令下會從EXCEL粘貼內(nèi)容中得到“-33，26.406”的具體位置，Auto CAD就會在“-33，26.406”位置上展上第一點，同時Auto CAD又會自動得到一個回車命令(因為在EXCEL中從“-33,26.406”單元格向下移至“-26.5,24.33” 單元格)，Auto CAD又要執(zhí)行“指定下一點” 命令，那么會從粘貼內(nèi)容中得到“-26.5,24.33”數(shù)據(jù)，Auto CAD就會在“-26.5,24.33”位置上繪制直線的第二點，Auto CAD又會自動要求輸入下一點。在這個過程中將自動實現(xiàn)Auto CAD要求畫線的點位數(shù)據(jù)和EXCEL所提供測量數(shù)據(jù)相對應； 自動繪制完畢后Auto CAD會得到下一個“C”命令即閉合，就完成一個橫斷面圖的自動繪制；同時Auto CAD在命令行又會自動得到“UCS”命令即要求建立一個新的坐標系，粘貼的內(nèi)容是“0，30”，即新坐標原點移動至(0，30)位置，之所以在EXCEL中鍵人“UCS”命令是為了在圖上錯開每一個橫斷面圖的位置，如果沒有這個命令，所有斷面的橫斷圖就會重疊在一起，我們可以根據(jù)最大填挖高度確定斷而圖之間的問隔，如果最大填挖高度是6m，那么在EXCEL中的“0，4” 就要用“0，6” 比較適合；Auto CAD會在命令行中又得到一個“enter”命令（這也是為什么要有F18空單元格的原因），Auto CAD會在命令行中又得“L” 命令AutoCAD將重復執(zhí)行2-5步驟，畫線點位數(shù)據(jù)是EXCEL提供的相應K12+1162斷面數(shù)據(jù)；Auto CAD又會自動繪制K12+162斷面圖，并依次循環(huán)完成所有橫斷面的繪制；按照所選擇打印圖紙繪制網(wǎng)框，把繪制好的每一個橫斷面圖復制到圖框中，并標注樁號。 在Auto CAD中選擇所有繪制好的橫斷面圖單擊建立的面域，對于全填或者是全挖的斷面其斷面橫斷面圖是一個閉合非相交的圖形，可以在命令行中執(zhí)行“area” (或者左鍵單擊)，根據(jù)提示選擇“area” 中的“對象0” 選項，然后選擇一個橫斷面在命令行中會顯示該橫斷面的面積和周長。不能建立面域的斷面是一種半填半挖的斷面，對于這種情況，首先要分析每一個閉合圖形是填方還是挖方，通過手 “捕捉”每一個閉合區(qū)域的角點(即測量點)，分別求出面積，最后相加求出該段面的填方面積和挖方面積。2、 方格網(wǎng)法土方計算由方格網(wǎng)來計算土方量是根據(jù)實地測定的地面點坐標（X，Y，Z）和設計高程，通過生成方格網(wǎng)來計算每一個方格內(nèi)的填挖方量，最后累計得到指定范圍內(nèi)填方和挖方的土方量，并繪出填挖方分界線。系統(tǒng)首先將方格的四個角上的高程相加（如果角上沒有高程點，通過周圍高程點內(nèi)插得出其高程），取平均值與設計高程相減。然后通過指定的方格邊長得到每個方格的面積，再用長方體的體積計算公式得到填挖方量。方格網(wǎng)法簡便直觀，易于操作，因此這一方法在實際工作中應用非常廣泛。用方格網(wǎng)法算土方量，設計面可以是平面，也可以是斜面，還可以是三角網(wǎng)。圖2.1 方格網(wǎng)土方計算對話框本文將以中交二航局武漢天河機場二通道S6標項目K12+120K12+240右側服務區(qū)原地面至15層土方填筑來講解南方cass方格網(wǎng)法計算土方的步驟：2.1、數(shù)據(jù)處理將全站儀測得的K12+120K12+240右側服務區(qū)原地面和15層三位坐標數(shù)據(jù)導入電腦，并處理成*.DAT格式的文件，如圖2.2所示：圖2.2 K12+120K12+240部分三維坐標數(shù)據(jù)2.2方格網(wǎng)法計算土方1）繪圖處理展高程點打開K12+120-K12+240右側服務區(qū)15層三維坐標.DAT。展點同時軟件將自動生成K12+120-K12+240右側服務區(qū)15層三維坐標.sjw文件。2)用復合線畫出所要計算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。因為擬合過的曲線在進行土方計算時會用折線迭代，影響計算結果的精度.3) 選擇“工程應用方格網(wǎng)法土方計算”命令. 命令行提示：“選擇計算區(qū)域邊界線”；選擇土方計算區(qū)域的邊界線（閉合復合線）屏幕上將彈出如圖2.1方格網(wǎng)土方計算對話框，在對話框中拾取K12+120-K12+240右側服務區(qū)原地面三維坐標.DAT。三角網(wǎng)文件拾取K12+120-K12+240右側服務區(qū)15層三維坐標.sjw文件，在“方格寬度”欄，輸入方格網(wǎng)的寬度，這是每個方格的邊長，默認值為20米。由原理可知，方格的寬度越小，計算精度越