路基土石方計(jì)算方法田海光【摘 要】路基土石方是公路工程的一項(xiàng)主要工程量，斷面面積法和方格網(wǎng)法是道路工程計(jì)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(jìn)而計(jì)算土方量、使用南方CASS軟件中的方格網(wǎng)法計(jì)算土方量。這兩種方法不僅保證工作質(zhì)量，而且簡(jiǎn)單靈活、提高了工作效率。【關(guān)鍵詞】土石方計(jì)算 道路橫斷面 方格網(wǎng)法1 斷面面積法計(jì)算土石方1.1在Excel中處理測(cè)量數(shù)據(jù)橫斷圖上的每一點(diǎn)都是由橫坐標(biāo)為距離、縱坐標(biāo)為高程來(lái)表示，在Auto CAD中稱為笛卡爾坐標(biāo)系，即：所有的測(cè)點(diǎn)都可以用“x ，y ”表示，為此必須把橫斷面上測(cè)量點(diǎn)處理為“x ，y” 的形式，Auto CAD才能識(shí)別。例如：道路中心線右側(cè)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(cè)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(cè)的距離為負(fù)，道路右側(cè)的距離為正。這種數(shù)據(jù)處理的方式在EXCEL中是很容易實(shí)現(xiàn)。比如：中交二航局武漢天河機(jī)場(chǎng)二通道S6標(biāo)項(xiàng)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(cè)量數(shù)據(jù)是利用函數(shù)CONCATENATE（連接函數(shù)）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接處理，對(duì)所有的測(cè)量點(diǎn)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(hào)為K12+122位置左側(cè)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(cè)量數(shù)據(jù)：1)每一個(gè)數(shù)據(jù)都要處理成(距離，高程)的形式且占用一個(gè)單元格。2)每一個(gè)橫斷面數(shù)據(jù)(包括原地面測(cè)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(jié)尾幾個(gè)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(dòng)繪制因?yàn)锳uto CAD默認(rèn)EXCEL從上面單元格移至下面單元格（一說(shuō)為從左單元格移至油單元格）是一個(gè)鍵人回車鍵（Enter），這是Auto CAD能自動(dòng)繪制橫斷面圖形的一個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于道路橫斷圖自動(dòng)繪制，我們首先啟動(dòng)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(huì)提示“一line指定第一點(diǎn)：”，然后打開EXCEL表格并復(fù)制整理完畢的所有測(cè)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(diǎn)：” 后右鍵單擊進(jìn)行粘貼(或者Ctrl+V)，AutoCAD會(huì)自動(dòng)繪制橫斷面圖。一般繪制50100個(gè)橫斷面圖僅僅需要13s時(shí)問就可以自動(dòng)完成，非常方便快捷。下面我們來(lái)通過(guò)繪制K12+122斷面圖實(shí)例來(lái)具體說(shuō)明Auto CAD如何自動(dòng)繪圖的全過(guò)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(huì)從EXCEL粘貼內(nèi)容中得到“-33，26.406”的具體位置，Auto CAD就會(huì)在“-33，26.406”位置上展上第一點(diǎn)，同時(shí)Auto CAD又會(huì)自動(dòng)得到一個(gè)回車命令(因?yàn)樵贓XCEL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(diǎn)” 命令，那么會(huì)從粘貼內(nèi)容中得到“-26.5,24.33”數(shù)據(jù)，Auto CAD就會(huì)在“-26.5,24.33”位置上繪制直線的第二點(diǎn)，Auto CAD又會(huì)自動(dòng)要求輸入下一點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)Auto CAD要求畫線的點(diǎn)位數(shù)據(jù)和EXCEL所提供測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)； 自動(dòng)繪制完畢后Auto CAD會(huì)得到下一個(gè)“C”命令即閉合，就完成一個(gè)橫斷面圖的自動(dòng)繪制；同時(shí)Auto CAD在命令行又會(huì)自動(dòng)得到“UCS”命令即要求建立一個(gè)新的坐標(biāo)系，粘貼的內(nèi)容是“0，30”，即新坐標(biāo)原點(diǎn)移動(dòng)至(0，30)位置，之所以在EXCEL中鍵人“UCS”命令是為了在圖上錯(cuò)開每一個(gè)橫斷面圖的位置，如果沒有這個(gè)命令，所有斷面的橫斷圖就會(huì)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(huì)在命令行中又得到一個(gè)“enter”命令（這也是為什么要有F18空單元格的原因），Auto CAD會(huì)在命令行中又得“L” 命令A(yù)utoCAD將重復(fù)執(zhí)行2-5步驟，畫線點(diǎn)位數(shù)據(jù)是EXCEL提供的相應(yīng)K12+1162斷面數(shù)據(jù)；Auto CAD又會(huì)自動(dòng)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(gè)橫斷面圖復(fù)制到圖框中，并標(biāo)注樁號(hào)。 在Auto CAD中選擇所有繪制好的橫斷面圖單擊建立的面域，對(duì)于全填或者是全挖的斷面其斷面橫斷面圖是一個(gè)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(duì)象0” 選項(xiàng)，然后選擇一個(gè)橫斷面在命令行中會(huì)顯示該橫斷面的面積和周長(zhǎng)。不能建立面域的斷面是一種半填半挖的斷面，對(duì)于這種情況，首先要分析每一個(gè)閉合圖形是填方還是挖方，通過(guò)手 “捕捉”每一個(gè)閉合區(qū)域的角點(diǎn)(即測(cè)量點(diǎn))，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(jì)算由方格網(wǎng)來(lái)計(jì)算土方量是根據(jù)實(shí)地測(cè)定的地面點(diǎn)坐標(biāo)（X，Y，Z）和設(shè)計(jì)高程，通過(guò)生成方格網(wǎng)來(lái)計(jì)算每一個(gè)方格內(nèi)的填挖方量，最后累計(jì)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(gè)角上的高程相加（如果角上沒有高程點(diǎn)，通過(guò)周圍高程點(diǎn)內(nèi)插得出其高程），取平均值與設(shè)計(jì)高程相減。然后通過(guò)指定的方格邊長(zhǎng)得到每個(gè)方格的面積，再用長(zhǎng)方體的體積計(jì)算公式得到填挖方量。方格網(wǎng)法簡(jiǎn)便直觀，易于操作，因此這一方法在實(shí)際工作中應(yīng)用非常廣泛。用方格網(wǎng)法算土方量，設(shè)計(jì)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(jì)算對(duì)話框本文將以中交二航局武漢天河機(jī)場(chǎng)二通道S6標(biāo)項(xiàng)目K12+120K12+240右側(cè)服務(wù)區(qū)原地面至15層土方填筑來(lái)講解南方cass方格網(wǎng)法計(jì)算土方的步驟：2.1、數(shù)據(jù)處理將全站儀測(cè)得的K12+120K12+240右側(cè)服務(wù)區(qū)原地面和15層三位坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)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(biāo)數(shù)據(jù)2.2方格網(wǎng)法計(jì)算土方1）繪圖處理展高程點(diǎn)打開K12+120-K12+240右側(cè)服務(wù)區(qū)15層三維坐標(biāo).DAT。展點(diǎn)同時(shí)軟件將自動(dòng)生成K12+120-K12+240右側(cè)服務(wù)區(qū)15層三維坐標(biāo).sjw文件。2)用復(fù)合線畫出所要計(jì)算土方的區(qū)域，一定要閉合，但是盡量不要擬合。因?yàn)閿M合過(guò)的曲線在進(jìn)行土方計(jì)算時(shí)會(huì)用折線迭代，影響計(jì)算結(jié)果的精度.3) 選擇“工程應(yīng)用方格網(wǎng)法土方計(jì)算”命令. 命令行提示：“選擇計(jì)算區(qū)域邊界線”；選擇土方計(jì)算區(qū)域的邊界線（閉合復(fù)合線）屏幕上將彈出如圖2.1方格網(wǎng)土方計(jì)算對(duì)話框，在對(duì)話框中拾取K12+120-K12+240右側(cè)服務(wù)區(qū)原地面三維坐標(biāo).DAT。三角網(wǎng)文件拾取K12+120-K12+240右側(cè)服務(wù)區(qū)15層三維坐標(biāo).sjw文件，在“方格寬度”欄，輸入方格網(wǎng)的寬度，這是每個(gè)方格的邊長(zhǎng)，默認(rèn)值為20米。由原理可知，方格的寬度越小，計(jì)算精度越