文章来源：湖南建工BIM中心

    场地平整是指通过挖高填低，将原始地面改造成工程施工所要求的设计平面，是建筑施工中的一项重要内容，往往伴随着大量的土方挖填施工。如何在场地平整前，确定挖填土方量，合理进行施工组织，将极大地影响着施工进度及成本管控。随着BIM技术在建筑施工过程的不断应用，通过虚拟建造精准模拟施工过程，为我们提供了新的解决方案。本文将介绍如何基于欧特克Civil3D软件进行场地平整设计及挖填计算，从而精准提取挖填方工程量，辅助制定施工方案，合理进行人、材、机调配。

    1、土方量计算解决思路

    Civil3D具备强大的“曲面”功能，基于边界、特征线、等高线、图形对象、点编组、点文件等地形数据，精准模拟场地原始地形。而土方量的计算正是基于多个曲面开展进行，通过原始地形曲面与设计曲面之间的差异自动计算出某个区域的差值，分析差值后便可得出填方或挖方的土方工程量。

    某项目最终设计曲面

    2、场地平整土方计算

    2.1、创建原始地形曲面

    曲面的创建相对比较简单，主要是基于已有的地形数据进行，如等高线、特征线、DEM文件、点编组、图形对象（块、文字）、边界。

    曲面数据定义：

    通常来说，地形的创建一般采用三角网曲面。

    某项目原始地形曲面

    2.2、通过放坡进行开挖设计

    放坡是软件基于放坡基准线进行的一系列挖方、填方模拟。通过多个放坡操作，最终形成所需求的设计曲面。

    2.2.1放坡的几个概念：

    放坡对象：通常由坡脚、边坡线、投影线以及投影线围成的面域组成；

    放坡组：用于以指定的集合形式组织放坡，以创建一个放坡组曲面；

    放坡标准：指定放坡方法的设置；

    放坡目标：放坡目标用于定义从坡脚（放坡基准线）开始的投影将截取的目标，放坡对象需要目标，此目标可以为曲面、距离或高程、相对高程。

    放坡示意图

    2.2.2放坡标准

    放坡标准即创建放坡的方法，Civil3D软件中根据放坡目标的不同，有四类放坡标准，分别为目标-高程、目标-距离、目标-曲面和目标-相对高程。

    放坡标准集

    放坡创建工具及标准集

    根据不同的设计参数，Civil3D软件提供了十一种放坡创建方法，便于用户进行土方挖填设计。

    Tips：

    1、当放坡标准为设定填方和挖方时，坡度为正即为挖方，坡度为负即为填方；

    2、水平放坡，采用目标-距离，坡度设置为99999999；

    3、垂直放坡，采用目标-相对高程，坡度设置为0.00001。

    某项目放坡完工效果

    2.2.3从放坡创建曲面

    完成放坡设计之后，需要将放坡组转化为曲面，方便后续利用曲面进行土方计算。

    从放坡创建曲面命令

    2.3、粘贴曲面

    通过前面的步骤，已经得到了两个曲面，原始地形曲面和放坡设计曲面，通过“曲面”--

    ”粘贴曲面”命令将两个曲面有效结合起来，即可生成最终的设计完工曲面。

    最终设计完工曲面

    2.4、挖填方计算

    Civi3D基于曲面的土方计算有两种方式，一种是体积法，另一种为网格法：

    2.4.1体积法

    体积法是将原始地形曲面与最终设计完工曲面结合生成一个体积曲面，从而提取出该场地平整的挖方和填方量。

    通过”分析”-“体积面板”命令，创建体积曲面即可生成相应的挖填方量。

    体积法

    2.4.2网格法

    相对于体积法，网格法能够提取场地平整范围内各个区域的填挖方量，也能高效统计整体的填挖方总量，更加详尽和精确。

    通过“分析”--“创建土方施工图”，即可弹出相关命令进行设置，现存曲面选择原始地形曲面，完工曲面选择放坡设计曲面，其余参数根据需要进行调整。

    土方施工图创建窗口

    参数设置完毕，即可生成方格网土方施工图

    某项目土方施工图

    Tips：

    算法，设置是采用精确算法还是手工算法。精确算法是指三角网曲面法，是利用Civil3D的三角网曲面叠加实现精确的体积计算，更符合实际情况，作为默认算法。手工算法是国内设计院通常采用的手工近似算法“三角棱柱体法”和“四角棱柱体法”，以符合设计院的习惯。当栅格纵横向间距相等时，可以选择使用两种算法中的任意一种，而栅格纵横向间距不相等时，只能使用“四角棱柱体法”算法。只有完整的矩形栅格才能采用手工近似算法进行计算，边界的不规则栅格只能采用精确算法进行计算。

    3、总结

    通过Civil3D强大的曲面分析功能，把场平前原始地形与场平后地形之间的关系转换为场平曲面与地形曲面的关系，土方算量问题也就迎刃而解了。利用BIM技术提前测算土方量，进行土方平衡，合理调配土方、选择施工机械和人员排班，保障施工进度、减少不必要的浪费。

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