1.中铁十二局集团第一工程有限公司 西安；2.武汉二航路桥特种工程有限责任公司 武汉
摘要：本文以武汉航空企业总部区域市政配套工程（四期）工程为例，采用AutoCAD Civil 3D计算道路和场地土石方，并与传统设计软件EICAD进行了比较。为Civil 3D运用做了简单的探索。
关键词：AutoCAD Civil 3D；城市道路网；设计；工程量
1 前言
AutoCAD Civil3D是一款面向基础设施行业的建筑信息模型（BIM）解决方案。AutoCAD Civil 3D 生成的单一模型中包含丰富的智能、动态数据，便于在项目的任何阶段快速进行设计变更；根据分析和性能结果做出更明智的决策，选择最佳设计方案；快速、高效地创建与设计变更保持同步的可视化效果。该模型可以自动反映对整个项目绘图和标注所做的任何变更；交付更多创新性项目设计方案。EICAD，全称为EICAD集成交互式道路与立交设计软件。主要用于公路、城市道路、互通立交工程的各阶段设计。
2 工程概况
武汉航空企业总部区域市政配套工程（四期）工程，位于武汉市黄陂区，四期工程包括共15条道路及区域内场地平整，均位于规划的宋家港西路以西区域，道路等级不高，均为城市次干路及城市支路。其中，任凯湖路、庆云西路、景星路、霞飞西路、华云路（庆云西路~任凯湖路段）、6号路、14号路七条道路红线宽30米；景云路、华云路（任凯湖路~宋家岗西路段）道路红线宽40米；8号路、10号路、12号路道路红线宽15米；9号路道路红线宽60米；11号路、13号路、14号路（6号路~任凯湖路段）、15号路道路红线宽20米。路面均采用水泥混凝土路面。
3 城市道路网与场地的设计
在工程可行性研究阶段，本项目涉及的道路众多，且需要计算场地平整的工程量。EICAD等传统软件不能快速且准确估算道路土石方工程。AutoCAD Civil 3D以模型为核心的设计能够较好的处理此类问题。
3.1地形曲面的构建
AutoCAD Civil 3D最基础，也是最关键的步骤之一就是建立地形曲面。本项目收集的地形图为1：5000地形图，图上高程点图为无高程数据点，等高线为一般线条图。设计中应用AutoCAD Civil 3D中国化本地包近似将高程文本点赋值到文本的插入点。如图1：
图1 地形点高程误差图
图1中，A点为地形图20.1m高程所在点，应用AutoCAD Civil 3D处理后，将20.1m的高程赋予了B点。可以看出，处理后的地形图牺牲了原地形图的一点精度，但极大提高了工作效率。
3.2道路网设计
建立了地形曲面后，就可在地形曲面上建立道路的平面和纵断面。平面图和纵断面图的设计，AutoCAD Civil 3D与EICAD等传统软件相比，优势不明显，AutoCAD Civil 3D的优势是纵断面地面线是动态关联的，不用调整平面图后，重新建立相应的纵断面地面线。在工程可行性研究阶段，不需要设计横断面。EICAD等传统软件采用纵断面设计线高程进行土石方估算。AutoCAD Civil 3D中需完成道路装配后，建立道路曲面后与地形曲面比较进行土石方计算。土石方计算对比如表1，并在图中绘制EICAD与AutoCAD Civil 3D填、挖方比值图，如图2、图3。
图3.填方比值图
从上述图表中可以看出，采用EICAD和AutoCAD Civil 3D估算的土石方相差较大，且没有规律可循。以较短的15号路分析，平面图如图4：
在AutoCAD Civil 3D中，地形曲面由图4中圆圈的高程点构网而成。故可以看出，AutoCAD Civil 3D中起点地面高程约为27m，由此估算的土石方数量，AutoCAD Civil 3D挖方数量远大于EICAD挖方数量。因为本次收集地形图为1：5000地形图，适用于工程可行性研究的精度要求，数量的准确性需要在施工图阶段进一步的验证。土石方合计数量中，挖方数量比较接近，填方数量的差值也没有数量级的差别。在EICAD中，纵断面高程均为人为读数，存在一定的误差，故本次设计采用AutoCAD Civil 3D估算值。在地形图中，塘、沟等一般没有高程点，而在人工读数中可以人为考虑一定的高差，由此也给AutoCAD Civil 3D估算值带来不小的误差。
3.3场地的设计
在EICAD等传统软件计算场地土石方，一般采用先以场地的对称轴设计条路线，然后读取地面线高程与代表型横断面地面线，再根据四周道路设计标高推算路线纵断面设计高，最后估算场地土石方数量。传统的设计方法比较繁琐，且人工读数较大，耗时费力，效率较为低下。本次设计采用AutoCAD Civil 3D进行此项设计。第一步，将道路边线围成的地块边线转化为多段线。第二步，创建放坡，将多段线转化为要素线，并赋予关键点的高程。第三步，放坡至低于要素线标高0.5m，作为场地设计高程。最后，通过查询放坡组特性，得出场地的土石方。部分地块放坡模型如图5。
图5 地块放坡图
4.问题与建议
AutoCAD Civil 3D是一款重要的BIM解决方案和设计工作工具平台，已经看出AutoCAD Civil 3D在地形处理上有巨大优势，提供的三维曲面为道路设计与计算带来了极大便利。本次工程可行性研究阶段运用AutoCAD Civil 3D也遇到了相当的问题，如通过传统地形图转化为三维地形图多次反复，在地块放坡中是否可运用每条道路部分段落进行放坡处理地块等等问题，需要进一步的探索。进一步的探索包括，定制满足公司要求的施工图模板文件；自动生成道路设计后各种数量表等等。
5.结语
BIM 是一种全新的理念，它涉及到从规划、设计理论到施工、维护技术的一系列创新和变革，是建筑业信息化的发展趋势。BIM 的研究对于实现建筑生命期管理，提高建筑行业设计、施工、运营的科学技术水平，促进建筑业全面信息化和现代化，具有重要的应用价值和广阔的应用前景[1]。我们认真学习、结合实际、努力实践、勇于探索才能尽快走出一条新的设计之路。
参考文献：
[1]任耀.AutoCAD Civil3D 2013应用宝典 [M] .2013
论文作者:蒋礼勇1,吴楚钢2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/6/26
标签：高程论文; 道路论文; 土石方论文; 纵断面论文; 地形论文; 曲面论文; 工程论文; 《防护工程》2019年第6期论文;