李雷

摘  要：“要想富，先修路”，道路的建设将有助于各地之间的沟通，加快物资在各地之间的流转，促进各地之间的人员交流与商贸往来。相对于国内良好的公路网络体系，非洲基础设施落后，自然环境恶劣，从而为非洲的道路建设带来了极大的困难。土方的挖掘是道路建设的基本项目工程，由于土方挖掘涉及的量比较大且较为繁琐，从而对土方量的计算带来了较大的难度。文章以某道路建设工程为例，就CASS软件在土方量计算中的应用进行了分析介紹。

关键词：土方量计算;CASS软件;道路

中图分类号：TU751       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）09-0049-02

Abstract： As the saying goes， "If you want to be rich， you must first build roads." The construction of roads will facilitate communication between places， speed up the flow of goods and materials between places， and promote personnel exchanges and business exchanges between places. Compared with the good domestic road network system， the infrastructure of Africa is backward and the natural environment is bad， which brings great difficulties to the road construction in Africa. Earthwork excavation is the basic project of road construction. Because the amount of earthwork excavation is relatively large and tedious， it brings great difficulty to the calculation of earthwork quantity. Taking a road construction project as an example， this paper analyzes and introduces the application of CASS software in earthwork calculation.

Keywords： earthwork calculation; CASS software; road

前言

土方量的计算是工程建设中最基础同时也是最繁琐的工作之一，由于其计算工作量大且繁琐，从而为土方量的计算带来了较大的难度。为提高计算效率，通过在土方量计算中引入了CASS软件，借助于CASS软件将能够有效提高土方量计算的效率。本文以CASS软件的土方量计算原理为基础，就如何应用CASS软件及CASS软件应用中所需注意的问题进行了分析介绍。

1 CASS软件计算土方量的原理与计算方案

CASS软件是一种基于测绘建模完成土方量计算的软件系统，其内部设置有多种不同的土方量计算方案，如DTM模型、断面法、方网格、等高线等。不同的计算方案应对于不同的场景，且计算结果也不尽相同，为了在应用CASS软件进行土方量计算时获得较为准确的计算结果，需要对各种计算方案的特点进行分析，从而在应用CASS软件计算土方量时能够结合项目特点选择最优化的计算方案。

2 CASS软件土方量计算方案的特点分析

2.1 DTM模型土方量计算方案

此方案是建筑土方所具有的高程点为基点连接建立起三角网络，进而形成DTM模型。该模型将以工程项目的实际测量数值为地面点坐标（X/Y/Z），根据模型方案生成的三角网来对土方量进行计算，每个连接所形成的三角网络会将模型划分成独立的三棱锥，通过对各三棱锥进行体积计算并在最后将各三棱锥体积进行综合相加完成土方量的计算。该计算数值不仅可以作为填方量同时也可以作为挖方量的参考计算量。三角网模型如图1所示。

2.2 方格网法土方量计算方案

方格网法与三角网相互类似，不同的是三角网法是以已有高程为基点建立网络模型而方格网络则是以实测地面点作为坐标点（X/Y/Z）并设计高程，方格网法形成的是方格网，通过计算方格网的体积来计算土方挖掘量，并将所计算的数值进行累加最终计算出土方量，在计算土方量的同时还能够绘制出填挖方的分界线。在应用CASS9.0软件以方网格法方案进行计算时，首先需要就计算范围进行规划，使用复合线对计算范围进行标定，而后利用CASS9.0软件中的“方格网法计算土方”指令选定方格网计算法，在随后弹出的菜单中输入平整高程、网格边长，系统将会对输入的数据进行自动计算并最终算出所需计算的土方量。方格网法是一种在CASS9.0软件中应用较为广泛的土方量计算方法。需要注意的，在选定此方法后，系统首先将会对方格4顶点处的高程进行相加并计算平均值（如果4顶点没有高程，则通过对4顶点周边的高程点内插应以标定顶点处的高程），计算出的平均值与设计高程相比较并取两者的差值用以作为方格的平整高程，顶点平均值与设计高程的差值与方格的边长按照长方体体积公式即可算出方格的土方量。相较于三角网格法，方格网法的计算简单直观，操作简便，应用较为广泛，多应用于平面、斜面及三角网等情况，其能够利用高程点坐标数据完成高程点的计算。

2.3 断面法土方量计算方案

断面法土方量计算方案多适用于道路、场地区域等土方量的计算，对于复杂程度较高的地形可以采用任意断面法，在应用断面法计算土方量时必须要确保所设置参数的准确性。断面法土方量计算方案主要分为道路断面、场地断面和任意断面、二断面线间的土方计算等四种。在应用断面法土方量计算方案时主要会经历以下4个环节：（1）里程文件的生成。（2）土方计算类型的选定。（3）计算参数的给定。（4）土方量的计算。里程文件主要包含的是用离散方法所给定的实际地形的参数，余下的几个步骤都是在所给定里程文件的基础上所完成的。里程文件所包含的用离散方法所给定的地形参数是通过纵断面、复合线、等高线、三角网、手工输入及编辑等方式完成的，所包含的数据量大且繁杂。在完成了里程文件的生成后，即可进行土方计算类型的选定，通过给定土方计算类型的参数即可在图上完成道路纵横断面的描述与绘制，后续的土方量的计算将以此为依据，CASS9.0软件将会自动的在所生成的图上绘出土方计算表以供计算人员查看和统计。需要注意的是，断面法土方量计算方案中的二断面线间土方量计算器主要计算的是两工期或是土石方分界土方的土方量。不同工期的两工期高程文件将按照一期工程、二期工程分别生成里程文件一与里程文件二，利用上述数据即可完成土方量计算。断面法土方量计算方案的原理与流程如上述步骤所示，而在实际的应用时将按照下述步骤。在应用CASS9.0软件时，按照工程应用-断面法土方计算-道路断面的顺序选定命令，首先导入道路的里程文件，载入道路的实际地形参数。其后在弹出的对话框中输入中心桩高程，路宽等道路参数完成道路纵、横断面的绘制，生成纵、横断面线，结合所生成的道路纵、横断面参数与绘图进行相应的数据修正，确保相关参数的准确性，在完成参数的校验后即可完成道路土方量的计算。在应用断面法土方量计算方案时需要注意的是断面法土方量计算方案计算土方量时将会受到多种条件因素的限制，无法对断面法所计算出的土方量进行准确性和可靠性的评估，尤其是在应用断面法时遭遇较大变化及不规律的两断面间变化时，计算难度将大幅增加，增大了土方量计算的难度与计算量。

2.4 手工输入里程文件断面法计算土方量

此方法是以道路中桩为基准，沿着道路中线的横剖面采集道路的断面数据，而后将所采集到的数据手动输入到CASS9.0软件中，完成高程点的输入。在完成了相关数据的输入后，使用复合线将所输入进CASS9.0软件的道路中桩相连接，形成道路中线。在完成了道路中线后将两条复合线以道路中线为中心向右偏移60m。在完成了数据的输入后，按照工程应用-查询两点间距离及方位的命令完成各断面测量高程与断面中桩距离的测量，并将相关数据存储在里程文件中。在手工输入里程文件断面法中将中桩处标记为坐标0.00，中桩的左边为负向坐标，中桩的右侧为正向坐标。

3 各土方量计算方法的误差对比

以非洲某道路工程为例，分别以断面法、网格法与手工输入里程文件的断面法来测算道路土方量，并以填方量为基准测算不同土方量计算方法所存在的误差。三种方法都具有相同的平整面积和高差数据。三种方法所计算出的土方量数据如下表1、2、3所示。

土方量整理计算结果

由上述结果可以看出，土方量的计算受到計算方法、断面间距以及方格边长等参数的影响。总体来说，在上述3种方法中，手工输入里程断面法在计算道路施工土方量误差最小，精度最高，因此在道路工程项目土方量计算中采用手工输入里程断面法为宜。

4 结束语

道路工程土方量的计算极为繁琐，加之受项目地复杂情况的影响导致其不易算出。通过应用CASS9.0软件能够有效的解决土方量的计算困难，提高计算的效率。本文在分析CASS9.0软件计算原理的基础上就土方量计算方案进行了分析介绍，并以某道路项目为例就土方量计算结果进行了对比分析，确定了在计算道路土方量时宜采用手工输入里程断面法。

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