文章编号:1006—2610(2018)02—0046—04
ZDM 软
软
件在土方开挖工程量计算中的应用
汪 李 艳
1
, 杨 摇 珂
1
, 王 春 娟
2
(1. 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安摇 710065;2. 陕西省水务集团,西安摇 710016)
摘摇 要:ZDM 软件已广泛应用于水利水电行业中的管线、堤防、河道等长距离工程的土石方量计算。 笔者简要介绍
了 ZDM 软件的开挖计算软件包中剖面法、放坡法和三维实体法的 3 种开挖计算方法及其优缺点。 剖面法适用于
任何地形和建筑物体型的土方挖填量计算,计算精度高。 根据线路调整能够自动更新,修改方便,大幅度提高工作
效率。
关键词:ZDM 软件;土方开挖;工程量;计算方法
中图分类号:TP319;TV222. 2摇 摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 摇 DOI:10. 3969 / j. issn. 1006-2610. 2018. 02. 011
Application of ZDM Software in Computation of Earth Excavation Work Quantity
WANG Liyan
1
, YANG Ke
1
, WANG Chunjuan
2
(1. Northwest Engineering Co. , Ltd. , Xi'a摇 710065, China;2. Shaanxi Provincial Water Group, Xi'an摇 710016, China)
Abstract:ZDM software is widely applied in computation of earth-rock excavation of such a long distance works as pipeline, embank鄄
ment, waterway, etc of water resources and hydropower projects. Three computation methods ( profile, sloping and 3D solid) and their
advantages & disadvantages for excavation in the excavation package of ZDM software are described briefly. The profile method is applica鄄
ble to computation of earth excavation and embankment for any topography and structural outline. Its computing precision is high. Based
on route adjustment, it can automatically update, modification is easy and work efficiency is improved largely.
Key words: ZDM software; earth excavation; work quantity; computation method
摇 摇 收稿日期:2017-09-12
摇 摇 作者简介:汪李艳(1985- ) ,男,安徽省怀宁县人,工程师,从事
专业为水利与基础设施工程建设工作.
1摇 ZDM 软件介绍
ZDM 软件是在 AutoCAD 平台上开发出来的一
款 CAD 辅助设计软件,可以广泛应用于水利水电行
业的各个专业。 该软件由 184 项通用功能与 232 项
专业功能组成了土建、管道、电气共 3 个专业模块,
包含了钢筋图、建筑规划、渠道、管线、堤防及河道设
计、管网水力计算以及开挖计算等不同功能的软件
包共 10 余种,含有制图命令约 600 多条。 经过大量
的工程设计实践验证,ZDM 软件能够大幅提高设计
人员的工作效率,节省大量的制图时间。 该软件的
渠道、管线、堤防及河道设计软件包特别是对长线路
工程的设计效率有较显著的提高
[1]
。 同样,在该软
件中占据重要地位的开挖计算软件包功能也非常强
大。 其中,针对土方工程量的计算根据其功能与适
用范围的设计有 3 种不同的方法
[2-3]
:剖面法、放坡
法和三维实体法。
2摇 3 种土方量计算方法的分析与比较
本文根 据已 施 工的 某 管道 工 程
[4-5]
中 的 一 段
(见图 1),就 ZDM 软件 3 种土方工程量计算方法的
计算过程、适用性及其优缺点等方面进行分析比较。
无论是哪种计算方法,都必须以精确的测绘地形图为
基础,并利用该软件对地形图进行必要的处理。
2. 1摇 剖面法
剖面法
[4]
是指在管线平面布置图中设置等距
离的剖切桩号,再剖切横断面并插入设计开挖断面,
然后在横剖图上计算挖填量,最后汇总统计生成工
程量表。 该方法基本步骤如下
[1]
。
(1) bzzh:标注管线首尾两端及各拐点桩号。
(2) dxpm:剖切管道中心线纵断面,然后在该
纵断面图上根据地形、管道的设计埋深以及其他要
求来确定管道的设计开挖底部高程。
(3) bzzh2:在平面布置图上对管线设置等距离
的剖切桩号,本例每 30 m 设置 1 个桩号(剖切桩号
64
汪李艳,杨珂,王春娟. ZDM 软件在土方开挖工程量计算中的应用
詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨
的疏密是影响土方工程量计算精度的因素之一)。
(4) p_bg:在平面布置图上设置管道中心线的
设计开挖底部高程。 将第 2 步设置好的管道中心线
设计开挖底部高程通过 cr 及 uppm 命令导入到管道
中心线平面布置图中(见图 2)。
(5) dxpm:剖切管道平面图上各桩号所对应的
横剖面。
(6) indm:批量对第 5 步中每个横剖面插入设
计开挖断面(见图 3)。
(7) kwarea:批量计算每个横断面的土方开挖
量
(8) calarea:根据管道实际长度按断面平均法
计算开挖工程量,并在 CAD 图上直接生成计算表格
(见表 1)。
图 1摇 管道平面布置图
图 2摇 带桩号及处理后的管道平面布置图
74
西北水电·2018 年·第 2 期
詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨
图 3摇 开挖断面图摇 摇 单位:m
表 1摇 剖面法计算成果表
桩号
/ m
间距 L
/ m
挖方
A / m
2
A / m
2
V / m
3
0+000. 00 摇 3. 94 摇 摇
0+030. 00 30 3. 94 3. 94 118. 2
0+060. 00 30 3. 95 3. 95 118. 36
0+090. 00 30 3. 92 3. 94 118. 06
0+120. 00 30 3. 95 3. 94 118. 06
0+150. 00 30. 01 4. 18 4. 07 121. 99
0+180. 00 30 4. 19 4. 19 125. 55
0+210. 00 30 3. 94 4. 07 121. 95
0+240. 00 30 3. 91 3. 93 117. 76
0+270. 00 30. 01 4. 09 4. 00 120. 04
0+300. 00 30 3. 94 4. 02 120. 46
0+330. 00 30. 01 3. 95 3. 95 118. 39
0+360. 00 30. 01 3. 99 3. 97 119. 13
0+390. 00 30 3. 94 3. 97 118. 95
0+420. 00 30. 01 3. 97 3. 96 118. 71
0+430. 48 10. 48 3. 95 3. 96 41. 51
工程量合计 摇 摇 摇 1717. 11
2. 2摇 放坡法
放坡法
[5-6]
是直接在管线平面图中根据开挖坡
比绘制放坡线,并按设计开挖断面进行土方挖填的
计算。 实际计算时对梯形开挖断面分别计算第玉部
分及第域部分工程量,最终计算结果为玉、域部分工
程量之和(见图 4)。
图 4摇 开挖断面计算分块图
该方法基本步骤如下
[1]
。
(1) p_bg:在平面布置图上设置管道中心线的设
计开挖底部高程(直接采用第 1 种方法的基础数据)。
(2) ofpbg:根据管道设计开挖槽底宽度,偏移
中心线。
(3) fpx:根据拟定的开挖坡比绘制管槽两侧放
坡线(见图 5)。
(4) pjx:生成坡脚线并计算第玉部分开挖工程
量。 所谓坡脚线即为放坡线与地面线结合而生成的
开挖线。
(5) tltw:计算第域部分开挖工程量。
最终两部分计算结果(见图 5)。
2. 3摇 三维实体法
三维实体法
[7]
是指在管线平面图中建立三维实
体模型,并进行土方挖填的计算。 ZDM 软件可以建
立几种简单的三维实体模型,如楔形实体、带状实体、
方变圆实体及异形城门洞实体等,对实体进行差集计
算,即可求出土方挖填量。 该方法基本步骤如下。
(1) bzzh:标注管线首尾两端及各拐点桩号。
(2) p_bg:在平面布置图上设置管道中心线的
设计开挖底部高程(直接采用第 1 种方法的基础数
据)。
(3) tran3d:将二维多段线转换为三维多段线。
(4) stls:此步先制作一个封闭的开挖断面,再
将该开挖断面放入管道平面图中进行三维拉伸。
(5) dx_solid:沿管道中心线采用多段线设置一
个封闭区域,建立实体地面以及管道带状三维实体
模型(见图 6)。
(6) calwtf:直接通过第 5 步建立的实体模型进
行管道土方开挖计算。
2. 4摇 计算结果分析
以上 3 种土方挖填计算方法的计算结果见表
2
[8]
。
表 2摇 3 种方法计算成果比较表
计算项目
施工量
/ m
3
剖面法
/ m
3
放坡法
/ m
3
三维实体法
/ m
3
土方开挖 1930 2017 2200 2158
根据表 2 可以看出,剖面法的计算结果最接近
实际施工所发生的工程量,误差仅为 4. 5% ,若是缩
小桩号计算间距,误差还可以减小。
3摇 结摇 语
ZDM 软件 3 种挖填计算方法各有优缺点,且每
种方法的适用范围、精度、易操作性都有所不同,具
体如下:
(1) 剖面法可适用于任何地形和建筑物体型的
土方挖填计算,也适用于工程的各个设计阶段并特
别适用于长距离工程,计算精度依赖于桩号设置的
疏密程度,尤其在地形起伏较大的位置,若要获得较
84
汪李艳,杨珂,王春娟. ZDM 软件在土方开挖工程量计算中的应用
詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨
为精确的计算结果,需要减小断面间距,增加断面个
数。 该方法优势在于一旦平面线路调整,可以根据
线路的调整对相关联的纵断面图、横断面图进行自
动更新,修改方便。 该方法虽然步骤较多但可操作
性强,设计人员能够较快而且熟练的掌握,也是使用
频率最高的一种方法。
图 5摇 放坡法计算原理及计算结果图
图 6摇 管道开挖实体模型
摇 摇 (2) 放坡法和三维实体法适用于工程的前期规
划及可研阶段(工程量计算精度的要求不是很高),
对工程的初设阶段、施工详图阶段以及长距离工程
并不推荐。 这两种方法的最大优点是无需剖切横断
面进行开挖计算,挖填方的组合计算较方便。 随着
地形越复杂,距离越长,这两种方法的计算过程也很
长,计算的精度也难以保证,因为在计算过程中对地
形做了很多近似处理。 况且,一旦平面线路调整,必
须重新建模并计算,修改不方便。 这两种方法都是
直接在平面图上进行操作并得到计算结果,没有形
成纵横断面图的相关数据,为以后成图工作带来很
大不方便。
剖面法、放坡法和三维实体法 3 种挖填计算工
具是 ZDM 软件的核心内容之一,其中剖面法有其广
泛的实用性,相对放坡法和三维实体法,计算精度也
更容易被设计人员把握,同时还可以结合 ZDM 软件
中的纵、横断面图模块共同使用,后期成图工作也显
得尤为方便,设计人员可以在较为紧张的设计周期
内大幅提高工作效率。
参考文献:
[1] 摇 张 东 明. ZDM 水 工 设 计 软 件 使 用 手 册 研 究 报 告 [ M / OL] .
(2011-07 -15) [2018 -03 -07 ] https: / / max. book118. com / ht鄄
ml / 2017 / 0329 / 97809505. shtm.
[2]摇 张健君. 基于 ZDM 软件的土方挖填快速计算[ J]. 水利科技与
经济,2015,21(07):115-117.
[3]摇 吕圆芳. 浅谈土方量计算的方法[J]. 山西建筑,2011,37(30):
208-208.
[4] 摇 曾楚武. ZDM 软件在灌区渠道中改建设计中的应用[ J]. 人民
珠江,2012,(03):65-68.
[5] 摇 方腾卫. ZDM 制图软件在中小河流治理工程中的运用[ J]. 广
东水利水电,2016(05):105-106.
[6] 摇 龚艳光. ZDM 软件在河道整治工程中的应用[ J]. 城市建设理
论研究,2013(11):33-37.
[7] 摇 吴栋桥,杨一闻. 浅谈 Civil3D 及 ZDM 软件在灌区工程设计中
的应用[ J] . 城市建设理论研究,2014(28):23-24.
[8] 摇 苏艳霞,王三虎. ZDM 软件在计算中的应用与分析[ J]. 硅谷 ,
2012,(06):118-119.
94
西北水电·2018 年·第 2 期
詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨詨