基于GeoDIG的公路路基算量軟件的設計與實現(xiàn)

張成

摘 ?要：本文介紹了公路工程路基防護設計中常用的工程量計算方法和流程，并針對其中制約工作效率的環(huán)節(jié)提出了軟件解決方案，利用C#語言設計了簡潔的操作界面，實現(xiàn)了利用GeoDIG路基防護設計軟件導出的excel數(shù)據(jù)文件和“通用表”進行自動算量的目標。經(jīng)測試表明，該軟件貼合實際生產(chǎn)需求，算量之前的設計工作不需做任何改變，顯著提高了路基防護工程量計算效率和計算精度，可為具有同類問題的讀者提供參考。

關鍵詞：GeoDIG;路基;工程量;軟件

中圖分類號：TP311.1 ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：This paper introduces the commonly used calculation method and process of subgrade protection quantities in the design of highway engineering，and puts forward the software solution for the link restricting the working efficiency.This paper designs a software with simple operation interface by C #，to achieve the goal of automatic calculation of quantities by using "Standard File" and the data that derived from GeoDIG subgrade protection design software.The test shows that the software meets the actual production requirements，and the design work before calculation does not need to be changed，which significantly improves the calculation efficiency and accuracy of subgrade protection work，and can provide guidance for readers with similar problems.

Keywords：GeoDIG;subgrade;quantities;software

1 ? 引言（Introduction）

“GeoDIG-路基CAD設計系統(tǒng)”是我院自主研發(fā)的路基設計軟件，在Autodesk圖形環(huán)境下應用，類似于建筑 CAD、機械CAD等CAD輔助設計軟件，可理解為巖土工程CAD。在CAD圖形環(huán)境下擴充定義了大量適合于工程地質、路基設計的圖形實體，如地質勘探點平面、勘探點剖面、地質剖面、地質界線、路基橫斷面、路基斷面工程措施、路基正面圖、路基平面圖等一系列CAD實體（Entity），為巖土工程CAD設計、制圖提供了方便快捷的工具[1]。

我院在公路工程的路基防護設計中采用了該設計系統(tǒng)，大大提高了路基防護工程的設計效率。但是，“GeoDIG-路基CAD設計系統(tǒng)”是針對鐵路路基設計而開發(fā)，其導出的工程數(shù)量表不能滿足公路行業(yè)要求，路基防護工程數(shù)量只能按照傳統(tǒng)的通用表方式進行計算，即依靠人工讀取基礎數(shù)據(jù)，再填入已編好的算量通用表中，效率低下，且容易出錯。使得該系統(tǒng)在工程數(shù)量計算這一環(huán)節(jié)制約了生產(chǎn)效率。本文針對這一問題提出了軟件解決方案，以實現(xiàn)自動計算路基防護工程量的目標。

2 ?路基防護工程量計算方法和流程（The method and process of computing subgrade protection quantities）

公路工程常見的路基防護工程量計算方法和流程為：根據(jù)各個項目的通用圖，編制各類工程數(shù)量的通用表文件[2-4]，例如“填方邊坡防護工程數(shù)量表”“深挖路基防護工程數(shù)量表（錨桿格梁）”“路基路面排水工程數(shù)量表（路堤排水溝）”等，通用表中包含各個子項工程量的計算公式，例如某項目邊坡防護工程數(shù)量表中拱形骨架植草包含段落長度、土方回填量、現(xiàn)澆C20砼、C25砼、M7.5砂漿等。設計人員在CAD環(huán)境下設計好路基防護后，向通用表中填入基礎數(shù)據(jù)。以路堤邊坡防護工程量計算為例，首先要根據(jù)最大植草高度，在各個斷面中查找屬于同一坡級、連續(xù)且坡高小于最大植草高度的數(shù)據(jù)，求其平均值、起始點樁號、冠號、級數(shù)、左右側、坡率，填入通用表模板中（圖1）。

可是，在施工圖設計階段一般10m一個斷面，假如一個路基防護段的長度為10km，則斷面數(shù)量達到1000個，設計人員需要從1000個斷面中逐個讀取數(shù)據(jù)，并通過整理后填入通用表中，工作量巨大，耗時費力且容易出錯。迫切需要一款簡單易用的軟件，替代這部分的手工作業(yè)，提高工作效率，減少人為誤差。

3 ? 軟件解決方案（Software solutions）

3.1 ? 軟件開發(fā)說明

針對上述問題，課題組擬以面向對象（OOP）的編程思想，結合傳統(tǒng)的路基防護工程量計算流程，利用GeoDIG路基防護設計軟件導出的excel數(shù)據(jù)文件和“通用表”以實現(xiàn)進行自動算量的目標[5-7]。程序設計總體技術路線見圖2。

根據(jù)以上總體技術路線，各步驟的關鍵技術如下所述：

（1）程序首先將excel中的數(shù)據(jù)抽象為各個類，并定義相應屬性和方法，然后從excel文件中讀取所需的數(shù)據(jù)，存儲至自定義類的變量中。excel數(shù)據(jù)來源于路基防護設計斷面，即“GeoDIG-路基CAD設計系統(tǒng)”軟件在完成路基防護設計以后，可以按照固定格式批量導出各個斷面防護措施的詳細數(shù)據(jù)，例如“路堤邊坡”中包含每個斷面各級邊坡的坡高、左右側、級數(shù)、樁號等信息，“路堤排水溝”中包含每個斷面中排水溝的左右側、級數(shù)、樁號等信息。

（2）路基防護工點和橋隧銜接處的處理方式為以橋隧的起訖樁號為分界，對于橋隧范圍內的路基防護工程數(shù)量另外單獨計算。一段路基工點與橋或隧的關系存在6中情況，需要判斷情況2、3、4是否存在，以及存在多少，并記錄以哪種情況存在，然后按樁號對記錄的橋隧進行排序，然后按照圖3所示算法進行分情況處理（圖3）。程序可自動讀取橋隧表中的信息并完成分段。

（3）程序依照傳統(tǒng)的路基防護工程量計算流程，采用基于通用表模板的方式進行工作。在程序目錄下設置有“＼＼通用表”文件，存儲設定好的通用表模板;在“＼＼temp”文件存放保存計算結果的臨時文件，根據(jù)計算內容復制通用表模板中的sheet表到臨時存儲文件中，最后填入處理好的結果數(shù)據(jù)。

（4）計算參數(shù)設置處理方式為，在程序目錄下設置“＼＼Default”文件，存儲計算參數(shù)的設置值，例如不同類型排水溝斷面面積、不同擋墻高度對應的斷面污工面積等，具體項目設計時專冊設置好本項目的適用參數(shù)，然后導出發(fā)送給各設計人員，各設計人員導入?yún)?shù)文件即可。參數(shù)設置界面如圖4所示。

3.2 ? 軟件界面設計

本軟件實現(xiàn)了將Excel嵌套到程序主界面中，可使用excel工具對表格進行編輯。依照傳統(tǒng)的路基防護工程量計算流程，通過輸入“GeoDIG-路基CAD設計系統(tǒng)”導出的數(shù)據(jù)（excel文件）、橋隧表、關聯(lián)已編制好的公路路基算量通用表模板、設置計算參數(shù)，實現(xiàn)對輸入數(shù)據(jù)的整理，并將結果輸出到對應的通用表模板中。

在主界面中提供了路堤邊坡計算、路堤排水溝計算、路堤擋土墻計算、路塹邊坡計算、路塹排水溝計算、路塹擋土墻計算、路塹錨桿計算、路塹錨索計算，共八個功能模塊，以及 “一鍵計算”“批量打印”功能的點擊入口，可通過點擊模塊的按鈕啟動相應功能（圖5）。其中“一鍵計算”可一次性完成八個模塊的計算功能，“批量打印”可依次打印各個Sheet表。

進入計算后，完成每步操作，點擊下一步按鈕即可繼續(xù)進行操作。以“一鍵計算”模塊為例，首先是“源數(shù)據(jù)”頁面，用于選擇工具箱斷面數(shù)據(jù)文件，點擊“添加”按鈕彈出文件選擇對話框，選擇excel文件后點擊確定即可，還可點擊添加擋土墻正面圖數(shù)據(jù)文件;然后，選擇橋隧表文件，程序自動識別橋表中的sheet頁，根據(jù)各標段需要向右側列表添加，用戶可根據(jù)情況設置所需讀取信息在橋隧表中的列數(shù)，如圖6所示。

下一步，設置或導入計算參數(shù)，如圖4所示，還可對“邊坡坡高計算精度”和“最大植草高度”進行設置，最大植草高度是拱形骨架和植草防護兩種措施的臨界坡高值?！癎eoDIG-路基CAD設計系統(tǒng)”導出的斷面設計數(shù)據(jù)信息中，只有排水溝斷面面積可用來判斷不同類型的排水溝，因此，需要設定不同類型排水溝斷面面積的判斷條件。若需添加排水溝類型，用戶在空白行輸入排水溝類型、最小面積、最大面積即可;若需刪除排水溝類型，選中該行任一單元格，按Delete鍵即可。

最后，設置當前項目適用的通用表模板，若無可用模板，則點擊“導入新模板”按鈕，選擇模板文件，單擊“置為當前”按鈕即可。通用表模板為excel文件，放在程序所在目錄的“＼＼通用表”文件夾下，用戶也可直接進入此文件夾，對通用表模板文件進行添加、刪除、編輯等操作。此外，主界面“通用表”菜單下有其他針對通用表的操作，例如“合并通用表”命令可將多個excel文件中的sheet合并至一個excel文件中，以形成通用表模板文件。最后一個頁面，選擇所需計算項，點擊“開始計算”即可等待程序運行（圖7）。

程序計算完成后會在主界面中打開結果文件，用戶可直接利用excel工具對其進行再加工，最后可通過“文件”菜單下的“另存為”命令保存文件，也可使用“打印”命令對結果進行打印。

4 ? 結論（Conclusion）

本文介紹了公路工程路基防護設計中常用的工程量計算方法和流程，并針對其中制約工作效率的環(huán)節(jié)提出了軟件解決方案，利用C#語言設計了簡潔的操作界面，實現(xiàn)了利用GeoDIG路基防護設計軟件導出的excel數(shù)據(jù)文件和“通用表”進行自動算量的目標。經(jīng)測試表明，該軟件貼合實際生產(chǎn)需求，算量之前的設計工作不需要做任何改變，即可以充分利用“GeoDIG-路基CAD設計系統(tǒng)”強大的路基防護設計功能，解決了其在公路路基防護工程量計算環(huán)節(jié)的不足，顯著提高了工程量計算效率和計算精度可在生產(chǎn)中大范圍推廣應用。

參考文獻（References）

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作者簡介：

張 ?成（1986-），男，本科，工程師.研究領域：公路工程設計與信息化技術應用研究.