基于C#的勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用

何江洋

（華東建筑集團(tuán)股份有限公司地下空間與工程設(shè)計(jì)研究院上海申元巖土工程有限公司 上海市 200011）

1 引言

1.1 勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫存在的現(xiàn)狀問(wèn)題分析

勘察標(biāo)書(shū)的撰寫是勘察工作的重要組成部分，現(xiàn)階段勘察標(biāo)書(shū)文字的撰寫主要在Office Word上完成，由于工程師在撰寫標(biāo)書(shū)仍采用人工在電腦上逐字輸入，進(jìn)行各項(xiàng)計(jì)算分析和表格數(shù)據(jù)填寫，勘察工程師每次需花費(fèi)大量時(shí)間撰寫技術(shù)標(biāo)文字，影響工作效率。同時(shí)，由于勘察技術(shù)標(biāo)文字內(nèi)容繁雜，當(dāng)勘察標(biāo)書(shū)的方案在審核修改、設(shè)計(jì)方案變更時(shí)，需重新計(jì)算標(biāo)書(shū)中的細(xì)節(jié)（如土層詳細(xì)描述、擬建物的樁基承載力要求、天然地基承載力、樁基承載力、基坑承壓水突涌可能性分析等），消耗大量時(shí)間。由于數(shù)據(jù)復(fù)雜，仍會(huì)有出錯(cuò)的幾率，影響報(bào)價(jià)的準(zhǔn)確性。目前，一般的勘察公司每年各類勘察投標(biāo)約達(dá)200～500份，每份標(biāo)書(shū)都需工程師人工在Word中撰寫，存在較多的重復(fù)性工作內(nèi)容。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的逐年擴(kuò)大，如何提高勘察工程師技術(shù)標(biāo)撰寫效率也是亟需解決的問(wèn)題。

鑒于以上巖土工程勘察技術(shù)標(biāo)文字撰寫中存在的現(xiàn)狀問(wèn)題，本文旨在研發(fā)出一套基于C#編程語(yǔ)言的勘察技術(shù)標(biāo)智能編寫軟件，通過(guò)VSTO插件工具和獨(dú)立軟件操作界面相結(jié)合的人性化設(shè)計(jì)，大幅減少低效重復(fù)勞動(dòng)，提高勘察工作的效率和效益。

1.2 研究目標(biāo)與內(nèi)容

C#編程語(yǔ)言可以調(diào)用Excel、Word、PPT、數(shù)據(jù)庫(kù)等眾多軟件，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。本次研究旨在利用C#編程語(yǔ)言，研發(fā)具有Word VSTO插件和用戶操作界面的勘察技術(shù)標(biāo)文字智能編寫軟件，將行業(yè)規(guī)范和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)寫入勘察技術(shù)標(biāo)文字智能編寫軟件的內(nèi)置代碼中，用戶輸入基本信息后，軟件可整合原始信息完成分析計(jì)算和判斷，在Word中自動(dòng)生成全套的目錄、小節(jié)標(biāo)題、表格和文字等技術(shù)標(biāo)內(nèi)容，大幅提高工程師勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫的效率。

1.3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）自動(dòng)匹配生成勘察規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文字；

（2）自動(dòng)匹配生成勘察方案編制原則及方案文字說(shuō)明；

（3）自動(dòng)匹配生成勘察報(bào)告書(shū)擬定的章節(jié)內(nèi)容和提交的主要圖件文字說(shuō)明；

（4）自動(dòng)生成場(chǎng)區(qū)土層分析與評(píng)價(jià)文字說(shuō)明；

（5）自動(dòng)完成潛水與承壓水分析模塊的計(jì)算與分析文字；

（6）自動(dòng)完成基礎(chǔ)方案預(yù)分析與計(jì)算文字說(shuō)明；

（7）自動(dòng)完成樁基礎(chǔ)計(jì)算分析；

（8）自動(dòng)完成基坑圍護(hù)及施工方案分析。

2 勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件的運(yùn)行流程與數(shù)據(jù)源

2.1 人性化功能設(shè)計(jì)

考慮到工程師在寫作技術(shù)標(biāo)書(shū)時(shí)的日常工作習(xí)慣，勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫包括Word VSTO插件（圖1）、軟件主窗體（如圖3～4）兩個(gè)主要組成部分，在進(jìn)行標(biāo)書(shū)寫作時(shí)可隨時(shí)點(diǎn)擊Word工具欄上新增的VSTO插件工具進(jìn)行使用?？辈旒夹g(shù)標(biāo)文字編寫軟件流程如圖2所示，下文將對(duì)軟件運(yùn)行流程進(jìn)行介紹。

圖1：勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件的Word VSTO插件工具

圖2：程序設(shè)計(jì)流程圖

圖3：勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件—樁基分析模塊界面

2.2 工程基本信息的輸入

2.2.1 輸入工程基本信息

工程基本信息主要包括：項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目位置、場(chǎng)地所處沉積環(huán)境、建筑物等級(jí)、擬建場(chǎng)區(qū)等級(jí)、勘察項(xiàng)目等級(jí)、是否有基坑、基坑安全級(jí)別、基坑環(huán)境保護(hù)級(jí)別、場(chǎng)地現(xiàn)狀、是否有明浜暗浜、場(chǎng)地周邊是否鄰近歷史保護(hù)建筑、場(chǎng)地是否位于地鐵保護(hù)范圍內(nèi)、場(chǎng)地周邊是否鄰近道路等信息。

軟件將根據(jù)以上基本信息，自動(dòng)判斷和更新技術(shù)標(biāo)文字中的內(nèi)容，如：

（1）如有基坑，則根據(jù)基坑的深度和安全等級(jí)，推薦不同的基坑圍護(hù)方式，在“現(xiàn)場(chǎng)勘察手段及原位測(cè)試方法”分析時(shí)，根據(jù)是否有基坑、基坑等級(jí)，判斷是否要添加十字板試驗(yàn)、注水試驗(yàn)等原位測(cè)試試驗(yàn)，在“力學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目”分析時(shí)，判斷是否需要補(bǔ)充回彈試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)、靜止側(cè)壓力系數(shù)K0試驗(yàn)等。

（2）根據(jù)是否在地鐵安全保護(hù)范圍內(nèi)，判斷是否要添加與地鐵保護(hù)相關(guān)的文字描述，以及在樁型推薦時(shí)，軟件將優(yōu)先推薦灌注樁，選擇第⑨層作為高層建筑的樁基持力層。

2.2.2 輸入基本擬建物信息

基本擬建物信息主要字段包含：擬建物序號(hào)、建筑物名稱、建筑面積、結(jié)構(gòu)類型、地上層數(shù)、地下層數(shù)、高度、柱間距、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深、單柱荷重、預(yù)估基底荷載等信息，軟件將自動(dòng)遍歷每個(gè)擬建物的以上字段信息，存入擬建物Dictionary字典類中，供軟件在后續(xù)的樁基計(jì)算、承壓水計(jì)算、基坑圍護(hù)、基坑影響范圍的土體分析中調(diào)用擬建物信息使用。

2.2.3 輸入場(chǎng)地土層信息

軟件獲取主要的土層信息，主要字段包含：土層序號(hào)、土層層號(hào)、土層名稱、顏色、濕度、狀態(tài)、密度、壓縮性、土性描述。軟件將自動(dòng)遍歷每層土的以上信息，存入土層Dictionary字典類中。供后續(xù)場(chǎng)地土層分析、樁基計(jì)算、承壓水計(jì)算、基坑圍護(hù)、基坑影響范圍等一系列分析調(diào)用。

3 勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)方法

在獲得基本信息后，軟件將結(jié)合獲取的工程信息、擬建物信息和場(chǎng)地土層信息，完成計(jì)算分析和判斷，自動(dòng)生成技術(shù)標(biāo)各部分章節(jié)的主體內(nèi)容。下面將結(jié)合技術(shù)標(biāo)的主要組成部分，對(duì)軟件的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行逐一論述。

3.1 寫入工程概況

根據(jù)輸入的工程基本信息，軟件自動(dòng)補(bǔ)充工程名稱、招標(biāo)單位、工程地址、建設(shè)規(guī)模、擬建物性質(zhì)、勘察等級(jí)，生成“擬建物信息表”。

3.2 寫入勘察方案編制的依據(jù)及原則

軟件根據(jù)工程類型，顯示對(duì)應(yīng)的“執(zhí)行的主要規(guī)范、規(guī)程、規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)”，例如有基坑或高層建筑，則補(bǔ)充相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)工程特點(diǎn)，生成對(duì)應(yīng)的勘察方案編制原則。如有基坑，補(bǔ)充根據(jù)上海地區(qū)已有的樁基和基坑圍護(hù)方面設(shè)計(jì)、施工的經(jīng)驗(yàn)與手段，對(duì)擬建工程可能采用的基礎(chǔ)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，為基礎(chǔ)方案的選型提出建議。

3.3 寫入場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

在“場(chǎng)地自然條件”中，軟件寫入場(chǎng)地位置、地貌類型、場(chǎng)地現(xiàn)狀及周邊環(huán)境描述文字，并自動(dòng)插入指定路徑的圖片，自動(dòng)添加圖片標(biāo)題序號(hào)和文字。

軟件寫入擬建場(chǎng)地所在地區(qū)的“氣象條件分析”、“水文條件分析”描述文字。

在“擬建場(chǎng)區(qū)區(qū)域地質(zhì)條件”中，軟件遍歷各土層的層號(hào)、土層名稱、層底埋深、一般厚度等信息，并自動(dòng)列表顯示，生成“場(chǎng)地地層情況表”。

軟件自動(dòng)寫入擬建場(chǎng)區(qū)的地基土特征，調(diào)用土層Dictionary字典類，獲取主要的土層信息，遍歷每層土的層序、層名、顏色、濕度、狀態(tài)、密度、壓縮性等信息。

在“區(qū)水文地質(zhì)條件”中，寫入場(chǎng)地潛水分析內(nèi)容。遍歷擬建物和土層，如有基坑，分析判斷場(chǎng)地的承壓含水層是否對(duì)各深度的基坑有突涌影響，并根據(jù)是否突涌，為設(shè)計(jì)和施工提出相應(yīng)的建議，并自動(dòng)寫入“承壓水突涌可能性計(jì)算判別表”。

在“地震效應(yīng)”分析中，寫入場(chǎng)地類型、抗震地段、設(shè)計(jì)地震分組等文字?jǐn)⑹觥２⒈闅v土層Dictionary字典類，判斷場(chǎng)地20m深度范圍內(nèi)是否有粉性土土層存在，如有則寫入需液化判別的文字分析。

在“不良地質(zhì)條件與特殊性土主要表現(xiàn)”分析中，除了針對(duì)常見(jiàn)的厚填土、軟土地基、地面沉降、淺層沼氣進(jìn)行分析外，根據(jù)用戶在工程信息中選擇和輸入的實(shí)際場(chǎng)地特點(diǎn)，判斷是否需要補(bǔ)充流砂、地下管線和障礙物等文字分析內(nèi)容。

3.4 寫入天然地基方案的分析

軟件調(diào)用土層Dictionary字典類，獲取主要的土層信息，判斷適合作為天然地基的土層，如②1層、②3-1層等，根據(jù)擬建物的荷載和建筑尺寸，判斷其是否適用天然地基，并根據(jù)規(guī)范計(jì)算天然地基承載力設(shè)計(jì)值，寫入文字分析。

3.5 寫入樁基選型與承載力計(jì)算與分析

在傳統(tǒng)的人工撰寫勘察技術(shù)標(biāo)文字時(shí)，需要針對(duì)每個(gè)擬建物的荷載和基礎(chǔ)埋深、基坑深度，分析擬建物可能采用的基礎(chǔ)方案，如：滿堂樁或承臺(tái)樁方案。之后需要結(jié)合場(chǎng)地土層，為各擬建物選擇合適的樁基持力層，并進(jìn)行持力層比選，選擇合適的樁型和尺寸。需要人工針對(duì)每個(gè)采用樁基的擬建物進(jìn)行計(jì)算，填寫“樁基適配情況一覽表”、“單樁承載力估算表”、“勘探孔孔深一覽表”等表格，過(guò)程比較繁瑣。

在“擬建物單樁承載力要求”中，勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件通過(guò)遍歷擬建物Dictionary字典類、土層Dictionary字典類中的擬建物和土層信息，自動(dòng)完成各擬建物的滿堂樁或承臺(tái)樁方案的單樁承載力計(jì)算。

在“單樁承載力計(jì)算”中，軟件根據(jù)擬建物的荷載和層數(shù)、基礎(chǔ)埋深等信息，推薦合適的樁基持力層、樁型、樁徑、樁端入土深度范圍，自動(dòng)計(jì)算和填寫“樁基適配情況一覽表”。并將相同工況的擬建物進(jìn)行分組與合并，計(jì)算其單樁承載力的標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值，自動(dòng)計(jì)算和填寫“單樁承載力估算表”。

在“樁端壓縮層厚度與勘探孔孔深計(jì)算”中，軟件判斷各擬建物樁端可能的最大入土深度，計(jì)算壓縮層厚度、壓縮層深度，從而獲得一般性勘探孔的孔深和控制性的孔深，自動(dòng)計(jì)算和填寫“勘探孔孔深一覽表”。

在“樁基沉降量分析”中，軟件結(jié)合實(shí)際土層，寫入可能導(dǎo)致實(shí)際最終沉降量與理論估算值差異原因的文字分析。

在“差異沉降控制預(yù)分析”中，軟件寫入擬建建筑與地下室（地下車庫(kù)）的差異沉降問(wèn)題的分析，提出減小差異沉降的建議。

在“沉樁可能性分析”中，軟件針對(duì)本工程可能涉及的樁基持力層，分析預(yù)制樁所穿越土層的難度與可行性。

在“樁基施工對(duì)周邊環(huán)境影響”分析中，軟件根據(jù)本工程所選用的預(yù)制樁或灌注樁的樁型，針對(duì)不同樁型分析其對(duì)環(huán)境的影響。

3.6 寫入基坑開(kāi)挖過(guò)程中的承壓水穩(wěn)定性驗(yàn)算與分析

承壓水對(duì)基坑的影響主要為表現(xiàn)為在基坑開(kāi)挖過(guò)程中是否會(huì)產(chǎn)生承壓水突涌問(wèn)題。如果擬建物含有基坑，并且場(chǎng)地下方有（微）承壓含水層，則需要進(jìn)行承壓水突涌安全性驗(yàn)算。

軟件在獲得擬建物和土層的字典類后，即可根據(jù)土層序號(hào)和土層名稱判斷（微）承壓含水層，判斷該工程的不同基坑深度類型，判斷基坑底部所在土層名稱，獲得承壓含水層頂板埋深。遍歷基坑底至（微）承壓含水層層頂之間的土層，計(jì)算土的自重Pcz，按長(zhǎng)期觀測(cè)最不利水位3.0m計(jì)算承壓水壓力Pwy，計(jì)算抗突涌安全系數(shù)，判斷基坑是否有（微）承壓水突涌的可能性，自動(dòng)生成“承壓水突涌可能性計(jì)算判別表”，生成配套分析文字。

圖4：勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件—基坑承壓水突涌可能性分析模塊

3.7 寫入基坑圍護(hù)與開(kāi)挖涉及土層影響分析

軟件在獲得擬建物和土層的字典類后，根據(jù)基坑開(kāi)挖深度判斷其基坑安全等級(jí)，并針對(duì)性的給出基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案，如一般深度的基坑可推薦SMW工法、鉆孔灌注樁墻等基坑圍護(hù)方案，對(duì)于超深及臨近地鐵的基坑，則推薦地下連續(xù)墻圍護(hù)方案。分析比選各種圍護(hù)方案的優(yōu)劣，自動(dòng)生成“基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案比較表”。

軟件在獲得擬建物和土層的字典類后，判斷該工程的不同基坑深度類型，判斷基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的土層、基坑底部的土層，分析不同性質(zhì)的土層對(duì)基坑開(kāi)挖過(guò)程中的不利影響及對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。并自動(dòng)生成“地基土對(duì)基坑開(kāi)挖、圍護(hù)結(jié)構(gòu)影響分析一覽表”。

如果基坑周圍臨近明浜、軌道交通、已有建筑物，寫入減小基坑施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形引起的對(duì)周邊環(huán)境影響的文字分析，提示基坑開(kāi)挖、施工過(guò)程中的降水措施會(huì)產(chǎn)生土體位移和周邊一定范圍內(nèi)的地面沉降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成周邊建筑墻護(hù)岸邊坡開(kāi)裂、道路踏陷、管線位移下沉等問(wèn)題。

3.8 寫入勘察方案編制原則及方案說(shuō)明

針對(duì)不同的工程內(nèi)容與基坑開(kāi)挖深度、周邊環(huán)境，布置相應(yīng)的勘探孔，如有一、二級(jí)基坑，則在基坑角點(diǎn)處分別布置現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)孔、十字板剪切試驗(yàn)孔。如在前面的分析中得知基坑承壓水有突涌風(fēng)險(xiǎn)，則布置承壓水觀測(cè)孔。如果基坑臨近明浜，則布置明浜斷面測(cè)量。

3.8.1 分析主要勘探孔深度

在前文“進(jìn)行樁基選型與承載力計(jì)算”中，軟件將自動(dòng)完成主要勘探孔深度的計(jì)算與推薦，將自動(dòng)生成“勘探孔孔深一覽表”。

3.8.2 分析現(xiàn)場(chǎng)勘察手段及原位測(cè)試方法

（1）取土。軟件調(diào)用土層Dictionary字典類，獲取主要的土層信息，遍歷每層土的層序、土名、層底埋深，計(jì)算土層厚度，計(jì)算取土樣間距與標(biāo)貫個(gè)數(shù)，自動(dòng)生成“各土層取土及標(biāo)貫間距一覽表”。

（2）標(biāo)貫試驗(yàn)。軟件自動(dòng)判斷0～20.0m范圍內(nèi)是否存在粉性土層，如果有，需按規(guī)范要求，需進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)判別液化，并在標(biāo)書(shū)中填寫相關(guān)內(nèi)容。

如果本工程基坑為一、二級(jí)基坑，技術(shù)標(biāo)書(shū)中補(bǔ)充：在2.5倍基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)布置原位十字板剪切試驗(yàn)（軟粘土）、現(xiàn)場(chǎng)降水頭注水試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)測(cè)試方法的論述內(nèi)容。

如果軟件分析有承壓水突涌的風(fēng)險(xiǎn)，則在技術(shù)標(biāo)文字中補(bǔ)充有關(guān)“承壓水觀測(cè)”的內(nèi)容。

3.8.3 寫入物理性試驗(yàn)項(xiàng)目

如果本工程基坑為一、二級(jí)基坑，技術(shù)標(biāo)書(shū)中補(bǔ)充在2.5倍基坑開(kāi)挖影響深度范圍內(nèi)的土樣進(jìn)行水平向和垂直向的滲透試驗(yàn)，為基坑降排水設(shè)計(jì)提供各土層的Kh、Kv值。

3.8.4 寫入力學(xué)性試驗(yàn)項(xiàng)目

直剪固快、固結(jié)試驗(yàn)：在所有土層中進(jìn)行，軟件自動(dòng)識(shí)別土層序號(hào)范圍。軟件根據(jù)各層土的埋深、擬建物的荷載，分析計(jì)算各層土固結(jié)試驗(yàn)的壓力值，使所施加的最后一級(jí)壓力大于自重壓力加附加壓力。

回彈試驗(yàn)：軟件自動(dòng)識(shí)別基坑底板土層，做室內(nèi)回彈模量試驗(yàn)，提供土層回彈模量。

三軸、無(wú)側(cè)限試驗(yàn)：軟件自動(dòng)識(shí)別基坑深度和粘性土土層，對(duì)基坑開(kāi)挖影響深度范圍內(nèi)的粘性土樣進(jìn)行試驗(yàn)。

靜止側(cè)壓力系數(shù)試驗(yàn)：對(duì)2.5倍基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的土樣進(jìn)行K0試驗(yàn)。

3.9 寫入勘察報(bào)告書(shū)擬定的章節(jié)內(nèi)容和提交的主要圖件

在該章節(jié)中，除了常規(guī)的技術(shù)標(biāo)書(shū)成果內(nèi)容外，軟件主要識(shí)別工程是否含有樁基和基坑，判斷是否補(bǔ)充相應(yīng)的文字?jǐn)⑹?。如有樁基，補(bǔ)充相關(guān)成果的說(shuō)明，如：樁型及持力層選擇、單樁豎向承載力估算、樁基沉降量估算、成樁可能性分析等。

如果軟件識(shí)別到本工程有一、二級(jí)基坑，在“提交的成果圖件”中補(bǔ)充十字板試驗(yàn)成果圖表、注水試驗(yàn)成果圖表、扁鏟試驗(yàn)成果圖表等成果名稱。

3.9.1 寫入施工技術(shù)保證措施

在施工技術(shù)保證措施中，除了共性內(nèi)容，軟件將根據(jù)本工程是否有基坑，判斷和補(bǔ)充十字板剪切試驗(yàn)、注水試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)等測(cè)試手段的技術(shù)保證措施。

3.9.2 寫入機(jī)具設(shè)備配置

在機(jī)具設(shè)備配置中，除了共性內(nèi)容，軟件將根據(jù)本工程是否有基坑，決定是否補(bǔ)充十字板剪切儀、扁鏟側(cè)脹儀等儀器型號(hào)，及三軸剪切儀、滲透儀、側(cè)壓力系數(shù)K0儀等儀器設(shè)備的信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文介紹了一種基于C#編程語(yǔ)言的勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件，實(shí)現(xiàn)勘察技術(shù)標(biāo)文字的自動(dòng)化編寫，借助C#可視化的輸入和輸出界面，將行業(yè)規(guī)范和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)寫入勘察技術(shù)標(biāo)文字編寫軟件的內(nèi)置代碼中，用戶輸入基本的工程信息和場(chǎng)地土層信息后，軟件可自動(dòng)化完成樁基選型、樁基承載力、樁基沉降、承壓水穩(wěn)定性驗(yàn)算等計(jì)算，并自動(dòng)更新和書(shū)寫相關(guān)技術(shù)標(biāo)文字內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)勘察技術(shù)標(biāo)的自動(dòng)化智能編寫，大幅減少低效重復(fù)勞動(dòng)，提高勘察投標(biāo)工作的效率和效益。