土方挖填方计算之BIM建模尝试.pdf

技師園地 土方挖填方計算之 BIM 建模嘗試  邱存緒技師   最近接受一個任務，是替營造廠工務所核算土方挖填數量，之前發包時是使用”方格法” 所估算的土方挖、填計算。為了核算土方包商完工後，土方挖、填的請款作業，茲以 SKETCHUP 程式建置”視覺化土方挖填模型”，一種 BIM 模型方式來評估土方挖、填量。當然， AUTODESK 系統的 Civil 3D 程式可以解決複雜土方問題，但手上僅有 SketchUp 程式可以使 用，就先以此程式來嘗試進行計算。 首先說明”方格法”(面積水準法)的計算過程(圖一)：   於底圖上打出 50cm 間距之方格網，每個角點高程差由相鄰之等高線數值做內外差求 得。然後可以計算單一方格柱體積(底面積 x 高)，做出來就有點像 QR CODE 的 3D 聚合體。 圖二說明匯入 SKETCHUP 後的狀況，有等高線及各平台與斜車道底圖分別在不同高程位 置。經過整理，在上面的等高線就可以使用”沙盒工具”直接生成”TIN”坡網面。 值得注意的是，SKETCHUP 處理 TIN 面有兩種截然不同的面貌，在”檢視/隱藏的幾何圖形” 未打勾的狀態下，是將整個曲面視為一體，單點擊就可選取；然而在點選打勾”檢視/隱藏的 幾何圖形”狀態下，則是將一個個三角面呈現出來，就可一個個單獨選取，或是使用框選選 取區域。   接著，將底圖的一個個分區平台及斜車道的底面封閉做出來(Make Face)，逐一推、拉出 高程出來，先以一個平台區域為例，首先要觀察地形坡網面跟平台高程面的相互關係，是全 挖方還是全填方?或者是挖、填方都存在。圖三說明了其相互的關係。而斜坡道的挖、填也是 一樣，各種狀況都會出現。     自從 SKETCHUP 8 以後的實體會自動提供體積，在此之前，3D 土方挖、填計算體積是 採應”切片法”，而老方法則將可使用來驗算 自動實體體積所算出來的結果。所謂的”封閉 實體”就是可以想像為一個”水箱”，蓋上蓋子後就具有”水密性” (Watertightness)，程 式也就可以自動提供體積，也就是有”下底面+側面+上蓋面”的盒子概念，而在土方挖、填 計算中，就可以把上、下底面，換置為坡網面或是平台面。 在使用”模型交錯”功能，可以做出各個”邊界面”，將各個邊界面群組在一起後，程 式就會自動算出體積。但是，常有時會有 TIN 的小邊界面等在複製到群組中沒有被選到，或 者不明原因遺失。這時就要使用 SKETCHUP 外掛或延伸程式：Solid Inspector (1 2)，可 以很快發現問題，修正補”破面”或者是刪除多餘的物件，很快獲得具有體積的實體。 最後，使用切片法驗算體積，這是舊版 SKETCHUP 在尚無實體工具進行”布林運算”的 計算方式，非常直觀的運用”模型交錯”工具 ，將所設定固定間距的”切面”和地形坡網面 與所設定的整地面，界定出來挖、填區，再將其面積全部擷取後，乘以間距(或者使用梯形公 式)，即可分別計算出挖、填體積(圖四)。 另外，由於 SKETCHUP 的擴充程式可以”實體”匯出為目前熱門的 3D 列印檔案 STL 格 式，不僅是直接可以用 WINOWS 10 內建的 3D Builder 程式可以打開，檢視其形狀，也可 以送至網站上的 STL VIEWER 網站，計算如果需送至 3D 列印，所需的材料體積(圖四)。       結論： 使用 SKETCHUP 將土方工程中之挖、填方實體建置出來，不僅是可以直接計算