城市開發(fā)建設(shè)項目水土保持土石方平衡細(xì)化的初探

朱廣茂 黃銳興

[關(guān)鍵詞] 城市開發(fā)建設(shè)項目；土石方平衡；武義

[摘要]在水土保持方案編制過程中,土石方平衡是整個方案的基礎(chǔ)。目前較多水土保持方案編制基于批復(fù)為主的思路或者限于自身條件的限制，在土石方計算方面普遍存在計算準(zhǔn)確性較差、考慮因素少、詳略不一、相鄰開發(fā)建設(shè)項目無法合理調(diào)配等問題,水保方案編制編制后給實際的土石方平衡工作帶來一定的誤導(dǎo)。針對城市開發(fā)建設(shè)項目工程土石方計算的特點,本文就城市開發(fā)建設(shè)項目水保方案編制中關(guān)于如何提高土石方計算準(zhǔn)確度、土石方調(diào)運分析、土石方合理調(diào)配平衡等問題進行探討。

1 研究的目的和意義

在城市化發(fā)展進程中，因大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，一定程度地會造成原有地形和地表植被的破壞，并導(dǎo)致人為水土流失的發(fā)生。城市是一地政治、經(jīng)濟和文化的中心，人口和設(shè)施密集，工礦企業(yè)集中，一旦發(fā)生水土流失，會影響人們正常的生產(chǎn)生活，尤其由于城市建設(shè)存在的不同程度的廢土棄渣隨意堆置、建設(shè)用土無序取土等一系列問題，可能釀成洪水、泥石流等危害人們生命安全的災(zāi)害。

針對城市開發(fā)建設(shè)項目中的土石方平衡問題，開展城市水土流失研究，為城市水土保持技術(shù)研究、城市水土保持管理、城市美容美化提供技術(shù)支持，對提高城市環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。

2 存在問題

土石方工程是整個項目水土保持的基礎(chǔ)，是施工設(shè)計的重要依據(jù)，在編制水土保持方案中時常遇到兩個比較突出的問題，一是土石方平衡計算問題，二是工程棄渣或者缺方解決問題。目前較多水土保持方案編制基于批復(fù)為主的思路或者限于自身條件的限制，在土石方計算方面普遍存在計算準(zhǔn)確性較差、平衡考慮因素少、詳略不一、相鄰開發(fā)建設(shè)項目無信息通道而無法合理調(diào)配等問題，水保方案編制后土石方的平衡并沒有給工程帶來指導(dǎo)性的意見，甚至給實際的土石方工作帶來一定的誤導(dǎo)。

3 研究內(nèi)容

土石方調(diào)配是指工程施工過程中，為了形成具有特定空間屬性和物理屬性的建筑物，對自然狀態(tài)下的土石方所進行的開挖、填筑、中轉(zhuǎn)、棄渣、料場開采以及運輸?shù)拳h(huán)節(jié)組成的綜合系統(tǒng)。

隨著近年經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，相應(yīng)的基礎(chǔ)建設(shè)項目大量增加，涉及到大方量的土石方綜合性工程越來越多,土石方計算和土石方的平衡就越來越顯示出其重要性。通過對開發(fā)建設(shè)項目土石方進行細(xì)化和優(yōu)化配置，改變目前城市建設(shè)存在的不同程度的廢土棄渣隨意堆置、建設(shè)用土無序取料等一系列影響城市景觀、導(dǎo)致城市水土流失的問題，從項目內(nèi)部和項目與項目間分析城市開發(fā)建設(shè)項目土石方的平衡，減少建設(shè)中棄土的二次搬運和優(yōu)化全局土石方配置。

4 研究方法和技術(shù)

（一）項目內(nèi)部的土石方平衡策略

（1）對項目的土石方進行調(diào)查和分析

土石方調(diào)配是施工組織與管理的重要組成部分，它以工程的基本設(shè)計方案、施工技術(shù)水平、工程進度計劃、施工道路、施工機械等條件為基礎(chǔ)。同時土石方調(diào)配的結(jié)果反過來影響工程成本、工程進度。

城市開發(fā)建設(shè)項目工程布置相對集中，項目建設(shè)主要涉及清表耕植土、場地平整、建構(gòu)筑物基礎(chǔ)、地下室及綠化覆土等土石方工程分項。開挖方依據(jù)其地質(zhì)、開挖條件和建筑物各填筑部位對填筑料的要求，對開挖方進行分析，開挖料分為可用料和棄渣兩部分，建設(shè)中應(yīng)盡量提高開挖料利用率，減少棄渣。工程場地平整前首先對工程區(qū)耕地區(qū)域進行表層耕植土剝離，剝離厚度結(jié)合后期綠化覆土需求量，在場地內(nèi)作臨時堆置后，全部用于工程后期綠化覆土。根據(jù)豎向設(shè)計，進行場地平整，在進行土石方平衡時，除了考慮自身土石方松散系數(shù)的因素（松散系數(shù)，是自然土經(jīng)開挖并運至填方區(qū)夯實后的體積與原體積的比值）外，還要考慮地下室、建筑物及構(gòu)筑物的基礎(chǔ)、地下工程管線等土石方量，結(jié)合后期建設(shè)開挖余方，規(guī)劃好場地初平，并預(yù)留控高，保證二次平整的土石方平衡。如產(chǎn)生少量無法消化土石方可考慮綠化區(qū)等非承重區(qū)域平整墊高解決，整體上以不影響項目的綠化景觀效果和空間布局為前提，從而在分析挖填料質(zhì)量、數(shù)量、時間、空間四因素的基礎(chǔ)上，達(dá)到工程內(nèi)部土石方平衡。

(2) 提高項目土石方計算精度

土石方工程量的計算方法很多，傳統(tǒng)的有方格網(wǎng)計算法、橫斷面計算法、查表法、計算圖表法等。以上計算均由手工完成，計算繁雜，精度較低，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)字地面高程模型在計算機上進行模擬計算，利用數(shù)字地面高程模型計算不僅省時省力，而且極大地提高了精度。

數(shù)字地面高程模型是在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，使用帶有平面坐標(biāo)及高程值的格網(wǎng)來模擬地形地貌的空間分布，其最大優(yōu)點在于地形地貌的起伏在模型中的到精準(zhǔn)恢復(fù)，為土石方計算提供有利的支持。對每個區(qū)塊的建設(shè)，分別輸入由現(xiàn)狀高程生成每個區(qū)塊的模型，利用空間分析功能由現(xiàn)狀模型減去規(guī)劃模型，正值（現(xiàn)狀地面高程在規(guī)劃地面以上）為挖方區(qū)域，負(fù)值（現(xiàn)狀地面高程在規(guī)劃地面以下）為填方區(qū)域，其數(shù)值大小表示需要挖填的厚度，對各個區(qū)塊分別進行正負(fù)值區(qū)域的面積和體積的計算和匯總，即可精準(zhǔn)的求得該建設(shè)區(qū)塊的土石方余缺方數(shù)值。

利用數(shù)字地面高程模型計算方法可以較為準(zhǔn)確的提供土石方挖填數(shù)據(jù)，為建設(shè)項目各區(qū)塊的土石方平衡和調(diào)配提供準(zhǔn)確的數(shù)字支持。

（3）建立項目土石方優(yōu)化調(diào)配模型優(yōu)化

通過建立優(yōu)化調(diào)配模型，尋求施工費用最小、運距最短、工期最銜接的調(diào)配方案。為了減少工程投資，建設(shè)場地的土石方工程，在聯(lián)合考慮項目建設(shè)工藝流程、經(jīng)濟費用、工期銜接、堆土場地限制等的影響，應(yīng)盡量分區(qū)塊、分工期多方案進行比較，尋求多種土石方平衡方案，不能單獨分析投資費用，而應(yīng)該綜合分析各項指標(biāo)，如對環(huán)境的影響程度、對周邊居民的影響程度、對溪流或水庫的影響程度等，列表對比分析各方案的可行性及優(yōu)缺點，確定科學(xué)合理的土石方調(diào)配方案，為以后土石方施工提供指導(dǎo)。

工程實例：

武義縣污水處理廠廠區(qū)位于武義縣白洋街道湖塘沿村，武義江以東、金麗溫高速以西地塊。施工時間為2004年10月～2005年12月。項目區(qū)地貌類型屬沖洪積平原區(qū)，整體地勢較低，整體地形高程介于62.41m-64.56m之間，平均低于設(shè)計高程2-3m，工程土石方總體填方大于挖方，在施工過程中，由于周邊地塊項目同屬平原區(qū)，建設(shè)均為借方，沒有相鄰調(diào)配的多余土石方，建設(shè)單位提出商購和廠區(qū)周邊開挖護廠河的兩種方案，在對比分析兩種方案的各自優(yōu)缺點后，認(rèn)為護廠河的建設(shè)一方面可以避免工程大量借方，減少外運土石方帶來的運輸和臨時堆置過程的水土流失，而且能大量節(jié)儉投資費用；另一方面廠區(qū)周邊護廠河建設(shè)搭配了適生的水生植物，美化凈化了廠區(qū)，并且護城河和周邊的植物，在一定程度上起到安全界隔和廠區(qū)廢氣攔擋的效果。工程采取的開挖護廠河的方案，使工程土石方達(dá)到平衡，為其他建設(shè)項目的土石方平衡提供了很好的案本，作為土石方平衡的經(jīng)驗和技術(shù)值得借鑒和學(xué)習(xí)。

（二）項目間的土石方平衡策略

多年來，城市開發(fā)建設(shè)項目建設(shè)在土石方工程上積累了豐富的經(jīng)驗，在實踐中各建設(shè)單位形成了各具特色的土石方調(diào)配策略（諸如以上工程實例），但隨著城市化進程的加快發(fā)展，對開發(fā)建設(shè)項目的土石方監(jiān)管提出了更高的要求。要求提高至整體戰(zhàn)略上采取措施，堅持經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一，緩解城市項目單體土石方的棄渣和缺方的矛盾，綜合運用經(jīng)濟的、技術(shù)的、行政的措施，加強區(qū)域土石方的統(tǒng)一管理，實行大區(qū)域土石方的統(tǒng)一調(diào)度。

（1）強化預(yù)防監(jiān)督

水土保持是一項政府行為，它是跨部門、多學(xué)科的工作，既有依法行政，實施預(yù)防保護和監(jiān)督管理的一面，又有組織、協(xié)調(diào)、指導(dǎo)開發(fā)建設(shè)項目生態(tài)環(huán)境的一面，因此必須克服狹隘的水土保持在山上的意識，樹立水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)大行業(yè)管理的思路，意識到城市水土保持治理是關(guān)系區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大因素，監(jiān)管應(yīng)以控制水土流失、改善生態(tài)環(huán)境、服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展為目標(biāo)，杜絕開發(fā)建設(shè)項目土石方亂堆亂棄、亂挖亂填的現(xiàn)象，研究制定適應(yīng)城市發(fā)展和水土保持自身規(guī)律的管理辦法和措施，要與發(fā)改、國土、建設(shè)、環(huán)保等相關(guān)部門聯(lián)合監(jiān)管，強化土石方調(diào)配規(guī)范化、制度化管理，確保城市區(qū)域土石方的合理調(diào)度。

（2）水土保持規(guī)劃導(dǎo)向

做好各縣市水土保持規(guī)劃，在規(guī)劃中明確城市發(fā)展中的土石方規(guī)劃內(nèi)容，詳細(xì)分析各功能區(qū)塊的現(xiàn)狀地形特點、豎向設(shè)計及可能產(chǎn)生的區(qū)塊整體土石方余缺情況，為整個城市開發(fā)建設(shè)提供建設(shè)性的建議，基本明確整個城市開發(fā)的土石方調(diào)配方向，為規(guī)劃審批和監(jiān)管提供決策依據(jù)。

（3）建立土石方信息系統(tǒng)

學(xué)習(xí)和借鑒周邊城市開展開發(fā)建設(shè)項目土石方管理的先進典型經(jīng)驗，結(jié)合各自區(qū)域?qū)嶋H情況建立土石方地區(qū)信息系統(tǒng)，將土石方余缺情況與開發(fā)建設(shè)項目的規(guī)劃審批相結(jié)合，在項目的前期工作中確定項目的土石方余缺情況，并對外公告，對不同類別的項目進行分類，集中制成歸檔數(shù)據(jù)集，至少制造紙質(zhì)載體2套，一套封存保管，一套供查閱使用，從而為開發(fā)建設(shè)間的土石方調(diào)配決策提供依據(jù)。各項目建設(shè)前期，各項目建設(shè)單位可利用土石方信息系統(tǒng)進行分析，考慮場地土石方的余方或缺方情況，參考運距及費用情況，確定自己的調(diào)配對象，使城市間的土石方調(diào)配能達(dá)到大區(qū)域的平衡。