機(jī)修梯田的施工組織設(shè)計(jì)與成本估算

楊挺博，王素玲，楊文輝

(1.行唐縣水務(wù)局，河北 行唐 050600；2.河北環(huán)京水利水保工程咨詢有限公司，河北 石家莊 050011)

坡耕地綜合治理是國家為防治水土流失、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件實(shí)施的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工程。近年來在北方土石山區(qū)根據(jù)坡耕地地形，靈活選用機(jī)修梯田施工機(jī)械，采取合理的施工組織方案，控制挖填平衡，取得了事半功倍的效果。

1 機(jī)修梯田的機(jī)械性能

1.1 挖掘機(jī)

挖掘機(jī)是工程建設(shè)領(lǐng)域使用最為廣泛的一種大中型施工機(jī)械，具有挖掘、平整、撒土、搬運(yùn)、夯實(shí)、行走等功能，可360°任意旋轉(zhuǎn)、起高墊低、平整土地。單斗履帶式挖掘機(jī)適宜在坡度均勻的10°～25°坡耕地上沿等高線整平筑埂，修成寬度不同的田面，縮短坡面徑流線，減少坡面徑流對(duì)土壤的沖刷，是坡改梯施工的主要整地機(jī)械。但是挖掘機(jī)不適用于超過自身回旋直徑的遠(yuǎn)距離土方調(diào)運(yùn)，在不能按等高線整地的坡耕地使用受局限。

1.2 裝載機(jī)

裝載機(jī)是短途自裝自卸的土石方運(yùn)輸機(jī)械，適宜在5°～15°、地形起伏的坡耕地上起高墊洼、短途搬運(yùn)土方，達(dá)到整平田面、碾壓填方、蓄水保土的目的，是坡改梯工程的主要整地施工機(jī)械。但是裝載機(jī)在行走過程中會(huì)碾壓田面造成土壤板結(jié)，后期需要拖拉機(jī)牽引雙鏵犁或旋耕犁對(duì)田面進(jìn)行耕翻松土，否則無法耕種。

2 不同地形的施工組織方案設(shè)計(jì)

坡耕地綜合治理的核心是整平田面、修筑田坎，由于各地地形不同，因此，在坡改梯過程中要因地制宜設(shè)計(jì)施工組織方案，控制土石方挖填平衡，發(fā)揮不同施工機(jī)械的作業(yè)特長。

2.1 坡度均勻地形

在坡度均勻的坡耕地施工首選挖掘機(jī)。根據(jù)原地面坡度、田坎高度、梯田毛寬、田坎坡度等設(shè)計(jì)參數(shù)，按照建設(shè)單位施工要求，在施工山坡每隔5～15 m用水準(zhǔn)儀測出等高點(diǎn)，用白石灰將測點(diǎn)標(biāo)注清楚，供挖掘機(jī)機(jī)手施工時(shí)參考。一組等高點(diǎn)就是梯田的基準(zhǔn)面，上下相鄰各等高點(diǎn)的間距(或斜長)決定了梯田的田面寬度。坡度相同的山坡，田面寬度與工程量成正比，因此適當(dāng)選擇田面寬度是提高整地效率的關(guān)鍵。一般要求原地面坡度在5°～25°時(shí)，田面寬度選擇4～14 m比較經(jīng)濟(jì)合理。一般收割機(jī)或旋耕犁的作業(yè)寬度為2 m，因此田面凈寬應(yīng)為農(nóng)機(jī)作業(yè)寬度的整倍數(shù)。機(jī)手參照等高點(diǎn)，通過橫向、縱向起高墊低和平整田面即可完成土坎梯田田面整平作業(yè)。當(dāng)梯田里側(cè)遇到稍硬的巖石或原狀土不適合植物生長時(shí)，可按施工要求適當(dāng)超挖，先用生土修筑田坎，再用表層土回填田面，實(shí)現(xiàn)表土復(fù)原。當(dāng)邊埂需要碾壓時(shí)，可調(diào)整挖掘機(jī)外側(cè)履帶從邊埂上通過；當(dāng)邊埂需要加高時(shí)，可調(diào)轉(zhuǎn)車身撒土培埂。為了不影響農(nóng)民耕種，田面挖掘機(jī)履帶壓實(shí)處可用鏟斗翻松整平。

2.2 坡度起伏地形

坡度起伏地形包括中間高兩端低的“凸”形、中間低兩端高的“凹”形、一端高另一端低的“↘”形及起伏多變的波浪形。在地形起伏的坡耕地首選裝載機(jī)施工。裝載機(jī)尤其適用于縱向高差較大而又無法打破地界的坡耕地整修，可利用其縱向整平田面，將田面駝峰處的多余土方填至低洼處，實(shí)現(xiàn)田面縱向水平。有灌溉條件的梯田要預(yù)留1/500的縱坡，在田面基本水平的基礎(chǔ)上修筑田坎和蓄水埂，或者在整平田面的同時(shí)兼顧修筑田坎。因輪胎反復(fù)碾壓，需要在整平田面后隨即用機(jī)耕犁耕松或用旋耕機(jī)整平，否則天氣干燥時(shí)容易形成干硬的土塊，影響耕種。

2.3 復(fù)雜多變地形

許多坡耕地地形復(fù)雜，任何一種施工機(jī)械單獨(dú)工作都難以勝任。復(fù)雜多變地形的最佳作業(yè)方式是裝載機(jī)和挖掘機(jī)配合作業(yè)：當(dāng)需要遠(yuǎn)距離搬運(yùn)土方時(shí)，可利用裝載機(jī)短途裝卸運(yùn)輸；當(dāng)需要上下游或橫向搬運(yùn)土方時(shí)，可發(fā)揮挖掘機(jī)的優(yōu)勢。這樣能夠揚(yáng)長避短，最大程度地發(fā)揮各種機(jī)械的整地優(yōu)勢，降低整地成本。

許多低山丘陵區(qū)地形破碎、溝壑縱橫，順坡耕作情況普遍，且每戶坡耕地面積不等，田面寬度、長度不一。在目前坡耕地分散、家庭聯(lián)產(chǎn)承包的情況下，許多施工區(qū)難以打破地塊界限，無法按地形統(tǒng)一規(guī)劃施工，給機(jī)修梯田帶來諸多不便。因此在具體實(shí)施過程中，對(duì)于田面高低誤差在2 m以內(nèi)的，應(yīng)以戶為單位，起高墊低，縱向整平，靈活掌握田面寬度；對(duì)于田面高低誤差在2 m以上的，應(yīng)分段縱向整平，同時(shí)為不影響農(nóng)戶耕種，可在高低不同的兩塊梯田田面內(nèi)設(shè)過渡斜坡，以方便耕作和運(yùn)輸。

2.4 后期人工整修

挖掘機(jī)和裝載機(jī)屬大中型施工機(jī)械，其機(jī)械動(dòng)力一般在110 kW以上。在修筑水平梯田時(shí)，機(jī)械操作重點(diǎn)是橫向掌握挖填平衡，縱向控制總體水平誤差100 m內(nèi)不超過1 m；梯田外邊埂碾壓密實(shí)，梯田內(nèi)有0.5 m的活土層。受機(jī)手操作水平限制，梯田局部可能出現(xiàn)高低不平的情況，單靠機(jī)械整修要消耗較多的作業(yè)時(shí)間，降低生產(chǎn)效率，因此后期一般需要投入少量的人工進(jìn)行輔助性培埂、整平等修復(fù)性細(xì)致作業(yè)。

后期人工整修的重點(diǎn)是將蓄水埂縱向整平、踩實(shí)拍光，使其高度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)縱向誤差超過0.2 m時(shí)，要分段整平，調(diào)整埂頂高程，增加橫向土埂，規(guī)格與外蓄水埂相同；在填方較多的原地形溝谷處，要采取人工夯實(shí)、徑流回灌等措施加固田坎；結(jié)合田面整平，要將梯田內(nèi)不適合農(nóng)作物及林果樹生長的碎石、樹根剔除。

3 機(jī)修梯田的整地成本估算

機(jī)修梯田的整地成本受地形坡度、機(jī)械種類、機(jī)手工作效率、社會(huì)環(huán)境等影響，其成本為一個(gè)大致估算的范圍值。

3.1 地形坡度成本

坡耕地整地成本主要來自土方工程量。在梯田優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提下，地形坡度越大整地工程量越多，坡度5°～25°時(shí)地面坡度每增加1°，整地工程量平均增加75～80 m3。

3.2 機(jī)械作業(yè)成本

機(jī)械作業(yè)成本取決于機(jī)械種類、燃油價(jià)格、機(jī)手作業(yè)熟練程度等。在統(tǒng)一規(guī)劃、施工的前提下，按熟練機(jī)手測定機(jī)械作業(yè)成本為7 500～14 500元/hm2。

3.3 社會(huì)環(huán)境成本

機(jī)修梯田受施工地社會(huì)環(huán)境影響較大，主要表現(xiàn)在政府行政協(xié)調(diào)能力、群眾認(rèn)知程度、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)等方面。坡改梯工程如果能打破農(nóng)戶現(xiàn)有地界、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一施工、竣工后重新分配，則不僅可以降低25%～40%的機(jī)械整地成本，而且梯田規(guī)模和整體質(zhì)量將顯著提高，反之將增加機(jī)械作業(yè)成本2 000～5 800元/hm2。

3.4 后期人工整修成本

機(jī)修梯田很難一次成型，適當(dāng)投入人工從事田坎修整、蓄水埂整平、踩實(shí)拍光、田面局部修整、表土回填等細(xì)微作業(yè)，可以減少機(jī)械作業(yè)臺(tái)時(shí)、降低整地成本。機(jī)修梯田后期人工整修需投工30～60個(gè)工日/hm2，按80元/工日計(jì)算，后期人工精細(xì)整修成本2 400～4 800元/hm2。

3.5 綜合成本

根據(jù)以上幾項(xiàng)分項(xiàng)成本，估算坡度5°～25°機(jī)修梯田的綜合成本見表1。當(dāng)然，施工機(jī)械選用不當(dāng)、機(jī)手缺乏施工經(jīng)驗(yàn)、施工組織方法欠妥、當(dāng)?shù)厣鐣?huì)環(huán)境欠佳等都可能導(dǎo)致機(jī)修梯田成本大幅度增加。

表1 坡度5°～25°機(jī)修梯田斷面要素及綜合成本

4 機(jī)修梯田的施工技巧

4.1 自上而下按等高線推進(jìn)

在地形坡度均勻的坡耕地租用挖掘機(jī)施工，要先測定等高點(diǎn)作為田面基準(zhǔn)高程，然后挖上游填下游、整平田面、修筑碾壓田坎和蓄水埂、挖松車轍痕跡一次完成，逐步向前推進(jìn)，第一層梯田完成后向下修第二層梯田，以此類推，直至修到坡腳。避免超出挖掘機(jī)回旋直徑的遠(yuǎn)距離調(diào)運(yùn)土方是提高挖掘機(jī)工效的關(guān)鍵。

4.2 找準(zhǔn)挖填平衡的臨界高程點(diǎn)

在地形起伏多變的坡耕地租用裝載機(jī)施工，要先找準(zhǔn)挖填平衡的臨界高程點(diǎn)作為田面基準(zhǔn)高程，然后起高墊低一次完成，并逐步向前推進(jìn)。經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)手目測即可確定田面高程，新手通常采用自高處向低處逐層剝離的施工方法，容易出現(xiàn)只顧眼前局部整平，而忽略了整個(gè)地塊的挖填平衡，造成土方二次搬運(yùn)，影響機(jī)械臺(tái)時(shí)效率。

5 機(jī)修梯田的組織管理

5.1 建立以完成面積為基礎(chǔ)的績效考核機(jī)制

在坡改梯施工中，只有發(fā)揮管理者的聰明才智，將不同施工機(jī)械為我所用、用其所長，才能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量好、速度快、投資少的既定目標(biāo)。有的管理人員對(duì)機(jī)修梯田心中無底，不了解各種施工機(jī)械的性能特長和作業(yè)定額，盲目租賃機(jī)械，按工時(shí)計(jì)費(fèi)，勉強(qiáng)湊合施工。看似機(jī)聲隆隆、車來車往、場面壯觀，但因機(jī)手綜合素質(zhì)不高導(dǎo)致裝載機(jī)、挖掘機(jī)出工不出活。對(duì)每臺(tái)作業(yè)機(jī)械建立以完成整地面積為基礎(chǔ)的績效考核機(jī)制能避免機(jī)手消極怠工的行為，降低機(jī)修梯田的整地成本。因此，在與施工單位簽訂合同時(shí)應(yīng)將完成整地面積作為驗(yàn)收付款的基礎(chǔ)依據(jù)，杜絕不計(jì)整地效率、好壞不分、按臺(tái)時(shí)付款的“大鍋飯”弊病。

5.2 建立以初設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

梯田整地面積由田面凈面積、蓄水埂及田坎占地面積兩部分組成。驗(yàn)收時(shí)，原則上應(yīng)先測量小地塊，然后匯總到小班，作為小班的治理面積。若小地塊零散或者數(shù)量特別多，可將類似或相鄰地塊適當(dāng)合并，但要注意小地塊的面積合計(jì)應(yīng)與整個(gè)小班面積相吻合。對(duì)于地形特別不規(guī)則的小班，也可以用GPS沿小班邊界量測完成。

機(jī)修梯田竣工后應(yīng)及時(shí)組織初驗(yàn)，為節(jié)約時(shí)間，應(yīng)由建設(shè)單位技術(shù)人員、施工方代表、工程監(jiān)理三方組成技術(shù)驗(yàn)收小組，逐小班、逐地塊實(shí)地測量確認(rèn)，現(xiàn)場填寫相關(guān)表格，核對(duì)無誤后由參加驗(yàn)收人員現(xiàn)場簽字蓋章，作為梯田工程初驗(yàn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。驗(yàn)收時(shí)測量田面凈寬、田坎高、田面長3個(gè)數(shù)據(jù)即可確定治理面積，蓄水埂高、埂頂寬、內(nèi)外邊坡坡度一般為設(shè)計(jì)的固定值，低于設(shè)計(jì)值即為不合格工程，要返修加固?？梢詫F(xiàn)場測量的部分?jǐn)?shù)據(jù)輸入預(yù)制的電子表格，設(shè)計(jì)好公式，自動(dòng)計(jì)算原地面坡度、梯田面積、工程量、用工數(shù)據(jù)等。若驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)工程質(zhì)量缺陷或面積不夠，驗(yàn)收組應(yīng)提出工程整改意見，責(zé)成施工方限期完成，直至工程全部合格。