土石方平衡利用與經(jīng)濟(jì)分析

摘要：水利水電、火力發(fā)電、大型場(chǎng)平工程土石方開挖和填筑工程量一般較大，土石方挖填往往在整個(gè)項(xiàng)目區(qū)都要進(jìn)行，做好合理可行的土石方平衡，使工程中開挖的土石方得到最大限度的利用，不僅可降低工程造價(jià)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低能耗，節(jié)約土地資源的目的。本文參照貴州省盤南電廠水庫工程和湖北三新硅業(yè)園場(chǎng)平工程案例，從土石方開挖和填筑時(shí)間和空間平衡利用的角度進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析與探討.

關(guān)鍵詞：場(chǎng)平工程；土石方平衡與綜合利用；經(jīng)濟(jì)分析

1. 概述

水利水電工程一般涉及大方量土石方開挖與回填施工；工業(yè)園區(qū)、火力發(fā)電工程等建設(shè)項(xiàng)目前期一般先進(jìn)行廠區(qū)用地范圍內(nèi)場(chǎng)地平整和道路的施工，在相對(duì)平整和交通便利的條件下完成后續(xù)項(xiàng)目的實(shí)施，這一階段如何做到土石方平衡綜合利用尤為重要。所謂的土石方平衡，總含義可以解釋為場(chǎng)區(qū)內(nèi)的土石方開挖總方量（VW）與總填筑壓實(shí)方量（VT）大致相等，即VW≈VT，進(jìn)一步劃分為地域上（或空間）的平衡與時(shí)間上平衡，地域上（或空間）的平衡就是按照項(xiàng)目實(shí)施總體規(guī)劃分階段或分區(qū)域?qū)嵤┣闆r下局部的開挖方量與填筑壓實(shí)方量的大致相等，時(shí)間上平衡是與實(shí)施進(jìn)度計(jì)劃有關(guān)的概念，即要求不同施工期間的土石方平衡。 項(xiàng)目前期場(chǎng)平土石方平衡綜合利用，不單單是減少工程建設(shè)成本，節(jié)約項(xiàng)目投資的途徑，更重要是通過平衡綜合利用實(shí)現(xiàn)珍惜土地資源的目的。本文理論結(jié)合實(shí)際對(duì)這一課題進(jìn)行簡(jiǎn)介與探討。

2.設(shè)計(jì)階段的土石方平衡與綜合利用

設(shè)計(jì)階段的土石方平衡與綜合利用主要工作是挖方量與填筑量上的平衡試算和開挖料可以用于做什么的規(guī)范性規(guī)劃，屬于上述中空間平衡范疇，這一階段合理確定場(chǎng)區(qū)規(guī)劃標(biāo)高事關(guān)重要，當(dāng)然廠區(qū)最終標(biāo)高受項(xiàng)目建設(shè)目的、原始地形地貌、自然條件、工藝布置等諸多因素的限制，對(duì)于大規(guī)模廠區(qū)的設(shè)計(jì)標(biāo)高不一定要選擇一個(gè)平面高程，可以分區(qū)域分功能具體規(guī)劃設(shè)計(jì)多個(gè)高程。局部建基面標(biāo)高一般根據(jù)附近建筑物基礎(chǔ)形式或需要進(jìn)行基礎(chǔ)開挖方量的多少，預(yù)留設(shè)計(jì)標(biāo)高（就是比建基面多開挖或少回填），以便于基礎(chǔ)開挖時(shí)采取溝邊堆土措施，減少基礎(chǔ)開挖時(shí)的土方運(yùn)輸距離。開挖料的利用，結(jié)合開挖料的巖土特性確定，項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)充分考慮開挖料的用途或提出利用時(shí)應(yīng)達(dá)到的相關(guān)指標(biāo)。理想的土石方平衡規(guī)劃就是經(jīng)過多次試算確定場(chǎng)區(qū)的平面標(biāo)高，使場(chǎng)區(qū)內(nèi)開挖方量全部利用，基本無棄料，不需外運(yùn)和運(yùn)進(jìn)土方，運(yùn)輸距離經(jīng)濟(jì)合理，且在滿足土石方基本平衡的情況下場(chǎng)區(qū)開挖方總放量應(yīng)為最小值。

在進(jìn)行土石方平衡試算時(shí)，除了考慮場(chǎng)地平整的填、挖土石方量外，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，以及廠區(qū)內(nèi)清除不合格填料和地表清理的方量。同時(shí)還要考慮填方的壓實(shí)系數(shù)的因素。土石方工程量的計(jì)算方法有很多種，現(xiàn)階段由于計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展，多數(shù)采用計(jì)算機(jī)完成，比如常用的如KAS（卡斯）軟件計(jì)算工程量，其計(jì)算原理與傳統(tǒng)斷面圖計(jì)算方法類似，也是取平均值的方式進(jìn)行的模擬計(jì)算，只是比傳統(tǒng)計(jì)算方法精度更高或更接近實(shí)際。無論是哪種計(jì)算方法首先必須完成待實(shí)施區(qū)域范圍的原始地形地貌的測(cè)量，形成原始地形圖（即繪有等高線和標(biāo)注物的總平面圖），然后與設(shè)定的場(chǎng)平標(biāo)高方案形成的平面圖進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，通過調(diào)整場(chǎng)平標(biāo)高方案多次試算對(duì)比，使形成的挖方量與填方量基本平衡，試算出的最佳設(shè)計(jì)平面標(biāo)高或多個(gè)不同設(shè)計(jì)標(biāo)高組合平面，應(yīng)該同時(shí)滿足挖填土方量平衡和挖方量最小的兩原則。

至于開挖自然方與回填壓實(shí)方之間的壓實(shí)系數(shù)問題應(yīng)通過土工試驗(yàn)確定，并考慮回填區(qū)域最大承載力的需要，通常先進(jìn)行最大擊實(shí)度試驗(yàn)確定填料的最大壓實(shí)干密度（ρmax），然后根據(jù)填料的最大承載力要求結(jié)合巖土特性論證設(shè)計(jì)相對(duì)壓實(shí)度（Kx），在含水率不需要修正的情況下不難得到：

Kx×ρmax×VT=ρ自然×VW

即：

式中：Kx---------------相對(duì)壓實(shí)度

ρmax -------------最大壓實(shí)干密度

ρ自然-------------自然土體干密度

Vw--------------設(shè)計(jì)土石方總開挖方量

VT -------------設(shè)計(jì)總填筑壓實(shí)方量

在平衡試算時(shí)廠區(qū)內(nèi)清除不合格填料和地表清理的方量，在填筑區(qū)域發(fā)生應(yīng)直接計(jì)入總填筑量，在開挖區(qū)發(fā)生的不計(jì)入開挖量，清除的不合格填料和地表清理物多用于廠區(qū)綠化用料，多余的作為棄料處理。這一階段最終形成《土石方平衡與綜合利用表》，作為工程預(yù)算、招標(biāo)和指導(dǎo)施工的依據(jù)。

3.施工階段土石方平衡與綜合利用

施工階段土石方平衡與綜合利用是項(xiàng)目具體實(shí)施過程中的主要工作內(nèi)容，這一階段雖然場(chǎng)平的標(biāo)高和開挖料的用途已經(jīng)基本確定，但是此時(shí)的土石方平衡與綜合利用卻涉及空間平衡規(guī)劃與時(shí)間平衡規(guī)劃兩方面內(nèi)容，施工階段土石方空間平衡規(guī)劃可以理解為局部區(qū)域之間的挖填量的大致相等，施工階段土石方時(shí)間平衡規(guī)劃是與施工進(jìn)度計(jì)劃有關(guān)的概念，就是按照施工進(jìn)度計(jì)劃各個(gè)施工階段內(nèi)的挖填量的大致相等。施工階段制定詳細(xì)合理的施工組織設(shè)計(jì)十分重要，制定詳盡合理的土石方施工施工組織設(shè)計(jì)不單是施工質(zhì)量的保證，也可達(dá)到節(jié)約施工成本的目的，必須統(tǒng)籌安排什么時(shí)間挖哪個(gè)區(qū)域，這個(gè)區(qū)域的挖方用于填筑哪個(gè)區(qū)域，累計(jì)運(yùn)輸距離如何能夠最節(jié)約。此外，其它條件類似的情況下，按照詳細(xì)合理的施工組織設(shè)計(jì)編制的造價(jià)文件才是最有競(jìng)爭(zhēng)力的投標(biāo)報(bào)價(jià)。

在進(jìn)行施工階段土石方平衡與綜合利用規(guī)劃或?qū)嵤┯?jì)劃前，具體的施工單位首先應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)區(qū)原始地形地貌的測(cè)量復(fù)核工作，這個(gè)測(cè)量應(yīng)從在便于施工角度進(jìn)行，測(cè)量布點(diǎn)密度一般比勘察設(shè)計(jì)單位進(jìn)行的測(cè)量更詳細(xì)，至少要滿足布置施工臨時(shí)道路和進(jìn)行施工分區(qū)的需要。正式動(dòng)土開挖前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，以確定在滿足設(shè)計(jì)相對(duì)壓實(shí)度的情況下的碾壓分層厚度、最優(yōu)含水率、碾壓遍數(shù)等過程控制壓實(shí)參數(shù)指標(biāo)。

4.土石方平衡與綜合利用經(jīng)濟(jì)分析

土石方平衡與綜合利用主要在項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)，從經(jīng)濟(jì)角度這兩個(gè)階段在資源充分利用、減少能耗、降低投資方造價(jià)和施工方成本有著不同的作用。

首先，通過規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的土石方平衡與綜合利用，基本實(shí)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)挖方量與填筑量大致平衡，使場(chǎng)區(qū)內(nèi)開挖方量充分利用，基本無棄料，不需外運(yùn)和運(yùn)進(jìn)土方，運(yùn)輸距離經(jīng)濟(jì)合理，開挖量相對(duì)較小，避免成距離運(yùn)輸成本，不需要棄料場(chǎng)占地和棄料場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用，可直接降低投資方的工程造價(jià)。

其次，通過施工階段的土石方平衡與綜合利用，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)各施工單元之間的土石方空間平衡與時(shí)間平衡，縮短累計(jì)運(yùn)輸距離，避免交叉和重復(fù)用工，減少能耗，直接降低施工成本。這一過程的成本降低往往是隱含的，這個(gè)隱含效益要比盲目的加快施工進(jìn)度的成本節(jié)約效果更明顯。當(dāng)然，從施工組織設(shè)計(jì)影響工程造價(jià)或投標(biāo)報(bào)價(jià)的角度分析，合理的土石方平衡規(guī)劃也是投資方節(jié)約投資的必要途徑。

再次，如果需要借助臨近項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)土石方平衡與綜合利用，也是節(jié)約成本的途徑，按照土石方施工一般工序：挖、裝、運(yùn)、平、壓等，至少節(jié)約挖、裝工序的能耗和成本，同樣也能起到節(jié)約土地資源的作用。

5.結(jié)論

場(chǎng)地平整土石方平衡與綜合利用已經(jīng)不是什么新話題，土石方平衡與綜合利用的好與壞，不僅關(guān)系到項(xiàng)目的各方的經(jīng)濟(jì)利益，影響到能耗和土地資源充分利用方面的問題，本文所指的“土地資源”包含用地面積和水土失兩方面的含義。

參考文獻(xiàn)

【1】《施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》