淺談特殊復雜條件下土方平衡計算方法

潘光斯

摘 要：土方平衡計算作為土地整理項目中的一項重要工作，其計算過程直接決定工程造價的高低，其設計合理性對于施工總造價及工程是否能夠順利實施起著至關重要的作用。土方平衡計算的復雜程度取決于需要改良的自然地貌。地形簡單，面積不大則土方平衡計算比較簡單，而一些地形復雜并且地物地貌變化眾多的情況，土方平衡計算的設計都復雜很多，計算過程則較為復雜。同樣一個地形，設計不同，工程量便不同，工程造價也會有很明顯的差距。這就需要我們因地制宜地去把握施工中的每一個細節(jié)，合理設計、節(jié)約成本。

關鍵詞：土方量；方格網法；平衡計算

引言

工程建設中，常常需要根據工程規(guī)劃要求將某些特殊地形的自然地貌改造成一個水平的或者有一個或幾個梯度的場地，以滿意實際應用。地形的復雜程度直接關系到工程的總造價。而不同的土方平衡計算方法又會使工程造價有些許差異，這就容易引起工程方面的經濟糾紛。因此，合理的土方平衡設計方案，準確科學的計算方法顯得到關重要。下面就以海島補充耕地易地開發(fā)項目為例，淺談一下特殊復雜條件下土方平衡計算。

1 地形分析

該實例屬典型島嶼復雜多變地形，表面砂層，東高西低，中間一條凸出背脊，從東向西呈“W”形，地勢以東北方向為圓心由東南方向正北方彎曲成平擺的“香蕉”的形狀。田塊的開發(fā)改良要求是覆蓋住1.3m-8m厚的細粒砂層并且在東、西、北三個方向均留置植林防護區(qū)。

2 施工分析與土方量計算

為達到耕地易地改造的效果，我們對地塊需要進行砂面平整、土方挖運、填調配工程三個方面進行施工。具體分取土場的施工、臨時施工通道的修筑、田地塊的施工等幾個環(huán)節(jié)進行設計。

采用方格網法進行計算。其原理是將施工現場劃分為若干個盡量與測量的縱橫坐標網對應的方格，以每個方格為單位，根據其頂點的高度與設計高度進行對比，低的進行填平，高的部分進行挖運。根據方格四個頂點的挖填的平均加權值及方格的面積來計算土方量。

當同一方格網內既有挖方又有填方時，首先把找進方標邊緣上的零點位置。

零點的位置按下式計算

x1=■×a x2=■×a

式中x1、x2-角點至零點的距離（m）；

h1、h2-相鄰兩角點的施工高度（m），均用絕對值；

a-方格網的邊長（m）。

圖1

如圖1所示，將方格網邊緣上的零點位置連起線，就得到了挖方區(qū)與填方區(qū)的分界線。

2.1 取土場的施工

2.1.1 取土場的選址

根據實際地形地貌，改良后的田塊由北往面的耕作面高程從低（？犖62）往高（？犖68），因此施工由北面開始。

取土場則選取東面和西面砂層較薄的位置，為便為施工，東西面各細分出區(qū)域，先由推土機推開表層砂面再進行挖土。

2.1.2 土場可開挖深度的確定

為了減少運輸工作量，需要合理選擇取土區(qū)。先由挖土機在規(guī)劃區(qū)域挖取多個探測坑。然后將各個坑的挖掘深度進行加權平均來算出該區(qū)域的可挖深度和可挖面積。

2.1.3 取土總量的構成

根據現場地形，取土總量=田塊填土方量+施工道土方量+田間道土方量+生產道土方量+蕉園填土方量。

其中，田塊填土方量=（田塊面積-蕉園面積）×施工深度。

2.1.4 取土工程量的校核

計劃取土面積=取土總量/可開挖深度

實際可取土面積等于各個取土區(qū)域面積之和

實際可取土總量=各取土區(qū)域取土量之積

其中，每個區(qū)域取土量=取土面積×可開挖深度

當實際可取土面積大于等于計劃取土面積，實際可取土總量大于等于計劃取土總量，該取土方案可行。

2.1.5 取土場的施工設計

在東、西面各選取一個取土區(qū)，先用推土機將表層砂推開，堆放到東、南、西面，留出與田塊距離最近的北面運送田塊填土，這樣以減少運距，節(jié)省施工成本。當取土區(qū)取土完畢，再將堆放在東、南、西面的表層砂回填到土坑中。

2.2 臨時施工通道的修筑

2.2.1 臨時施工通道的設計

由于施工現場的地表高低不平，低凹處由取土場挖土、運土平衡，高凸需要挖運大量砂土用來回填土坑，這兩種施工共用一條施工通道。因為兩種施工同時進行，所以施工車輛較多，對于施工通道建筑寬度的設計應充分考慮安全問題。

2.2.2 臨時施工通道所需土方量的計算

施工通道土方量=施工道總長度×施工道填筑寬度×填土厚度

對于施工道填筑的土不需要進行回收，在運砂填坑時分段填埋，從而達到節(jié)省成本的效果。

2.3 田地塊的施工

2.3.1 田地塊施工設計

對于田地塊的施工，首先建造砂平臺用來堆填取土坑挖出來的土方量，然后將進行取土場取土、田塊填土、田塊的整平、運砂來回填土坑，最后砂面進行平整。

該施工工序自北向南逐段進行，每一個工序的循環(huán)，砂平臺的制造都是第一個步驟。砂平臺的采用避免因取土場中的土方被超前挖出而堆放在已經經過平整的田塊上，而引起的土方再次被轉運或者需要增加推運的工序，不僅減少了工作量，還加快了施工進度，很好地控制了工程成本。

在對田地塊的施工過程中，需要對兩個方面進行很好的控制，從而保證施工改良效果，即砂面平臺高程控制、填土厚度的高程控制。

2.3.2 砂面平臺高程控制

根據方格網法的計算原理，將施工區(qū)域劃分根據施工需要劃分為若干個區(qū)域，其中低于設計面高程的區(qū)域稱為填方區(qū)，高于設計面高程的區(qū)域稱為挖方區(qū)。

首先根據地形規(guī)劃田塊方格網點，然后進行測量放樣。用木樁標記每個田塊方格網點。采用水準儀進行多次測量，確保每一個樁點的標記高程與設計要求相符。

對于砂面平臺高于設計高程填方區(qū)，用推土機刮平；對于低于設計面的挖方區(qū)，用推土機堆高再刮平，經過平整后的砂平面不應該留有凸突的砂埂痕跡。

2.3.3 填土厚度的高程控制

對于填土厚度的高程控制好壞直接影響施工效果，因此，在土方填筑到第三層前，一定要及時恢復田塊高程方格網控制點的標桿作用。每個田塊都要使用木樁標記清楚對應田塊樁號及土面高程，以便于對該田塊的填土厚度和田面平整高程進行控制。其計算方法如表1所示。

表1

填土高程不能夠滿足設計要求的部分，汽車要繼續(xù)往該區(qū)域倒土。達到設計要求后再使用推土機進行推平壓實。

2.3.4 田塊耕種附帶部分的施工

田塊耕種附帶部分包括田間道、生產道、斗渠、農渠、斗溝、農溝，對這部分的施工要等到田塊完成填土后，在確保不影響施工運輸車輛正常作業(yè)的前提下進行。

其中，田間道土方量=田間道長度×平均寬度×路面厚度

生產道土方量=生產道長度×平均寬度×路面厚度

2.3.5 砂面土方平衡計算

依據以上施工設計，在充分考慮到實例中地形的獨特性即填方區(qū)并沒有天然的可以直接補填的“虛位”，而且施工順序要求必須由北向南逐段推進。因此，通常的調配計算方法在這里顯然不能夠適用。

對于砂面土方平衡計算依照“最小元素法”與施工次序以及施工方法相配合的原則進行。

其中，填方區(qū)的容積=原地形方量+取土坑填方量

推填總工程量等于挖方區(qū)總容量減去填方區(qū)總容量。當推、填總工程量運距大于80m時，該工程量則作為外運砂工程量。

3 結束語

不同的施工環(huán)境，不同的施工設計， 使用的計算方法不同，對于計算精度和施工速度的影響作用很大。當精度要求較高時，可以用不同的計算方法進行分析對比，從而得到更為理想的結果。因為土方量計算產生的分歧引發(fā)的糾紛一直困擾著工程施工。這就要求我們在實際工作中，不斷積累寶貴的經驗，合理設計、科學計算，做到快速、高效、合理的評估土方量、平衡土方量，把好工程實施的第一關。

參考文獻

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