水利水電工程施工土石方調(diào)配方法及其施工工藝

莊桂亮

（黑龍江省水利水電集團有限公司直屬公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

改革開放以來，我國的經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展，尤其是在城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程逐步加快的背景下，人們對于水資源和電力資源的需求量呈現(xiàn)出逐年增加的態(tài)勢，因此積極探索水利水電工程事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。水利水電工程是一項規(guī)模龐大、環(huán)節(jié)眾多、工藝復(fù)雜的系統(tǒng)工程，施工單位在統(tǒng)籌項目建設(shè)時必須對核心環(huán)節(jié)加大關(guān)注力度。土石方施工不僅是水利水電工程建設(shè)的基礎(chǔ)性施工，也是核心施工環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到工程項目的建設(shè)品質(zhì)。盡管多數(shù)施工單位已經(jīng)注意到土石方施工的重要性，然而水利水電工程施工場地自然環(huán)境復(fù)雜、工程進度緊張、施工人員的素質(zhì)良莠不齊，常常會影響到土石方的調(diào)配，進而影響到工程的成本。因此，水電項目工作人員有必要深入研究土石方的調(diào)配方法及其施工工藝，從而有效提高施工品質(zhì)，并能夠更加精準(zhǔn)地控制項目成本。

1 水利水電工程中土石方施工的技術(shù)特點

1.1 土石方工程量和施工難度較大

作為水利水電工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)，土石方施工的工程量和施工難度都是極大的。土石方施工環(huán)節(jié)在整個水利水電工程建設(shè)中占有很大的比例，涉及的施工人員、材料、機械設(shè)備都很多，需進行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)度，且極易受天氣環(huán)境和地質(zhì)條件的影響，在較長的施工周期中常常會發(fā)生難以預(yù)料的變故。

1.2 土石方施工在水利水電工程建設(shè)中普遍存在

土石方施工是一項常見的施工內(nèi)容，不管是多大規(guī)模的水利工程中都會有土石方施工，可見，土石方施工在水利工程中有著非常重要的地位，土石方施工質(zhì)量會直接影響到水利工程的整體結(jié)構(gòu)與質(zhì)量。目前在水利工程中對土石方施工的設(shè)計、規(guī)劃以及施工進展等方面有著嚴(yán)格的要求，控制土石方施工進展與質(zhì)量對提高水利工程經(jīng)濟效益也有很明顯的效果，采用科學(xué)的調(diào)配方法還能夠減少土石方施工對周邊環(huán)境的影響與破壞程度，促進社會、經(jīng)濟、生態(tài)共同發(fā)展的實現(xiàn)。

1.3 環(huán)境將受到施工的明顯影響

水利水電工程中的土石方施工常常受制于周邊的自然環(huán)境，同時也會對周邊的自然環(huán)境造成影響，嚴(yán)重污染、破壞生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)的土石方施工會產(chǎn)生大量粉塵，改變施工地及周邊地區(qū)的地表形態(tài)，影響地質(zhì)穩(wěn)定性，污染水質(zhì)，且會有明顯的施工噪音。目前施工單位已經(jīng)普遍意識到這個問題，正在逐步完善土石方調(diào)配方法及其施工工藝，盡量將施工對周邊環(huán)境的影響降到最低，保持地質(zhì)、水土、植被的健康穩(wěn)定狀態(tài)。

2 水利水電工程中土石方的調(diào)配原則

2.1 開挖填埋同步進行

開挖和填埋是土石方施工中最基礎(chǔ)的兩項作業(yè)環(huán)節(jié)，一般情況下這兩項作業(yè)都是同步進行的，通過科學(xué)合理的調(diào)度，可以減少施工過程中的倒運次數(shù)，減輕工作人員的工作量，有效提高工作效率，進而減少施工總量，有利于控制項目成本。

2.2 科學(xué)地控制運輸距離、土方作業(yè)量范圍

土石方的開挖和填埋必然涉及運輸問題，科學(xué)測算運輸距離、選擇合理運輸路線、調(diào)整優(yōu)化運輸方案，對控制工程成本具有重要意義，因此在進行土石方開挖和填埋方案設(shè)計時，需要綜合考慮多方面因素，結(jié)合施工地的實際情況和以往的施工經(jīng)驗，擬定開挖和填埋量，確定運輸路線。

2.3 最大程度還原耕地

為實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展，土石方施工過程中必須時時注意保護生態(tài)環(huán)境。如果施工侵占現(xiàn)有耕地，必須調(diào)整施工方案，最大程度保持現(xiàn)有耕地的面積和質(zhì)量。對于已經(jīng)產(chǎn)生破壞的耕地，需在有關(guān)專家指導(dǎo)下，對耕地進行針對性的補償性建設(shè)。

2.4 全局性原則

需要按照水利水電工程建設(shè)的整體需要來進行科學(xué)調(diào)配，保持調(diào)配平衡，杜絕盲目進行土石方作業(yè)產(chǎn)生的浪費，通過科學(xué)調(diào)配來提高生產(chǎn)利用率。

3 水利水電工程土石方調(diào)配方法

3.1 直接上壩法

在水利水電工程的土石方調(diào)配方法中，最常用的是直接上壩法，在工程的建設(shè)中，對土石方的處理需要分成多個步驟，在土石方的處理中需要用到的材料較多，采用直接上壩法能夠有效地減少運輸?shù)臅r間和成本，是土石方調(diào)配中最簡單和便捷的一種施工方法。在水利水電工程前，需要根據(jù)具體的開挖情況進行施工，如果土石方能夠滿足上壩需求，就可以采用直接上壩法。

3.2 料場開采法

雖然直接上壩法應(yīng)用范圍廣泛，但是也存在一定的局限性，一般只應(yīng)用于中小規(guī)模的水利水電工程中。規(guī)模較大的工程多采用料場開采法，即選擇水利水電工程項目附近的土石料場開采土石。料場開采法對于開采速度和開采數(shù)量有一定的要求，同時還需要運用其他土石方調(diào)配方法對其進行有效補充。

3.3 中轉(zhuǎn)上壩法

土石方調(diào)配會受到水利水電工程中各種因素的限制，使得在土石方的調(diào)配中無法直接上壩，這時候首先需要考慮到的就是中轉(zhuǎn)上壩法，在土石方調(diào)配的過程中設(shè)置中轉(zhuǎn)站，而中轉(zhuǎn)站的大小以及位置需要進行科學(xué)的確定，既要考慮到工程施工的便捷性，同時也需要考慮到施工的成本性，盡可能的降低中轉(zhuǎn)成本。在中轉(zhuǎn)上壩法中可以選定多個中轉(zhuǎn)場，然后根據(jù)具體的施工過程以及工程需求，按照就近原則選擇合適的中轉(zhuǎn)站。

3.4 中轉(zhuǎn)以及棄渣處理

水利水電工程建設(shè)中，土石方的挖掘量巨大。在施工之前，需詳細(xì)了解項目施工方案和進度安排。在具體施工過程中，要根據(jù)施工進度合理調(diào)配土石方，盡量避免因調(diào)配不當(dāng)導(dǎo)致土石方在中轉(zhuǎn)站存儲和管理。同時還必須考慮到調(diào)配過程中可能產(chǎn)生的不達(dá)標(biāo)的棄渣問題，對于這類棄渣可以返回原地、轉(zhuǎn)賣，也可以進行二次處理。

4 水利水電工程施工工藝的特點

4.1 工程系統(tǒng)性、綜合性強

一般情況下，水利水電工程中的土石方工程可以看做是該工程范圍內(nèi)某流域中一項獨立的土石方項目，整個水利工程就是由這樣一個個既各自獨立又相互聯(lián)系的土石方項目組成的統(tǒng)一整體。這類土石方項目在施工范圍、施工進度、工作量等方面都不亞于一項獨立工程，其系統(tǒng)性和綜合性都比較強，對施工地周邊的自然環(huán)境、居民生活、經(jīng)濟發(fā)展都會產(chǎn)生深刻的影響。因此，在進行相關(guān)施工前必須對施工地進行現(xiàn)場考察，了解當(dāng)?shù)氐乃?、地質(zhì)、氣候條件，結(jié)合實際情況作出科學(xué)詳盡的規(guī)劃設(shè)計，并組織行業(yè)專家、當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門工作人員對施工方案進行全面的論證，確保施工方案的合理性、可行性，從而盡可能減少項目施工對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、居民生活的影響。

4.2 規(guī)模龐大、難度較高

施工單位在建設(shè)水利水電工程土石方工程時，首先需要開展大規(guī)模的挖掘工作，一般情況下該環(huán)節(jié)施工活動周期較長，并且多數(shù)情況下都是在露天環(huán)境下開展的。再加上該項目本身的特殊性，工程所在區(qū)域都是較為偏遠(yuǎn)的地區(qū)，地質(zhì)狀態(tài)不佳，容易受到惡劣地理環(huán)境的干擾，最終為土石方施工活動的順利開展造成阻礙。此外，大部分土石方工程都處于濕度較大的地區(qū)，一旦出現(xiàn)雷暴雨天氣，極有可能引發(fā)較為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)難，從而影響了土石方工程建設(shè)活動的順利開展。

5 水利水電工程土石方施工關(guān)鍵技術(shù)要點把控

5.1 土石方爆破技術(shù)

水利水電工程中的土石方爆破是指在工程施工過程中，使用炸藥雷管等爆破材料對土石方進行爆破，以達(dá)到開挖目的的一種廣泛應(yīng)用的施工方法。土石方爆破是土石方施工中最重要的工藝之一。土石方爆破工程必須由具有相應(yīng)爆破資質(zhì)和安全生產(chǎn)許可證的企業(yè)承擔(dān)。爆破作業(yè)人員應(yīng)取得有關(guān)部門頒發(fā)的資格證書，做到持證上崗。爆破工程作業(yè)現(xiàn)場應(yīng)由具有相應(yīng)資格的技術(shù)人員負(fù)責(zé)指導(dǎo)施工。爆破前應(yīng)對爆區(qū)周圍的自然條件和環(huán)境狀況進行調(diào)查，了解危及安全的不利環(huán)境因素。采取必要的安全防范措施。爆破警戒范圍必須在設(shè)計時明確劃定，危險區(qū)邊界需設(shè)立明顯標(biāo)志，安排工作人員進行警戒。爆破警戒時，應(yīng)確保指揮部、起爆站和各警戒點之間有良好的通信聯(lián)絡(luò)。爆破后應(yīng)檢查有無盲炮及其他險情。

5.2 土石方明挖施工技術(shù)

現(xiàn)代水利水電工程土石方建設(shè)過程中，微差爆破技術(shù)、預(yù)裂爆破技術(shù)以及光面爆破技術(shù)是其明挖技術(shù)施工的三種重要形式；其在施工效果控制的同時，實現(xiàn)了工程效益的合理提升。具體而言，在明挖技術(shù)應(yīng)用過程中，施工人員應(yīng)注重以下要點把控：其一，合理利用爆破技術(shù)確保明挖土方的作業(yè)精度和質(zhì)量。其二，注重施工工序的合理搭配，進而提升工程整體建設(shè)效率的提升。其三，注重分析項目平衡方法的科學(xué)應(yīng)用，進而在施工技術(shù)、施工理念優(yōu)化的同時，實現(xiàn)土石方使用率的提升和施工成本的節(jié)約。

5.3 土石方平衡施工技術(shù)

隨著我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化水平越來越高，對于水資源、電力資源的要求也越來越高，水利水電工程的建設(shè)規(guī)模和數(shù)量呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。土石方類的項目數(shù)量在水利水電工程中占據(jù)相當(dāng)大的比重，因此控制好土石平衡是極其必要的。所謂土方平衡，即通過“土方平衡圖”計算出工程中需要從高處挖出的土方量和需要向低處填進的土方量，從而大致掌握計劃外運進、出的土方量。在計劃基礎(chǔ)開挖施工時，盡量減少外運進、出的土方量的工作，不僅關(guān)系到土方項目的工程成本，而且對現(xiàn)場平面布置有很大的影響。土方平衡工作是決定進度計劃、征地、運輸方案等工作的重要一環(huán)，然而大部分施工單位并未對此加以足夠的重視，技術(shù)人員僅憑經(jīng)驗進行估算，多年未有進步。土方平衡的錯誤計算能夠?qū)е鹿こ淘靸r的增加，因此要用專門的算法來進行計算。

5.4 土石壩施工技術(shù)

土石壩是指施工地的土料、石料或混合料，經(jīng)過拋填、輾壓等工藝處理后，在充分混合的基礎(chǔ)上方堆筑而成的擋水壩。土石壩主體結(jié)構(gòu)簡單、操作工藝簡單靈活，對于地基的要求低，便于修建和維護；就地取材，節(jié)省了鋼材、水泥、木材等重要建筑材料，減少了筑壩材料的遠(yuǎn)途運輸?；谏鲜鰞?yōu)點，土石壩是目前水利水電建設(shè)中應(yīng)用最廣、發(fā)展最快的壩型。但是，在廣泛應(yīng)用的同時，其施工質(zhì)量卻參差不齊。為確保水利水電工程土石方施工質(zhì)量，施工單位需從以下方面加強質(zhì)量控制：（1）合理選擇及應(yīng)用土石壩施工材料；（2）充分考察施工地的地形地貌，并以此為依據(jù)設(shè)計土石壩的應(yīng)用形式；（3）嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范展開操作，密切關(guān)注施工情況，隨時調(diào)整施工技術(shù)、完善施工方案。

5.5 土石方地下施工技術(shù)

水利水電工程是一項龐大的系統(tǒng)工程，其施工范圍往往延伸至地下。雖然在工程開展之前會對地下地形、水文條件進行了解，并制定對應(yīng)的施工方案。但是實際施工時，地下結(jié)構(gòu)的處理經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的意外，施工人員在具體的操作中應(yīng)視具體的情況靈活運用地下施工技術(shù)，保障水利水電工程地基的穩(wěn)定性和嚴(yán)密性。水利水電工程不僅對水量存貯進行有效調(diào)節(jié)，更需在水力發(fā)電、農(nóng)田灌溉方面發(fā)揮重要作用。地下工程直接影響水利水電工程的水源調(diào)節(jié)功能，施工單位和個人應(yīng)該加強重視，確保水利水電工程服務(wù)社會、實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的功能得到有效發(fā)揮。

6 結(jié)束語

以目前我國水利水電工程項目的建設(shè)情況來看，土石方施工仍然是其重點施工環(huán)節(jié)，對整體工程的建設(shè)進度、建設(shè)周期、建設(shè)質(zhì)量和成本造價都會產(chǎn)生重要影響?，F(xiàn)在大多數(shù)施工單位都能夠從工程項目的整體情況出發(fā)，嚴(yán)格控制土石方建設(shè)活動，在優(yōu)良的傳統(tǒng)施工技術(shù)基礎(chǔ)上，積極探索更加科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐潦秸{(diào)配方法及其施工工藝，使得土石方調(diào)配能夠發(fā)揮其應(yīng)用的作用，為水利水電工程項目后期應(yīng)用提供保障。