潘光斯

摘 要：土方平衡計(jì)算作為土地整理項(xiàng)目中的一項(xiàng)重要工作，其計(jì)算過(guò)程直接決定工程造價(jià)的高低，其設(shè)計(jì)合理性對(duì)于施工總造價(jià)及工程是否能夠順利實(shí)施起著至關(guān)重要的作用。土方平衡計(jì)算的復(fù)雜程度取決于需要改良的自然地貌。地形簡(jiǎn)單，面積不大則土方平衡計(jì)算比較簡(jiǎn)單，而一些地形復(fù)雜并且地物地貌變化眾多的情況，土方平衡計(jì)算的設(shè)計(jì)都復(fù)雜很多，計(jì)算過(guò)程則較為復(fù)雜。同樣一個(gè)地形，設(shè)計(jì)不同，工程量便不同，工程造價(jià)也會(huì)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(gè)細(xì)節(jié)，合理設(shè)計(jì)、節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：土方量；方格網(wǎng)法；平衡計(jì)算

引言

工程建設(shè)中，常常需要根據(jù)工程規(guī)劃要求將某些特殊地形的自然地貌改造成一個(gè)水平的或者有一個(gè)或幾個(gè)梯度的場(chǎng)地，以滿意實(shí)際應(yīng)用。地形的復(fù)雜程度直接關(guān)系到工程的總造價(jià)。而不同的土方平衡計(jì)算方法又會(huì)使工程造價(jià)有些許差異，這就容易引起工程方面的經(jīng)濟(jì)糾紛。因此，合理的土方平衡設(shè)計(jì)方案，準(zhǔn)確科學(xué)的計(jì)算方法顯得到關(guān)重要。下面就以海島補(bǔ)充耕地易地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目為例，淺談一下特殊復(fù)雜條件下土方平衡計(jì)算。

1 地形分析

該實(shí)例屬典型島嶼復(fù)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(shì)以東北方向?yàn)閳A心由東南方向正北方彎曲成平擺的“香蕉”的形狀。田塊的開(kāi)發(fā)改良要求是覆蓋住1.3m-8m厚的細(xì)粒砂層并且在東、西、北三個(gè)方向均留置植林防護(hù)區(qū)。

2 施工分析與土方量計(jì)算

為達(dá)到耕地易地改造的效果，我們對(duì)地塊需要進(jìn)行砂面平整、土方挖運(yùn)、填調(diào)配工程三個(gè)方面進(jìn)行施工。具體分取土場(chǎng)的施工、臨時(shí)施工通道的修筑、田地塊的施工等幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

采用方格網(wǎng)法進(jìn)行計(jì)算。其原理是將施工現(xiàn)場(chǎng)劃分為若干個(gè)盡量與測(cè)量的縱橫坐標(biāo)網(wǎng)對(duì)應(yīng)的方格，以每個(gè)方格為單位，根據(jù)其頂點(diǎn)的高度與設(shè)計(jì)高度進(jìn)行對(duì)比，低的進(jìn)行填平，高的部分進(jìn)行挖運(yùn)。根據(jù)方格四個(gè)頂點(diǎn)的挖填的平均加權(quán)值及方格的面積來(lái)計(jì)算土方量。

當(dāng)同一方格網(wǎng)內(nèi)既有挖方又有填方時(shí)，首先把找進(jìn)方標(biāo)邊緣上的零點(diǎn)位置。

零點(diǎn)的位置按下式計(jì)算

x1=■×a x2=■×a

式中x1、x2-角點(diǎn)至零點(diǎn)的距離（m）；

h1、h2-相鄰兩角點(diǎn)的施工高度（m），均用絕對(duì)值；

a-方格網(wǎng)的邊長(zhǎng)（m）。

圖1

如圖1所示，將方格網(wǎng)邊緣上的零點(diǎn)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(chǎng)的施工

2.1.1 取土場(chǎng)的選址

根據(jù)實(shí)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(kāi)始。

取土場(chǎng)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(xì)分出區(qū)域，先由推土機(jī)推開(kāi)表層砂面再進(jìn)行挖土。

2.1.2 土場(chǎng)可開(kāi)挖深度的確定

為了減少運(yùn)輸工作量，需要合理選擇取土區(qū)。先由挖土機(jī)在規(guī)劃區(qū)域挖取多個(gè)探測(cè)坑。然后將各個(gè)坑的挖掘深度進(jìn)行加權(quán)平均來(lái)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(gòu)成

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎn)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(jì)劃取土面積=取土總量/可開(kāi)挖深度

實(shí)際可取土面積等于各個(gè)取土區(qū)域面積之和

實(shí)際可取土總量=各取土區(qū)域取土量之積

其中，每個(gè)區(qū)域取土量=取土面積×可開(kāi)挖深度

當(dāng)實(shí)際可取土面積大于等于計(jì)劃取土面積，實(shí)際可取土總量大于等于計(jì)劃取土總量，該取土方案可行。

2.1.5 取土場(chǎng)的施工設(shè)計(jì)

在東、西面各選取一個(gè)取土區(qū)，先用推土機(jī)將表層砂推開(kāi)，堆放到東、南、西面，留出與田塊距離最近的北面運(yùn)送田塊填土，這樣以減少運(yùn)距，節(jié)省施工成本。當(dāng)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(shí)施工通道的修筑

2.2.1 臨時(shí)施工通道的設(shè)計(jì)

由于施工現(xiàn)場(chǎng)的地表高低不平，低凹處由取土場(chǎng)挖土、運(yùn)土平衡，高凸需要挖運(yùn)大量砂土用來(lái)回填土坑，這兩種施工共用一條施工通道。因?yàn)閮煞N施工同時(shí)進(jìn)行，所以施工車(chē)輛較多，對(duì)于施工通道建筑寬度的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮安全問(wèn)題。

2.2.2 臨時(shí)施工通道所需土方量的計(jì)算

施工通道土方量=施工道總長(zhǎng)度×施工道填筑寬度×填土厚度

對(duì)于施工道填筑的土不需要進(jìn)行回收，在運(yùn)砂填坑時(shí)分段填埋，從而達(dá)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(shè)計(jì)

對(duì)于田地塊的施工，首先建造砂平臺(tái)用來(lái)堆填取土坑挖出來(lái)的土方量，然后將進(jìn)行取土場(chǎng)取土、田塊填土、田塊的整平、運(yùn)砂來(lái)回填土坑，最后砂面進(jìn)行平整。

該施工工序自北向南逐段進(jìn)行，每一個(gè)工序的循環(huán)，砂平臺(tái)的制造都是第一個(gè)步驟。砂平臺(tái)的采用避免因取土場(chǎng)中的土方被超前挖出而堆放在已經(jīng)經(jīng)過(guò)平整的田塊上，而引起的土方再次被轉(zhuǎn)運(yùn)或者需要增加推運(yùn)的工序，不僅減少了工作量，還加快了施工進(jìn)度，很好地控制了工程成本。

在對(duì)田地塊的施工過(guò)程中，需要對(duì)兩個(gè)方面進(jìn)行很好的控制，從而保證施工改良效果，即砂面平臺(tái)高程控制、填土厚度的高程控制。

2.3.2 砂面平臺(tái)高程控制

根據(jù)方格網(wǎng)法的計(jì)算原理，將施工區(qū)域劃分根據(jù)施工需要?jiǎng)澐譃槿舾蓚€(gè)區(qū)域，其中低于設(shè)計(jì)面高程的區(qū)域稱為填方區(qū)，高于設(shè)計(jì)面高程的區(qū)域稱為挖方區(qū)。

首先根據(jù)地形規(guī)劃田塊方格網(wǎng)點(diǎn)，然后進(jìn)行測(cè)量放樣。用木樁標(biāo)記每個(gè)田塊方格網(wǎng)點(diǎn)。采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行多次測(cè)量，確保每一個(gè)樁點(diǎn)的標(biāo)記高程與設(shè)計(jì)要求相符。

對(duì)于砂面平臺(tái)高于設(shè)計(jì)高程填方區(qū)，用推土機(jī)刮平；對(duì)于低于設(shè)計(jì)面的挖方區(qū)，用推土機(jī)堆高再刮平，經(jīng)過(guò)平整后的砂平面不應(yīng)該留有凸突的砂埂痕跡。

2.3.3 填土厚度的高程控制

對(duì)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(shí)恢復(fù)田塊高程方格網(wǎng)控制點(diǎn)的標(biāo)桿作用。每個(gè)田塊都要使用木樁標(biāo)記清楚對(duì)應(yīng)田塊樁號(hào)及土面高程，以便于對(duì)該田塊的填土厚度和田面平整高程進(jìn)行控制。其計(jì)算方法如表1所示。

表1

填土高程不能夠滿足設(shè)計(jì)要求的部分，汽車(chē)要繼續(xù)往該區(qū)域倒土。達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再使用推土機(jī)進(jìn)行推平壓實(shí)。

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(chǎn)道、斗渠、農(nóng)渠、斗溝、農(nóng)溝，對(duì)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(yùn)輸車(chē)輛正常作業(yè)的前提下進(jìn)行。

其中，田間道土方量=田間道長(zhǎng)度×平均寬度×路面厚度

生產(chǎn)道土方量=生產(chǎn)道長(zhǎng)度×平均寬度×路面厚度

2.3.5 砂面土方平衡計(jì)算

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

對(duì)于砂面土方平衡計(jì)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(jìn)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?cè)萘繙p去填方區(qū)總?cè)萘?。?dāng)推、填總工程量運(yùn)距大于80m時(shí)，該工程量則作為外運(yùn)砂工程量。

3 結(jié)束語(yǔ)

不同的施工環(huán)境，不同的施工設(shè)計(jì)， 使用的計(jì)算方法不同，對(duì)于計(jì)算精度和施工速度的影響作用很大。當(dāng)精度要求較高時(shí)，可以用不同的計(jì)算方法進(jìn)行分析對(duì)比，從而得到更為理想的結(jié)果。因?yàn)橥练搅坑?jì)算產(chǎn)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?cè)趯?shí)際工作中，不斷積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)、科學(xué)計(jì)算，做到快速、高效、合理的評(píng)估土方量、平衡土方量，把好工程實(shí)施的第一關(guān)。

參考文獻(xiàn)

[1]張亞峰，寧甜甜，姚堯，等.利用土方平衡確定設(shè)計(jì)標(biāo)高的方法研究—以曲阜春秋華庭小區(qū)為例[J].華中建筑，2012（5）：124-125.

[2]張光輝，吳珊瑚，宋金良.利用高壓水射流切割技術(shù)和旋噴注漿技術(shù)進(jìn)行建筑物糾偏與加固實(shí)例分析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2000（4）：248-249.

[3]周啟明，許海巖，許利捷，等.土石方估算方法在市政BT項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2015（8）：547-578.

[4]張亞峰，寧甜甜，姚堯.利用土方平衡確定設(shè)計(jì)標(biāo)高的方法研究—以曲阜春秋華庭小區(qū)為例[J].華中建筑，2012（5）：124-154.

[5]顏志俊，張明月，逄勇，等.南水北調(diào)東線江蘇段深化治污重點(diǎn)方向及措施研究[J].南水北調(diào)與水利科技，2014（4）：147-148.