溫家華，潘福營(yíng)

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0 引言

土石方平衡設(shè)計(jì)是水電工程施工組織設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)工作，其主要目的是實(shí)現(xiàn)盡量利用開挖土石方，減少總挖填工程量，正確處理開挖、利用、暫時(shí)堆存、廢料處理之間的關(guān)系；按照環(huán)保要求，選擇堆料、棄料場(chǎng)地；合理調(diào)配，減少運(yùn)輸工作量[1][2]。做好土石方平衡設(shè)計(jì)，對(duì)于減少工程量、降低工程投資意義重大。

抽水蓄能電站作為一種特殊的水電站，由于需設(shè)置兩個(gè)水庫(kù)、多采用地下廠房布置型式、壩型選擇多為當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚忍攸c(diǎn)，其土石方平衡設(shè)計(jì)相較于常規(guī)水電工程又有不同。

目前，在抽水蓄能電站建設(shè)過程中，建設(shè)各方對(duì)土石方平衡均較為重視。然而由于各種原因，在實(shí)際工程建設(shè)過程中，土石方平衡不合理或過程管理不到位而導(dǎo)致的料源不足、開挖料浪費(fèi)、渣場(chǎng)二次搬遷等問題卻時(shí)有發(fā)生。

因此，本文擬從土石方平衡的設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)管理、各方職責(zé)等出發(fā)，對(duì)常見問題及可能存在的原因進(jìn)行分析，并提出解決措施和控制要點(diǎn)。

1 土石方平衡設(shè)計(jì)的一般思路

土石方平衡是一項(xiàng)綜合性設(shè)計(jì)，須由各專業(yè)密切配合和綜合比較才能選定最佳總平衡設(shè)計(jì)方案[1]。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹“料盡其用、時(shí)間匹配、容量適度”的總體原則，一般按以下思路開展：

（1）初定設(shè)計(jì)方案及施工方案。

（2）梳理初選設(shè)計(jì)方案下土石方填筑工程量與混凝土骨料需求量，包括各種類別填筑料物的規(guī)格、品質(zhì)要求和需求量，混凝土工程量和各種規(guī)格混凝土骨料的需要量。

（3）梳理各建筑物分部位、分巖性的開挖工程量，結(jié)合各建筑物開挖部位的地質(zhì)條件、開挖方法和進(jìn)度安排，對(duì)各建筑物開挖料質(zhì)量及數(shù)量進(jìn)行可利用分析，提出各建筑物開挖料的可利用量。

（4）分析主要土石方填筑工程分區(qū)分高程料物品種、質(zhì)量、數(shù)量、施工時(shí)段和強(qiáng)度等，分析混凝土骨料品種、數(shù)量、混凝土施工時(shí)段及強(qiáng)度。

（5）進(jìn)行土石方平衡規(guī)劃（開挖料利用方案，開挖量、流向、利用量、棄用量、中轉(zhuǎn)安排，料場(chǎng)、存渣場(chǎng)、棄渣場(chǎng)布置）等。

（6）根據(jù)土石方平衡結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案和施工方案進(jìn)行修正。

（7）提出各建筑物開挖料利用及土石方平衡匯總表。

2 土石方平衡計(jì)算常見問題及原因分析

2.1 土石方平衡設(shè)計(jì)出現(xiàn)的常見問題

（1）料源平衡時(shí)序沖突問題。如某抽水蓄能電站土石方平衡設(shè)計(jì)時(shí)，上水庫(kù)面板堆石壩填筑時(shí)間為2015年5月～2017年10月，其填筑料來源為上水庫(kù)進(jìn)出水口。而根據(jù)工程進(jìn)度安排，上水庫(kù)進(jìn)出水口開挖時(shí)段為2015年8月～2017年5月，即上水庫(kù)面板堆石壩填筑時(shí)所需填筑料還沒有開始開挖。

（2）開挖料利用系數(shù)取值問題。如某抽水蓄能電站招標(biāo)設(shè)計(jì)階段土石方平衡設(shè)計(jì)時(shí)，其上下庫(kù)連接道路石方開挖料利用系數(shù)選用0.8，引水上斜井石方洞挖利用系數(shù)選用0.96，下斜井石方洞挖料利用系數(shù)選用0.8，并據(jù)此計(jì)算開挖料中的可利用料量。根據(jù)設(shè)計(jì)人員反饋，該利用系數(shù)主要由地質(zhì)專業(yè)人員根據(jù)地勘資料得出。

然而在實(shí)際施工過程中，上下庫(kù)連接道路開挖由于地形陡峭、線性條帶狀施工場(chǎng)地等特點(diǎn)，開挖料難以有效收集；引水系統(tǒng)的上下斜井由于計(jì)劃采用反井鉆機(jī)開挖（施工組織設(shè)計(jì)主要施工方法中描述），反井鉆機(jī)反拉提升范圍內(nèi)（1.4～2m，該電站反井鉆實(shí)際反提孔徑2.4m）的圍巖不能得到利用，上述系數(shù)選用時(shí)僅考慮地質(zhì)因素未能考慮實(shí)際施工因素顯然存在問題。

（3）后期棄渣轉(zhuǎn)運(yùn)問題。如某抽水蓄能電站土石方平衡設(shè)計(jì)時(shí)，擬在下水庫(kù)攔河壩壩后設(shè)置1號(hào)棄渣場(chǎng)，在下水庫(kù)庫(kù)尾、業(yè)主營(yíng)地上游設(shè)置2號(hào)棄渣場(chǎng)，其中由于下水庫(kù)壩后1號(hào)棄渣場(chǎng)受大壩填筑進(jìn)度安排形成較晚，故通風(fēng)兼安全洞、進(jìn)廠交通洞、下水庫(kù)進(jìn)出水口、臨時(shí)營(yíng)地場(chǎng)地平整等部位的棄渣部分（約50萬松方）先行堆存在2號(hào)棄渣場(chǎng)。

由于2號(hào)棄渣場(chǎng)位于業(yè)主營(yíng)地上游，為避免生產(chǎn)運(yùn)行期2號(hào)棄渣場(chǎng)對(duì)業(yè)主營(yíng)地帶來不良影響，2號(hào)渣場(chǎng)棄渣施工后期全部倒運(yùn)至附近渣場(chǎng)，其中35萬m3倒運(yùn)至2km之外的1號(hào)渣場(chǎng)，116.22萬m3倒運(yùn)至3km之外位于上下庫(kù)連接道路之間的3號(hào)渣場(chǎng)。

鑒于渣場(chǎng)二次倒運(yùn)成本較高，且對(duì)于臨時(shí)渣場(chǎng)的環(huán)境破壞嚴(yán)重。后續(xù)經(jīng)各方研究，考慮到該電站現(xiàn)有交通條件較為便利，下水庫(kù)大壩具備在籌建期開工條件，即1號(hào)棄渣場(chǎng)具備提前啟用條件，因此最終取消了2號(hào)渣場(chǎng)，將工程早期棄渣堆存至1號(hào)渣場(chǎng)，后期直接堆存至3號(hào)渣場(chǎng)。

（4）料場(chǎng)的無用料、實(shí)際開挖料較原界定量超出過大。如某電站Ⅱ石料場(chǎng)設(shè)計(jì)開挖有用料利用總量為144.48萬m3，無用料總量為86.31萬m3，然而在實(shí)際開挖過程中，經(jīng)過參建各方成立的有用料現(xiàn)場(chǎng)鑒定小組核定，無用料實(shí)際開挖總量131萬m3，超出原界定量45.2萬m3，最終額外增加投資近1000萬元。

除此之外，如果招標(biāo)設(shè)計(jì)階段土石方平衡設(shè)計(jì)不合理，還將可能導(dǎo)致“在棄掉大量有用料的同時(shí)，另開辟料場(chǎng)或者從外部買料”“原界定可用料實(shí)際不可用，料源不足重新找料”等問題。

2.2 原因分析

導(dǎo)致上述各類問題出現(xiàn)的原因很多，常見的有：

（1）計(jì)算中的細(xì)節(jié)問題。如利用系數(shù)、換算系數(shù)取值的問題，挖填時(shí)段的沖突問題等。

（2）基礎(chǔ)資料的偏差問題。如陡峭地形條件下，利用較大比例尺的測(cè)繪圖進(jìn)行工程量計(jì)算，即便測(cè)繪比例尺在規(guī)范允許范圍內(nèi)仍有可能會(huì)面臨較大偏差。目前抽水蓄能電站主要采用水電工程的規(guī)程規(guī)范，如水庫(kù)岸坡詳勘可采用1∶5000～1∶1000的比例尺，其中1∶5000對(duì)于大中型常規(guī)水電而言還可以，但對(duì)于較小工程范圍的抽水蓄能電站而言則準(zhǔn)確度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，地形越陡峭偏差可能越大。與此同時(shí)，地形越陡峭進(jìn)行高精度測(cè)繪的難度和代價(jià)也更大。另外，如對(duì)料場(chǎng)的地勘深度不足，也可能導(dǎo)致土石方平衡設(shè)計(jì)偏差。

（3）專業(yè)間的銜接問題。目前在各水電設(shè)計(jì)院，土石方平衡一般由施工專業(yè)設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)，其他專業(yè)人員（地質(zhì)、水工）只負(fù)責(zé)提交相關(guān)專業(yè)資料，專業(yè)之間的銜接聯(lián)動(dòng)雖然有，但對(duì)于需要各專業(yè)密切配合和綜合比較才能真正完成的土石方平衡計(jì)算而言仍有不足，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

（4）實(shí)際施工進(jìn)度與設(shè)計(jì)進(jìn)度不一致問題。實(shí)際施工過程中由于各種原因，實(shí)際的施工進(jìn)度與原設(shè)計(jì)的進(jìn)度可能不一致也是導(dǎo)致上述各項(xiàng)問題出現(xiàn)的一個(gè)原因。

3 土石方平衡調(diào)配的動(dòng)態(tài)管理

作為基于某一具體的設(shè)計(jì)方案和進(jìn)度計(jì)劃安排進(jìn)行的設(shè)計(jì)，土石方平衡計(jì)算成果是一個(gè)時(shí)點(diǎn)的方案而不是一貫到底的方案。隨著工程建設(shè)的不斷進(jìn)行，開挖揭露的地質(zhì)情況、設(shè)計(jì)方案、實(shí)際進(jìn)度相較于初始方案往往會(huì)發(fā)生變化。這種情況下，盲目地按招標(biāo)設(shè)計(jì)階段土石方平衡計(jì)算成果進(jìn)行調(diào)配反而會(huì)給工程建設(shè)帶來很多問題。

目前，關(guān)于土石方平衡調(diào)配動(dòng)態(tài)管理的常見問題主要有：

（1）缺少對(duì)土石方平衡落實(shí)情況的監(jiān)管。如施工方未執(zhí)行土石方平衡方案，將作為填筑料的開挖料選擇就近的棄渣場(chǎng)隨意堆存，未運(yùn)至中轉(zhuǎn)料場(chǎng)進(jìn)行保護(hù)等，與此同時(shí)監(jiān)理方未能做好監(jiān)督管理。

（2）當(dāng)開挖揭露的地質(zhì)資料、施工進(jìn)度計(jì)劃等邊界條件變化后，未能及時(shí)地進(jìn)行土石方平衡復(fù)核。

上述問題究其本質(zhì)就在于對(duì)于土石方平衡調(diào)配管理認(rèn)知不夠，參建各方不能正確對(duì)待自身在調(diào)配管理中的職責(zé)。

一般而言，作為項(xiàng)目的投資方，建設(shè)單位往往對(duì)土石方平衡都較為關(guān)注，但由于涉及單位眾多，如果不能認(rèn)清參建各方職責(zé)，調(diào)動(dòng)各方積極性則難以有所建樹。除建設(shè)單位外，抽水蓄能電站大多由設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工承包商共同建設(shè)，各個(gè)單位在土石方平衡過程管理環(huán)節(jié)中的職責(zé)各有不同。

設(shè)計(jì)單位作為土石方平衡方案的設(shè)計(jì)者，對(duì)于整個(gè)方案最為清晰，在過程管理中主要發(fā)揮的是督促和提醒作用，需要對(duì)過程中的變化做出預(yù)警并及時(shí)進(jìn)行復(fù)核、提出應(yīng)對(duì)措施。

施工單位作為土石方平衡方案的執(zhí)行方，其主要職責(zé)是嚴(yán)格按照土石方平衡方案及監(jiān)理要求實(shí)施，對(duì)于實(shí)施過程中發(fā)生的變化，應(yīng)及時(shí)向監(jiān)理單位報(bào)告。

監(jiān)理單位作為工程現(xiàn)場(chǎng)的直接管理者，是整個(gè)土石方平衡方案實(shí)施情況的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管者和變化發(fā)生后的協(xié)調(diào)中樞，擔(dān)負(fù)著對(duì)施工單位具體執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督管理，以及對(duì)過程中的變化及時(shí)協(xié)調(diào)處理的職責(zé)。

在實(shí)際工程中，只有各參建單位各盡其責(zé)，才能有效避免上述土石方平衡過程管各項(xiàng)問題的發(fā)生。

4 土石方平衡調(diào)配管理建議

作為施工組織設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，土石方平衡計(jì)算在抽水蓄能電站建設(shè)過程各設(shè)計(jì)階段均需開展，只是設(shè)計(jì)深度要求各有不同。招標(biāo)設(shè)計(jì)是施工招標(biāo)前的最后一個(gè)設(shè)計(jì)階段，其基本任務(wù)是為施工招標(biāo)文件的編制提供依據(jù)，滿足工程建設(shè)項(xiàng)目招標(biāo)采購(gòu)和工程實(shí)施與管理的需要。在招標(biāo)設(shè)計(jì)階段對(duì)土石方平衡設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化審查，是一個(gè)較為理想的切入點(diǎn)。如國(guó)網(wǎng)新源公司要求各個(gè)新建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)單位在招標(biāo)設(shè)計(jì)就土石方平衡計(jì)算編制專題報(bào)告，并組織專家審查會(huì)進(jìn)行審查把關(guān)，將各項(xiàng)可能存在的問題消除在招標(biāo)之前，從而減少建設(shè)過程中的索賠等風(fēng)險(xiǎn)。

在動(dòng)態(tài)管理上，近年來的部分抽水蓄能項(xiàng)目大多采用以下方式：

（1）成立由監(jiān)理牽頭，業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位技術(shù)人員和地質(zhì)人員工程參加的料源管理小組，負(fù)責(zé)對(duì)開挖料進(jìn)行鑒別、對(duì)有用料的運(yùn)輸保存等進(jìn)行檢查等。

（2）定期由監(jiān)理組織各施工承包商進(jìn)行實(shí)際開挖量、填筑量統(tǒng)計(jì)，并依據(jù)實(shí)施進(jìn)展開展土石方平衡復(fù)核。如江蘇溧陽(yáng)抽水蓄能電站每月要求參建各方報(bào)送已開挖量、已填筑量、剩余開挖量、剩余填筑量和其他部位需要量，每季度組織土石方平衡分析。

（3）利用數(shù)字化系統(tǒng)將每輛運(yùn)料車裝上GPS定位，確保將全部開挖料運(yùn)到指定的部位[3]。

目前，已有科研院所正在研究進(jìn)行利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立數(shù)學(xué)模型，擬將土石方平衡調(diào)配成果以三維動(dòng)畫形式進(jìn)行展示，從而達(dá)到形象生動(dòng)的指導(dǎo)施工的目的[4][5]。這為未來抽水蓄能電站土石方平衡調(diào)配動(dòng)態(tài)管理提供了新的工具和方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

抽水蓄能電站土石方平衡調(diào)配實(shí)施的優(yōu)劣，對(duì)于減少工程量、降低工程投資意義重大。對(duì)于土石方平衡調(diào)配工作，土石方平衡計(jì)算與工程建設(shè)過程中的動(dòng)態(tài)管理同樣重要。

在招標(biāo)設(shè)計(jì)階段加強(qiáng)土石方平衡設(shè)計(jì)成果管理，可以將各項(xiàng)可能存在的問題消除在招標(biāo)之前，從而減少建設(shè)過程中的索賠等風(fēng)險(xiǎn)。

參建各方在土石方平衡過程管理環(huán)節(jié)中的職責(zé)各有不同，只有各方各盡其責(zé)，才能有效避免土石方平衡調(diào)配過程中各項(xiàng)問題的發(fā)生。

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