土石方平衡利用与经济分析

　　摘要：水利水电、火力发电、大型场平工程土石方开挖和填筑工程量一般较大，土石方挖填往往在整个项目区都要进行，做好合理可行的土石方平衡，使工程中开挖的土石方得到最大限度的利用，不仅可降低工程造价，同时实现降低能耗，节约土地资源的目的。本文参照贵州省盘南电厂水库工程和湖北三新硅业园场平工程案例，从土石方开挖和填筑时间和空间平衡利用的角度进行经济性分析与探讨.

　　关键词：场平工程；土石方平衡与综合利用；经济分析

　　1. 概述

　　水利水电工程一般涉及大方量土石方开挖与回填施工；工业园区、火力发电工程等建设项目前期一般先进行厂区用地范围内场地平整和道路的施工，在相对平整和交通便利的条件下完成后续项目的实施，这一阶段如何做到土石方平衡综合利用尤为重要。所谓的土石方平衡，总含义可以解释为场区内的土石方开挖总方量（VW）与总填筑压实方量（VT）大致相等，即VW≈VT，进一步划分为地域上（或空间）的平衡与时间上平衡，地域上（或空间）的平衡就是按照项目实施总体规划分阶段或分区域实施情况下局部的开挖方量与填筑压实方量的大致相等，时间上平衡是与实施进度计划有关的概念，即要求不同施工期间的土石方平衡。 项目前期场平土石方平衡综合利用，不单单是减少工程建设成本，节约项目投资的途径，更重要是通过平衡综合利用实现珍惜土地资源的目的。本文理论结合实际对这一课题进行简介与探讨。

　　2.设计阶段的土石方平衡与综合利用

　　设计阶段的土石方平衡与综合利用主要工作是挖方量与填筑量上的平衡试算和开挖料可以用于做什么的规范性规划，属于上述中空间平衡范畴，这一阶段合理确定场区规划标高事关重要，当然厂区最终标高受项目建设目的、原始地形地貌、自然条件、工艺布置等诸多因素的限制，对于大规模厂区的设计标高不一定要选择一个平面高程，可以分区域分功能具体规划设计多个高程。局部建基面标高一般根据附近建筑物基础形式或需要进行基础开挖方量的多少，预留设计标高（就是比建基面多开挖或少回填），以便于基础开挖时采取沟边堆土措施，减少基础开挖时的土方运输距离。开挖料的利用，结合开挖料的岩土特性确定，项目设计时就应充分考虑开挖料的用途或提出利用时应达到的相关指标。理想的土石方平衡规划就是经过多次试算确定场区的平面标高，使场区内开挖方量全部利用，基本无弃料，不需外运和运进土方，运输距离经济合理，且在满足土石方基本平衡的情况下场区开挖方总放量应为最小值。

　　在进行土石方平衡试算时，除了考虑场地平整的填、挖土石方量外，还要考虑地下室、建筑物及构筑物的基础，地下工程管线等土石方量，以及厂区内清除不合格填料和地表清理的方量。同时还要考虑填方的压实系数的因素。土石方工程量的计算方法有很多种，现阶段由于计算机软件发展，多数采用计算机完成，比如常用的如KAS（卡斯）软件计算工程量，其计算原理与传统断面图计算方法类似，也是取平均值的方式进行的模拟计算，只是比传统计算方法精度更高或更接近实际。无论是哪种计算方法首先必须完成待实施区域范围的原始地形地貌的测量，形成原始地形图（即绘有等高线和标注物的总平面图），然后与设定的场平标高方案形成的平面图进行对比计算，通过调整场平标高方案多次试算对比，使形成的挖方量与填方量基本平衡，试算出的最佳设计平面标高或多个不同设计标高组合平面，应该同时满足挖填土方量平衡和挖方量最小的两原则。

　　至于开挖自然方与回填压实方之间的压实系数问题应通过土工试验确定，并考虑回填区域最大承载力的需要，通常先进行最大击实度试验确定填料的最大压实干密度（ρmax），然后根据填料的最大承载力要求结合岩土特性论证设计相对压实度（Kx），在含水率不需要修正的情况下不难得到：

　　Kx×ρmax×VT=ρ自然×VW

　　即：

　　式中：Kx---------------相对压实度

　　ρmax -------------最大压实干密度

　　ρ自然-------------自然土体干密度

　　Vw--------------设计土石方总开挖方量

　　VT -------------设计总填筑压实方量

　　在平衡试算时厂区内清除不合格填料和地表清理的方量，在填筑区域发生应直接计入总填筑量，在开挖区发生的不计入开挖量，清除的不合格填料和地表清理物多用于厂区绿化用料，多余的作为弃料处理。这一阶段最终形成《土石方平衡与综合利用表》，作为工程预算、招标和指导施工的依据。

　　3.施工阶段土石方平衡与综合利用

　　施工阶段土石方平衡与综合利用是项目具体实施过程中的主要工作内容，这一阶段虽然场平的标高和开挖料的用途已经基本确定，但是此时的土石方平衡与综合利用却涉及空间平衡规划与时间平衡规划两方面内容，施工阶段土石方空间平衡规划可以理解为局部区域之间的挖填量的大致相等，施工阶段土石方时间平衡规划是与施工进度计划有关的概念，就是按照施工进度计划各个施工阶段内的挖填量的大致相等。施工阶段制定详细合理的施工组织设计十分重要，制定详尽合理的土石方施工施工组织设计不单是施工质量的保证，也可达到节约施工成本的目的，必须统筹安排什么时间挖哪个区域，这个区域的挖方用于填筑哪个区域，累计运输距离如何能够最节约。此外，其它条件类似的情况下，按照详细合理的施工组织设计编制的造价文件才是最有竞争力的投标报价。

　　在进行施工阶段土石方平衡与综合利用规划或实施计划前，具体的施工单位首先应进行场区原始地形地貌的测量复核工作，这个测量应从在便于施工角度进行，测量布点密度一般比勘察设计单位进行的测量更详细，至少要满足布置施工临时道路和进行施工分区的需要。正式动土开挖前应进行现场碾压试验，以确定在满足设计相对压实度的情况下的碾压分层厚度、最优含水率、碾压遍数等过程控制压实参数指标。

　　4.土石方平衡与综合利用经济分析

　　土石方平衡与综合利用主要在项目的规划设计和施工两个阶段实现，从经济角度这两个阶段在资源充分利用、减少能耗、降低投资方造价和施工方成本有着不同的作用。

　　首先，通过规划设计实现的土石方平衡与综合利用，基本实现场区内挖方量与填筑量大致平衡，使场区内开挖方量充分利用，基本无弃料，不需外运和运进土方，运输距离经济合理，开挖量相对较小，避免成距离运输成本，不需要弃料场占地和弃料场维护费用，可直接降低投资方的工程造价。

　　其次，通过施工阶段的土石方平衡与综合利用，实现厂区内各施工单元之间的土石方空间平衡与时间平衡，缩短累计运输距离，避免交叉和重复用工，减少能耗，直接降低施工成本。这一过程的成本降低往往是隐含的，这个隐含效益要比盲目的加快施工进度的成本节约效果更明显。当然，从施工组织设计影响工程造价或投标报价的角度分析，合理的土石方平衡规划也是投资方节约投资的必要途径。

　　再次，如果需要借助临近项目实现土石方平衡与综合利用，也是节约成本的途径，按照土石方施工一般工序：挖、装、运、平、压等，至少节约挖、装工序的能耗和成本，同样也能起到节约土地资源的作用。

　　5.结论

　　场地平整土石方平衡与综合利用已经不是什么新话题，土石方平衡与综合利用的好与坏，不仅关系到项目的各方的经济利益，影响到能耗和土地资源充分利用方面的问题，本文所指的“土地资源”包含用地面积和水土失两方面的含义。

　　参考文献

　　【1】《施工组织设计规范》