楊玉奎

（廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510060）

0 前言

隨著城市快速發(fā)展，城市用地越來越緊張，逐漸出現(xiàn)向山要地，向海要地的局面。無論是開山還是填海都涉及大量的土方，如何做到土方計(jì)算相對準(zhǔn)確，土方平衡方案經(jīng)濟(jì)可行，是人們比較關(guān)心的問題。

近年來，由于部分場地平整設(shè)計(jì)人員對土方工程的認(rèn)識錯(cuò)誤，導(dǎo)致以為能平衡的土方工程，最終無法平衡，造成工程浪費(fèi)。實(shí)際上，土方工程不是簡單計(jì)算量的問題，而是要充分考慮的土方開挖或填筑過程所產(chǎn)生的土方變化。

土方工程主要涉及到場地標(biāo)高設(shè)計(jì)、土方計(jì)算、土方平衡、場地平整四方面內(nèi)容。要做到土方工程的經(jīng)濟(jì)可行，四個(gè)環(huán)節(jié)都必須考慮周全。

1 場地標(biāo)高設(shè)計(jì)

場地標(biāo)高設(shè)計(jì)通常采用標(biāo)高法、等高線法兩種。標(biāo)高法適用地勢平坦、地形簡單的用地；等高線法適用于各種地形情況，尤其適用于地形復(fù)雜的用地。確定場地設(shè)計(jì)標(biāo)高實(shí)際上是一個(gè)多次反復(fù)的過程，圖1為場地設(shè)計(jì)流程圖。

2 土方計(jì)算

2.1 土方計(jì)算目的

通常涉及到土方計(jì)算的分兩種情況：一種是城市規(guī)劃階段，另一種是場地平整階段。城市規(guī)劃階段土方計(jì)算的目的是用于評價(jià)豎向規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)高的合理性，由于相關(guān)設(shè)計(jì)條件不夠明確，只能屬于估算范疇；場地平整階段土方計(jì)算的目的是明確土方工程量，指導(dǎo)場地平整施工，相關(guān)設(shè)計(jì)條件較為明確，屬于精算范疇。

圖1 場地設(shè)計(jì)流程圖

2.2 土方計(jì)算方法

土方計(jì)算方法常用的有面積法、方格網(wǎng)法、斷面法幾種。面積法適用于規(guī)劃階段，地形簡單、地勢平坦的用地。方格網(wǎng)法則適用于各種地形情況，方格網(wǎng)的大小取決于地形情況和所涉及的工程階段：地勢平坦或規(guī)劃階段，方格網(wǎng)可以適當(dāng)放大，采用40 m×40 m，地形復(fù)雜或者場地平整設(shè)計(jì)階段，需要采用10 m×10 m方格網(wǎng)，局部坡地甚至可以加密到5 m×5 m。斷面法通常用于城市道路設(shè)計(jì)的土方量計(jì)算。

2.3 影響土方計(jì)算的重要因素

由于土壤的可松性，天然密實(shí)土挖出來后體積將擴(kuò)大（稱為最初松散），將這部分土轉(zhuǎn)到填方區(qū)壓實(shí)時(shí)，壓實(shí)后的體積也比最初天然密實(shí)土的體積要大（稱為最后松散），因此挖方體積=填方體積并不意味著土方平衡，考慮到外運(yùn)棄土量以及內(nèi)運(yùn)埋土量（包括建筑基槽開挖土方量等），土方平衡計(jì)算更加復(fù)雜。

2.3.1 土方松散系數(shù)

最初松散系數(shù)K1=V2/V1（可從有關(guān)規(guī)范中查詢到，對于普通土，取值1.2～1.3）

最后松散系數(shù)K2=V3/V1（可從有關(guān)規(guī)范中查詢到，對于普通土，取值1.03～1.04）

式中：V1——土在天然密實(shí)狀態(tài)下的體積；

V2——土經(jīng)開挖后的松散體積（虛方）；

V3——土經(jīng)回填壓實(shí)后的體積。

一般K1和K2都大于1，且K1＞K2。土方松散系數(shù)是土方計(jì)算過程中容易被忽略的問題，由于不同土質(zhì)的松散系數(shù)不同，在選擇松散系數(shù)時(shí)，查明場地地質(zhì)條件顯得尤為重要。

2.3.2 土方壓實(shí)系數(shù)

目前在許多設(shè)計(jì)規(guī)范中，已沒有壓實(shí)系數(shù)，只有上述兩個(gè)松散系數(shù)；但仍有不少單位在使用松散系數(shù)（相當(dāng)于最初松散系數(shù)），以及壓實(shí)系數(shù)（土方壓實(shí)后體積與壓實(shí)前體積之比）。根據(jù)壓實(shí)概念，壓實(shí)系數(shù)可以由最初松散系數(shù)與最終松散系數(shù)求出：

壓實(shí)系數(shù)：K y=V3/V2=K2/K1（一般K y都小于1）。

因此，K2=K y×K1，K1=K2/K y。

土方計(jì)算中之所以要考慮土方壓實(shí)系數(shù)，是由于不同場地對壓實(shí)的要求不同，如：道路用地與一般建筑用地的壓實(shí)要求就不同，但在三通一平過程中各種用地又經(jīng)常同時(shí)平整。正是不同壓實(shí)要求的所需松散土方不同而影響土方平衡，這也是土方計(jì)算中常被忽略的問題，土方計(jì)算中需要引起重視。

2.3.3 地表土土方計(jì)算

地表土通常作為廢棄土而棄掉，厚度在0.3 m左右，這部分土方需要單獨(dú)計(jì)算并獨(dú)立計(jì)量，一般采用面積法計(jì)算即可。對于廢棄土方在計(jì)算過程中就需要考慮到棄土問題，結(jié)合場地周邊用地情況，選擇就近棄土。

但實(shí)際土方施工過程中經(jīng)常遇到施工單位未清表而直接施工的情況，設(shè)計(jì)單位也必須清楚地認(rèn)識這一現(xiàn)象的存在，有義務(wù)在圖紙及說明中聲明提醒，施工單位的任何一個(gè)不規(guī)范動作都有可能影響到場地土方整體平衡，給工程帶來負(fù)面影響，這一現(xiàn)象也在不少工程中發(fā)生過，必須引起重視。

2.3.4 軟土土方計(jì)算

土方工程中的軟土通常是指水塘、河涌底部、長期積水田地的淤泥質(zhì)土，淤泥土也應(yīng)該與表土一樣作為棄土處理。計(jì)算軟土采用面積法較為實(shí)用，軟土計(jì)算要與清表土共同考慮，不要重復(fù)計(jì)算。計(jì)算軟土需要對地質(zhì)情況較為清楚，同時(shí)結(jié)合規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)高來考慮具體方式。

（1）如果設(shè)計(jì)標(biāo)高在軟土層以上（見圖2），則計(jì)算時(shí)需要考慮換掉軟土層。軟土層厚度在小于3 m的，考慮全部換填，否則就直接填筑土方，采用其他方式處理軟基。

圖2 場地標(biāo)高高于軟土層示意圖

（2）如果設(shè)計(jì)標(biāo)高在軟土層以下（見圖3），計(jì)算土方需要注意軟土部分土方必須單獨(dú)計(jì)算出來作為棄土處理。這時(shí)需對軟土厚度、平面范圍等有清晰的認(rèn)識。

圖3 場地標(biāo)高低于軟土層示意圖

（3）設(shè)計(jì)標(biāo)高在軟土層中間時(shí)（見圖4），土方計(jì)算時(shí)則需要同時(shí)考慮以上兩種方式。

圖4 場地平整面位于軟土層示意圖

2.3.5 地下室土方計(jì)算

地下室土方計(jì)算問題較為復(fù)雜，對于地下室邊界條件清楚的情況下，計(jì)算土方較為簡單的。相反在地下室邊界條件不清楚的情況下，地下室土方計(jì)算就相對困難些，如控制性詳細(xì)規(guī)劃階段的地下室土方計(jì)算問題。此時(shí)，可根據(jù)規(guī)劃用地性質(zhì)對地下室分布進(jìn)行預(yù)估，地下每層的深度以4.0～4.5 m考慮，以此估算地下室土方。

近些年來，因地下室土方問題而引起的工程問題不在少數(shù)，大多是在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段未考慮的地下空間產(chǎn)生土方造成的。猶如深圳市，正是當(dāng)年開山填海建設(shè)城市時(shí)，沒有考慮到城市地鐵發(fā)展如此迅速，對城市地下空間的開發(fā)考慮不周，造成現(xiàn)在因地鐵施工大面積開挖，產(chǎn)生的多余土方無地可棄的局面。

2.3.6 邊坡土方計(jì)算

場地土方計(jì)算中，邊坡土方計(jì)算常是不被關(guān)注的問題，也是在施工過程中容易出問題的地方。邊坡分為填方邊坡和挖方邊坡，邊坡土方計(jì)算重點(diǎn)是邊坡的邊界選擇。挖方邊坡建議坡頂線與征地界限重合，填方邊坡建議坡底線與征地界限重合，這樣可以避免出現(xiàn)放坡超出征地界限的矛盾，如果用地緊張，可以考慮將自然放坡更換成擋土墻。

邊坡土方計(jì)算可采用等高線設(shè)計(jì)法處理，能夠有針對性地對坡度進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成銜接順暢的邊坡，營造美好視覺效果。邊坡土方計(jì)算也最好單獨(dú)計(jì)算，采用加密的方格網(wǎng)計(jì)算。

3 土方平衡與調(diào)配

土方平衡與調(diào)配的原則必須在土方計(jì)算前確定。土方平衡通常包括區(qū)內(nèi)平衡，區(qū)區(qū)平衡，區(qū)外平衡三種。優(yōu)先采用區(qū)內(nèi)平衡以節(jié)省投資，在區(qū)內(nèi)平衡無法實(shí)現(xiàn)的情況下，考慮區(qū)區(qū)平衡、區(qū)外平衡。土方平衡要充分考慮用地開發(fā)時(shí)序，并結(jié)合開發(fā)時(shí)序優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)標(biāo)高。

在土方工程量計(jì)算時(shí)，不僅要計(jì)算出土的天然挖方體積、所需的天然填方體積，還需要進(jìn)行土方量平衡，將挖出來的土彌補(bǔ)填方。

假設(shè)場地需要外運(yùn)拋棄土體積為：Q t（松散狀態(tài)的體積，即虛方）；

假設(shè)場地已有或內(nèi)運(yùn)的埋土體積為：M t（松散狀態(tài)的體積，即虛方）；

場地內(nèi)開挖的天然密實(shí)狀態(tài)土方體積為：V w（土方計(jì)算獲得）。

因此場地內(nèi)挖方松散后的體積為：V w×K1。

場地內(nèi)可用的松散狀態(tài)土方體積總量為：

換算成壓實(shí)后的土方體積為:

場地內(nèi)需要的填方體積為：V t（計(jì)算獲得）。

土方平衡的條件為：

注：在以上公式中，土方體積均按正值考慮。

4 場地平整模式及注意事項(xiàng)

4.1 場地平整模式

對于存在建筑基坑的場地，場地平整模式分為三種：先平整場地后開挖基坑；先開挖基坑后平整場地；場地平整與基坑開挖同時(shí)進(jìn)行。不同場地平整模式，土方計(jì)算量不同。

4.1.1 先平整場地后開挖基坑（見圖5）

圖5 先平整場地后開挖基坑示意圖

這種場地平整模式在近年來工業(yè)園內(nèi)出現(xiàn)得較多，許多廠商在入住前都會要求園區(qū)做好三通一平。這種模式最大問題是造成基坑部分土方重復(fù)開挖，使原本土方平衡的場地不再平衡，同時(shí)在基坑開挖過程中，還必須結(jié)合地下室情況考慮基礎(chǔ)支護(hù)。

圖6 先開挖基坑后平整場地示意圖

4.1.2 先開挖基坑后平整場地（見圖6）

這種場地平整模式最大優(yōu)點(diǎn)就是可以在一定程度上減少重復(fù)開挖，適合用于新建居住或商業(yè)用地。

4.1.3 場地平整與基坑開挖同時(shí)進(jìn)行（見圖7）

圖7 場地平整與基坑開挖同時(shí)進(jìn)行示意圖

這種場地平整模式的優(yōu)點(diǎn)能夠減少基坑土方的重復(fù)開挖。但因兩側(cè)需要回填，兩側(cè)需要做好基坑支護(hù)、基坑排水等工作，比較適用于新建居住或商業(yè)用地。

4.2 場地平整重點(diǎn)注意事項(xiàng)

場地平整重點(diǎn)注意事項(xiàng)包括：臨時(shí)排水設(shè)施、棄土方案（淤泥、表土、建筑垃圾）、場地壓實(shí)要求、高壓線塔及山墳。

4.2.1 臨時(shí)排水設(shè)施

設(shè)置臨時(shí)排水設(shè)施的目的主要是為了保持水土不流失，可以分為區(qū)內(nèi)，區(qū)外兩種。區(qū)內(nèi)是指設(shè)置在平整場地內(nèi)部，用于排除場地內(nèi)部雨水，確保場地不被雨水浸泡的臨時(shí)排水措施；區(qū)外是指在場地以外區(qū)域設(shè)置排水或截水措施，確保外部水流不入侵場地或場地內(nèi)部雨水不對周邊場地造成威脅。

4.2.2 棄土方案

棄土一般包括淤泥、表土、建筑垃圾等。棄土一般選擇就近安置，如果條件合適，棄土可以選擇場地周邊公共綠地，關(guān)鍵是要做好棄土場的標(biāo)高設(shè)計(jì)，確保棄土場與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)。

4.2.3 場地壓實(shí)要求

場地平整過程中，通常是道路用地場地同時(shí)平整，因此在土基壓實(shí)時(shí)，要有區(qū)別地對待。對于道路沿線范圍內(nèi)的場地壓實(shí)，采用相關(guān)道路工程壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制場地壓實(shí)質(zhì)量；非道路范圍內(nèi)的場地則采用一般建筑場地壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)控制。

4.2.4 高壓線塔及山墳

由于征地拆遷的原因，原來場地內(nèi)存在的高壓線塔及山墳在短期內(nèi)無法遷移，勢必對場地平整工作造成影響，影響工程進(jìn)度和土方工程量。

5 結(jié)語

土方工程是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，要做好土方計(jì)算工作，必須對各種場地標(biāo)高設(shè)計(jì)、土方計(jì)算方法，場地平整模式，土方平衡原則，土方開挖填筑工序，用地開發(fā)時(shí)序，規(guī)劃用地性質(zhì)，用地地質(zhì)條件等有清楚的認(rèn)識。任何一項(xiàng)都會對土方量產(chǎn)生影響，只有當(dāng)各個(gè)環(huán)節(jié)都考慮周全，土方工程才能真正做好。