嚴(yán)穎第，顧 健

（福建福清核電有限公司，福建 福清 350318）

在人們?cè)絹?lái)越重視地球溫室效應(yīng)、氣候變化的形勢(shì)下，核電作為安全、清潔、經(jīng)濟(jì)且可以大規(guī)模利用的能源形式，在全球范圍內(nèi)逐漸被廣泛認(rèn)可。受水文氣象、巖土地質(zhì)、地震地質(zhì)、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)等因素制約，核電廠(chǎng)建設(shè)一般在人口稀少、地基承載力高的海灣、河湖邊等地區(qū)，場(chǎng)地平整及總體建設(shè)涉及的土石方工程量基本都達(dá)1 000萬(wàn)方（即立方米）以上[1]。福清核電站規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)機(jī)組，廠(chǎng)址位于突入興化灣的岐尾山前沿，預(yù)計(jì)土石方工程總挖方量2 102萬(wàn)方，工程土石方管理涉及場(chǎng)地平整、海工工程、主體建設(shè)等。

土石方平衡指在某一項(xiàng)工程中以快速經(jīng)濟(jì)施工為目的對(duì)土石方開(kāi)挖、利用及回填、轉(zhuǎn)運(yùn)、余料棄渣等所做的設(shè)計(jì)、規(guī)劃工作，與工程設(shè)計(jì)方案、施工技術(shù)水平、施工機(jī)械配置、施工進(jìn)度協(xié)調(diào)、項(xiàng)目成本控制等諸多因素相關(guān)，同時(shí)對(duì)廠(chǎng)區(qū)形象、噪聲污染、粉塵污染等具有顯著影響[2]。對(duì)于核電類(lèi)大型工程，土石方工程量較大，土石方平衡是整個(gè)工程施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到工程施工進(jìn)度、質(zhì)量、投資等三大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，做好土石方平衡管理對(duì)核電建設(shè)的意義非常重大，只有實(shí)現(xiàn)土石方的合理平衡，才能為工程的基礎(chǔ)開(kāi)工創(chuàng)造有利條件，同時(shí)為工程后續(xù)建設(shè)儲(chǔ)備資源，避免外購(gòu)?fù)潦健壨粱蚨蔚惯\(yùn)等問(wèn)題，降低土石方工程的施工成本，最終優(yōu)化核電項(xiàng)目的總體施工管理[3]。

1 土石方管理概述

1.1 土石方平衡基本要求

土石方平衡設(shè)計(jì)一般在建設(shè)項(xiàng)目的工程可行性研究階段進(jìn)行，編制的主要依據(jù)是《工程可行性研究報(bào)告》，編制過(guò)程除依照基本設(shè)計(jì)要求外，還需遵循土石方計(jì)算方面的規(guī)范要求。對(duì)于物料需求大、多料源、多料種的工程，由于涉及空間、時(shí)間、質(zhì)量、數(shù)量等復(fù)雜的動(dòng)態(tài)問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)一般將整個(gè)項(xiàng)目分成若干個(gè)分項(xiàng)工程進(jìn)行土石方平衡計(jì)算，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行綜合平衡。

1.2 土石方平衡調(diào)配模型

土石方平衡設(shè)計(jì)中根據(jù)開(kāi)挖料的巖性、開(kāi)挖條件和主體設(shè)計(jì)對(duì)料源的要求，可將開(kāi)挖料分為可用料和棄渣兩部分。為提高可用料的利用率，并對(duì)棄渣料進(jìn)行有序堆放和治理，工程中多建立土石方平衡調(diào)配模型以?xún)?yōu)化管理，常用的有線(xiàn)性規(guī)劃模型、大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)模型、動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型、多目標(biāo)規(guī)劃模型等。在建模中，將料源劃分為供料源與受料源，并依據(jù)其不同的性質(zhì)，供料源細(xì)分為受料區(qū)開(kāi)挖供料源、開(kāi)采料場(chǎng)供料源和中轉(zhuǎn)料場(chǎng)供料源；受料源細(xì)分為受料區(qū)受料源及中轉(zhuǎn)料場(chǎng)受料源。土石方平衡是確定各施工時(shí)段由各供料源到各受料源的調(diào)配方量，最低約束條件是：1）滿(mǎn)足建設(shè)進(jìn)度要求；2）滿(mǎn)足開(kāi)挖進(jìn)度要求；3）滿(mǎn)足料性匹配要求；4）符合最優(yōu)運(yùn)距原則；5）料場(chǎng)儲(chǔ)量限制；6）堆場(chǎng)容量限制[4]。

對(duì)于較復(fù)雜的工程，施工建模時(shí)常將整體工程分為若干子項(xiàng)，采用以下幾種流程中的一種或多種組成任務(wù)包（見(jiàn)圖1）：模擬開(kāi)挖、使用、開(kāi)采、棄渣和轉(zhuǎn)運(yùn)等一系列操作[5]?；驹瓌t如下：1)開(kāi)挖直接使用，見(jiàn)圖1中流程a；2）開(kāi)挖剩余有用料存入中轉(zhuǎn)場(chǎng)，見(jiàn)流程b；3）某時(shí)刻開(kāi)挖料不能滿(mǎn)足使用需求時(shí)，從中轉(zhuǎn)場(chǎng)中調(diào)配，見(jiàn)流程d；4）當(dāng)中轉(zhuǎn)場(chǎng)的料仍不能滿(mǎn)足使用所需時(shí)，從料場(chǎng)開(kāi)展直接使用，見(jiàn)流程e；5) 開(kāi)采料場(chǎng)儲(chǔ)備在中轉(zhuǎn)場(chǎng)，見(jiàn)流程f；6）棄料轉(zhuǎn)入棄渣場(chǎng)，見(jiàn)流程c或流程g。利用調(diào)配模擬結(jié)果，結(jié)合工程需求綜合分析開(kāi)采能力、場(chǎng)地條件、意外需求、工作面的設(shè)置等，確定任務(wù)包的最優(yōu)順序，實(shí)現(xiàn)總費(fèi)用最小和設(shè)備利用率最高。另外，施工中應(yīng)盡量避免流程b、流程f、流程d的土石方中轉(zhuǎn)，減少二次倒運(yùn)的人力、物力、財(cái)力投入，在滿(mǎn)足逐時(shí)段的土石方動(dòng)態(tài)需求情況下加強(qiáng)總體成本控制。土石方管理平衡的原則為：1）提高開(kāi)挖料利用率，減少棄渣占地。2）加強(qiáng)可利用料和棄渣料層界面處的開(kāi)挖控制，保證可用開(kāi)挖料的質(zhì)量。3）開(kāi)挖料優(yōu)先考慮就近利用、直接利用，避免二次倒運(yùn)。4）料堆場(chǎng)地選擇應(yīng)結(jié)合施工計(jì)劃，方便進(jìn)料和出料，運(yùn)距近，施工干擾小[6]。

圖1 施工建模整體工程任務(wù)Fig.1 Modeling of the overall construction process

1.3 核電土石方管理特點(diǎn)

濱海核電廠(chǎng)場(chǎng)平的土石方平衡要考慮很多因素。首先，在保證運(yùn)行費(fèi)用不增加的情況下適當(dāng)提高廠(chǎng)坪標(biāo)高，可減少土石方開(kāi)挖量、縮短建設(shè)工期，降低項(xiàng)目初期投資。其次，土石方平衡除考慮廠(chǎng)區(qū)挖填方外，還需綜合土石方的松散與壓實(shí)增減量、基槽余土、開(kāi)挖砂石料的利用，并兼顧前期海工、臨建、道路等附屬工程需求。由于核電工程一般投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，為動(dòng)態(tài)監(jiān)控土石方開(kāi)挖和使用情況，施工管理中應(yīng)及時(shí)開(kāi)展土石方動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)，根據(jù)平衡結(jié)果調(diào)整各階段的施工安排，并加強(qiáng)開(kāi)挖控制和堆場(chǎng)管理，避免土石方短缺風(fēng)險(xiǎn)，減少土石方外購(gòu)、棄土、二次倒運(yùn)等費(fèi)用投入，提高整體經(jīng)濟(jì)效益。

2 福清核電項(xiàng)目建設(shè)及土石方平衡

2.1 項(xiàng)目概況

福清核電站建設(shè)規(guī)模為6臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)的核電機(jī)組，一次規(guī)劃，分期建設(shè)，1～4號(hào)機(jī)組采用了M310二代加改進(jìn)型技術(shù)路線(xiàn)，以嶺澳一期、二期核電工程為參考并加以適當(dāng)改進(jìn)，第1臺(tái)機(jī)組已于2008年11月澆灌第一罐混凝土。福清核電站廠(chǎng)址地處突入興化灣的岐尾山前沿，北、南、西3面環(huán)海，東北側(cè)與陸地連接，規(guī)劃6臺(tái)機(jī)組的主廠(chǎng)房建筑群由西向東平行布置。本項(xiàng)目采取工程總承包模式（Engineering Procurement Construction，EPC），總包方為中國(guó)核電工程有限公司（CNPE），由CNPE全面負(fù)責(zé)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、建造、調(diào)試直至竣工驗(yàn)收，交付業(yè)主時(shí)能夠立即投入運(yùn)行。目前，福清核電站2號(hào)機(jī)組、3號(hào)機(jī)組和4號(hào)機(jī)組相繼順利開(kāi)工。

2.2 工程初期土石方總體平衡設(shè)計(jì)

根據(jù)福清核電站《廠(chǎng)址巖土工程勘察報(bào)告》（可行性研究階段）[7]，廠(chǎng)址所處的半島呈舌狀分布，走向北東，總體地勢(shì)呈東北部高，西南部低，標(biāo)高1.90～56.79 m，廠(chǎng)址地貌屬閩東南丘陵區(qū)，地貌類(lèi)型有丘陵、紅土臺(tái)地和灘涂，各類(lèi)地貌標(biāo)高不一、分布不規(guī)則。廠(chǎng)區(qū)地層簡(jiǎn)單，主要由燕山早期侵入花崗巖基巖和第四系地層組成，第四系地層不整合覆蓋于燕山早期侵入花崗巖上。分析廠(chǎng)址地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體工程地質(zhì)特性等，擬定福清核電站坪標(biāo)高為+11.0 m，建、構(gòu)筑物室內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高為11.15 m，常規(guī)島廠(chǎng)房采用降標(biāo)高（降低7.5 m）半地下布置形式，相對(duì)減少了土石方開(kāi)挖量。

福清核電站土石方工程主要解決主廠(chǎng)區(qū)和生活臨建區(qū)的場(chǎng)地問(wèn)題，同時(shí)為主體混凝土骨料和廠(chǎng)區(qū)外圍的海域工程提供所需石料。由于土石方工程啟動(dòng)時(shí)，機(jī)組設(shè)備選型及FCD日期未定，而擬選的各種機(jī)型總平面布置邊界位置不同，因此按包絡(luò)原則進(jìn)行土石方工程設(shè)計(jì)。按照可研階段的地質(zhì)鉆孔資料，土石方分類(lèi)為土方、強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化、微風(fēng)化，參考GB 50187-1993《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》選取土方松散系數(shù)為土方1.05、強(qiáng)風(fēng)化1.1、中等風(fēng)化1.18、微風(fēng)化1.22。本工程土石方設(shè)計(jì)運(yùn)用方格網(wǎng)計(jì)算法（方格網(wǎng)為20 m×20 m），廠(chǎng)區(qū)填、挖方量數(shù)據(jù)通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件GPCAD自動(dòng)生成。綜合回填工程、海工工程、1、2號(hào)機(jī)組建筑骨料儲(chǔ)備等設(shè)計(jì)[8]。分析可知，初期土石方工程基本達(dá)靜態(tài)平衡，在后續(xù)施工期間將作為土石方動(dòng)態(tài)管理的參照。

2.3 土石方平衡管理反饋

2.3.1 土石方平衡管理現(xiàn)狀

福清核電工程一次規(guī)劃、分期建設(shè)，初期規(guī)劃考慮一期工程的1、2號(hào)機(jī)組建設(shè)，隨著項(xiàng)目的進(jìn)行，現(xiàn)在改為1～6號(hào)機(jī)組連續(xù)建設(shè)。因此在實(shí)際施工中，1、2號(hào)機(jī)組建設(shè)、3、4號(hào)機(jī)組管溝負(fù)挖、5、6號(hào)機(jī)組正挖、各子項(xiàng)骨料使用等土石方工程同時(shí)開(kāi)展，各施工交叉進(jìn)行，均參與了土石方總體平衡。另外，由于場(chǎng)平局部標(biāo)高變化、廠(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況影響、海域回填沉降量的不定性等因素，導(dǎo)致全廠(chǎng)實(shí)際土石方規(guī)劃與初期土石方平衡設(shè)計(jì)相比有許多不符之處。

1）初期設(shè)計(jì)時(shí)土石方松散系數(shù)依經(jīng)驗(yàn)按規(guī)范選取，由于廠(chǎng)址地質(zhì)條件復(fù)雜、土石界面變化較多，根據(jù)已開(kāi)挖情況核實(shí)后松散系數(shù)實(shí)際應(yīng)為正挖土方1.2、正挖石方1.3、負(fù)挖石方1.3，松散系數(shù)調(diào)整對(duì)土石方開(kāi)挖量計(jì)算有一定影響。

2）項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，廠(chǎng)區(qū)負(fù)挖290萬(wàn)方及施工單位生活區(qū)正挖179萬(wàn)方都參與到土石方總體平衡之中，土石方開(kāi)挖量增加。

3）初期土石方平衡設(shè)計(jì)中考慮了1、2號(hào)機(jī)組及前期輔助工程的建筑骨料需求，由于福清工程連續(xù)開(kāi)工建設(shè)，3～6號(hào)機(jī)組骨料儲(chǔ)備也提上了日程，參與土石方總體平衡。

4）初期設(shè)計(jì)中未包括1、2號(hào)基坑及管溝回填20萬(wàn)方、3、4號(hào)基坑及管溝回填20萬(wàn)方、5、6號(hào)基坑及管溝回填30萬(wàn)方（單堆布置，預(yù)估回填量增加10萬(wàn)方）。

5）海工工程初期估算損耗僅3%，根據(jù)已施工部分石料在使用時(shí)被海浪沖走、自然沉降等損耗程度，估算實(shí)際損耗約為海工總用石量的20%。

6）場(chǎng)平階段設(shè)計(jì)廠(chǎng)址標(biāo)高為+11.0 m，為優(yōu)化總平面布置，施工中將廠(chǎng)前區(qū)調(diào)試綜合樓子項(xiàng)場(chǎng)坪標(biāo)高調(diào)整為12.9 m、施工單位生活區(qū)場(chǎng)地標(biāo)高調(diào)整為16 m，土石方正挖量相比土石方平衡初期設(shè)計(jì)時(shí)減少。

7）由于廠(chǎng)區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、土石界面變化較多，開(kāi)挖中爆破力及巖石相互撞擊作用導(dǎo)致部分巖石破碎，造成土夾石含量增大，可用石料產(chǎn)出減少、棄方量增加。

8）施工前期土石方棄置較多，現(xiàn)場(chǎng)堆場(chǎng)土石混雜，缺乏合理規(guī)劃，施工過(guò)程中所需石料短缺時(shí)再?gòu)臈壨炼阎刑暨x經(jīng)濟(jì)性不高，影響土石方整體平衡需求。

9）截至2011年11月底，廠(chǎng)區(qū)已外運(yùn)渣土方量313萬(wàn)方，其中2009年委托土建施工單位負(fù)責(zé)外運(yùn)的67萬(wàn)方，一度被統(tǒng)計(jì)為133萬(wàn)方，嚴(yán)重影響外運(yùn)管理及土石方總體平衡管理。

2.3.2 方案變更對(duì)土石方平衡的影響

在類(lèi)似大型工程建設(shè)中，由于地質(zhì)情況較復(fù)雜，土石方開(kāi)挖料大多無(wú)法達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。本項(xiàng)目南排水工程設(shè)計(jì)方案原規(guī)劃底部用大塊石料堆填，施工中由于海工用料損耗率達(dá)20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)估值3%，且實(shí)際開(kāi)挖料中滿(mǎn)足海工用石料規(guī)格的料源不足，南排水工程底部設(shè)計(jì)變更為放箱涵的形式，節(jié)約了部分石料支出。以此為鑒，為保證開(kāi)挖石料滿(mǎn)足料源特性，后續(xù)開(kāi)挖施工中設(shè)計(jì)院采取措施優(yōu)化土石方開(kāi)挖方案，并細(xì)分篩選流程，將開(kāi)挖出的可用料與棄渣料分開(kāi)堆放，避免土、石混雜帶來(lái)的二次挑選。

另外，在2011年3月日本地震并引發(fā)海嘯導(dǎo)致福島核電站發(fā)生核事故之后，我國(guó)政府對(duì)于核電發(fā)展采取了相對(duì)謹(jǐn)慎的決策，福清核電工程4號(hào)機(jī)組開(kāi)工延期，福清5、6號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)多方研究討論后改為滿(mǎn)足第三代安全指標(biāo)的ACP1000堆型。由于后續(xù)機(jī)組堆型變化，單堆布置等使總平面布置與M310堆型有所不同，同時(shí)福清現(xiàn)場(chǎng)暫停了福清5號(hào)機(jī)組負(fù)挖和6號(hào)機(jī)組正挖。原規(guī)劃5號(hào)機(jī)組負(fù)挖為1～4號(hào)機(jī)組提供部分骨料，5、6號(hào)機(jī)組負(fù)挖推后導(dǎo)致1、4號(hào)機(jī)組骨料儲(chǔ)備被迫暫停，與計(jì)劃供應(yīng)量相比缺口17萬(wàn)方；南排水工程所需大塊石料規(guī)劃從6號(hào)正挖取料，6號(hào)機(jī)組正挖延遲使海工用料缺口9萬(wàn)方。

為滿(mǎn)足項(xiàng)目4～6號(hào)機(jī)組建設(shè)進(jìn)度的變化，設(shè)計(jì)院根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)調(diào)整了土石方施工規(guī)劃。骨料儲(chǔ)備方面，在后續(xù)施工中將3、4號(hào)機(jī)組管溝及BOP負(fù)挖中可用石料優(yōu)先作為骨料儲(chǔ)備，并考慮從6號(hào)機(jī)組正挖分流出來(lái)的料堆中挑選骨料或在設(shè)計(jì)負(fù)挖基坑位置提前開(kāi)挖取料；海工用料方面，從備料堆中先挑選部分石料填補(bǔ)缺口，并適時(shí)啟動(dòng)了6號(hào)機(jī)組正挖，提供南排水工程所需石料及儲(chǔ)備5、6號(hào)機(jī)組內(nèi)護(hù)岸海工用料。規(guī)劃調(diào)整后滿(mǎn)足了全廠(chǎng)土石方逐時(shí)段的動(dòng)態(tài)平衡。

2.3.3 實(shí)際土石方總體平衡分析

綜合以上因素，為更好指導(dǎo)福清核電站1～6號(hào)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地施工階段平面布置管理及土石方平衡管理工作，設(shè)計(jì)院根據(jù)施工實(shí)際情況經(jīng)過(guò)多次核校[9]，調(diào)整土石方總體平衡設(shè)計(jì)，并在后續(xù)階段逐步開(kāi)展土石方動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)跟蹤。

福清核電站現(xiàn)階段土石方總體平衡情況如下（單位：萬(wàn)方，誤差小于1%）：

1）廠(chǎng)區(qū)正挖總量：1 180（主廠(chǎng)區(qū)）+178（生活臨建區(qū)）=1 358。

2）廠(chǎng)區(qū)負(fù)挖總量：95（1、2號(hào)機(jī)組）+95（3、4號(hào)機(jī)組）+100（5、6號(hào)機(jī)組圖紙未出，預(yù)估）=290。

3）海工工程：649（各子項(xiàng)圖紙凈量）+130（海域沉降量，按20%計(jì)）=779。

4）骨料用量：60（1、2號(hào)機(jī)組）+50（3、4號(hào)機(jī)組）+70（5、6號(hào)機(jī)組）=180。

5）廠(chǎng)區(qū)回填：670（主廠(chǎng)區(qū)場(chǎng)平）+40（1～4號(hào)基坑及管溝）+30（5、6號(hào)基坑及管溝）=740。

3 土石方平衡管理優(yōu)化建議

3.1 加強(qiáng)初步設(shè)計(jì)審查

福清核電站在土石方平衡初步設(shè)計(jì)時(shí)未考慮廠(chǎng)區(qū)負(fù)挖和生活臨建區(qū)挖方、同時(shí)松散系數(shù)不夠準(zhǔn)確、海域沉降量預(yù)估偏少等導(dǎo)致工程初期土石方平衡與實(shí)際有較大偏差。雖然場(chǎng)地平整施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，存在機(jī)型未定等各種影響因素，但土石方平衡設(shè)計(jì)作為現(xiàn)場(chǎng)土石方施工管理長(zhǎng)期的指導(dǎo)文件，建議在廠(chǎng)區(qū)“四通一平”工程階段組織經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)業(yè)人員，從各方面加強(qiáng)對(duì)土石方工程施工設(shè)計(jì)的審查或進(jìn)行針對(duì)性的研究，提高土石方平衡設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，土石方設(shè)計(jì)一般借助計(jì)算機(jī)軟件，目前常用的有DTM法、斷面法、方格網(wǎng)法和等高線(xiàn)法等4種土方量計(jì)算方法[10]，每種方法都有其適用范圍，福清工程采用了方格網(wǎng)計(jì)算方法，方格網(wǎng)為20 m×20 m。方格網(wǎng)法計(jì)算土石方量的精度取決于采集數(shù)據(jù)密度的大小，且和方格網(wǎng)的大小有關(guān)，方格網(wǎng)越小，精度越高。對(duì)于核電類(lèi)大型工程，如在廠(chǎng)址植被清理后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行復(fù)測(cè)，可提高地形數(shù)據(jù)的精確度，同時(shí)盡量將網(wǎng)格大小設(shè)為10 m×10 m或5 m×5 m，可減少計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算誤差。

3.2 多機(jī)組建設(shè)土石方管理建議

福清核電項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組開(kāi)工間隔10個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)各施工階段每臺(tái)機(jī)組的建設(shè)進(jìn)度都有所區(qū)別，但又相互牽制，對(duì)土石方平衡管理帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。福清核電站土石方工程需分階段完成各機(jī)組的場(chǎng)地平整，同時(shí)為各機(jī)組主體建設(shè)儲(chǔ)備建筑骨料，并提供北護(hù)堤、南排水導(dǎo)流堤、三期內(nèi)護(hù)岸等海工用料。本項(xiàng)目海工工程隨場(chǎng)地平整工程同期推進(jìn)，一般取正挖山體爆破的大塊石料直接使用，避免了二次倒運(yùn)及堆場(chǎng)管理；負(fù)挖產(chǎn)出的石料作為骨料儲(chǔ)備，為匹配建設(shè)進(jìn)度先堆放于規(guī)劃區(qū)域；另外，土石混雜料可作為場(chǎng)平及管溝回填料。

截至2011年11月，1～4號(hào)機(jī)組場(chǎng)地平整已完成、5、6號(hào)機(jī)組正挖正在進(jìn)行、1～4號(hào)機(jī)組管溝負(fù)挖正在進(jìn)行，土石方利用方面為1～4號(hào)機(jī)組建設(shè)儲(chǔ)備骨料92萬(wàn)方、提供海工用料752萬(wàn)方、已回填691萬(wàn)方，另有不可用渣土堆放在廠(chǎng)區(qū)北側(cè)的棄土堆，將適時(shí)安排外運(yùn)。由于各機(jī)組不同期建設(shè)，每個(gè)階段的任務(wù)包繁雜多樣，現(xiàn)階段土石方調(diào)配主要考慮1～3號(hào)各機(jī)組建設(shè)、BOP各子項(xiàng)建設(shè)、管溝回填、正挖施工、負(fù)挖施工等近20個(gè)任務(wù)包，在綜合分析開(kāi)采能力、堆場(chǎng)條件、使用需求等影響因素基礎(chǔ)上，依據(jù)土石方管理平衡原則，確定任務(wù)包的最優(yōu)順序，提高開(kāi)挖料直接利用率，減少二次倒運(yùn)及棄渣占地，改善廠(chǎng)區(qū)整體形象。

3.3 主體骨料儲(chǔ)備建議

參照已建M310堆型經(jīng)驗(yàn)，每?jī)膳_(tái)機(jī)組混凝土量約為50萬(wàn)方，通過(guò)配合比反算石子量、堆積密度計(jì)算體積用量，每?jī)膳_(tái)M310機(jī)組需要石料約50萬(wàn)方。場(chǎng)平施工設(shè)計(jì)階段考慮前期臨建、道路等附屬工程，增加骨料需求10萬(wàn)方；5、6號(hào)機(jī)組可能建單堆型，骨料儲(chǔ)備建議為70萬(wàn)方，實(shí)際1～6號(hào)機(jī)組總骨料需求為180萬(wàn)方。

根據(jù)可研勘察資料，分析福清核電廠(chǎng)址巖石的物理性能，中?；◢弾r或中細(xì)粒花崗巖均可作為骨料制作的料源，其中細(xì)骨料（人工砂）制作必須選用晶體粒徑小于3 mm的中細(xì)?；◢弾r。據(jù)測(cè)算開(kāi)挖料中可用作骨料的料源相對(duì)充足，尤以與骨料特性匹配程度較高的負(fù)挖石料為最佳。福清核電站土石方施工前期規(guī)劃未充分考慮風(fēng)險(xiǎn)因素，開(kāi)挖后棄置量較多，且現(xiàn)場(chǎng)堆放時(shí)土石混雜，5號(hào)機(jī)組負(fù)挖推后導(dǎo)致的1～4號(hào)機(jī)組骨料儲(chǔ)備缺口17萬(wàn)方時(shí)，再?gòu)臈壨炼阎刑暨x骨料經(jīng)濟(jì)性較差。以此為借鑒，針對(duì)多機(jī)組工程，在各機(jī)組廠(chǎng)址正負(fù)挖時(shí)，應(yīng)盡可能儲(chǔ)備本機(jī)組建設(shè)所需主體骨料，減少后續(xù)機(jī)組未能連續(xù)建設(shè)及其他因數(shù)造成的影響。另外，在土石方開(kāi)挖時(shí)應(yīng)加強(qiáng)可利用料和棄渣料層界面處的開(kāi)挖控制，保證可用開(kāi)挖料的質(zhì)量，并合理規(guī)劃土石方堆場(chǎng)，為一些意外需求儲(chǔ)備料源，提高風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，盡量避免土石方二次倒運(yùn)或二次篩選所帶來(lái)額外經(jīng)濟(jì)成本。

3.4 土石方堆場(chǎng)及棄方外運(yùn)管理

土石方管理平衡中提倡優(yōu)先考慮就近利用、直接利用，因此存、棄料場(chǎng)規(guī)劃以費(fèi)用最低為原則。場(chǎng)地選擇考慮以下幾個(gè)方面：在存、棄渣場(chǎng)容量滿(mǎn)足要求的前提下，綜合平衡后應(yīng)盡量就近存棄料；存、棄渣料一般使用不同場(chǎng)地，如果使用同一場(chǎng)地堆放不同利用料時(shí)，應(yīng)分開(kāi)堆放；總體規(guī)劃應(yīng)適應(yīng)存料場(chǎng)、棄渣場(chǎng)容量[6]。各堆場(chǎng)選址盡可能避開(kāi)對(duì)后續(xù)施工有影響的區(qū)域，且堆場(chǎng)范圍及周邊短期內(nèi)未規(guī)劃建設(shè)，避免多次倒運(yùn)產(chǎn)生費(fèi)用。堆放時(shí)應(yīng)根據(jù)后續(xù)功能用途分類(lèi)堆放，并控制料場(chǎng)高度不超過(guò)15 m，按照自然坡角放坡，保證堆放期間和使用時(shí)的安全。

棄置量主要為強(qiáng)風(fēng)化料及挑選完可用石料后的土、石混合料，核電土石方開(kāi)挖量大，運(yùn)輸、堆放施工環(huán)節(jié)多、周期長(zhǎng)，且不確定因數(shù)多，為改善廠(chǎng)區(qū)形象及為后續(xù)機(jī)組開(kāi)工創(chuàng)造條件，一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況陸續(xù)安排多余棄土使用或外棄，但不建議將多余量一次性外運(yùn)，不利于難以預(yù)料的土石方量需求時(shí)施工規(guī)劃的調(diào)整，如福清項(xiàng)目應(yīng)急道路回填。福清項(xiàng)目截至2011年11月底，根據(jù)外運(yùn)統(tǒng)計(jì)表已外運(yùn)渣土方量379萬(wàn)方，但根據(jù)土石方動(dòng)態(tài)平衡計(jì)算已外運(yùn)應(yīng)為313萬(wàn)方，其中差額66萬(wàn)方經(jīng)核實(shí)被倒運(yùn)堆放在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)其他堆場(chǎng)，影響了外運(yùn)管理及土石方總體平衡管理，且產(chǎn)生了棄方二次外運(yùn)費(fèi)用。因此在棄方管理方面，建議采用歸口管理的工作模式，保證統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的連續(xù)性、準(zhǔn)確性，如不可避免多方管理，在交接時(shí)應(yīng)詳細(xì)核實(shí)堆方量、已外運(yùn)棄方量、未開(kāi)挖量，避免出現(xiàn)已外運(yùn)棄方量大于總體平衡中棄方量的現(xiàn)象。

3.5 定期調(diào)整土石方總體平衡設(shè)計(jì)

實(shí)際施工過(guò)程中，存在設(shè)計(jì)方案變更、松散系數(shù)調(diào)整、骨料需求變化等各種調(diào)整，均可能導(dǎo)致實(shí)際土石方總體平衡量與場(chǎng)平階段最初設(shè)計(jì)相比發(fā)生較大偏差。部分原因如調(diào)整松散系數(shù)在各類(lèi)工程項(xiàng)目上都會(huì)發(fā)生，當(dāng)然也存在福島事故等國(guó)際形勢(shì)變化影響等不可控因素。福清核電工程在福島事故后，石料缺口較大，為滿(mǎn)足土石方總體平衡需求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整了土石方總體平衡設(shè)計(jì)。作為土石方動(dòng)態(tài)管理的參照，土石方總體平衡表應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況定期調(diào)整或升版，一些重要的施工設(shè)計(jì)文件參照項(xiàng)目升版管理規(guī)定也應(yīng)及時(shí)升版，以指導(dǎo)整體項(xiàng)目的施工規(guī)劃，促進(jìn)管理水平的不斷提高，避免發(fā)生總體平衡與過(guò)程中動(dòng)態(tài)平衡不等同的狀況。

3.6 開(kāi)展土石方動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)

福清核電工程前期未開(kāi)展土石方工程動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，海工工程、建筑骨料等僅有長(zhǎng)期規(guī)劃，短期內(nèi)抗擊突發(fā)事件的風(fēng)險(xiǎn)能力較弱，日本福島核災(zāi)事故發(fā)生后，福清核電工程受此影響，4號(hào)機(jī)組開(kāi)工延期，正在進(jìn)行的福清5號(hào)機(jī)組負(fù)挖和6號(hào)機(jī)組正挖暫停，影響了項(xiàng)目海工用料、主體骨料的儲(chǔ)備計(jì)劃。為加強(qiáng)抵御風(fēng)險(xiǎn)的能力，福島事故后福清核電采用土石方動(dòng)態(tài)報(bào)告的方式定期開(kāi)展動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)，主要是平衡計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，并根據(jù)開(kāi)挖和使用情況依照土石方平衡原則調(diào)整土石方施工規(guī)劃，加強(qiáng)了土石方動(dòng)態(tài)管理和監(jiān)控。

每月的動(dòng)態(tài)平衡報(bào)告中主要包含土石方初始使用計(jì)劃、工程實(shí)際使用和棄方外運(yùn)情況、廠(chǎng)區(qū)堆場(chǎng)現(xiàn)狀及規(guī)劃、廠(chǎng)區(qū)剩余土石方的后續(xù)計(jì)劃等。自實(shí)施土石方動(dòng)態(tài)管理后，福清核電土石方動(dòng)態(tài)平衡與整體規(guī)劃基本一致，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)各子項(xiàng)施工需求及土石方平衡原則。福清核電工程土石方動(dòng)態(tài)平衡設(shè)計(jì)啟動(dòng)較晚，雖然經(jīng)過(guò)多次復(fù)核后土石方基本滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)平衡和總體平衡，但花費(fèi)了較大人力、物力開(kāi)展平衡計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，且存在一定誤差。在后續(xù)核電項(xiàng)目中，建議加強(qiáng)對(duì)土石方平衡管理的研究，可參照水利工程等在場(chǎng)平階段即建立土石方平衡調(diào)配模型，借助模擬結(jié)果進(jìn)行土石方動(dòng)態(tài)平衡管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

土石方工程廣泛存在于土石壩、道路、堤防、水利、礦山、核電等工程建設(shè)中，是工程建設(shè)的基本組成部分。特別是在核電這類(lèi)大型工程中，土石方工程量多達(dá)千萬(wàn)方，土石方平衡管理更是決定工程建設(shè)效益的重要內(nèi)容。前期為爭(zhēng)取項(xiàng)目的推進(jìn)，在場(chǎng)地平整階段就開(kāi)展土石方工程施工設(shè)計(jì)和施工準(zhǔn)備，土石方總體平衡可能出現(xiàn)較大的設(shè)計(jì)偏差。本文通過(guò)分析福清核電土石方管理中出現(xiàn)的主要問(wèn)題，探討土石方設(shè)計(jì)和管理的優(yōu)化措施，希望為后續(xù)核電項(xiàng)目提供一些借鑒。

在土石方工程初步設(shè)計(jì)階段，為更準(zhǔn)確把握廠(chǎng)址的地質(zhì)情況，建議加強(qiáng)對(duì)開(kāi)挖區(qū)域的石料種類(lèi)、物理力學(xué)性質(zhì)的分析，并根據(jù)巖土特性結(jié)合海工用料、主體骨料、子項(xiàng)回填等需求，組織對(duì)土石方工程施工設(shè)計(jì)的審查或進(jìn)行針對(duì)性的研究。隨著項(xiàng)目的開(kāi)展，應(yīng)及時(shí)開(kāi)展土石方動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，定期調(diào)整土石方總體平衡設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)各方案變更、國(guó)際形勢(shì)變化帶來(lái)的影響，科學(xué)指導(dǎo)土石方施工及使用規(guī)劃，妥善規(guī)避石料短缺及動(dòng)態(tài)平衡與總體平衡不匹配的風(fēng)險(xiǎn),減少土石方工程施工成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程投資的全面控制。

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