邢志國

摘要：水利水電工程施工土石方調(diào)配受其空間、時間和數(shù)量的限制，是影響工程成本的重要因素之一。本文以大型調(diào)水工程實例闡述了土方平衡調(diào)配的原則，及投標時與實施時土方調(diào)配變化較大，采用綜合運距法可有效解決。并且分析了大型調(diào)水工程土石方平衡調(diào)配特點，最后說明土方平衡調(diào)配方法。通過這一系列的闡述說明水利工程挖填工程量巨大，料物調(diào)配部分占整個工程投資比重很大，解決好該問題具有顯著的經(jīng)濟、技術(shù)價值。

Abstract： The allocation of earth and rock for water conservancy and hydropower project construction is limited by its space， time and quantity， and it is one of the important factors that affect the project cost. In this paper， the principle of balanced deployment of earthwork is explained by examples of large-scale water division projects， and the earthwork allocation during the bidding and implementation changes greatly， and the comprehensive transportation distance calculation method can effectively solve the problem. In addition， the characteristics of balanced deployment of earth and stone in large-scale water diversion projects are analyzed， and finally， methods for earth-level balance deployment are described. Through this series of elaborations， it shows that the amount of excavation and filling works for water conservancy projects is huge， and the allocation of materials and materials accounts for a large proportion of the total investment in the project. Solving this problem has significant economic and technological value.

關(guān)鍵詞：綜合運距計算法；南水北調(diào)；土方平衡調(diào)配

Key words： comprehensive transportation distance calculation method；South-to-North Water Diversion；earthwork balance allocation

中圖分類號：F407.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0191-03

1 工程基本情況

1.1 南水北調(diào)中線一期工程某標段，長度6.66km。該標段內(nèi)共有建筑物14座，其中河渠交叉倒虹吸2座，渠渠交叉倒虹吸2座，左岸排水倒虹吸2座，退水閘1座，分水口門1座，公路橋3座，生產(chǎn)橋3座。該土石方平衡僅針對標段內(nèi)土方及軟巖開挖、土方填筑工程，不包括各種反濾料及其它類似外購填筑工程量。為分析清楚明了，本平衡除特別標示外，工程量均為自然方。有壓實要求的填筑工程量，均按照相關(guān)系數(shù)折算成自然方，以方便計算、說明。取土場回填及棄渣場按照現(xiàn)場實際情況，自然方與料場初碾后密度接近，按照1：1參數(shù)計算。

1.2 招（投）標階段土方規(guī)劃

招標階段，本標段土石方開挖量293.53萬m3，填筑量約為181.82萬m3（壓實方154.55萬m3）。根據(jù)招標文件該標段渠道開挖料約181.8萬m3可以利用，其余土料為不可利用土料。

在充分利用開挖土料外，投標時需從該標外的3個土料場取土，3個土料場分別為1#土料場、2#土料場、3#土料場，規(guī)劃可取料量分別為24.08萬m3、10.93萬m3、29.97萬m3，合計64.98萬m3。

該標段規(guī)劃的4個棄渣場分別為1#棄渣場、2#棄渣場、3#棄渣場、4#棄渣場，規(guī)劃棄土容量分別為31萬m3、40萬m3、28萬m3、3萬m3。另外2#土料場需回填75.91萬m3。

同時該標根據(jù)招標文件要求，在優(yōu)先滿足本標利用的前提下，調(diào)運其他標段29萬m3，其中調(diào)運18萬m3土方至A標，調(diào)運5萬m3土方至B標，調(diào)運5萬m3土方至C標，調(diào)運1萬m3土方至D標。

1.3 實施過程中土方平衡情況

實施階段渠道及建筑物土方開挖259.93萬m3，渠道及建筑物土方填筑187.56萬m3（壓實方159.42萬m3），依據(jù)《該標渠道土石方平衡若干問題的地質(zhì)情況說明》，可利用料減少為90萬m3。由于可利用料減少，根據(jù)招標文件中“優(yōu)先滿足本標段要求”的原則，開挖料全部用于了該標段弱膨脹土填筑，原規(guī)劃的調(diào)運其他標段的29萬m3無法完成。

實際取土情況，因2#土料場規(guī)劃其他取土的標段未取土，所以該標段在2#土料場取土55.62萬m3，其他土料場均未取土。

按照上級主管部門批復(fù)意見，2#土料場全部由該標回填，由此導(dǎo)致該標段2#土料場回填工程量增大。由于土料場的“先取后棄”和渠道的“先挖（棄）后填（?。钡墓ば虼嬖诿?，且取土場因征遷問題提供較晚，導(dǎo)致2#取土料場回填的二次倒運量發(fā)生。2#土料場共回填116.25萬m3（增加回填40.34萬m3），其中二次倒運回填98.55萬m3。

2 水利工程土方平衡作用

在明渠開挖工作中，土方平衡、征地平衡以及運距平衡是結(jié)合土方、征地、運距三項進行平衡，得到性價比最高的可實施方案。土方平衡即為以計算每段渠道土方余缺量為目的的平衡計算；運距平衡是將土方運輸距離控制在中短距離內(nèi)，減少長距離運輸次數(shù)，從而降低運輸成本；征地平衡為結(jié)合運距平衡及征地價格、場地可用深度對各取土場、棄土場征地量從新分配總余缺量，從而減少征地面積，達到降低成本的目的。土方平衡工作是決定進度計劃、征地、運輸方案等工作的重要一環(huán)，所以不可以輕視。

3 土方平衡調(diào)配原則

進行土方平衡與調(diào)配，必須綜合考慮工程和現(xiàn)場情況、進度要求和土方施工機械，以及分期分批施工工程的土方堆放和調(diào)運問題。經(jīng)過全面研究，確定平衡調(diào)配的原則之后，才可著手進行土方平衡與調(diào)配工作。如劃分土方調(diào)配區(qū)，計算土方的平均運距、單位土方的運價，確定土方的最優(yōu)調(diào)配方案。

進行土方調(diào)配，必須根據(jù)現(xiàn)場的情況、有關(guān)技術(shù)資料、進度要求，土方施工方法與運輸方法，綜合考慮上述原則，并經(jīng)計算比較，選擇出經(jīng)濟合理的調(diào)配方案。土方調(diào)配的具體原則為：①挖方與填方平衡，在挖方的同時進行填方，減少重復(fù)倒運。②挖（填）方量與運距的乘積之和盡可能為最小，即運輸路線和路程合理，運距最短，總土方運輸量或運輸費用最小。③分區(qū)調(diào)配應(yīng)與全場調(diào)配相協(xié)調(diào)、相結(jié)合，避免只顧局部平衡，任意挖填而破壞全局平衡。

按照上述原則，2#土料場取土和回填運距距該標段渠道最近，且距該標段2#棄渣場也是最近，考慮倒運回填費用也最經(jīng)濟，所以該標僅在2#土料場取土，并負責(zé)2#土料場坑的回填。

4 施工階段土石方平衡與綜合利用

施工階段土石方平衡與綜合利用是項目具體實施過程中的主要工作內(nèi)容，這一階段雖然場平的標高和開挖料的用途已經(jīng)基本確定，但是此時的土石方平衡與綜合利用卻涉及空間平衡規(guī)劃與時間平衡規(guī)劃兩方面內(nèi)容，施工階段土石方空間平衡規(guī)劃可以理解為局部區(qū)域之間的挖填量的大致相等，施工階段土石方時間平衡規(guī)劃是與施工進度計劃有關(guān)的概念，就是按照施工進度計劃各個施工階段內(nèi)的挖填量的大致相等。施工階段制定詳細合理的施工組織設(shè)計十分重要，制定詳盡合理的土石方施工施工組織設(shè)計不單是施工質(zhì)量的保證，也可達到節(jié)約施工成本的目的，必須統(tǒng)籌安排什么時間挖哪個區(qū)域，這個區(qū)域的挖方用于填筑哪個區(qū)域，累計運輸距離如何能夠最節(jié)約。此外，其它條件類似的情況下，按照詳細合理的施工組織設(shè)計編制的造價文件才是最有競爭力的投標報價。

在進行施工階段土石方平衡與綜合利用規(guī)劃或?qū)嵤┯媱澢?，具體的施工單位首先應(yīng)進行場區(qū)原始地形地貌的測量復(fù)核工作，這個測量應(yīng)從在便于施工角度進行，測量布點密度一般比勘察設(shè)計單位進行的測量更詳細，至少要滿足布置施工臨時道路和進行施工分區(qū)的需要。正式動土開挖前應(yīng)進行現(xiàn)場碾壓試驗，以確定在滿足設(shè)計相對壓實度的情況下的碾壓分層厚度、最優(yōu)含水率、碾壓遍數(shù)等過程控制壓實參數(shù)指標。

5 土石方平衡與綜合利用經(jīng)濟分析

土石方平衡與綜合利用主要在項目的規(guī)劃設(shè)計和施工兩個階段實現(xiàn)，從經(jīng)濟角度這兩個階段在資源充分利用、減少能耗、降低投資方造價和施工方成本有著不同的作用。

首先，通過規(guī)劃設(shè)計實現(xiàn)的土石方平衡與綜合利用，基本實現(xiàn)場區(qū)內(nèi)挖方量與填筑量大致平衡，使場區(qū)內(nèi)開挖可利用方量充分利用，達到不需外運和運進土方，運輸距離經(jīng)濟合理，開挖量相對較小，避免成距離運輸成本，不需要棄料場占地和棄料場維護費用，可直接降低投資方的工程造價。

其次，正常情況下通過施工階段的土石方平衡與綜合利用，實現(xiàn)廠區(qū)內(nèi)各施工單元之間的土石方空間平衡與時間平衡，縮短累計運輸距離，避免交叉和重復(fù)用工，減少能耗，直接降低施工成本。這一過程的成本降低往往是隱含的，這個隱含效益要比盲目的加快施工進度的成本節(jié)約效果更明顯。當(dāng)然，從施工組織設(shè)計影響工程造價或投標報價的角度分析，合理的土石方平衡規(guī)劃也是投資方節(jié)約投資的必要途徑。

再次，如果需要借助臨近項目實現(xiàn)土石方平衡與綜合利用，也是節(jié)約成本的途徑，按照土石方施工一般工序：挖、裝、運、平、壓等，至少節(jié)約挖、裝工序的能耗和成本，同樣也能起到節(jié)約土地資源的作用。

6 綜合運距的計算方法

按招投標工程量清單項目和實際工程量清單項目（建筑物、橋梁、渠道等工程量清單項目）對不同土質(zhì)類別，結(jié)合土方挖運位置、運距、工程量分別進行土方平衡。分別計算出招投標階段和實際施工過程中各類工程量清單項目土方平衡綜合運距。綜合運距L計算公式如下：

7 計算后綜合運距變化情況

利用上述計算公式計算招投標土方開挖綜合運距為4.16km，土方填筑綜合運距為7.51km。因渠道可利用料減少導(dǎo)致棄渣量增加和合同內(nèi)的2#取土料場二次倒運回填，運距累計計入土方開挖綜合運距里，實際土方開挖綜合運距計算為7.47km，填筑綜合運距為5.97km。實際開挖運距增加3.31km，工程量為259.93萬m3，實際填筑運距減少1.54km，工程量159.42萬m3，由于計算過程繁瑣，僅計算出結(jié)果，說明運算原理。

8 綜合運距法在南水北調(diào)某標段運用效果

南水北調(diào)中線工程土方工程量巨大，標段多，標段間調(diào)土多，招投標階段與實際施工階段變化大，特別是土方開挖和填筑運距變化頻繁，采用綜合運距法解決土方平衡問題，簡化了土方開挖和填筑由于運距變化而產(chǎn)生的變更，從設(shè)計單元整體考慮土方平衡方案，可以優(yōu)化因招投標時土方平衡不合理之處，縮短總體綜合運距，節(jié)省大量投資。該標段在實際施工時建設(shè)單位、監(jiān)理、設(shè)計、施工單位優(yōu)化了土方平衡方案，減少了綜合運距。施工單位申報土方平衡變更時采用綜合運距法計算土方綜合運距，從建設(shè)單位角度計算出該標段節(jié)省投資675萬元，這只是一個標段的，如果從建設(shè)單位將所有標段一起考慮，節(jié)省投資是巨大的。

9 結(jié)束語

①土方調(diào)配問題是水利工程施工中關(guān)系全局的核心問題，牽涉到施工裝備的配置、道路系統(tǒng)的布置、施工場地的征用、施工進度的協(xié)調(diào)等諸多方面，直接影響工程建設(shè)的進度、投資、質(zhì)量三大目標的實現(xiàn)。該問題的實質(zhì)是通過開挖、填筑、開采、棄渣、轉(zhuǎn)運等料物的綜合運距計算，計算出差值，快速處理因土方運距變化造成投資的變化的目的。②通過南水北調(diào)某標段土方平衡綜合運算實踐，說明綜合運距計算是解決土方運距變化而引起投資變化的有效方法，在水利工程及其他工程值得推廣。

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