浅议水利工程土方平衡调配的原则和方法

摘　要：本文以水利工程为例阐述了土方平衡调配的原则，即挖填平衡、运距最小。并且分析了水利工程土石方平衡调配特点，最后说明土方平衡调配方法。通过这一系列的阐述说明水利工程挖填工程量巨大，料物调配部分占整个工程投资比重很大，解决好该问题具有显著的经济、技术价值。

关键词：土方平衡；调配；方法
　　土方调配问题是水利工程施工中关系全局的核心问题，牵涉到施工装备的配置、道路系统的布置、施工场地的征用、施工进度的协调等诸多方面，直接影响工程建设进度、投资、质量三大目标的实现。该问题的实质是通过开挖、填筑、开采、弃渣、转运等料物的综合处理，达到提高开挖料直接利用率、协调料物开采与运输强度、快速经济施工的目的。
1土方平衡调配原则
　　进行土方调配，必须根据现场的情况、有关技术资料、进度要求，土方施工方法与运输方法，综合考虑上述原则，并经计算比较，选择出经济合理的调配方案。土方调配的具体原则为：
　　(1)挖方与填方平衡，在挖方的同时进行填方，减少重复倒运。
　　(2)挖(填)方量与运距的乘积之和尽可能为最小，即运输路线和路程合理，运距最短，总土方运输量或运输费用最小。
　　(3)合理保留表层耕作土，避免因取土或弃土降低耕地质量。
　　(4)分区调配应与全场调配相协调、相结合，避免只顾局部平衡，任意挖填而破坏全局平衡。
　　(5)土方调配应考虑近期施工与后期利用相结合。工程分期分批时，先期工程的土方余额应结合后期工程的需要而考虑其利用数量堆放位置，以便就近调配，堆放位置应为后期工程创造条件，力求避免重复挖运，先期工程有土方欠额时，可以由后期工程地点挖取。
　　(6)调配应与地下构筑物的施工相结合，有地下设施需要填土，应留土后填。调配区划分还应尽可能与大型地下建筑物的施工相结合，避免土方重复开挖。
　　(7)选择恰当的调配方向、运输路线。做到施工顺序合理，土方运输无对流和乱流现象，同时便于机械化施工。
　　(8)选择适当的调配方向、运输线路，使土方机械和运输车辆的功效能够得到充分发挥。
2 水利工程土石方平衡调配特点
　　(1)建筑物特性：对于坝体的不同施工分区，重点应考虑两个问题：一是分区料物种类特性，在考虑料物开采料、建筑物开挖料利用时考虑；二是分期施工的填筑工程量，在料物数量平衡规划中考虑。
　　(2)建筑物开挖工程量：建筑物不同部位的开挖料要尽量考虑在坝体填筑中利用。首先，某类开挖料只能用于坝体的特定部位；其次，开挖料的利用分直接利用与转储利用两种，即开挖料可分为直接利用料、间接利用料与弃料三种同时，开挖料的堆弃又要考虑开挖部位与弃渣场地的相对关系，如上下游、左右岸、运距等因素。
　　(3)料场特性：料场特性指料场空间位置、不同类型的料物储量、料场覆盖层剥离工程量等。在调配中首先要满足料场开采料与坝体分区填筑料的
一致性。
　　(4)弃渣场地：弃渣场地考虑的因素包括空间位置、弃渣容量及道路、地形特征，以便确定与开挖点的关系，是否可用作转运料堆存等。
　　(5)分期施工进度：在料物调配问题解决中，对分期施工进度的考虑主要有三点：一是分期分区的填筑工程量；二是不同建筑物的分期开挖工程量；三是在不同施工期内料场、中转场、弃渣场地的动态特性。
3 土方平衡调配方法
3.1料物调配的原则与方法
　　料物凋配过程中，对某一填筑区而言，其料物利用的优先顺序依次是：开挖料直接上坝、中转料的利用和料场开采料的利用。
　　(1)料物直接上坝：在填筑区料物选择中，优先选择开挖料直接上坝，当有多个开挖部位料物可直接上坝时，优先选取弃渣或中转费用较高者，其含义有二：一是能容纳该料物的弃渣、中转场已饱和；二是弃渣、中转的运距较长，
　　(2)中转料上坝：当开挖料直接上坝的数量不能满足填筑要求时，使用中转场料，当有多个中转场料物可利用时，优先按运距由小到大的原则利用
　　(3)料场料开采：当上述二项都不能满足填筑要求时，采用料场开采料，当有多个料场的料物可用时，优先利用运距较近者。
　　(4)中转与弃渣：开挖料物在直接上坝后，剩余料物有两种处理方式：中转与弃渣．处理的原则是：当中转料场容量未饱和时，优先运往中转场备存，否则弃渣处理。中转与弃渣处理时也要满足就近原则当某一开挖部位的料物不能上坝时，并且所对应的中转场已经饱和，那么直接弃渣。
3.2调配结果修正
　　料物调配中要贯彻“直接上坝率最高、中转率最低、周转率适中”的原则．但在前面的讨论中，进行了如下的假定：调配过程按时间顺序进行，开挖料在直接利用完毕后，若中转场有剩余空间，则优先进入中转场，然后才是弃渣，因此，所产生的调配结果是：工程完建后，在各个中转场可能尚有大量的料物，需要再次转进弃渣场。简言之，通过上述调配，实现了“直接上坝率最高”，而没能实现“中转率最低”之目标，其结果不一定经济，需进行修正。在解决这一问题时，采用逆向修正方法，将最后进入该中转场累计总量的中转行为变成弃料行为，直到该中转场“最终储量”为零。
3.3矩阵的建立及作用
　　在上述的讨论中都存在一个料性匹配问题，即某开挖料可用于哪些填筑分区、中转至哪些中转场；某填筑分区可用哪些开挖料、中转料、料场料，以及判断料物利用优先顺序的依据，这些问题都有匹配矩阵来解决。
4总结
　　土石方调配活动归根结底可分为：挖、填、转、弃、采五类，再加上开挖点、填筑项目、中转场、料场、弃渣场等基本因素构成．因此，土石方调配问题在本质上是相通的，本文所建立的模型同样可以运用于其他工程的调配工作，例如：粘土心墙坝、常规土石坝、场地平整中的土石方平衡、道路工程中的土石方平衡等。
参考文献：
[1]周克己．水利水电工程施工组织与管理[M]北京：中国水利水电出版社，1998
[2]刘琼芳天生桥一级水电站施工总布置研究[J]．云南水力发电，1999(1)：32-37．
[3]能源部，水利部．施工组织设计规范[s]北京：水利电力出版社，1990
作者简介：
姓名：李俊昌 性别：男 出生年月：1972年 民族：汉 籍贯：河南林州 毕业院校：华北水利水电学院 专业：水利水电建筑工程 学历：本科 单位：南水北调中线建管局河南直管项目建设管理局 职称：工程师 研究方向：水利工程 本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/sklw/slgc/249646.html