城市開發建設項目水土保持土石方平衡細化的初探

朱廣茂 黃銳興

[關鍵詞] 城市開發建設項目；土石方平衡；武義

[摘要]在水土保持方案編制過程中,土石方平衡是整個方案的基礎。目前較多水土保持方案編制基于批復為主的思路或者限于自身條件的限制，在土石方計算方面普遍存在計算準確性較差、考慮因素少、詳略不一、相鄰開發建設項目無法合理調配等問題,水保方案編制編制后給實際的土石方平衡工作帶來一定的誤導。針對城市開發建設項目工程土石方計算的特點,本文就城市開發建設項目水保方案編制中關于如何提高土石方計算準確度、土石方調運分析、土石方合理調配平衡等問題進行探討。

1 研究的目的和意義

在城市化發展進程中，因大規模的基礎設施建設，一定程度地會造成原有地形和地表植被的破壞，并導致人為水土流失的發生。城市是一地政治、經濟和文化的中心，人口和設施密集，工礦企業集中，一旦發生水土流失，會影響人們正常的生產生活，尤其由于城市建設存在的不同程度的廢土棄渣隨意堆置、建設用土無序取土等一系列問題，可能釀成洪水、泥石流等危害人們生命安全的災害。

針對城市開發建設項目中的土石方平衡問題，開展城市水土流失研究，為城市水土保持技術研究、城市水土保持管理、城市美容美化提供技術支持，對提高城市環境質量，實現城市經濟可持續發展，具有重要意義。

2 存在問題

土石方工程是整個項目水土保持的基礎，是施工設計的重要依據，在編制水土保持方案中時常遇到兩個比較突出的問題，一是土石方平衡計算問題，二是工程棄渣或者缺方解決問題。目前較多水土保持方案編制基于批復為主的思路或者限于自身條件的限制，在土石方計算方面普遍存在計算準確性較差、平衡考慮因素少、詳略不一、相鄰開發建設項目無信息通道而無法合理調配等問題，水保方案編制后土石方的平衡并沒有給工程帶來指導性的意見，甚至給實際的土石方工作帶來一定的誤導。

3 研究內容

土石方調配是指工程施工過程中，為了形成具有特定空間屬性和物理屬性的建筑物，對自然狀態下的土石方所進行的開挖、填筑、中轉、棄渣、料場開采以及運輸等環節組成的綜合系統。

隨著近年經濟蓬勃發展，相應的基礎建設項目大量增加，涉及到大方量的土石方綜合性工程越來越多,土石方計算和土石方的平衡就越來越顯示出其重要性。通過對開發建設項目土石方進行細化和優化配置，改變目前城市建設存在的不同程度的廢土棄渣隨意堆置、建設用土無序取料等一系列影響城市景觀、導致城市水土流失的問題，從項目內部和項目與項目間分析城市開發建設項目土石方的平衡，減少建設中棄土的二次搬運和優化全局土石方配置。

4 研究方法和技術

（一）項目內部的土石方平衡策略

（1）對項目的土石方進行調查和分析

土石方調配是施工組織與管理的重要組成部分，它以工程的基本設計方案、施工技術水平、工程進度計劃、施工道路、施工機械等條件為基礎。同時土石方調配的結果反過來影響工程成本、工程進度。

城市開發建設項目工程布置相對集中，項目建設主要涉及清表耕植土、場地平整、建構筑物基礎、地下室及綠化覆土等土石方工程分項。開挖方依據其地質、開挖條件和建筑物各填筑部位對填筑料的要求，對開挖方進行分析，開挖料分為可用料和棄渣兩部分，建設中應盡量提高開挖料利用率，減少棄渣。工程場地平整前首先對工程區耕地區域進行表層耕植土剝離，剝離厚度結合后期綠化覆土需求量，在場地內作臨時堆置后，全部用于工程后期綠化覆土。根據豎向設計，進行場地平整，在進行土石方平衡時，除了考慮自身土石方松散系數的因素（松散系數，是自然土經開挖并運至填方區夯實后的體積與原體積的比值）外，還要考慮地下室、建筑物及構筑物的基礎、地下工程管線等土石方量，結合后期建設開挖余方，規劃好場地初平，并預留控高，保證二次平整的土石方平衡。如產生少量無法消化土石方可考慮綠化區等非承重區域平整墊高解決，整體上以不影響項目的綠化景觀效果和空間布局為前提，從而在分析挖填料質量、數量、時間、空間四因素的基礎上，達到工程內部土石方平衡。

(2) 提高項目土石方計算精度

土石方工程量的計算方法很多，傳統的有方格網計算法、橫斷面計算法、查表法、計算圖表法等。以上計算均由手工完成，計算繁雜，精度較低，隨著計算機技術的發展，采用數字地面高程模型在計算機上進行模擬計算，利用數字地面高程模型計算不僅省時省力，而且極大地提高了精度。

數字地面高程模型是在一定的區域范圍內，使用帶有平面坐標及高程值的格網來模擬地形地貌的空間分布，其最大優點在于地形地貌的起伏在模型中的到精準恢復，為土石方計算提供有利的支持。對每個區塊的建設，分別輸入由現狀高程生成每個區塊的模型，利用空間分析功能由現狀模型減去規劃模型，正值（現狀地面高程在規劃地面以上）為挖方區域，負值（現狀地面高程在規劃地面以下）為填方區域，其數值大小表示需要挖填的厚度，對各個區塊分別進行正負值區域的面積和體積的計算和匯總，即可精準的求得該建設區塊的土石方余缺方數值。

利用數字地面高程模型計算方法可以較為準確的提供土石方挖填數據，為建設項目各區塊的土石方平衡和調配提供準確的數字支持。

（3）建立項目土石方優化調配模型優化

通過建立優化調配模型，尋求施工費用最小、運距最短、工期最銜接的調配方案。為了減少工程投資，建設場地的土石方工程，在聯合考慮項目建設工藝流程、經濟費用、工期銜接、堆土場地限制等的影響，應盡量分區塊、分工期多方案進行比較，尋求多種土石方平衡方案，不能單獨分析投資費用，而應該綜合分析各項指標，如對環境的影響程度、對周邊居民的影響程度、對溪流或水庫的影響程度等，列表對比分析各方案的可行性及優缺點，確定科學合理的土石方調配方案，為以后土石方施工提供指導。

工程實例：

武義縣污水處理廠廠區位于武義縣白洋街道湖塘沿村，武義江以東、金麗溫高速以西地塊。施工時間為2004年10月～2005年12月。項目區地貌類型屬沖洪積平原區，整體地勢較低，整體地形高程介于62.41m-64.56m之間，平均低于設計高程2-3m，工程土石方總體填方大于挖方，在施工過程中，由于周邊地塊項目同屬平原區，建設均為借方，沒有相鄰調配的多余土石方，建設單位提出商購和廠區周邊開挖護廠河的兩種方案，在對比分析兩種方案的各自優缺點后，認為護廠河的建設一方面可以避免工程大量借方，減少外運土石方帶來的運輸和臨時堆置過程的水土流失，而且能大量節儉投資費用；另一方面廠區周邊護廠河建設搭配了適生的水生植物，美化凈化了廠區，并且護城河和周邊的植物，在一定程度上起到安全界隔和廠區廢氣攔擋的效果。工程采取的開挖護廠河的方案，使工程土石方達到平衡，為其他建設項目的土石方平衡提供了很好的案本，作為土石方平衡的經驗和技術值得借鑒和學習。

（二）項目間的土石方平衡策略

多年來，城市開發建設項目建設在土石方工程上積累了豐富的經驗，在實踐中各建設單位形成了各具特色的土石方調配策略（諸如以上工程實例），但隨著城市化進程的加快發展，對開發建設項目的土石方監管提出了更高的要求。要求提高至整體戰略上采取措施，堅持經濟效益、社會效益和生態效益的統一，緩解城市項目單體土石方的棄渣和缺方的矛盾，綜合運用經濟的、技術的、行政的措施，加強區域土石方的統一管理，實行大區域土石方的統一調度。

（1）強化預防監督

水土保持是一項政府行為，它是跨部門、多學科的工作，既有依法行政，實施預防保護和監督管理的一面，又有組織、協調、指導開發建設項目生態環境的一面，因此必須克服狹隘的水土保持在山上的意識，樹立水土保持生態環境建設大行業管理的思路，意識到城市水土保持治理是關系區域經濟可持續發展的重大因素，監管應以控制水土流失、改善生態環境、服務經濟發展為目標，杜絕開發建設項目土石方亂堆亂棄、亂挖亂填的現象，研究制定適應城市發展和水土保持自身規律的管理辦法和措施，要與發改、國土、建設、環保等相關部門聯合監管，強化土石方調配規范化、制度化管理，確保城市區域土石方的合理調度。

（2）水土保持規劃導向

做好各縣市水土保持規劃，在規劃中明確城市發展中的土石方規劃內容，詳細分析各功能區塊的現狀地形特點、豎向設計及可能產生的區塊整體土石方余缺情況，為整個城市開發建設提供建設性的建議，基本明確整個城市開發的土石方調配方向，為規劃審批和監管提供決策依據。

（3）建立土石方信息系統

學習和借鑒周邊城市開展開發建設項目土石方管理的先進典型經驗，結合各自區域實際情況建立土石方地區信息系統，將土石方余缺情況與開發建設項目的規劃審批相結合，在項目的前期工作中確定項目的土石方余缺情況，并對外公告，對不同類別的項目進行分類，集中制成歸檔數據集，至少制造紙質載體2套，一套封存保管，一套供查閱使用，從而為開發建設間的土石方調配決策提供依據。各項目建設前期，各項目建設單位可利用土石方信息系統進行分析，考慮場地土石方的余方或缺方情況，參考運距及費用情況，確定自己的調配對象，使城市間的土石方調配能達到大區域的平衡。