不同土質和埋深工況下送電工程土石方費用研究

馬東海+　王飛　劉學峰

摘要：本文以基坑埋深分段區間作為邊界條件，對各種土質情況運用枚舉法研究，探求不同工況下送電工程土石方費用的相互關系，最后從理論上得出其一般規律，為送電工程土石方費用合理確定給出理論的考量基礎。

Abstract： The segmentation interval of depth is used as the boundary condition， and the relationships of power transmission line earthwork cost under various soil conditions are explored by using the enumeration method， finally， the general rules are obtained， which can give the theoretical basis for the reasonable determination of the cost of earthwork.

關鍵詞：土石方費用；送電線路；土質；埋深

Key words： earthwork cost；transmission line；soil；depth

中圖分類號：P642.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）23-0177-02

0 引言

送電工程的土石方費用是合理確定工程造價的難點[1]。首先不同土質施工需要不同施工組織和方案，故基坑的操作裕度與放坡系數會有所不同；其次，施工組織和方案差異也使得施工費用產生差別；最后，某一土質的基坑隨著深度增加，施工難度引起費用亦會增加[2]。綜上，送電工程土石方費用構成可以表述為如下多元復雜函數：

c=f（V，S，x，h，……） （1）

式中：C為送電工程土石方費用；V為基坑考慮操作裕度和放坡因素后的施工量；S為基坑的土質；x為基坑底邊設計寬度；h為基坑的埋深。

考慮到工程實踐，本文以基坑底面積為正方形，坑深為2m～5m的情況進行分析。據統計結果，一般∈[，1]，對于直線塔，≈1，故定義此種狀態為直線極，對于耐張塔，≈，故定義此種狀態為耐張極。

1 不同工況下送電工程土石方工程量V的計算

考慮操作裕度和放坡系數的影響，基坑施工量較由設計尺寸計算可得長方體x2h有所增加，定義η為放大系數。一旦設計尺寸確定，工況對基坑施工量的影響將完全作用于η[3]：

V=x2hη（其中：η=θ2x+2θx1x2+x，x1=，x2=1+）

（2）

式中：θ為放坡系數；μ為基坑單側施工操作裕度。

由公式（2）可知，V亦為多元函數。其由設計尺寸和工況共同確定。以國家能源局《電力建設工程預算定額第四冊送電線路工程（2013年版）》（下稱定額）相關規定，送電工程土質和埋深構成的二元工況對于θ和μ的影響型式為分段函數，即當土質確定的情況下，μ即為定值，而θ為區別埋深的分段常函數。

2 不同工況下送電工程土石方施工單價P的計算

不同工況施工難度不同，導致施工單價P亦不同。執行國家能源局《電網工程建設預算編制與計算規定（2013年版）》以及配套定額等主要文件，本文以普通土為基礎，計算其余土質控制單價與普通土的倍數關系如表1。

由表1可知，P亦為多元函數。其與土石方二元工況直接相關。函數關系也為分段常函數。即當基坑土質和埋深確定的情況下，在限定的區間內，P為定值。

3 不同工況下送電工程土石方工施工費用C的計算和分析

送電工程土石方施工費用C可分解為V和P的乘積。本文以分段區間作為邊界條件，以為自變量，運用枚舉法探求在土質和埋深構成的不同工況下，送電工程土石方費用的相互關系。

3.1 區間（2，3]內的經濟比較

埋深為2m～3m的基礎，按所處不同土質類型計算并排序土石方施工費用如圖1。由圖可知，各類土質施工費用在整個區間內趨勢保持一致，即巖石人工>流砂>巖石爆破>泥水>水坑>松砂石>堅土>普通土。這一趨勢主要反映了P的變化規律，與表1的數據關系完全一致，故在本區間內P左右了不同工況下C的相互關系，是主要因素。這主要是因為在這一區間內，各類土質的放坡系數θ均較小，V隨其自變量變化在不同的工況之間差別不大，決定了其成為影響C的次要因素。

3.2 區間（3，4]內C的經濟比較

埋深為3m～4m的基礎，按所處不同土質類型計算并排序土石方施工費用如圖2。由圖可知，巖石人工>流砂>……>堅土>普通土仍適用。巖石爆破和水坑趨勢、泥水和松砂石趨勢有交叉點，為清晰顯示并計算交叉點，計算并繪制趨勢圖如圖3。但該集合體本身并無統一規律，以巖石爆破和水坑的趨勢比較為例，當自變量達到取值區間的79.73%時，巖石爆破土石方費用與水坑土石方費用相當，在此均衡點左側，則巖石爆破土石方費用高，反之，則水坑土石方費用高。在自變量為0處，表示耐張極即≈的點，在0至均衡點的區間內，基坑的底邊寬大于基礎埋深，基坑的放大系數η相對較小，土方的施工單價成為主導因素，故本區間內巖石爆破基坑的土石方是施工費用高于水坑的施工費用。在均衡點到自變量為1處（直線極）處，放大系數成為主要決定因素，使得水坑的施工費用高于巖石爆破。同理松砂石和泥水坑也存在均衡點交叉現象。

3.3 區間（4，5]內的經濟比較

埋深為4m～5m的基礎，按所處不同土質類型計算并排序土石方費用如圖4。從圖中，巖石爆破和水坑、松砂石趨勢，泥水和水坑、松砂石趨勢分別有交叉點，為清晰顯示并計算交叉點，計算并繪制趨勢圖如圖5。由兩圖可知，與埋深為3m～4m的基礎結論類似，巖石人工>流砂>……>堅土>普通土仍適用。但該集合體本身并無統一規律，不同土質趨勢的交叉點即為閾值，閾值兩側呈現的結論相反。

4 結論

由上分析，可知不同工況對土石方施工費用的影響復雜，但有如下規律：①C巖石人工>C流砂>……>C堅土>C普通土對于所有基礎埋深情況普遍適用，省略號處表示巖石爆破、水坑、泥水坑、松砂石的集合體；②C水坑>C松砂石對于所有基礎埋深情況普遍適用；③C巖石爆破>C泥水坑對于所有基礎埋深情況普遍適用；④分析不同土質施工總費用的高低，主要取決于放大系數η和土石方施工單價P二者之間的相互關系。隨著基坑埋深的逐漸增加，η將增大，將會更多地成為主要決定因素影響到施工總費用，反之，P為主要決定土石方總費用。

5 建議

本文分區間詳細計算比較了各種土質下土石方施工費用的高低，給出施工結算甲乙雙方共同考量土石方費用的基礎，解決了以往工程土石方費用結算單純靠經驗判斷不同土石方費用產生的誤差，有利于工程各參建方對工程費用的精細化管理。

參考文獻：

[1]洪秋云.淺析工程造價中的土石方計量[J].城市道橋與防洪，2007（8）：189-191.DOI：10.3969/j.issn.1009-7716.2007.08.064.

[2]王暹偉，楊鋼.土石方計算對線路工程投資的影響[J].內蒙古科技與經濟，2008（17）：87，89.DOI：10.3969/j.issn.1007-6921.2008.17.042.

[3]金德喜.淺談線路工程設計土方量計算方法[J].露天采礦技術，2008（5）：89-91.DOI：10.3969/j.issn.1671-9816.2008.05.037.endprint