某河道工程土石方平衡分析計算

廖耀元

(福建省永川水利水電勘測設(shè)計院有限公司，福建 福州 350011)

1 工程概述

韓江上游梅江(龍巖武平段)防洪工程新建堤防(護(hù)岸)9段總長16.132km，其中堤防6段總長9.876km，護(hù)岸3段總長6.256km，整治河道長度9.608km，新建排澇涵管(渠道)44處，拆除重建滾水壩1座，拆除重建橋梁1座。堤型以埋石混凝土重力式擋墻+土堤的復(fù)合式為主，部分堤段采用重力式或者仰斜式堤型。

2 工程地質(zhì)情況

3 土石方平衡設(shè)計

3.1 土石方平衡計算的原則及方法

根據(jù)SL303—2017《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》，工程土石方平衡應(yīng)遵循下列原則：①應(yīng)根據(jù)工程開挖區(qū)的地形地質(zhì)條件、開挖料的質(zhì)量特性和工程建筑材料的技術(shù)要求，填筑料料源宜利用開挖料。②開挖料宜直接利用，減少存放周轉(zhuǎn)渣料數(shù)量。③應(yīng)合理規(guī)劃存、棄渣場，使填筑料和棄渣料運(yùn)輸順暢、運(yùn)距短。④應(yīng)合理確定棄渣松散系數(shù)和填筑料壓實(shí)系數(shù)，以及工程總棄渣量和利用料量[2- 3]。

土石方平衡計算的方程式為：

V挖+V借=V填+V棄

(1)

式中，V挖—開挖土石方量，m3；V借—外借土石方量，m3；V填—填筑土石方量，m3；V棄—棄渣量，m3。

在計算土石方平衡的時候，需要特別注意土石方自然方與松方、實(shí)方之間的換算關(guān)系。

在現(xiàn)階段的河道工程設(shè)計中，往往需要設(shè)計的堤段并不是連續(xù)的，而是分散在不同行政區(qū)域內(nèi)，這時就需要對各連續(xù)堤段單獨(dú)進(jìn)行土石方平衡計算了。

3.2 土石方開挖回填項(xiàng)目分類

細(xì)化土石方開挖回填項(xiàng)目的分類是做好土石方平衡計算的基礎(chǔ)，結(jié)合本工程實(shí)際，土石方開挖包括表層土清理、土方開挖、砂卵石開挖、清淤清障等部分；土石方回填包括土方回填(利用開挖料)、夯填黏土、砂卵石回填、土圍堰等部分。

新建堤防填筑前應(yīng)先將地面表層現(xiàn)狀的雜草、矮小灌木及耕植土等進(jìn)行清理，表層土清理是保證堤基與堤身結(jié)合的關(guān)鍵，本工程設(shè)計擬定表層土清理厚度為0.30m。清理出的表層土不可用于堤后回填，宜直接外棄。

根據(jù)地勘成果，本工程堤基開挖可分為土方開挖和砂卵石開挖，開挖出的土石料均可用于堤后回填。

根據(jù)水工岸線布置，本工程各段清淤主要為素填土、雜填土或卵石，大部分堤段以素填土或雜填土為主，只有巖前鎮(zhèn)2個堤段以卵石為主。

埋石混凝土重力式堤后采用回填砂卵石作為反濾層，堤腳采用回填砂卵石用于防沖刷。堤后的砂卵石回填及土方回填均可利用開挖料。

因開挖出的土料不能滿足土堤夯填黏土的指標(biāo)要求，土堤所需的黏土需從工區(qū)附近的土料場開采，各堤段至土料場的平均運(yùn)距見表1。

3.3 棄渣規(guī)劃

對本工程施工開挖的土、渣料盡量用于回填，以減少棄渣土石方的堆放地，多余棄渣應(yīng)運(yùn)至規(guī)劃好的指定棄渣場堆放。各堤段棄渣場設(shè)置情況見表2。

3.4 土石方平衡計算結(jié)果

本工程共有土石方開挖總量約46.70萬m3，經(jīng)平衡計算，其中33.18萬m3擬用于土方回填、砂卵石回填及圍堰填筑等，尚余約13.52萬m3需作為棄渣處理。另由于土堤填筑質(zhì)量的要求，需從土料場取黏土6.87萬m3。整個工程開挖的土石方回填利用率約71%。

土石方平衡計算結(jié)果見表3。

4 結(jié)語

水利工程中，分析投資是否合理，土石方平衡計算是一個重要的指標(biāo)。土方平衡主要是土方的挖、填、棄、借平衡調(diào)配。在大壩及電站等水利樞紐工程設(shè)計中，施工區(qū)集中，土石方工程常常由于占投資比例不大，施工方法也相對簡單，因而土石方平衡計算容易被人們所忽視。在堤防加固及河道整治工程等線性工程中，土石方是工程重點(diǎn)，土石方平衡結(jié)果直接影響取、棄土量及相應(yīng)的取、棄土占地面積，從而嚴(yán)重影響工程的造價。因此，做好土方平衡具有十分重要的意義，應(yīng)引起水利工程設(shè)計人員足夠的重視。

表1 各堤段至土料場的運(yùn)距 單位：km

表2 各堤段至棄渣場的平均運(yùn)距 單位：km