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(護岸)9段總長16.132km，其中堤防6段總長9.876km，護岸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 工程地質情況

3 土石方平衡設計

3.1 土石方平衡計算的原則及方法

根據SL303—2017《水利水電工程施工組織設計規范》，工程土石方平衡應遵循下列原則：①應根據工程開挖區的地形地質條件、開挖料的質量特性和工程建筑材料的技術要求，填筑料料源宜利用開挖料。②開挖料宜直接利用，減少存放周轉渣料數量。③應合理規劃存、棄渣場，使填筑料和棄渣料運輸順暢、運距短。④應合理確定棄渣松散系數和填筑料壓實系數，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、實方之間的換算關系。

在現階段的河道工程設計中，往往需要設計的堤段并不是連續的，而是分散在不同行政區域內，這時就需要對各連續堤段單獨進行土石方平衡計算了。

3.2 土石方開挖回填項目分類

細化土石方開挖回填項目的分類是做好土石方平衡計算的基礎，結合本工程實際，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。

新建堤防填筑前應先將地面表層現狀的雜草、矮小灌木及耕植土等進行清理，表層土清理是保證堤基與堤身結合的關鍵，本工程設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要求，土堤所需的黏土需從工區附近的土料場開采，各堤段至土料場的平均運距見表1。

3.3 棄渣規劃

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，多余棄渣應運至規劃好的指定棄渣場堆放。各堤段棄渣場設置情況見表2。

3.4 土石方平衡計算結果

本工程共有土石方開挖總量約46.70萬m3，經平衡計算，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%。

土石方平衡計算結果見表3。

4 結語

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。土方平衡主要是土方的挖、填、棄、借平衡調配。在大壩及電站等水利樞紐工程設計中，施工區集中，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，土石方平衡結果直接影響取、棄土量及相應的取、棄土占地面積，從而嚴重影響工程的造價。因此，做好土方平衡具有十分重要的意義，應引起水利工程設計人員足夠的重視。

表1 各堤段至土料場的運距 單位：km

表2 各堤段至棄渣場的平均運距 單位：km