淺析建筑工程土方平衡設計與施工組織設計

摘? 要：本文探討了土石方平衡概念，分析了建筑工程土石方平衡設計要點，闡述了施工技術要點。基于此，通過合理的設計與組織可充分利用土地資源，控制建設費用，同時對建筑工程土方平衡的設計與施工提供一定的參考。

關鍵詞：建筑工程;土方平衡;施工技術

中圖分類號：TV61? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）04-0000-00

土方施工屬于建筑工程關鍵環節之一，其工程難度大，因此必須制定科學的土石方配置方案，要盡可能避免雨季施工，土方開挖時，必須依照基坑形狀，設計標準與開挖深度等多方面內容來選取有無支護結構的基坑開挖放坡，進而保證土方工程施工的安全性。

1土石方平衡概念

1.1豎向規劃

豎向規劃時，要充分考慮到建筑項目的平面布局功能以及道路交通等因素，與規劃用地的地形地勢相結合來設計并調整對用地建設不利的因素，進而讓規劃用地能滿足生產生活的要求。除此之外，還要求該設計及調整方案具有較高的綜合效益，能在規定時間內完成建設，能明顯減少投資，減少土方工程量，減少對原來自然環境造成的破壞。要合理組織防護工程量與土方工程，做好土石方平衡，避免運距過大、挖方無出路、填方無土源等情況的發生。要結合防洪排澇的要求來確定主要景觀點的控制標高、坡度等。要對規劃用地的坡度與地形進行分析，合理組織地面排水，確保縱坡度即可以滿足交通要求，又能很好地配合地形。要與城市用地選擇相結合，對自然地形進行充分研究及利用，盡量不占、少占農田，制定出利用地形、改造地形的方案。

1.2場地標高與平整

1.2.1場地標高

確定場地設計標高以及道路標高之后，才能進行豎向規劃其他內容，標高設計不合理會造成改造后的場地不能滿足道路交通、市政排水以及布置建筑物的要求。標高設計不合理還會造成填方量與挖方量存在較大差異而造成工程建設速度受到影響。

場地標高設計時，要與自然地形相結合來盡可能減少土方開挖，控制基礎工程量與土方工程量，要確保自然標高與場地標高協調，確保挖方、填方平衡。

1.2.2場地平整

場地平整時，不僅要確保場地建設要求得到滿足，還要很好地協調場外工程設施標高，做到挖填平衡。當挖方多于填方時，需要考慮棄土地方;當挖方少于填方則要考慮土方來源（圖1）。要確保地面坡度排水要求得到滿足，不能低于區域最高洪水位。

進行豎向設計時，需確保能將雨水排出，當不能通過地面坡度排出雨水時，如降水量較大房屋可能會被水淹，水不能及時排出還會造成土壤受到沖刷變得松軟而對房屋基礎造成影響，因此要確保整平場地表面設計坡度不低于0.3%。

1.3土石方平衡工程

1.3.1土石方平衡

土方平衡要根據土方平衡圖確定場地需要填挖的土方量，確定計劃外運進、運出的土方量。基礎開挖時盡可能減少外運出入土方量可以減少土方費用。

土方平衡所涉及的元素包括：第一，填方區：根據設計方案中關于場地土質或地貌的要求而需要填筑土方的工程，其包括先開挖后填筑以及直接填筑項目。第二，挖方區：根據要求開挖土方的項目，其同樣包括先開挖后填筑、直接填筑兩種。第三，棄土區用于對方開挖土方。第四，借土區用于開采填筑料物。第五，中轉場用于分開存放料物。

1.3.2土方調配

土方調配方案會對工程成本以及進度造成直接影響，還會對環境景觀以及建筑區域水土流失等造成影響。土方調配時要求充分考慮到土方的利用，減少土方運輸及重復挖填，要做到節省費用、挖填平衡，還要做到方便支援農業。

2土方平衡優化

2.1土方平衡計算

2.1.1控制點標高的確定

平整場地前需要結合使用需求、設計要求來明確場地平整需要滿足的設計標高要求，之后分析當前自然地面標高與設計標高之間存在的差值來對場地各控制點的施工高度進行計算。計算出填方高度與挖方高度后，進行場地填方、挖方工程量的計算。

2.1.2確定場地設計標高

挖填土方平衡法的計算簡單，結果的精度可滿足施工要求，因此在土方工程量的計算中應用廣泛。確定場地標高時需要結合自然地形高程、道路坡度以及排水坡度等，可采用坡面控制法與控制點標高法進行確定。

2.1.3土石方工程的注意事項

第一，地表土中時常含有腐殖質、樹根等，這些有機質不能作為填料使用，因此必須清除表層土。清表的厚度通常在0.3～0.5m，當動土區域提出清表的要求時，不能將這些清表土用于底部回填。

第二，計算土石方的平衡時，需要考慮到填方、挖方松散系數受到地下管線埋設、道路基礎、建筑物等的影響。

第三，充分考慮經濟性、安全性以及地質條件因素，高度重視不利地質條件以及土層耐壓力的變化。

2.2土石方量計算

土石方量計算方法包括散點法、斷面法、等高線法以及方格網法、數字地面模型（DTM）法等。從數學原理上分析，方格網法、斷面法基于一次插值原理計算，運算量都比較大。在適用性上，方格網法適合應用于相對集中的大面積區域土方計算以及地勢起伏不大的區域;斷面法適合應用于橫向變化不多，連續縱向變化的條件。

地形圖上通常都有等高線，因此應用等高線法可以進行計算，但是其精度通常不高，因此只能應用于工程概算。散點法的優勢在于比較靈活，適用于地形復雜性不高、變化比較均勻的場地。

2.3方格網法在計算中的應用

方格網法適合高差較小，地形平緩的地區。采用方格網法計算平整總土方量時，依據設計高程以及地面原高程，對每個方格網的土石方量與挖填深度進行計算，匯總得到凈土方量與挖填方量（見圖2）。應用方格網法計算時，相對誤差主要來源于方格網邊長、施工高度、平整總面積、地形坡度及地形圖比例尺等。方格網法應用于土方平衡計算時，結合場地范圍以及項目的精度要求來劃分格網，通過儀器對各樁點的實際高程進行實地勘測，進行填塊平均高程的計算。

3施工組織設計

3.1施工前的準備工作

3.1.1技術準備

技術準備主要包括對資料以及圖紙是否齊全進行檢查。對坑底標高以及平面尺寸進行核對，分析設計圖紙中是否存在矛盾或者錯誤等;分析并掌握水文勘察資料以及土層地質信息等;熟知設計內容以及各種技術的要求，明確工程結構形式、規模、工程量、特點、工程質量要求以及工程量等;組織開展圖紙會審，明確周圍地下設施管線與基礎平面及地下構筑物的關系，審查圖紙是否存在沖突或錯誤;編制開挖程序，確定不同專業工序的配合，明確施工工期要求。進行施工方案的編制，開展針對施工人員的技術交底。

3.1.2現場準備

現場準備工作主要有：確定運土路線;對控制測量及校核建筑物的定位軸線;結合土質情況、邊坡支護、基坑以及設備重量確定施工機械與邊坡、基坑的距離;按照規定將各種建筑材料堆置在相應地方;修建臨時道路、臨時設施等;根據圖紙提供的相關數據來進行水準點與控制坐標的引測，避開機械、建筑物的線路，做好保護措施;將現場障礙物清除干凈，將降排水設施做好;進行施工現場勘察，掌握施工場地地形地貌、地質水文、地下管線、臨近建筑物等。

3.1.3土方調配

土方調配在施工前準備工作中非常重要，土方調配的主要工作內容包括進行土方調配表的繪制、制定最優土方調配方案、計算單位土方施工費用、單位土方運價或土方調配區平均運距、進行調配區的劃分等。

土方劃分土方調配區時要綜合考慮因素：第一，調配區的劃分要能滿足分期施工與工程施工順序的要求，要充分考慮到不同施工階段對土方調配的要求。第二，要結合運輸機械的運輸能力來調整調配區面積，從而充分發揮出運送機械的性能，例如調配區的面積要適應施工段的面積，調配區的長度要與機械的鏟土長度相協調。通常可使用數個方格網組成調配區。考慮到經濟效益可選擇就近棄土或借土，這時一個棄土區或借土區就是獨立的調配區。第三，劃分調配區時，要與地下建筑物的施工相協調，要盡可能避免土方重復開挖的發生。第四，要合理確定不同調配區的平均運距。

制定調配方案之后要進行土方調配圖的繪制，將土方數量、調配方向、挖填調配區等標注在土方調配圖上。

3.2土方開挖

土方開挖時，進行現場勘察，將地面障礙物清除干凈，對整平范圍進行標定，進行水準基點與方格網的設置，對標高進行測量，計算土方開挖與回填的工程量，平整土方，進行場地碾壓，最后回收。

確定土方平整工程后需要組織開展現場勘察，通過現場勘察來了解場地的地形地貌及周圍環境，根據施工規劃以及建筑總平面圖來明確平整的大致范圍。平整之前，清理墳墓、房屋、管道、電桿、電線、樹木等障礙物，場地原有的溝渠、樹木、墳墓、電纜、管道、電桿、高壓線、舊房屋、基礎等要改線、改建、搬遷，要充分利用可利用的建筑物。參考總圖的標高，從水準點將基準標高引出，根據基準標高來進行土方量的計算。計算土方量時，結合地形情況選擇橫截面法或方格網法。按照確定的計算方法來進行現場抄平測量，確定根據設計要求需要挖方、填方的量，考慮到基礎開挖還剩多少土方量，平衡計算挖填方，進行土方平衡調配，從而減少重復挖運，控制運費。采用機械來大面積平整土方，平整期間注意采用壓路機交錯壓實。平整場地時要嚴格控制表面坡度，當設計圖紙中沒有提出明確要求時，通常朝向排水溝的方向要設置0.2%及以上的坡度。完成場地表面的平整后要進行檢查，加強測量，強化對邊坡坡度、水平標高以及平面位置的檢測，確保其始終滿足設計要求。采用可靠的措施來保護水準控制點與平面控制裝，加強檢查與復測。施工過程中要注意不能在邊坡的邊緣堆放土方。

3.3土方回填

土方回填時先將基層處理到位，分層進行攤鋪及夯實，分層驗收。填土之前，要先對土料進行檢驗，確保其含水量與質量滿足要求。

場地回填之前，要先將坑穴中的雜物、淤泥及積水清理干凈，同時清理基底的樹根、草皮及垃圾等，做好預防措施以免地基受到填方區流入地表滯水的浸泡而引起地基土下陷。填方場地比較陡峭時，先將斜坡挖呈階梯形再分層填土，從而方便結合，也預防滑動。當填方地區的含水量較高時，要結合實際情況采取排水措施，或采用摻入石灰、翻松、填砂礫石、拋填片石、全部換土的措施來進行處理。當填方基底的土質比較疏松時，要采用碾壓、夯實的措施來確保密實。

4結語

土方平衡設計及施工要求合理選擇施工技術、施工設備，保證施工能夠順利開展，并使土方開挖、回填達到工程質量驗收標準。建筑工程施工企業均應重視對施工質量控制，促進工程保質保量的完成。

參考文獻

收稿日期：2021-03-05

作者簡介：賴泳（1976—），男，廣西梧州人，本科，高級工程師，研究方向：施工技術與工程管理。

Analysis on Earthwork Balance Design and Construction Organization Design of Construction Engineering

LAI Yong

（The Fifth Construction Engineering Co.， Ltd. of Guangxi Construction Engineering Group， Liuzhou? Guangxi? 545000）

Abstract： This article discusses the concept of earth and stone balance， analyzes the key points of the earth and stone balance design of construction engineering， and expounds the key points of construction technology. Based on this， reasonable design and organization can make full use of land resources， control construction costs， and provide a certain reference for the design and construction of earthwork balance in construction projects.

Keywords： Construction engineering; earthwork balance; construction technology