水利水電工程施工土石方調配方法及其施工工藝

莊桂亮

（黑龍江省水利水電集團有限公司直屬公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

改革開放以來，我國的經濟建設快速發展，尤其是在城鎮化和工業化進程逐步加快的背景下，人們對于水資源和電力資源的需求量呈現出逐年增加的態勢，因此積極探索水利水電工程事業的可持續發展尤為重要。水利水電工程是一項規模龐大、環節眾多、工藝復雜的系統工程，施工單位在統籌項目建設時必須對核心環節加大關注力度。土石方施工不僅是水利水電工程建設的基礎性施工，也是核心施工環節，直接關系到工程項目的建設品質。盡管多數施工單位已經注意到土石方施工的重要性，然而水利水電工程施工場地自然環境復雜、工程進度緊張、施工人員的素質良莠不齊，常常會影響到土石方的調配，進而影響到工程的成本。因此，水電項目工作人員有必要深入研究土石方的調配方法及其施工工藝，從而有效提高施工品質，并能夠更加精準地控制項目成本。

1 水利水電工程中土石方施工的技術特點

1.1 土石方工程量和施工難度較大

作為水利水電工程建設的核心環節，土石方施工的工程量和施工難度都是極大的。土石方施工環節在整個水利水電工程建設中占有很大的比例，涉及的施工人員、材料、機械設備都很多，需進行科學嚴謹的調度，且極易受天氣環境和地質條件的影響，在較長的施工周期中常常會發生難以預料的變故。

1.2 土石方施工在水利水電工程建設中普遍存在

土石方施工是一項常見的施工內容，不管是多大規模的水利工程中都會有土石方施工，可見，土石方施工在水利工程中有著非常重要的地位，土石方施工質量會直接影響到水利工程的整體結構與質量。目前在水利工程中對土石方施工的設計、規劃以及施工進展等方面有著嚴格的要求，控制土石方施工進展與質量對提高水利工程經濟效益也有很明顯的效果，采用科學的調配方法還能夠減少土石方施工對周邊環境的影響與破壞程度，促進社會、經濟、生態共同發展的實現。

1.3 環境將受到施工的明顯影響

水利水電工程中的土石方施工常常受制于周邊的自然環境，同時也會對周邊的自然環境造成影響，嚴重污染、破壞生態環境。傳統的土石方施工會產生大量粉塵，改變施工地及周邊地區的地表形態，影響地質穩定性，污染水質，且會有明顯的施工噪音。目前施工單位已經普遍意識到這個問題，正在逐步完善土石方調配方法及其施工工藝，盡量將施工對周邊環境的影響降到最低，保持地質、水土、植被的健康穩定狀態。

2 水利水電工程中土石方的調配原則

2.1 開挖填埋同步進行

開挖和填埋是土石方施工中最基礎的兩項作業環節，一般情況下這兩項作業都是同步進行的，通過科學合理的調度，可以減少施工過程中的倒運次數，減輕工作人員的工作量，有效提高工作效率，進而減少施工總量，有利于控制項目成本。

2.2 科學地控制運輸距離、土方作業量范圍

土石方的開挖和填埋必然涉及運輸問題，科學測算運輸距離、選擇合理運輸路線、調整優化運輸方案，對控制工程成本具有重要意義，因此在進行土石方開挖和填埋方案設計時，需要綜合考慮多方面因素，結合施工地的實際情況和以往的施工經驗，擬定開挖和填埋量，確定運輸路線。

2.3 最大程度還原耕地

為實現經濟可持續健康發展，土石方施工過程中必須時時注意保護生態環境。如果施工侵占現有耕地，必須調整施工方案，最大程度保持現有耕地的面積和質量。對于已經產生破壞的耕地，需在有關專家指導下，對耕地進行針對性的補償性建設。

2.4 全局性原則

需要按照水利水電工程建設的整體需要來進行科學調配，保持調配平衡，杜絕盲目進行土石方作業產生的浪費，通過科學調配來提高生產利用率。

3 水利水電工程土石方調配方法

3.1 直接上壩法

在水利水電工程的土石方調配方法中，最常用的是直接上壩法，在工程的建設中，對土石方的處理需要分成多個步驟，在土石方的處理中需要用到的材料較多，采用直接上壩法能夠有效地減少運輸的時間和成本，是土石方調配中最簡單和便捷的一種施工方法。在水利水電工程前，需要根據具體的開挖情況進行施工，如果土石方能夠滿足上壩需求，就可以采用直接上壩法。

3.2 料場開采法

雖然直接上壩法應用范圍廣泛，但是也存在一定的局限性，一般只應用于中小規模的水利水電工程中。規模較大的工程多采用料場開采法，即選擇水利水電工程項目附近的土石料場開采土石。料場開采法對于開采速度和開采數量有一定的要求，同時還需要運用其他土石方調配方法對其進行有效補充。

3.3 中轉上壩法

土石方調配會受到水利水電工程中各種因素的限制，使得在土石方的調配中無法直接上壩，這時候首先需要考慮到的就是中轉上壩法，在土石方調配的過程中設置中轉站，而中轉站的大小以及位置需要進行科學的確定，既要考慮到工程施工的便捷性，同時也需要考慮到施工的成本性，盡可能的降低中轉成本。在中轉上壩法中可以選定多個中轉場，然后根據具體的施工過程以及工程需求，按照就近原則選擇合適的中轉站。

3.4 中轉以及棄渣處理

水利水電工程建設中，土石方的挖掘量巨大。在施工之前，需詳細了解項目施工方案和進度安排。在具體施工過程中，要根據施工進度合理調配土石方，盡量避免因調配不當導致土石方在中轉站存儲和管理。同時還必須考慮到調配過程中可能產生的不達標的棄渣問題，對于這類棄渣可以返回原地、轉賣，也可以進行二次處理。

4 水利水電工程施工工藝的特點

4.1 工程系統性、綜合性強

一般情況下，水利水電工程中的土石方工程可以看做是該工程范圍內某流域中一項獨立的土石方項目，整個水利工程就是由這樣一個個既各自獨立又相互聯系的土石方項目組成的統一整體。這類土石方項目在施工范圍、施工進度、工作量等方面都不亞于一項獨立工程，其系統性和綜合性都比較強，對施工地周邊的自然環境、居民生活、經濟發展都會產生深刻的影響。因此，在進行相關施工前必須對施工地進行現場考察，了解當地的水文、地質、氣候條件，結合實際情況作出科學詳盡的規劃設計，并組織行業專家、當地相關部門工作人員對施工方案進行全面的論證，確保施工方案的合理性、可行性，從而盡可能減少項目施工對當地經濟、居民生活的影響。

4.2 規模龐大、難度較高

施工單位在建設水利水電工程土石方工程時，首先需要開展大規模的挖掘工作，一般情況下該環節施工活動周期較長，并且多數情況下都是在露天環境下開展的。再加上該項目本身的特殊性，工程所在區域都是較為偏遠的地區，地質狀態不佳，容易受到惡劣地理環境的干擾，最終為土石方施工活動的順利開展造成阻礙。此外，大部分土石方工程都處于濕度較大的地區，一旦出現雷暴雨天氣，極有可能引發較為嚴重的地質災難，從而影響了土石方工程建設活動的順利開展。

5 水利水電工程土石方施工關鍵技術要點把控

5.1 土石方爆破技術

水利水電工程中的土石方爆破是指在工程施工過程中，使用炸藥雷管等爆破材料對土石方進行爆破，以達到開挖目的的一種廣泛應用的施工方法。土石方爆破是土石方施工中最重要的工藝之一。土石方爆破工程必須由具有相應爆破資質和安全生產許可證的企業承擔。爆破作業人員應取得有關部門頒發的資格證書，做到持證上崗。爆破工程作業現場應由具有相應資格的技術人員負責指導施工。爆破前應對爆區周圍的自然條件和環境狀況進行調查，了解危及安全的不利環境因素。采取必要的安全防范措施。爆破警戒范圍必須在設計時明確劃定，危險區邊界需設立明顯標志，安排工作人員進行警戒。爆破警戒時，應確保指揮部、起爆站和各警戒點之間有良好的通信聯絡。爆破后應檢查有無盲炮及其他險情。

5.2 土石方明挖施工技術

現代水利水電工程土石方建設過程中，微差爆破技術、預裂爆破技術以及光面爆破技術是其明挖技術施工的三種重要形式；其在施工效果控制的同時，實現了工程效益的合理提升。具體而言，在明挖技術應用過程中，施工人員應注重以下要點把控：其一，合理利用爆破技術確保明挖土方的作業精度和質量。其二，注重施工工序的合理搭配，進而提升工程整體建設效率的提升。其三，注重分析項目平衡方法的科學應用，進而在施工技術、施工理念優化的同時，實現土石方使用率的提升和施工成本的節約。

5.3 土石方平衡施工技術

隨著我國城鎮化、工業化水平越來越高，對于水資源、電力資源的要求也越來越高，水利水電工程的建設規模和數量呈現逐年遞增的趨勢。土石方類的項目數量在水利水電工程中占據相當大的比重，因此控制好土石平衡是極其必要的。所謂土方平衡，即通過“土方平衡圖”計算出工程中需要從高處挖出的土方量和需要向低處填進的土方量，從而大致掌握計劃外運進、出的土方量。在計劃基礎開挖施工時，盡量減少外運進、出的土方量的工作，不僅關系到土方項目的工程成本，而且對現場平面布置有很大的影響。土方平衡工作是決定進度計劃、征地、運輸方案等工作的重要一環，然而大部分施工單位并未對此加以足夠的重視，技術人員僅憑經驗進行估算，多年未有進步。土方平衡的錯誤計算能夠導致工程造價的增加，因此要用專門的算法來進行計算。

5.4 土石壩施工技術

土石壩是指施工地的土料、石料或混合料，經過拋填、輾壓等工藝處理后，在充分混合的基礎上方堆筑而成的擋水壩。土石壩主體結構簡單、操作工藝簡單靈活，對于地基的要求低，便于修建和維護；就地取材，節省了鋼材、水泥、木材等重要建筑材料，減少了筑壩材料的遠途運輸。基于上述優點，土石壩是目前水利水電建設中應用最廣、發展最快的壩型。但是，在廣泛應用的同時，其施工質量卻參差不齊。為確保水利水電工程土石方施工質量，施工單位需從以下方面加強質量控制：（1）合理選擇及應用土石壩施工材料；（2）充分考察施工地的地形地貌，并以此為依據設計土石壩的應用形式；（3）嚴格按照施工技術規范展開操作，密切關注施工情況，隨時調整施工技術、完善施工方案。

5.5 土石方地下施工技術

水利水電工程是一項龐大的系統工程，其施工范圍往往延伸至地下。雖然在工程開展之前會對地下地形、水文條件進行了解，并制定對應的施工方案。但是實際施工時，地下結構的處理經常會出現各種各樣的意外，施工人員在具體的操作中應視具體的情況靈活運用地下施工技術，保障水利水電工程地基的穩定性和嚴密性。水利水電工程不僅對水量存貯進行有效調節，更需在水力發電、農田灌溉方面發揮重要作用。地下工程直接影響水利水電工程的水源調節功能，施工單位和個人應該加強重視，確保水利水電工程服務社會、實現區域經濟發展的功能得到有效發揮。

6 結束語

以目前我國水利水電工程項目的建設情況來看，土石方施工仍然是其重點施工環節，對整體工程的建設進度、建設周期、建設質量和成本造價都會產生重要影響。現在大多數施工單位都能夠從工程項目的整體情況出發，嚴格控制土石方建設活動，在優良的傳統施工技術基礎上，積極探索更加科學嚴謹的土石方調配方法及其施工工藝，使得土石方調配能夠發揮其應用的作用，為水利水電工程項目后期應用提供保障。