淺析建筑工程土方平衡設(shè)計與施工組織設(shè)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(shè)計要點，闡述了施工技術(shù)要點?；诖?，通過合理的設(shè)計與組織可充分利用土地資源，控制建設(shè)費(fèi)用，同時對建筑工程土方平衡的設(shè)計與施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程;土方平衡;施工技術(shù)

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

土方施工屬于建筑工程關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其工程難度大，因此必須制定科學(xué)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與開挖深度等多方面內(nèi)容來選取有無支護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑開挖放坡，進(jìn)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(guī)劃

豎向規(guī)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(guī)劃用地的地形地勢相結(jié)合來設(shè)計并調(diào)整對用地建設(shè)不利的因素，進(jìn)而讓規(guī)劃用地能滿足生產(chǎn)生活的要求。除此之外，還要求該設(shè)計及調(diào)整方案具有較高的綜合效益，能在規(guī)定時間內(nèi)完成建設(shè)，能明顯減少投資，減少土方工程量，減少對原來自然環(huán)境造成的破壞。要合理組織防護(hù)工程量與土方工程，做好土石方平衡，避免運(yùn)距過大、挖方無出路、填方無土源等情況的發(fā)生。要結(jié)合防洪排澇的要求來確定主要景觀點的控制標(biāo)高、坡度等。要對規(guī)劃用地的坡度與地形進(jìn)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(jié)合，對自然地形進(jìn)行充分研究及利用，盡量不占、少占農(nóng)田，制定出利用地形、改造地形的方案。

1.2場地標(biāo)高與平整

1.2.1場地標(biāo)高

確定場地設(shè)計標(biāo)高以及道路標(biāo)高之后，才能進(jìn)行豎向規(guī)劃其他內(nèi)容，標(biāo)高設(shè)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(biāo)高設(shè)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(shè)速度受到影響。

場地標(biāo)高設(shè)計時，要與自然地形相結(jié)合來盡可能減少土方開挖，控制基礎(chǔ)工程量與土方工程量，要確保自然標(biāo)高與場地標(biāo)高協(xié)調(diào)，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(shè)要求得到滿足，還要很好地協(xié)調(diào)場外工程設(shè)施標(biāo)高，做到挖填平衡。當(dāng)挖方多于填方時，需要考慮棄土地方;當(dāng)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(qū)域最高洪水位。

進(jìn)行豎向設(shè)計時，需確保能將雨水排出，當(dāng)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?jīng)_刷變得松軟而對房屋基礎(chǔ)造成影響，因此要確保整平場地表面設(shè)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(jù)土方平衡圖確定場地需要填挖的土方量，確定計劃外運(yùn)進(jìn)、運(yùn)出的土方量?；A(chǔ)開挖時盡可能減少外運(yùn)出入土方量可以減少土方費(fèi)用。

土方平衡所涉及的元素包括：第一，填方區(qū)：根據(jù)設(shè)計方案中關(guān)于場地土質(zhì)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(qū)：根據(jù)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(qū)用于對方開挖土方。第四，借土區(qū)用于開采填筑料物。第五，中轉(zhuǎn)場用于分開存放料物。

1.3.2土方調(diào)配

土方調(diào)配方案會對工程成本以及進(jìn)度造成直接影響，還會對環(huán)境景觀以及建筑區(qū)域水土流失等造成影響。土方調(diào)配時要求充分考慮到土方的利用，減少土方運(yùn)輸及重復(fù)挖填，要做到節(jié)省費(fèi)用、挖填平衡，還要做到方便支援農(nóng)業(yè)。

2土方平衡優(yōu)化

2.1土方平衡計算

2.1.1控制點標(biāo)高的確定

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

2.1.2確定場地設(shè)計標(biāo)高

挖填土方平衡法的計算簡單，結(jié)果的精度可滿足施工要求，因此在土方工程量的計算中應(yīng)用廣泛。確定場地標(biāo)高時需要結(jié)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(biāo)高法進(jìn)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(zhì)、樹根等，這些有機(jī)質(zhì)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(dāng)動土區(qū)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(shù)受到地下管線埋設(shè)、道路基礎(chǔ)、建筑物等的影響。

第三，充分考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性以及地質(zhì)條件因素，高度重視不利地質(zhì)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(wǎng)法、數(shù)字地面模型（DTM）法等。從數(shù)學(xué)原理上分析，方格網(wǎng)法、斷面法基于一次插值原理計算，運(yùn)算量都比較大。在適用性上，方格網(wǎng)法適合應(yīng)用于相對集中的大面積區(qū)域土方計算以及地勢起伏不大的區(qū)域;斷面法適合應(yīng)用于橫向變化不多，連續(xù)縱向變化的條件。

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

2.3方格網(wǎng)法在計算中的應(yīng)用

方格網(wǎng)法適合高差較小，地形平緩的地區(qū)。采用方格網(wǎng)法計算平整總土方量時，依據(jù)設(shè)計高程以及地面原高程，對每個方格網(wǎng)的土石方量與挖填深度進(jìn)行計算，匯總得到凈土方量與挖填方量（見圖2）。應(yīng)用方格網(wǎng)法計算時，相對誤差主要來源于方格網(wǎng)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(wǎng)法應(yīng)用于土方平衡計算時，結(jié)合場地范圍以及項目的精度要求來劃分格網(wǎng)，通過儀器對各樁點的實際高程進(jìn)行實地勘測，進(jìn)行填塊平均高程的計算。

3施工組織設(shè)計

3.1施工前的準(zhǔn)備工作

3.1.1技術(shù)準(zhǔn)備

技術(shù)準(zhǔn)備主要包括對資料以及圖紙是否齊全進(jìn)行檢查。對坑底標(biāo)高以及平面尺寸進(jìn)行核對，分析設(shè)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(zhì)信息等;熟知設(shè)計內(nèi)容以及各種技術(shù)的要求，明確工程結(jié)構(gòu)形式、規(guī)模、工程量、特點、工程質(zhì)量要求以及工程量等;組織開展圖紙會審，明確周圍地下設(shè)施管線與基礎(chǔ)平面及地下構(gòu)筑物的關(guān)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(yè)工序的配合，明確施工工期要求。進(jìn)行施工方案的編制，開展針對施工人員的技術(shù)交底。

3.1.2現(xiàn)場準(zhǔn)備

現(xiàn)場準(zhǔn)備工作主要有：確定運(yùn)土路線;對控制測量及校核建筑物的定位軸線;結(jié)合土質(zhì)情況、邊坡支護(hù)、基坑以及設(shè)備重量確定施工機(jī)械與邊坡、基坑的距離;按照規(guī)定將各種建筑材料堆置在相應(yīng)地方;修建臨時道路、臨時設(shè)施等;根據(jù)圖紙?zhí)峁┑南嚓P(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行水準(zhǔn)點與控制坐標(biāo)的引測，避開機(jī)械、建筑物的線路，做好保護(hù)措施;將現(xiàn)場障礙物清除干凈，將降排水設(shè)施做好;進(jìn)行施工現(xiàn)場勘察，掌握施工場地地形地貌、地質(zhì)水文、地下管線、臨近建筑物等。

3.1.3土方調(diào)配

土方調(diào)配在施工前準(zhǔn)備工作中非常重要，土方調(diào)配的主要工作內(nèi)容包括進(jìn)行土方調(diào)配表的繪制、制定最優(yōu)土方調(diào)配方案、計算單位土方施工費(fèi)用、單位土方運(yùn)價或土方調(diào)配區(qū)平均運(yùn)距、進(jìn)行調(diào)配區(qū)的劃分等。

土方劃分土方調(diào)配區(qū)時要綜合考慮因素：第一，調(diào)配區(qū)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(diào)配的要求。第二，要結(jié)合運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)輸能力來調(diào)整調(diào)配區(qū)面積，從而充分發(fā)揮出運(yùn)送機(jī)械的性能，例如調(diào)配區(qū)的面積要適應(yīng)施工段的面積，調(diào)配區(qū)的長度要與機(jī)械的鏟土長度相協(xié)調(diào)。通?？墒褂脭?shù)個方格網(wǎng)組成調(diào)配區(qū)?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益可選擇就近棄土或借土，這時一個棄土區(qū)或借土區(qū)就是獨(dú)立的調(diào)配區(qū)。第三，劃分調(diào)配區(qū)時，要與地下建筑物的施工相協(xié)調(diào)，要盡可能避免土方重復(fù)開挖的發(fā)生。第四，要合理確定不同調(diào)配區(qū)的平均運(yùn)距。

制定調(diào)配方案之后要進(jìn)行土方調(diào)配圖的繪制，將土方數(shù)量、調(diào)配方向、挖填調(diào)配區(qū)等標(biāo)注在土方調(diào)配圖上。

3.2土方開挖

土方開挖時，進(jìn)行現(xiàn)場勘察，將地面障礙物清除干凈，對整平范圍進(jìn)行標(biāo)定，進(jìn)行水準(zhǔn)基點與方格網(wǎng)的設(shè)置，對標(biāo)高進(jìn)行測量，計算土方開挖與回填的工程量，平整土方，進(jìn)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(xiàn)場勘察，通過現(xiàn)場勘察來了解場地的地形地貌及周圍環(huán)境，根據(jù)施工規(guī)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?zāi)?、房屋、管道、電桿、電線、樹木等障礙物，場地原有的溝渠、樹木、墳?zāi)?、電纜、管道、電桿、高壓線、舊房屋、基礎(chǔ)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(biāo)高，從水準(zhǔn)點將基準(zhǔn)標(biāo)高引出，根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)高來進(jìn)行土方量的計算。計算土方量時，結(jié)合地形情況選擇橫截面法或方格網(wǎng)法。按照確定的計算方法來進(jìn)行現(xiàn)場抄平測量，確定根據(jù)設(shè)計要求需要挖方、填方的量，考慮到基礎(chǔ)開挖還剩多少土方量，平衡計算挖填方，進(jìn)行土方平衡調(diào)配，從而減少重復(fù)挖運(yùn)，控制運(yùn)費(fèi)。采用機(jī)械來大面積平整土方，平整期間注意采用壓路機(jī)交錯壓實。平整場地時要嚴(yán)格控制表面坡度，當(dāng)設(shè)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(shè)置0.2%及以上的坡度。完成場地表面的平整后要進(jìn)行檢查，加強(qiáng)測量，強(qiáng)化對邊坡坡度、水平標(biāo)高以及平面位置的檢測，確保其始終滿足設(shè)計要求。采用可靠的措施來保護(hù)水準(zhǔn)控制點與平面控制裝，加強(qiáng)檢查與復(fù)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(jìn)行攤鋪及夯實，分層驗收。填土之前，要先對土料進(jìn)行檢驗，確保其含水量與質(zhì)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(yù)防措施以免地基受到填方區(qū)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(jié)合，也預(yù)防滑動。當(dāng)填方地區(qū)的含水量較高時，要結(jié)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(jìn)行處理。當(dāng)填方基底的土質(zhì)比較疏松時，要采用碾壓、夯實的措施來確保密實。

4結(jié)語

土方平衡設(shè)計及施工要求合理選擇施工技術(shù)、施工設(shè)備，保證施工能夠順利開展，并使土方開挖、回填達(dá)到工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。建筑工程施工企業(yè)均應(yīng)重視對施工質(zhì)量控制，促進(jìn)工程保質(zhì)保量的完成。

參考文獻(xiàn)

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(shù)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