水電工程施工土石方調(diào)配方法及應(yīng)用

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摘要：土石方是水利水電工程施工中必不可少的一項(xiàng)工作內(nèi)容。通過(guò)優(yōu)化土石方調(diào)配技術(shù)，能夠?qū)⑺姽こ痰慕ㄔO(shè)效率和質(zhì)量水平提升，能夠優(yōu)化建設(shè)過(guò)程，可以將施工的質(zhì)量安全水平提升。為了更加合理地應(yīng)用土石方技術(shù)，施工單位和技術(shù)人員需要具體分析土石方技術(shù)的原理、種類(lèi)、特點(diǎn)等應(yīng)用情況，做好施工方案的合理設(shè)計(jì)和施工，加強(qiáng)土石方調(diào)配工作的管控，將施工技術(shù)水平提升，將水利水電工程施工效果優(yōu)化，從而保證水利水電工程能夠更好地服務(wù)于民眾。

關(guān)鍵詞：水利水電；土石方調(diào)配；施工技術(shù)

1水利水電工程土石方施工技術(shù)特征

1.1對(duì)周?chē)h(huán)境影響較大

施工現(xiàn)場(chǎng)的自然環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境會(huì)影響土石方施工過(guò)程，同時(shí)土石方施工也會(huì)影響到周?chē)沫h(huán)境。周邊植被、區(qū)域土壤等由于土石方調(diào)配會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的水土流失、水資源污染等問(wèn)題[1]。

1.2工程施工任務(wù)重、難度大

水利水電工程施工過(guò)程較為復(fù)雜，需要涉及到諸多工種和專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，有著較大的施工難度。當(dāng)前水利水電工程往往都位于環(huán)境較為惡劣的區(qū)域，惡劣的施工環(huán)境會(huì)從很大程度上影響施工過(guò)程，導(dǎo)致施工的難度和安全隱患增加。工作人員在土石方調(diào)配過(guò)程中往往需要克服重重困難。通過(guò)調(diào)查以往土石方調(diào)配方案可知，環(huán)境因素是造成施工安全的主要因素，會(huì)威脅土石方調(diào)配人員的人身安全以及工程的質(zhì)量、進(jìn)度。1.3工程復(fù)雜性強(qiáng)水利水電土石方調(diào)配需要涉及到較多的工作流程，需要綜合考慮各方面因素，加強(qiáng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等方面的深入分析。這就決定了施工技術(shù)的難度，要求技術(shù)人員要有足夠的專(zhuān)業(yè)能力和綜合素質(zhì)。水利水電工程開(kāi)展土石方調(diào)配過(guò)程中需要綜合考慮不同施工作業(yè)環(huán)節(jié)的關(guān)系，明確各個(gè)環(huán)節(jié)獨(dú)立、相互影響的關(guān)系，從而在施工中統(tǒng)籌兼顧，合理編制調(diào)配技術(shù)方案，落實(shí)施工方案。

2水利水電工程中土石方調(diào)配原則

2.1開(kāi)挖填埋相并舉

開(kāi)挖和填埋是土石方調(diào)配中最為主要的兩項(xiàng)作業(yè)內(nèi)容，為了將作業(yè)效率提高、將總體工程量減少，降低人工勞動(dòng)工作量，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合開(kāi)挖和填埋工作，將運(yùn)倒次數(shù)減少[2]。

2.2運(yùn)輸距離、土方作業(yè)量控制

技術(shù)人員要對(duì)土方作業(yè)工程量進(jìn)行科學(xué)地測(cè)算和預(yù)估，預(yù)選開(kāi)挖和填埋計(jì)劃方案，做好運(yùn)輸路線的合理選擇，盡量將運(yùn)輸距離縮短，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸方案的優(yōu)化，同時(shí)做好開(kāi)挖量、填方量的計(jì)算，將工程成本盡量減少，實(shí)現(xiàn)成本控制優(yōu)化的效果。

2.3最大限度還原耕地

如果在調(diào)配土石方過(guò)程中會(huì)對(duì)現(xiàn)有耕地產(chǎn)生影響，需要提前明確耕地的面積和質(zhì)量，保證施工后能夠最大限度地還原耕地，避免破壞耕地。如果不得已破壞了耕地需要采取建設(shè)性的補(bǔ)償措施，將土石方作業(yè)的影響度盡量減少。

2.4全局性原則

在土石方施工中需要堅(jiān)持全局性原則，統(tǒng)籌兼顧，科學(xué)地調(diào)配土石方，盡量平衡調(diào)配工作，避免浪費(fèi)，將生產(chǎn)利用率提升。

3水利水電工程施工中土石方調(diào)配方法

水利水電工程中土石方調(diào)配主要包括直接上壩法、中轉(zhuǎn)上壩法、料場(chǎng)開(kāi)采法、土石方的中轉(zhuǎn)與棄渣。具體施工流程如圖1所示。第一，直接上壩法。當(dāng)前土石方調(diào)配的主要方法為直接上壩法。在建設(shè)水利水電工程過(guò)程中，土石方處理的步驟較多，并且用量較大，采用直接上壩法能夠節(jié)省運(yùn)輸成本和時(shí)間，有著較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。技術(shù)人員在施工前要對(duì)開(kāi)挖工程的具體情況進(jìn)行充分考慮，只有符合直接上壩要求的情況才能采用此種方式[3]。第二，中轉(zhuǎn)上壩法。受到水利水電工程施工現(xiàn)場(chǎng)的限制可能無(wú)法采用直接上壩法進(jìn)行土石方調(diào)配，此時(shí)可以設(shè)置中轉(zhuǎn)站調(diào)配土石方。技術(shù)人員要確定好中轉(zhuǎn)站的位置和大小，保證工程施工的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。通常按照就近原則設(shè)置中轉(zhuǎn)場(chǎng)。第三，料場(chǎng)開(kāi)采法。如果水利水電有著較大的工程規(guī)模，填筑過(guò)程中需要應(yīng)用到大量的土方，直接上壩法和中轉(zhuǎn)上壩法可能無(wú)法滿足要求此時(shí)需要制定其他的調(diào)配方案，比如采用料場(chǎng)開(kāi)采法，可以就近選擇石料廠，將開(kāi)采量和開(kāi)采速度增加從而保證填筑的需要。也可以用其他調(diào)配方法補(bǔ)充料場(chǎng)開(kāi)采的不足。第四，土石方中轉(zhuǎn)和棄渣。建設(shè)水利水電工程中完成土石方上壩后可能會(huì)剩余部分土方，此時(shí)可以按照轉(zhuǎn)讓、報(bào)廢進(jìn)行處理。如果運(yùn)輸能力未飽和可以先利用中轉(zhuǎn)站進(jìn)行土石方存儲(chǔ)，如果運(yùn)輸能力飽和那么可以按照棄渣進(jìn)行處理[4]。

4水利水電工程中土石方調(diào)配過(guò)程

4.1土石方計(jì)算

第一，方格網(wǎng)法土石方計(jì)算。方格網(wǎng)法主要按照固定的時(shí)間、間距將場(chǎng)地劃分為多個(gè)正方形區(qū)域。測(cè)定點(diǎn)為格網(wǎng)點(diǎn)，在測(cè)定點(diǎn)位高程對(duì)周?chē)總€(gè)格網(wǎng)的四角高程進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算土方時(shí)按照四角高程的平均值進(jìn)行計(jì)算。第二，斷面法土石方計(jì)算。該方法是按照一定的距離間隔將場(chǎng)地劃分成若干個(gè)平行的橫斷面，測(cè)量人員對(duì)每個(gè)斷面的地面線進(jìn)行精準(zhǔn)地測(cè)量，以此為基礎(chǔ)，技術(shù)人員對(duì)每個(gè)斷面填挖的體積進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算公式如下：)(2/1·+++·=LAAAAV2121其中：相鄰兩個(gè)橫斷面挖方或填方面積用A1，A2標(biāo)識(shí)，相鄰斷面間距用L標(biāo)表示。第三，DTM法土石方計(jì)算。DTM也就是數(shù)字地面模型，地形起伏的數(shù)字表達(dá)形式。該方法需要借助一組X，Y，Z坐標(biāo)數(shù)據(jù)和地面算法，其中地形表面的一組數(shù)據(jù)為坐標(biāo)數(shù)據(jù)。計(jì)算公式如下：33212/)(·++=SZZZV+其中計(jì)算方量用+V表示，三角形角點(diǎn)填挖高差分別用1Z、2Z、3Z表示，三棱柱底面積用3S表示。

4.2土石方調(diào)配技術(shù)

第一，實(shí)際調(diào)制。在施工中應(yīng)當(dāng)靈活地指揮施工現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)解決進(jìn)度調(diào)度勞力、機(jī)橋、施工中臨時(shí)矛盾等，盡量保證有條不紊地開(kāi)展土石方調(diào)配工作。第二，做好實(shí)際施工定額，按照多勞多得方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管控。第三，提高機(jī)橋控制。工作人員要定期檢查維護(hù)機(jī)械設(shè)備，保證在具體開(kāi)展土方調(diào)配過(guò)程中各個(gè)機(jī)械設(shè)備可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免中途發(fā)生故障影響施工進(jìn)度。第四，統(tǒng)計(jì)分析并且合理調(diào)控施工進(jìn)度。成立統(tǒng)計(jì)員做好土石方調(diào)配進(jìn)度檢查監(jiān)控，如果發(fā)生延誤明確原因并且及時(shí)采取調(diào)整措施[6]。

4.3土石方調(diào)配技術(shù)的應(yīng)用

土石方是水利水電工程中廣泛應(yīng)用的土料，在工程建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。為了確保施工質(zhì)量，需要充分落實(shí)土石方調(diào)配技術(shù)，加強(qiáng)施工周期、設(shè)備、成本等多方面管控，我國(guó)超過(guò)80%大型水庫(kù)和95%以上小型水庫(kù)采用的是涂飾材料填筑的土石壩，世界上28座超過(guò)200m高度的大壩有7座為土石壩?？梢?jiàn)，水利水電工程中土石壩是非常重要的結(jié)構(gòu)形式，土石方施工技術(shù)決定著土石壩施工作業(yè)能否順利開(kāi)展。隨著我國(guó)科技信息的發(fā)展，水利水電土石方調(diào)配工作也得到了進(jìn)一步改進(jìn)。比如可以將BIM技術(shù)應(yīng)用于土石方調(diào)配中，模擬調(diào)配方案，明確調(diào)配過(guò)程中的沖突，從而提前采取解決措施。

5水利工程施工土石方調(diào)配優(yōu)化

5.1明確土石方調(diào)配產(chǎn)生的影響

第一，影響施工成本。通過(guò)合理調(diào)配土石方能夠提高施工效率，有助于節(jié)省施工成本。第二，影響施工進(jìn)度。高效地調(diào)配土石方能夠保證施工作業(yè)有條不紊地推進(jìn)，有助于落實(shí)土石方調(diào)配工作。第三，影響施工區(qū)域水土流失。水利水電工程所用土石方數(shù)量較為龐大，如果從同一個(gè)區(qū)域集中調(diào)配那么必然會(huì)對(duì)周?chē)闹参?、土壤等產(chǎn)生影響，可能會(huì)流失大量水土。為此，技術(shù)人員要加強(qiáng)環(huán)境方面的分析和考慮，做好保護(hù)措施。第四，影響區(qū)域景觀。土石方調(diào)配會(huì)從一定程度上破壞區(qū)域景觀，為此，需要協(xié)調(diào)搭配土石方調(diào)配和景觀恢復(fù)工作。第五，影響大氣環(huán)境。調(diào)配大量的土石方必然會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的粉塵，為此，需要做好揚(yáng)塵污染的控制[5]。

5.2土石方資源利用效率

施工單位在制造出大量土石方后需要將土石方及時(shí)處理并且將土石方的利用效率盡量提高。通常施工單位需要和周邊建設(shè)工程加強(qiáng)聯(lián)系，當(dāng)其他工程也需要土石方時(shí)能夠?qū)⒍嘤嗟耐潦竭\(yùn)輸?shù)狡渌こ淌┕がF(xiàn)場(chǎng)，從而達(dá)到節(jié)約費(fèi)用的效果。此外，調(diào)配的土石方還可以用于建設(shè)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施，然施工單位無(wú)償使用這些多余的土石方，將土石方的利用率提高，而不是隨意堆放在自然環(huán)境中污染環(huán)境[6]。

5.3建立集中中轉(zhuǎn)站

土石方集中中轉(zhuǎn)站的合理設(shè)置能夠提高其收納能力，可以及時(shí)補(bǔ)充運(yùn)輸土石方，合理規(guī)劃土石方的運(yùn)輸和中轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)卣梢蕴峁┳銐虻膸椭?，加?qiáng)計(jì)算并且統(tǒng)籌管理，盡量全部應(yīng)用生產(chǎn)出的土石方，將土石方的閑置量減少。同時(shí)當(dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)管土石方的調(diào)配工作，避免違規(guī)開(kāi)挖，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和污染預(yù)防[7]。

6結(jié)束語(yǔ)

水利水電工程往往有著較大的規(guī)模，對(duì)土石方的需求量較大，在調(diào)配土石方過(guò)程中，施工單位要仔細(xì)計(jì)算工程土石方用量，加強(qiáng)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等多方面因素的考慮，合理選擇土石方開(kāi)采區(qū)域，盡量降低對(duì)群眾和自然環(huán)境的影響。通過(guò)高效開(kāi)展土石方工作，加強(qiáng)控制，有助于提升施工單位的品牌形象，有助于提升施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。相關(guān)工作人員要全面考慮，確保土石方調(diào)配工作順利完成。

作者:史永鵬 單位:山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司