城市开发建设项目水土保持土石方平衡细化的初探

朱广茂 黄锐兴

[关键词] 城市开发建设项目；土石方平衡；武义

[摘要]在水土保持方案编制过程中,土石方平衡是整个方案的基础。目前较多水土保持方案编制基于批复为主的思路或者限于自身条件的限制，在土石方计算方面普遍存在计算准确性较差、考虑因素少、详略不一、相邻开发建设项目无法合理调配等问题,水保方案编制编制后给实际的土石方平衡工作带来一定的误导。针对城市开发建设项目工程土石方计算的特点,本文就城市开发建设项目水保方案编制中关于如何提高土石方计算准确度、土石方调运分析、土石方合理调配平衡等问题进行探讨。

1 研究的目的和意义

在城市化发展进程中，因大规模的基础设施建设，一定程度地会造成原有地形和地表植被的破坏，并导致人为水土流失的发生。城市是一地政治、经济和文化的中心，人口和设施密集，工矿企业集中，一旦发生水土流失，会影响人们正常的生产生活，尤其由于城市建设存在的不同程度的废土弃渣随意堆置、建设用土无序取土等一系列问题，可能酿成洪水、泥石流等危害人们生命安全的灾害。

针对城市开发建设项目中的土石方平衡问题，开展城市水土流失研究，为城市水土保持技术研究、城市水土保持管理、城市美容美化提供技术支持，对提高城市环境质量，实现城市经济可持续发展，具有重要意义。

2 存在问题

土石方工程是整个项目水土保持的基础，是施工设计的重要依据，在编制水土保持方案中时常遇到两个比较突出的问题，一是土石方平衡计算问题，二是工程弃渣或者缺方解决问题。目前较多水土保持方案编制基于批复为主的思路或者限于自身条件的限制，在土石方计算方面普遍存在计算准确性较差、平衡考虑因素少、详略不一、相邻开发建设项目无信息通道而无法合理调配等问题，水保方案编制后土石方的平衡并没有给工程带来指导性的意见，甚至给实际的土石方工作带来一定的误导。

3 研究内容

土石方调配是指工程施工过程中，为了形成具有特定空间属性和物理属性的建筑物，对自然状态下的土石方所进行的开挖、填筑、中转、弃渣、料场开采以及运输等环节组成的综合系统。

随着近年经济蓬勃发展，相应的基础建设项目大量增加，涉及到大方量的土石方综合性工程越来越多,土石方计算和土石方的平衡就越来越显示出其重要性。通过对开发建设项目土石方进行细化和优化配置，改变目前城市建设存在的不同程度的废土弃渣随意堆置、建设用土无序取料等一系列影响城市景观、导致城市水土流失的问题，从项目内部和项目与项目间分析城市开发建设项目土石方的平衡，减少建设中弃土的二次搬运和优化全局土石方配置。

4 研究方法和技术

（一）项目内部的土石方平衡策略

（1）对项目的土石方进行调查和分析

土石方调配是施工组织与管理的重要组成部分，它以工程的基本设计方案、施工技术水平、工程进度计划、施工道路、施工机械等条件为基础。同时土石方调配的结果反过来影响工程成本、工程进度。

城市开发建设项目工程布置相对集中，项目建设主要涉及清表耕植土、场地平整、建构筑物基础、地下室及绿化覆土等土石方工程分项。开挖方依据其地质、开挖条件和建筑物各填筑部位对填筑料的要求，对开挖方进行分析，开挖料分为可用料和弃渣两部分，建设中应尽量提高开挖料利用率，减少弃渣。工程场地平整前首先对工程区耕地区域进行表层耕植土剥离，剥离厚度结合后期绿化覆土需求量，在场地内作临时堆置后，全部用于工程后期绿化覆土。根据竖向设计，进行场地平整，在进行土石方平衡时，除了考虑自身土石方松散系数的因素（松散系数，是自然土经开挖并运至填方区夯实后的体积与原体积的比值）外，还要考虑地下室、建筑物及构筑物的基础、地下工程管线等土石方量，结合后期建设开挖余方，规划好场地初平，并预留控高，保证二次平整的土石方平衡。如产生少量无法消化土石方可考虑绿化区等非承重区域平整垫高解决，整体上以不影响项目的绿化景观效果和空间布局为前提，从而在分析挖填料质量、数量、时间、空间四因素的基础上，达到工程内部土石方平衡。

(2) 提高项目土石方计算精度

土石方工程量的计算方法很多，传统的有方格网计算法、横断面计算法、查表法、计算图表法等。以上计算均由手工完成，计算繁杂，精度较低，随着计算机技术的发展，采用数字地面高程模型在计算机上进行模拟计算，利用数字地面高程模型计算不仅省时省力，而且极大地提高了精度。

数字地面高程模型是在一定的区域范围内，使用带有平面坐标及高程值的格网来模拟地形地貌的空间分布，其最大优点在于地形地貌的起伏在模型中的到精准恢复，为土石方计算提供有利的支持。对每个区块的建设，分别输入由现状高程生成每个区块的模型，利用空间分析功能由现状模型减去规划模型，正值（现状地面高程在规划地面以上）为挖方区域，负值（现状地面高程在规划地面以下）为填方区域，其数值大小表示需要挖填的厚度，对各个区块分别进行正负值区域的面积和体积的计算和汇总，即可精准的求得该建设区块的土石方余缺方数值。

利用数字地面高程模型计算方法可以较为准确的提供土石方挖填数据，为建设项目各区块的土石方平衡和调配提供准确的数字支持。

（3）建立项目土石方优化调配模型优化

通过建立优化调配模型，寻求施工费用最小、运距最短、工期最衔接的调配方案。为了减少工程投资，建设场地的土石方工程，在联合考虑项目建设工艺流程、经济费用、工期衔接、堆土场地限制等的影响，应尽量分区块、分工期多方案进行比较，寻求多种土石方平衡方案，不能单独分析投资费用，而应该综合分析各项指标，如对环境的影响程度、对周边居民的影响程度、对溪流或水库的影响程度等，列表对比分析各方案的可行性及优缺点，确定科学合理的土石方调配方案，为以后土石方施工提供指导。

工程实例：

武义县污水处理厂厂区位于武义县白洋街道湖塘沿村，武义江以东、金丽温高速以西地块。施工时间为2004年10月～2005年12月。项目区地貌类型属冲洪积平原区，整体地势较低，整体地形高程介于62.41m-64.56m之间，平均低于设计高程2-3m，工程土石方总体填方大于挖方，在施工过程中，由于周边地块项目同属平原区，建设均为借方，没有相邻调配的多余土石方，建设单位提出商购和厂区周边开挖护厂河的两种方案，在对比分析两种方案的各自优缺点后，认为护厂河的建设一方面可以避免工程大量借方，减少外运土石方带来的运输和临时堆置过程的水土流失，而且能大量节俭投资费用；另一方面厂区周边护厂河建设搭配了适生的水生植物，美化净化了厂区，并且护城河和周边的植物，在一定程度上起到安全界隔和厂区废气拦挡的效果。工程采取的开挖护厂河的方案，使工程土石方达到平衡，为其他建设项目的土石方平衡提供了很好的案本，作为土石方平衡的经验和技术值得借鉴和学习。

（二）项目间的土石方平衡策略

多年来，城市开发建设项目建设在土石方工程上积累了丰富的经验，在实践中各建设单位形成了各具特色的土石方调配策略（诸如以上工程实例），但随着城市化进程的加快发展，对开发建设项目的土石方监管提出了更高的要求。要求提高至整体战略上采取措施，坚持经济效益、社会效益和生态效益的統一，缓解城市项目单体土石方的弃渣和缺方的矛盾，综合运用经济的、技术的、行政的措施，加强区域土石方的统一管理，实行大区域土石方的统一调度。

（1）强化预防监督

水土保持是一项政府行为，它是跨部门、多学科的工作，既有依法行政，实施预防保护和监督管理的一面，又有组织、协调、指导开发建设项目生态环境的一面，因此必须克服狭隘的水土保持在山上的意识，树立水土保持生态环境建设大行业管理的思路，意识到城市水土保持治理是关系区域经济可持续发展的重大因素，监管应以控制水土流失、改善生态环境、服务经济发展为目标，杜绝开发建设项目土石方乱堆乱弃、乱挖乱填的现象，研究制定适应城市发展和水土保持自身规律的管理办法和措施，要与发改、国土、建设、环保等相关部门联合监管，强化土石方调配规范化、制度化管理，确保城市区域土石方的合理调度。

（2）水土保持规划导向

做好各县市水土保持规划，在规划中明确城市发展中的土石方规划内容，详细分析各功能区块的现状地形特点、竖向设计及可能产生的区块整体土石方余缺情况，为整个城市开发建设提供建设性的建议，基本明确整个城市开发的土石方调配方向，为规划审批和监管提供决策依据。

（3）建立土石方信息系统

学习和借鉴周边城市开展开发建设项目土石方管理的先进典型经验，结合各自区域实际情况建立土石方地区信息系统，将土石方余缺情况与开发建设项目的规划审批相结合，在项目的前期工作中确定项目的土石方余缺情况，并对外公告，对不同类别的项目进行分类，集中制成归档数据集，至少制造纸质载体2套，一套封存保管，一套供查阅使用，从而为开发建设间的土石方调配决策提供依据。各项目建设前期，各项目建设单位可利用土石方信息系统进行分析，考虑场地土石方的余方或缺方情况，参考运距及费用情况，确定自己的调配对象，使城市间的土石方调配能达到大区域的平衡。