南水北調某項目工程影響土石方平衡的重要因素

韓大偉

（中電建建筑集團有限公司，北京 100011）

1 前言

南水北調某項目渠道全長設計為11 km。渠段內共有各種水工建筑物23 座。分別為9 座左岸排水倒虹吸、8 座公路橋、3座生產橋、2座渠渠交叉排水渡槽、1座地方分水口門。渠道為梯形斷面，設計渠底寬度為19 m，渠底高程90.06～89.67 m，渠道內一級邊坡為1：2，一級馬道（堤頂）寬5 m，外坡1：2～1：1.50，渠道縱比降為1/28 000。全渠段采用C20混凝土襯砌，渠坡設計厚度為10 cm，渠底設計厚度為8 cm。

該標段主要工程量包括土方開挖、土石方回填、混凝土澆筑、砌石及墊層、鋼筋制安等工程量。受工程地質條件變化及設計調整、渠道基礎強夯處理夯沉、填筑面的超填層增加量、渠道范圍內原林木果園段致可利用土料減少、預留保護層可用土取不到位、不可利用土接觸面0.30 m劃入不可用土、渡槽及分水口填筑量增加、8.18 暴雨影響增加的填筑量的綜合影響，由于上述原因造成的土方實際缺口為81.86 萬m3。鑒于以上各種因素針并結合現場實際情況，進行了優化調整，確定好調配的方向和數量，達到保證工期并以節約施工成本提高經濟效益為目的，確定最佳的土石方調配平衡方案。

2 招標、投標階段土石方平衡

2.1 平衡的原則

土石方平衡原則：采用就地取土、場內進行挖填平衡、不足土量再外運。

根據招標文件的相關技術要求針對主要回填區，結合現場開挖料源的分布情況，盡量使挖方和填方的數量達到基本平衡。該項目渠道多為半挖半填范圍，沿用就近棄料的原則，土料滿足回填區外，其他不可利用土料均就近運輸至最近的棄渣場。

土石方平衡計算結合進度安排、施工方法、變更因素（土地松散率、壓縮率、沉降量等）、土方堆放和調運等因素，使運輸量和運輸成本達到最低，確定調配流向和數量。施工場區范圍內的臨時圍堰填筑料、臨時施工道路等場地平整的土石方施工要考慮挖填平衡。

2.2 平衡的計算

初設階段土石方平衡復核計算采用初設階段工程量和初設階段地質資料，初設階段地質資料顯示Q2 土含較多鈣質結核，局部富集成層，把Q2 土考慮為不可利用土時計算結果為：初設階段土石方開挖總量：467.05 萬m3，其中可利用開挖233.80 萬m3；土方填筑總量195.51 萬m3，所以土石方可以滿足平衡不需外借土（見表1、2）。

表1 初設階段開挖料可利用料計算表

2.3 施工階段土石方平衡復核計算

施工期間土石方平衡復核計算采用施工藍圖計算工程量（參考監理單位現場復核過的已發生量）結合地質編錄資料及《南水北調中線一期工程總干渠某標段施工圖階段挖方土料復核成果》，對現階段土石方平衡進行計算分析計算。

表2 初設階段土石方開挖平衡表

土石方開挖總量：450.88萬m3，其中可利用料187.01萬m3；土方填筑總量227.83萬m3，經土石方平衡，缺土81.86萬m3（見表3、4）。

表3 施工階段開挖料可利用料計算表

表4 施工階段土石方開挖平衡表

綜上所述，土石方開挖總量：450.88 萬m3，其中可利用料187.01 萬m3；土方填筑總量227.83 萬m3，經土石方平衡，缺土81.86萬m3。

2.4 平衡的規劃

結合沿渠道內地形地貌、水文地質情況、工程地質、地下水分布及主要建筑物分布情況，招標投標階段將標段由三個大的專業隊同時對渠道、倒虹吸及渡槽、橋進行施工，將渠道分成14 段同時施工，每段長度780 m，倒虹吸渡槽及公路橋作為兩個獨立的工作面，安排施工。

經幾個月的土石方施工后，至2010年5月，項目部發現實際地質情況與招標地質情況不同，部分在招標文件中顯示為可利用的土料不滿足回填質量要求等原因。經計算，渠道內合格回填土料總量不足，遠遠滿足不了回填要求。業主單位、監理單位、設計單位、地勘單位及施工單位五方現場聯合查勘實測，就填筑土料不足的原因進行了詳細的分析和論證。將新增的四個存土場，可利用土調入施工階段土石方開挖與填筑的四個施工區域；施工一區、施工二區、施工三區、施工四區。將四個施工區域的不可利用土回填至取土場。根據施工進度安排及土石方平衡原則，確定最終土石方平衡流向。

3 施工過程中影響土石方平衡的重要因素

3.1 地質不一致問題

工程地質發生改變施工階段與招標階段渠道開挖時揭露出的卵石膠結體層與原招標階段地質編錄不一致。招標階段，依據招標圖紙，標段內開挖主要為土方開挖和卵石開挖；進場施工階段后，渠道范圍內出現大量的卵石膠結體層，從開挖出的影像資料來看，挖方深度一般4～9 m，最大挖深約16 m。渠坡巖性上部主要為黃土狀重粉質壤土（alplQ2 3），層厚1.20～7.50 m，局部夾卵石透鏡體；下部為重粉質壤土和卵石（alp1Q2），層厚0.80～10 m不等；渠底板主要位于重粉質壤土和卵石（alplQ2），局部位于中、重壤土和中粉質壤土中。黃土狀重粉質壤土一般具中等、中等～強烈濕陷性，濕陷深度2～5.50 m；卵石多呈松散狀，邊坡穩定性差，局部卵石鈣質膠結較好且分布不連續，厚度不一致，絕大部分膠結程度較好，強度較大。出現卵石膠結體后，勘測、設計、代建、監理和承包人共同在施工現場進行地質確認工作，經過參考相鄰的此種地質情況施工方法的考察，同時結合以前類似地質情況項目的施工經驗，考慮渠道距離居民區較近，不適合采用爆破施工，進行經濟對比分析后，宜采用破碎錘破碎，挖掘機裝自卸汽車運輸的方式，即：采用破碎錘分段對膠結體進行破碎，并及時清運破碎石渣。該地質情況變化引起的變更對土石方平衡產生的影響主要有以下兩點：①渠道填筑的可利用土減少，外棄渣料增加。②施工開挖方法的改變對工程施工進度產生較大影響。受工程地質條件變化影響的還有渠道基礎強夯處理夯沉、填筑面的超填層增加量、渠道范圍內原林木果園段致可利用土料減少、預留保護層可用土取不到位、不可利用土接觸面0.30 m劃入不可用土、渡槽及分水口填筑量增加、8.18暴雨影響增加的填筑量等綜合影響。

3.2 換填段取消

根據招標文件，河灘卵石換填段處理范圍為IV144+600至IV145+680、IV153+750 至IV154+450 共計1 780 m。2010 年2月23 日，項目部收到施工圖紙《某I 標渠道河灘卵石地基處理圖》，根據施工圖紙換填處理范圍減少為IV144+600-IV144+944.6，由原來的長度1 780 km 減少至344.60 m。卵石開挖工程量由原來的126.53 萬m3減少至13.82 萬m3。河灘段卵石開挖減少工程量約占整個開挖量的40.22%（（126.53-13.82）/245.89）。由換填段的取消變化引起的渠段土石方調配方案發生實質性的變化，需重新進行優化調整。

3.3 臨時用地、棄渣場交付及使用情況

此標段招投標文件中提供有：棄渣場有三個、備用棄渣場兩個、臨時棄渣場兩個，面積總共為89 hm2。受阻工、協調等原因的影響，實際移交的棄渣場面積及位置均發生了較大改變。在出現卵石膠結體后，地方單位立即發函至項目需要集中堆放卵石膠結體的專用棄渣場，加上地方單位未能及時按照招標文件的棄渣場交付的實際情況，后經上級有關建管部門同意，由該單位代為征用土石方平衡方案調整后的就近棄渣場臨時用地。

棄渣場、臨時用地的使用需地方有關部門的配合才能正常實施。部分征用的渠道外棄渣料的堆存場地，施工過程中多次受到當地村民阻工，且地方政府多次協調無果，為保證施工進度，不得不重新請示增加新的臨時棄渣場，使最優的土石方平衡調配不得不進行調整。

3.4 施工環境阻工問題

進場施工以來，存在土石方開挖、強重夯、CFG土擠密樁、棄渣場移交、臨時用地施工、農田灌溉、專項設施遷建、等施工過程中阻工現場，施工環境阻工問題解決的快慢程度制約著工程進展。且項目發生一起，上報一起，解決一起，并最終形成相關事宜或工作會議紀要。社會環境因素和工程施工的影響相互制約，施工過程中會發生“擾民事件”和“民擾事件”；新發生的征地補償款不到位等實際情況，農民工群體討薪也會發生等，直接造成工程的停工、施工進度嚴重受到影響。自然環境對工期的影響主要有：工程、水文地質的影響；不良自然氣候的影響（如“8.18”暴雨事件），直接影響工期將近2 個月；自然災害的影響等。南水北調工程在施工過程中經常受到村民阻工，據統計某項目施工期間每年上報監理、業主單位解決村民阻工事件約30 起，且協調處理繁瑣，周期長。村民阻工直接造成工程進度停工，又對土石方平衡中的流向產生較大影響。因為阻工問題，施工階段渠道土方開挖、填筑及取土場回填等無法按照最優方案實施，造成土石方就近平衡局部難以實現，需要增加新的棄渣場或轉料場。部位工程需要進行2次開挖和平衡。

4 變更處理情況

4.1 變更依據及范圍

由于地質條件變化引起的設計方案發生實質性的變化，符合合同文件通用條款第39.1（1）變更范圍和內容1）“增加或減少合同中任何一項工作內容”有關變更條款；計價采用水利部水總（2002）116 號文、《水利建筑工程預算定額（2002）》《水利工程施工機械臺時定額》；變更范圍為新增取土場清除耕植土、清除不可利用土、取土場回填、取土場道路修筑、超填保護層可利用土處理、渠道土方填筑（取土場取土）、保護層可利用土填筑。

4.2 變更處理結果

項目按照變更程序上報變更費用，經監理單位、建管單位、業主委托咨詢公司審核，聘請專家針對該項目并經過技術經濟合理性審查及工期、造價等綜合評價等，確保變更的及時性、合理性和經濟性，消除變更對工程成本和進度帶來的消極影響。

5 結語

該項目工程土石方平衡受多方面因素的制約，原始地貌、工程技術調整、地質條件、工程設計變更、社會因素等因素的影響也越來越明顯。實施過程中，技術條件均滿足的情況下，往往因為各種因素影響最優的土石方平衡方案難以實施。土石方平衡優化既要盡量減少工程地質、地形地膜、設計變更等的影響，同時也要創造良好的施工環境，避免社會因素對工程的影響，為最優土石方平衡優化方案的實施創造條件。在發生土石方平衡方案優化的同時并做好項目變更工作，在確保工程質量、安全、進度的同時，通過工程變更，為公司創造利益。