浅析建筑工程土方平衡设计与施工组织设计

摘  要：本文探讨了土石方平衡概念，分析了建筑工程土石方平衡设计要点，阐述了施工技术要点。基于此，通过合理的设计与组织可充分利用土地资源，控制建设费用，同时对建筑工程土方平衡的设计与施工提供一定的参考。

关键词：建筑工程;土方平衡;施工技术

中图分类号：TV61  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）04-0000-00

土方施工属于建筑工程关键环节之一，其工程难度大，因此必须制定科学的土石方配置方案，要尽可能避免雨季施工，土方開挖时，必须依照基坑形状，设计标准与开挖深度等多方面内容来选取有无支护结构的基坑开挖放坡，进而保证土方工程施工的安全性。

1土石方平衡概念

1.1竖向规划

竖向规划时，要充分考虑到建筑项目的平面布局功能以及道路交通等因素，与规划用地的地形地势相结合来设计并调整对用地建设不利的因素，进而让规划用地能满足生产生活的要求。除此之外，还要求该设计及调整方案具有较高的综合效益，能在规定时间内完成建设，能明显减少投资，减少土方工程量，减少对原来自然环境造成的破坏。要合理组织防护工程量与土方工程，做好土石方平衡，避免运距过大、挖方无出路、填方无土源等情况的发生。要结合防洪排涝的要求来确定主要景观点的控制标高、坡度等。要对规划用地的坡度与地形进行分析，合理组织地面排水，确保纵坡度即可以满足交通要求，又能很好地配合地形。要与城市用地选择相结合，对自然地形进行充分研究及利用，尽量不占、少占农田，制定出利用地形、改造地形的方案。

1.2场地标高与平整

1.2.1场地标高

确定场地设计标高以及道路标高之后，才能进行竖向规划其他内容，标高设计不合理会造成改造后的场地不能满足道路交通、市政排水以及布置建筑物的要求。标高设计不合理还会造成填方量与挖方量存在较大差异而造成工程建设速度受到影响。

场地标高设计时，要与自然地形相结合来尽可能减少土方开挖，控制基础工程量与土方工程量，要确保自然标高与场地标高协调，确保挖方、填方平衡。

1.2.2场地平整

场地平整时，不仅要确保场地建设要求得到满足，还要很好地协调场外工程设施标高，做到挖填平衡。当挖方多于填方时，需要考虑弃土地方;当挖方少于填方则要考虑土方来源（图1）。要确保地面坡度排水要求得到满足，不能低于区域最高洪水位。

进行竖向设计时，需确保能将雨水排出，当不能通过地面坡度排出雨水时，如降水量较大房屋可能会被水淹，水不能及时排出还会造成土壤受到冲刷变得松软而对房屋基础造成影响，因此要确保整平场地表面设计坡度不低于0.3%。

1.3土石方平衡工程

1.3.1土石方平衡

土方平衡要根据土方平衡图确定场地需要填挖的土方量，确定计划外运进、运出的土方量。基础开挖时尽可能减少外运出入土方量可以减少土方费用。

土方平衡所涉及的元素包括：第一，填方区：根据设计方案中关于场地土质或地貌的要求而需要填筑土方的工程，其包括先开挖后填筑以及直接填筑项目。第二，挖方区：根据要求开挖土方的项目，其同样包括先开挖后填筑、直接填筑两种。第三，弃土区用于对方开挖土方。第四，借土区用于开采填筑料物。第五，中转场用于分开存放料物。

1.3.2土方调配

土方调配方案会对工程成本以及进度造成直接影响，还会对环境景观以及建筑区域水土流失等造成影响。土方调配时要求充分考虑到土方的利用，减少土方运输及重复挖填，要做到节省费用、挖填平衡，还要做到方便支援农业。

2土方平衡优化

2.1土方平衡计算

2.1.1控制点标高的确定

平整场地前需要结合使用需求、设计要求来明确场地平整需要满足的设计标高要求，之后分析当前自然地面标高与设计标高之间存在的差值来对场地各控制点的施工高度进行计算。计算出填方高度与挖方高度后，进行场地填方、挖方工程量的计算。

2.1.2确定场地设计标高

挖填土方平衡法的计算简单，结果的精度可满足施工要求，因此在土方工程量的计算中应用广泛。确定场地标高时需要结合自然地形高程、道路坡度以及排水坡度等，可采用坡面控制法与控制点标高法进行确定。

2.1.3土石方工程的注意事项

第一，地表土中时常含有腐殖质、树根等，这些有机质不能作为填料使用，因此必须清除表层土。清表的厚度通常在0.3～0.5m，当动土区域提出清表的要求时，不能将这些清表土用于底部回填。

第二，计算土石方的平衡时，需要考虑到填方、挖方松散系数受到地下管线埋设、道路基础、建筑物等的影响。

第三，充分考虑经济性、安全性以及地质条件因素，高度重视不利地质条件以及土层耐压力的变化。

2.2土石方量计算

土石方量计算方法包括散点法、断面法、等高线法以及方格网法、数字地面模型（DTM）法等。从数学原理上分析，方格网法、断面法基于一次插值原理计算，运算量都比较大。在适用性上，方格网法适合应用于相对集中的大面积区域土方计算以及地势起伏不大的区域;断面法适合应用于横向变化不多，连续纵向变化的条件。

地形图上通常都有等高线，因此应用等高线法可以进行计算，但是其精度通常不高，因此只能应用于工程概算。散点法的优势在于比较灵活，适用于地形复杂性不高、变化比较均匀的场地。

2.3方格网法在计算中的应用

方格网法适合高差较小，地形平缓的地区。采用方格网法计算平整总土方量时，依据设计高程以及地面原高程，对每个方格网的土石方量与挖填深度进行计算，汇总得到净土方量与挖填方量（见图2）。应用方格网法计算时，相对误差主要来源于方格网边长、施工高度、平整总面积、地形坡度及地形图比例尺等。方格网法应用于土方平衡计算时，结合场地范围以及项目的精度要求来划分格网，通过仪器对各桩点的实际高程进行实地勘测，进行填块平均高程的计算。

3施工组织设计

3.1施工前的准备工作

3.1.1技术准备

技术准备主要包括对资料以及图纸是否齐全进行检查。对坑底标高以及平面尺寸进行核对，分析设计图纸中是否存在矛盾或者错误等;分析并掌握水文勘察资料以及土层地质信息等;熟知设计内容以及各种技术的要求，明确工程结构形式、规模、工程量、特点、工程质量要求以及工程量等;组织开展图纸会审，明确周围地下设施管线与基础平面及地下构筑物的关系，审查图纸是否存在冲突或错误;编制开挖程序，确定不同专业工序的配合，明确施工工期要求。进行施工方案的编制，开展针对施工人员的技术交底。

3.1.2现场准备

現场准备工作主要有：确定运土路线;对控制测量及校核建筑物的定位轴线;结合土质情况、边坡支护、基坑以及设备重量确定施工机械与边坡、基坑的距离;按照规定将各种建筑材料堆置在相应地方;修建临时道路、临时设施等;根据图纸提供的相关数据来进行水准点与控制坐标的引测，避开机械、建筑物的线路，做好保护措施;将现场障碍物清除干净，将降排水设施做好;进行施工现场勘察，掌握施工场地地形地貌、地质水文、地下管线、临近建筑物等。

3.1.3土方调配

土方调配在施工前准备工作中非常重要，土方调配的主要工作内容包括进行土方调配表的绘制、制定最优土方调配方案、计算单位土方施工费用、单位土方运价或土方调配区平均运距、进行调配区的划分等。

土方划分土方调配区时要综合考虑因素：第一，调配区的划分要能满足分期施工与工程施工顺序的要求，要充分考虑到不同施工阶段对土方调配的要求。第二，要结合运输机械的运输能力来调整调配区面积，从而充分发挥出运送机械的性能，例如调配区的面积要适应施工段的面积，调配区的长度要与机械的铲土长度相协调。通常可使用数个方格网组成调配区。考虑到经济效益可选择就近弃土或借土，这时一个弃土区或借土区就是独立的调配区。第三，划分调配区时，要与地下建筑物的施工相协调，要尽可能避免土方重复开挖的发生。第四，要合理确定不同调配区的平均运距。

制定调配方案之后要进行土方调配图的绘制，将土方数量、调配方向、挖填调配区等标注在土方调配图上。

3.2土方开挖

土方开挖时，进行现场勘察，将地面障碍物清除干净，对整平范围进行标定，进行水准基点与方格网的设置，对标高进行测量，计算土方开挖与回填的工程量，平整土方，进行场地碾压，最后回收。

确定土方平整工程后需要组织开展现场勘察，通过现场勘察来了解场地的地形地貌及周围环境，根据施工规划以及建筑总平面图来明确平整的大致范围。平整之前，清理坟墓、房屋、管道、电杆、电线、树木等障碍物，场地原有的沟渠、树木、坟墓、电缆、管道、电杆、高压线、旧房屋、基础等要改线、改建、搬迁，要充分利用可利用的建筑物。参考总图的标高，从水准点将基准标高引出，根据基准标高来进行土方量的计算。计算土方量时，结合地形情况选择横截面法或方格网法。按照确定的计算方法来进行现场抄平测量，确定根据设计要求需要挖方、填方的量，考虑到基础开挖还剩多少土方量，平衡计算挖填方，进行土方平衡调配，从而减少重复挖运，控制运费。采用机械来大面积平整土方，平整期间注意采用压路机交错压实。平整场地时要严格控制表面坡度，当设计图纸中没有提出明确要求时，通常朝向排水沟的方向要设置0.2%及以上的坡度。完成场地表面的平整后要进行检查，加强测量，强化对边坡坡度、水平标高以及平面位置的检测，确保其始终满足设计要求。采用可靠的措施来保护水准控制点与平面控制装，加强检查与复测。施工过程中要注意不能在边坡的边缘堆放土方。

3.3土方回填

土方回填时先将基层处理到位，分层进行摊铺及夯实，分层验收。填土之前，要先对土料进行检验，确保其含水量与质量满足要求。

场地回填之前，要先将坑穴中的杂物、淤泥及积水清理干净，同时清理基底的树根、草皮及垃圾等，做好预防措施以免地基受到填方区流入地表滞水的浸泡而引起地基土下陷。填方场地比较陡峭时，先将斜坡挖呈阶梯形再分层填土，从而方便结合，也预防滑动。当填方地区的含水量较高时，要结合实际情况采取排水措施，或采用掺入石灰、翻松、填砂砾石、抛填片石、全部换土的措施来进行处理。当填方基底的土质比较疏松时，要采用碾压、夯实的措施来确保密实。

4结语

土方平衡设计及施工要求合理选择施工技术、施工设备，保证施工能够顺利开展，并使土方开挖、回填达到工程质量验收标准。建筑工程施工企业均应重视对施工质量控制，促进工程保质保量的完成。

参考文献

收稿日期：2021-03-05

作者简介：赖泳（1976—），男，广西梧州人，本科，高级工程师，研究方向：施工技术与工程管理。

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