南水北调某项目工程影响土石方平衡的重要因素

韩大伟

（中电建建筑集团有限公司，北京 100011）

1 前言

南水北调某项目渠道全长设计为11 km。渠段内共有各种水工建筑物23 座。分别为9 座左岸排水倒虹吸、8 座公路桥、3座生产桥、2座渠渠交叉排水渡槽、1座地方分水口门。渠道为梯形断面，设计渠底宽度为19 m，渠底高程90.06～89.67 m，渠道内一级边坡为1：2，一级马道（堤顶）宽5 m，外坡1：2～1：1.50，渠道纵比降为1/28 000。全渠段采用C20混凝土衬砌，渠坡设计厚度为10 cm，渠底设计厚度为8 cm。

该标段主要工程量包括土方开挖、土石方回填、混凝土浇筑、砌石及垫层、钢筋制安等工程量。受工程地质条件变化及设计调整、渠道基础强夯处理夯沉、填筑面的超填层增加量、渠道范围内原林木果园段致可利用土料减少、预留保护层可用土取不到位、不可利用土接触面0.30 m划入不可用土、渡槽及分水口填筑量增加、8.18 暴雨影响增加的填筑量的综合影响，由于上述原因造成的土方实际缺口为81.86 万m3。鉴于以上各种因素针并结合现场实际情况，进行了优化调整，确定好调配的方向和数量，达到保证工期并以节约施工成本提高经济效益为目的，确定最佳的土石方调配平衡方案。

2 招标、投标阶段土石方平衡

2.1 平衡的原则

土石方平衡原则：采用就地取土、场内进行挖填平衡、不足土量再外运。

根据招标文件的相关技术要求针对主要回填区，结合现场开挖料源的分布情况，尽量使挖方和填方的数量达到基本平衡。该项目渠道多为半挖半填范围，沿用就近弃料的原则，土料满足回填区外，其他不可利用土料均就近运输至最近的弃渣场。

土石方平衡计算结合进度安排、施工方法、变更因素（土地松散率、压缩率、沉降量等）、土方堆放和调运等因素，使运输量和运输成本达到最低，确定调配流向和数量。施工场区范围内的临时围堰填筑料、临时施工道路等场地平整的土石方施工要考虑挖填平衡。

2.2 平衡的计算

初设阶段土石方平衡复核计算采用初设阶段工程量和初设阶段地质资料，初设阶段地质资料显示Q2 土含较多钙质结核，局部富集成层，把Q2 土考虑为不可利用土时计算结果为：初设阶段土石方开挖总量：467.05 万m3，其中可利用开挖233.80 万m3；土方填筑总量195.51 万m3，所以土石方可以满足平衡不需外借土（见表1、2）。

表1 初设阶段开挖料可利用料计算表

2.3 施工阶段土石方平衡复核计算

施工期间土石方平衡复核计算采用施工蓝图计算工程量（参考监理单位现场复核过的已发生量）结合地质编录资料及《南水北调中线一期工程总干渠某标段施工图阶段挖方土料复核成果》，对现阶段土石方平衡进行计算分析计算。

表2 初设阶段土石方开挖平衡表

土石方开挖总量：450.88万m3，其中可利用料187.01万m3；土方填筑总量227.83万m3，经土石方平衡，缺土81.86万m3（见表3、4）。

表3 施工阶段开挖料可利用料计算表

表4 施工阶段土石方开挖平衡表

综上所述，土石方开挖总量：450.88 万m3，其中可利用料187.01 万m3；土方填筑总量227.83 万m3，经土石方平衡，缺土81.86万m3。

2.4 平衡的规划

结合沿渠道内地形地貌、水文地质情况、工程地质、地下水分布及主要建筑物分布情况，招标投标阶段将标段由三个大的专业队同时对渠道、倒虹吸及渡槽、桥进行施工，将渠道分成14 段同时施工，每段长度780 m，倒虹吸渡槽及公路桥作为两个独立的工作面，安排施工。

经几个月的土石方施工后，至2010年5月，项目部发现实际地质情况与招标地质情况不同，部分在招标文件中显示为可利用的土料不满足回填质量要求等原因。经计算，渠道内合格回填土料总量不足，远远满足不了回填要求。业主单位、监理单位、设计单位、地勘单位及施工单位五方现场联合查勘实测，就填筑土料不足的原因进行了详细的分析和论证。将新增的四个存土场，可利用土调入施工阶段土石方开挖与填筑的四个施工区域；施工一区、施工二区、施工三区、施工四区。将四个施工区域的不可利用土回填至取土场。根据施工进度安排及土石方平衡原则，确定最终土石方平衡流向。

3 施工过程中影响土石方平衡的重要因素

3.1 地质不一致问题

工程地质发生改变施工阶段与招标阶段渠道开挖时揭露出的卵石胶结体层与原招标阶段地质编录不一致。招标阶段，依据招标图纸，标段内开挖主要为土方开挖和卵石开挖；进场施工阶段后，渠道范围内出现大量的卵石胶结体层，从开挖出的影像资料来看，挖方深度一般4～9 m，最大挖深约16 m。渠坡岩性上部主要为黄土状重粉质壤土（alplQ2 3），层厚1.20～7.50 m，局部夹卵石透镜体；下部为重粉质壤土和卵石（alp1Q2），层厚0.80～10 m不等；渠底板主要位于重粉质壤土和卵石（alplQ2），局部位于中、重壤土和中粉质壤土中。黄土状重粉质壤土一般具中等、中等～强烈湿陷性，湿陷深度2～5.50 m；卵石多呈松散状，边坡稳定性差，局部卵石钙质胶结较好且分布不连续，厚度不一致，绝大部分胶结程度较好，强度较大。出现卵石胶结体后，勘测、设计、代建、监理和承包人共同在施工现场进行地质确认工作，经过参考相邻的此种地质情况施工方法的考察，同时结合以前类似地质情况项目的施工经验，考虑渠道距离居民区较近，不适合采用爆破施工，进行经济对比分析后，宜采用破碎锤破碎，挖掘机装自卸汽车运输的方式，即：采用破碎锤分段对胶结体进行破碎，并及时清运破碎石渣。该地质情况变化引起的变更对土石方平衡产生的影响主要有以下两点：①渠道填筑的可利用土减少，外弃渣料增加。②施工开挖方法的改变对工程施工进度产生较大影响。受工程地质条件变化影响的还有渠道基础强夯处理夯沉、填筑面的超填层增加量、渠道范围内原林木果园段致可利用土料减少、预留保护层可用土取不到位、不可利用土接触面0.30 m划入不可用土、渡槽及分水口填筑量增加、8.18暴雨影响增加的填筑量等综合影响。

3.2 换填段取消

根据招标文件，河滩卵石换填段处理范围为IV144+600至IV145+680、IV153+750 至IV154+450 共计1 780 m。2010 年2月23 日，项目部收到施工图纸《某I 标渠道河滩卵石地基处理图》，根据施工图纸换填处理范围减少为IV144+600-IV144+944.6，由原来的长度1 780 km 减少至344.60 m。卵石开挖工程量由原来的126.53 万m3减少至13.82 万m3。河滩段卵石开挖减少工程量约占整个开挖量的40.22%（（126.53-13.82）/245.89）。由换填段的取消变化引起的渠段土石方调配方案发生实质性的变化，需重新进行优化调整。

3.3 临时用地、弃渣场交付及使用情况

此标段招投标文件中提供有：弃渣场有三个、备用弃渣场两个、临时弃渣场两个，面积总共为89 hm2。受阻工、协调等原因的影响，实际移交的弃渣场面积及位置均发生了较大改变。在出现卵石胶结体后，地方单位立即发函至项目需要集中堆放卵石胶结体的专用弃渣场，加上地方单位未能及时按照招标文件的弃渣场交付的实际情况，后经上级有关建管部门同意，由该单位代为征用土石方平衡方案调整后的就近弃渣场临时用地。

弃渣场、临时用地的使用需地方有关部门的配合才能正常实施。部分征用的渠道外弃渣料的堆存场地，施工过程中多次受到当地村民阻工，且地方政府多次协调无果，为保证施工进度，不得不重新请示增加新的临时弃渣场，使最优的土石方平衡调配不得不进行调整。

3.4 施工环境阻工问题

进场施工以来，存在土石方开挖、强重夯、CFG土挤密桩、弃渣场移交、临时用地施工、农田灌溉、专项设施迁建、等施工过程中阻工现场，施工环境阻工问题解决的快慢程度制约着工程进展。且项目发生一起，上报一起，解决一起，并最终形成相关事宜或工作会议纪要。社会环境因素和工程施工的影响相互制约，施工过程中会发生“扰民事件”和“民扰事件”；新发生的征地补偿款不到位等实际情况，农民工群体讨薪也会发生等，直接造成工程的停工、施工进度严重受到影响。自然环境对工期的影响主要有：工程、水文地质的影响；不良自然气候的影响（如“8.18”暴雨事件），直接影响工期将近2 个月；自然灾害的影响等。南水北调工程在施工过程中经常受到村民阻工，据统计某项目施工期间每年上报监理、业主单位解决村民阻工事件约30 起，且协调处理繁琐，周期长。村民阻工直接造成工程进度停工，又对土石方平衡中的流向产生较大影响。因为阻工问题，施工阶段渠道土方开挖、填筑及取土场回填等无法按照最优方案实施，造成土石方就近平衡局部难以实现，需要增加新的弃渣场或转料场。部位工程需要进行2次开挖和平衡。

4 变更处理情况

4.1 变更依据及范围

由于地质条件变化引起的设计方案发生实质性的变化，符合合同文件通用条款第39.1（1）变更范围和内容1）“增加或减少合同中任何一项工作内容”有关变更条款；计价采用水利部水总（2002）116 号文、《水利建筑工程预算定额（2002）》《水利工程施工机械台时定额》；变更范围为新增取土场清除耕植土、清除不可利用土、取土场回填、取土场道路修筑、超填保护层可利用土处理、渠道土方填筑（取土场取土）、保护层可利用土填筑。

4.2 变更处理结果

项目按照变更程序上报变更费用，经监理单位、建管单位、业主委托咨询公司审核，聘请专家针对该项目并经过技术经济合理性审查及工期、造价等综合评价等，确保变更的及时性、合理性和经济性，消除变更对工程成本和进度带来的消极影响。

5 结语

该项目工程土石方平衡受多方面因素的制约，原始地貌、工程技术调整、地质条件、工程设计变更、社会因素等因素的影响也越来越明显。实施过程中，技术条件均满足的情况下，往往因为各种因素影响最优的土石方平衡方案难以实施。土石方平衡优化既要尽量减少工程地质、地形地膜、设计变更等的影响，同时也要创造良好的施工环境，避免社会因素对工程的影响，为最优土石方平衡优化方案的实施创造条件。在发生土石方平衡方案优化的同时并做好项目变更工作，在确保工程质量、安全、进度的同时，通过工程变更，为公司创造利益。