大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司 辽宁大连 116023
摘要：土石方平衡作为开山回填工程的一个重要组成部分，对工程决策，施工组织，节省投资有着重要的作用。影响开山回填工程土方平衡的主要误差有：开山山体的松散系数；回填区域的挤淤深度；开山土体的压实系数；土方量计算误差，这其中包括测量时的误差和软件计算误差；同时还应考虑到一些土方方量损失，如预留复耕土。 本文通过对以上因素进行分析，希望可以为开山回填工程的设计、施工提供参考。
关键词：开山回填工程；土石方平衡
开山回填工程土方计算的基本方法有断面法、方格网法、三角网法等，在实际的工程中使用不同的计算方法，计算出的土方量相差较大，选择合适的计算方法对工程的竣工结算起着至关重要的决定。开山回填工程除了计算误差，开山山体的松散系数及回填区域的挤淤深度也对其土方平衡影响巨大，而土方平衡是开山回填工程的主要技术难点。
1.开山松散系数确定
松散系数是指开山爆破后土石的体积与土石未松动时的自然体积的比值，是反应松散程度的系数。松散系数对土方平衡起着很大的作用，也是确定工程投资概算的主要因素。
松散系数的计算公式是=松散后体积/原始体积。
不同地区山体土石比差异较大，一般来说，山体表面覆盖土层较厚，土石比大，松散系数偏小；相反山体主要以岩石为主，土石比小，松散系数偏大。对于开山山体范围较大的工程，其根据地质情况不同有较大的差异，松散系数无法准确计算，一般在1.1~1.4之间。即使山体范围不大，要准确确定其松散系数，亦非常困难。
因此，开山回填工程前期需要对拟定开山区进行必不可少的山体勘察测量，选定能代表该山体岩石特性的地点，测得其原始体积和松散后体积进行计算。若开山范围内，山体岩石特性差异大，应选定多处地点进行测量，分区域确定松散系数。
开山回填工程有时也会包含一些围堰工程，在开山爆破后选取设计中要求的块石，进行围堰工程的施工。这样可以减少项目建筑材料的外购，节省投资。
以大连某开山回填工程为例，施工图纸中的相关设计参数如下：
（1）1标段：
回填面积611.05万平，回填虚方量3741.08万方，开山实方量2705.01万方，开山松散系数1.4。
（2）2标段：
回填面积474.43万平，回填虚方量4168.23万方，开山实方量3143.50万方，开山松散系数1.33。
综上两标段的总回填面积为1085.48万平，总回填虚方量7909.31万方，总开山实方量5848.51万方。
山体爆破挖掘后，开山石料由实体状态转为松散状态，有一定的空隙产生，松散系数无法准确估计，松散系数根据地质情况的不同有较大的不同，一般在1.1~1.4之间。施工图设计时，根据现场已开裸露山体情况、参照以往工程经验取1.33/1.40的松散系数进行设计。但是由于本工程开山区面积较大，在后续的开挖中发现山体含土量变大，导致松散系数小于设计参数，因此开山后虚方量变小，也引起了一部分缺方。
因此，松散系数的差异对本项目的竣工结算产生了较大的影响。根据建设单位要求，须对工程已使用方量进行核算，用以判别已使用土石方量与已开采山体实方量的大致关系，修正松散系数，估算项目完工缺方量。
根据现场实际情况，两个标段开山实方量为5848.51万方。实际回填方量为6780.41万方（虚方量），推算出山体松散系数为1.159。
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2.回填区域的挤淤深度及压实系数
一些开山回填工程，通常是以回填场地达到设计标高作为竣工结算的条件。依据回填到设计标高的土石方量来寻找合适的土源，划定土源范围，对节省投资至关重要。
沿海地区水深小于5m的水域一般较为适合进行开山回填工程，其挤淤厚度也相对来说比较小。不过，一些土地资源匮乏的地区，浅水区域也在不断减少，剩下一些水深较大的地区较以往不适宜进行开山回填工程。但是，随着我国工程技术的不断发展，以及经济利益的驱动下，这些区域也会进行相关项目的实施。这样就要权衡开山回填工程的投资收益，为项目决策提供有力的支撑。
根据水域地质的不同，回填挤淤厚度有很大差别，同时施工方法也是影响挤淤深度的一个重要因素。为了保护环境，目前普遍采用的回填方法是在回填区域先形成围堰，再将围堰内部用隔堰分隔成多块小区域。
如果区域较大而又不进行围堰设计，采用陆域大面积推填，前期回填区域挤淤深度较大，后期由于施工顺序的原因，大面积推赶淤泥，导致淤泥隆起。如不进行处理，将无法进行地基处理，如处理淤泥隆起，施工成本将会增加。
回填工程前期应进行必要的地质勘查，钻孔取样，通过实验数据，合理的确定挤淤深度及压实系数，对今后土石方平衡计算有很大帮助。
同样对上述工程进行分析，对于海域回填工程，回填方量的计算除了考虑设计回填高程至自然泥面之间的静态回填量，还应考虑施工期间发生的土体压缩量，以及回填石料挤入软土层中的挤淤量。回填区厚度不同，车辆载荷等的不同导致施工期产生的沉降量不同，回填区海域软土层厚度及物理指标的差异使挤淤量差异较大，目前没有完善的理论计算公式可以得出准确的施工期沉降量和挤淤量，设计时按照试验数据及经验进行估算。施工图设计时，同样考虑相邻工程的挤淤厚度0.7m，后根据现场实际数据发现挤淤厚度为3.0m。
本工程淤泥层既厚且软，在一定程度上加大了挤淤量，增加了一定的回填方量。这也是导致项目缺少土方的一个主要因素。
3.土方量计算
土石方计算的方法较多，但大多数都是模拟计算，存在误差。设计工作中通常采用的计算方法有断面法、方格网法、三角网法。
断面法适用于场地范围近似规则的长方形。方格网法适用于场地平坦。三角网法适用于地形复杂。
根据工程的实际地形选择合理的计算方法，减少误差。通常情况下，断面法和方格网法的计算精度与选取的间距和网格大小有关。地形相对复杂的工程，就要求我们选取较密的间距和网格，这样可以减少5%的误差。而三角网法计算的精度与上述因素无关。无论采取哪种方法，都要事先对测量单位提供的测量地形进行分析以及现场踏勘，尤其要辨别陡坎、现状设施等一些常见的复杂地形。
结论
在开山回填工程范围内，计算土方平衡，确定施工标高；合理确定土方调配方案，安排施工顺序。对于项目的顺利进行和有效控制有着至关重要的决定。因此，工程施工前要对施工区域作出详细的勘察，这样才能从各个阶段控制土方计算误差。
我们还应该注意到，在控制土方平衡的同时。如果工程决算以开山后回填的土方量（虚方量）计算，应考虑到松散系数及回填区域的挤淤深度及压实系数对工程量的影响，通常情况下，此量差别会很大。一般工程决算以开山前的土方量（实方量）计算，这样也是能避免出现较大误差的一种方法。
参考文献
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论文作者:张林
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/29
标签：开山论文; 松散论文; 系数论文; 工程论文; 土方论文; 山体论文; 误差论文; 《基层建设》2017年第15期论文;