场地平整的土方调配

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第10页（4222字）

在场地平整中，土方的平衡与调配是土方工程施工的一项重要工作，即对挖方的土需要运至何处，填方所需的土应取自何方进行综合协调处理。土方调配一般根据实际情况进行平衡计算，如果土方工程量巨大、地形比较复杂，在工程施工中还应进行多次平衡调整。

在平衡计算中，应综合考虑土的松散率、压缩率、沉陷量、施工机械、施工气候等影响土方量变化的各种因素。为了配合城乡建设的总体规划，土方平衡调配应尽可能与当地规划有机结合，将余土一次性运至指定的弃土场，做到文明施工。

(一)土方调配的目的

土方调配工作是建设项目整个施工的重要组成部分，不仅关系到土方工程本身的施工速度、质量和造价，而且关系到后续工程的工程质量和经济效益。土方调配工作是在土方工程量计算完成后进行的，实质上土方调配是对场地中土方的挖、运、填之间的关系进行综合协调处理。

由此可见，土方调配的目的是：在使土方的总运输量或土方施工成本最小的条件下，合理确定挖、填方区土方调配方向、数量和平均运距，确定最优的土方调配方案，绘制出科学的土方调配图表，达到缩短工期、降低成本的目的。

(二)土方调配的原则

进行土方调配，必须综合考虑工程现场情况、有关技术资料、施工进度要求和土方施工方法等。确定土方调配方案的因素很多，要求做到综合考虑、全面规划、统筹兼顾。特别当工程分批分期施工时，先期工程与后期工程之间的土方堆放和调运问题，往往成为施工中的难题，所以应当全面考虑、科学安排，力求避免重复挖运和场地混乱。

在进行土方调配方案确定时，应当遵循以下原则：

1．首先应力求达到挖填平衡和运距最短，这是缩短工期、降低成本最基本的原则。必要时可以在条件许可的情况下，突破场地界线进行土方调配。例如，可以在填方区周围就近借土，或在挖方区周围就近弃土，尽量利用有利地形，减少土方的挖、填量。

2．选择恰当的调配方向、运输路线，做到施工顺序合理，土方运输流向合理。要充分考虑到近期施工和后期利用相结合，即先期土方余额应结合后期工程的需要，堆放位置和数量应为后期工程创造良好的工作面和施工条件，力求避免重复挖运。

3．实现机械化施工是现代工程的重要标志，也是实现快速度、高质量的重要条件。土方调配方案应符合机械化施工和土方运输的要求，充分发挥大型土方工程机械的性能。

4．布置在地形复杂的山地、坡地上的施工场地，可以考虑采用“最佳平面设计法”，根据工艺要求和实际地形将场地设计成多个平面，以减少土方调配的工程量。

5．土方工程是基本建设的一部分，与工程所在地区的整体规划密切相关。因此，土方平衡调配应尽可能与城镇规划、交通、通讯、水利等相结合，以便统筹安排。

(三)土方调配的程序

土方调配的程序主要包括：划分土方调配区、计算土方的平均运距(或单位土方的施工费用)、确定土方的初始调配方案、确定土方的最优调配方案等。

1．划分土方调配区

在场地平面图上先划出挖填方区的分界线，然后在挖填方区适当划出若干调配区。在划分土方调配区时应注意以下事项：

(1)土方调配区的划分要为建筑物施工服务，因此，调配区的划分应当与建筑物和构筑物的平面位置相协调，并考虑到它们的开工顺序、工程分期施工的顺序。

(2)土方调配区的大小应当满足土方施工主导机械(如铲运机、挖土机等)的技术性能。例如，调配区的范围应当大于或等于机械的铲土长度，调配区的面积和施工段的大小应当相适应。

(3)土方调配区的范围应当与土方工程量计算用的方格网相协调，通常可由若干个方格组成一个调配区。

(4)当土方的运距较大或场区范围内的土方不平衡时，可以考虑采用就近借土或就近弃土方案，这时一个借土区或一个弃土区都可作为一个独立的调配区。

2．计算土方的平均运距

土方的平均运距即挖方区土方重心至填方区土方重心的距离，取场地或方格网中的纵横两边为坐标轴，以一个角作为坐标原点，可分别求出各挖、填调配区土方的重心位置，即

式中 X₀，Y_O——挖方或填方调配区的重心坐标；

V_i——i块方格的土方量；

X_i，Y_i——i块方格的重心坐标。

填方区与挖方区之间的平均运距L₀可按下式计算：

式中 X_OT，Y_OT——填方区的重心坐标；

X_0w，Y_Ow——挖方区的重心坐标。

在一般情况下，也可以用做图法近似地求出形心位置以代替重心坐标。重心坐标求出后，标注于图上，用比例尺量出每对调配区之间的平均运距。将各挖、填调配区之间的平均运距计算后，将计算结果列于土方平衡运距表内。

3．确定土方的初始调配方案

在一般情况下，以挖方区与填方区土方调配保持平衡为原则，采用“最小元素法”来确定土方调配的初始方案。

4．确定土方的最优调配方案

利用“最小元素法”确定的初始调配方案，采用的是就近调配原则，所以求得的总运输量是比较小的，但这并不能保证其总运输量是最小的。因此，还需确定土方的最优调配方案，一般可采用“表上作业法”、“闭回路法”或“位势法”进行，在实际工程中最多采用的是“表上作业法”。

(四)土方调配工程示例

【例1－2】根据图1－8中的挖、填方土方量及平均运距，试用“表上作业法”确定其最优土方调配方案。

图1－8 某土方工程挖填分区及土方量分布图

【解】1．编制土方平衡运距表

根据图1－8中的土方量分布及各平均运距，利用挖填平衡的调配原则，编制土方平衡运距表，如表1－5所示。

表1－5 土方平衡运距表

注：表中小方格内的数据系平均运距，用字母C_ij表示，单位为m；X表示i挖方区调入j填方区的土方量，单位为100m³。

2．编制土方调配初始方案

从表1－5中选C_ij数值最小者开始，即先取C_ij最小，X_ij最大；次取C_ij尽可能小，X_ij尽可能大，反复重复以上做法，注意到仍使C_ij相对小，而X_ij尽可能大，即可完成。土方调配的初始方案见表1－6。初始方案是可行的，但不一定是最优方案。

表1－6 土方调配初始方案

3．编制最优调配方案

(1)第一轮的计算步骤是：在初始方案中X_ij≠0的格内，将其检验数λ_ij记为零，取其中一格，假设位势数u_i(v_j)值(通常取其中一个为零)，求出相应的(u_i)v_j值，填入表中。通过公式C_i0j0=u_i0+v_j0求出X_ij≠0时其余各格对应的(u_i)v_j。

通过λ_i0j0=C_i0j0－u_i0－v_j0，计算出X_ij=0的各格内的检验数λ_ij(不必计算出具体数值，只需将其正值或负值判断出来，并标记在相应格内)；以检验数λ_j＜0者作为方案调配的依据，以其为始点向纵横方向前进，于X_ij≠0处转弯，构造一个闭合回路。从始点沿回路前进，将转弯点处的X_ij的数值做“奇减偶加”处理，加上或减去的数值为前进方向各奇数转角处X_ij值的最小者(起始点X_ij原为零，亦加上此数值)，即可得到调整后的方案。

(2)根据调整后的方案，重复(1)的计算过程，进行下一轮的运算。经过表上多轮(本例仅两轮)运算，可得到最优土方调配方案，直至X_ij=0的各方格的检验数均λ≥0和X_ij=0，此时的土方调配方案为最优方案(表1－7)。

表1－7 土方最优调配方案

4．绘制最优土方调配图

根据表1－7的调配方案和图1－8分区及土方量分布，绘制最优土方调配图，以便在土方调配施工中作为基本依据。最优土方调配如图1－9所示。

图1－9 最优土方调配图