土方平衡算法

土方平衡工作是決定進(jìn)度計(jì)劃、征地、運(yùn)輸方案等工作的重要一環(huán)，所以不可以輕視。但多年的水工工作中，土方平衡僅停留在“方格法”算土方量的水平上，多年未有進(jìn)步，更未對土方平衡做出明確定義，導(dǎo)致土方平衡工作僅憑各施工單位技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。土方平衡的錯(cuò)誤計(jì)算有時(shí)能夠?qū)е骂~外支付將近100%~150%的工程造價(jià)，才能竣工，因此要用專門的算法來進(jìn)行計(jì)算。

三項(xiàng)平衡

三項(xiàng)平衡分別是土方平衡、征地平衡、以及運(yùn)距平衡，三項(xiàng)平衡的最終目的是結(jié)合土方、征地、運(yùn)距三項(xiàng)進(jìn)行平衡，得到性價(jià)比最高的可實(shí)施方案。土方平衡即為以計(jì)算每段渠道土方余缺量為目的的平衡計(jì)算；運(yùn)距平衡是將土方運(yùn)輸距離控制在中短距離內(nèi)，減少長距離運(yùn)輸次數(shù)，從而降低運(yùn)輸成本；征地平衡為結(jié)合運(yùn)距平衡及征地價(jià)格、場地可用深度對各取土場、棄土場征地量從新分配總余缺量，從而減少征地面積，達(dá)到降低成本的目的。

三項(xiàng)平衡算法程序化的意義

三項(xiàng)平衡工作涉及面廣，如果僅按常規(guī)算法得到的余缺值，因考慮因素少、而無法指導(dǎo)施工，也無法同施工及進(jìn)度跟進(jìn)，因此算后的數(shù)據(jù)多為無效數(shù)據(jù)，易造成前期多征臨時(shí)用地，后期遠(yuǎn)運(yùn)距運(yùn)輸，施工成本大大增加。

但三項(xiàng)平衡涉及因素過多，所有因素一并考慮必然導(dǎo)致算法混亂，因此首要工作應(yīng)是理清思路，建立三項(xiàng)平衡算法程序。三項(xiàng)平衡工作應(yīng)分為27個(gè)步驟，5次大平衡，只有遵循這27個(gè)步驟，5次大平衡才能計(jì)算出最佳與實(shí)際土方成本。

土方無論構(gòu)成如何復(fù)雜，均可分為四類：優(yōu)質(zhì)土、一般土以及棄土、復(fù)墾土。分為優(yōu)質(zhì)土、一般土、棄土、復(fù)墾土考慮的原因是考慮到施工性質(zhì)不同，這樣可以靈活調(diào)整，而不受土質(zhì)構(gòu)成制約。

優(yōu)質(zhì)土即為可用于一切部位回填、筑堤的黃土等；

一般土即為只能用于少數(shù)部位的弱膨脹土；棄土為不可用土如強(qiáng)膨脹土；

復(fù)墾土為表層種植用土，用于復(fù)墾棄土場表層。部分工程弱膨脹土可用于少數(shù)部位施工，若設(shè)計(jì)要求不能用弱膨脹土，則歸入棄土考慮；此外，為了降低三項(xiàng)平衡難度，復(fù)墾土先計(jì)入棄土考慮。

步驟

1、渠道斷面數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；

2、建筑物、不可遷移障礙物統(tǒng)計(jì)；

3、取土場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，算出最大供土量；

4、棄土場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，算出最大容土量；

5、從新切割渠道段；

6、一次平衡：切割段內(nèi)余缺平衡；

7、二次平衡：優(yōu)質(zhì)土補(bǔ)一般土平衡，形成新切割段余缺值；

8、二次平衡：優(yōu)質(zhì)土余值變棄土平衡，形成新切割段余缺值；

9、二次平衡：一般土余值補(bǔ)棄土平衡，形成新切割段余缺值；

10、三次平衡：計(jì)算各切割段優(yōu)質(zhì)土缺值由各取土場運(yùn)抵的每方綜合成本，選定綜合成本最低取土場；

11、三次平衡：確認(rèn)取土場優(yōu)質(zhì)土供土范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)土總余缺值；

12、 三次平衡：當(dāng)取土場供應(yīng)段缺值時(shí)，從取土場兩端中的第二綜合成本價(jià)格最低端縮小供土范圍，周邊取土場補(bǔ)足，不計(jì)渠內(nèi)自產(chǎn)土，直到供應(yīng)段內(nèi)余缺平衡；

13、三次平衡終衡：取土場及渠內(nèi)優(yōu)質(zhì)土運(yùn)輸分配，同時(shí)細(xì)部調(diào)整到最佳；

14、運(yùn)輸分配算法；

15、計(jì)算各取土場所需征地面積，該征地面積為最優(yōu)方案；

16、四次平衡：取土場棄渣問題說明，確定各取土場容納棄土范圍并進(jìn)行沖減范圍內(nèi)棄土值，形成新棄土分布情況；

17、四次平衡：棄土場問題；

18、四次平衡：計(jì)算各切割段棄土值運(yùn)至各棄土場的每方綜合成本，選定綜合成本最低棄土場；

19、四次平衡：確認(rèn)棄土場容土范圍內(nèi)總余缺值；

20、四次平衡：當(dāng)棄土場容土段余值時(shí)，從棄土場兩端中的第二綜合成本價(jià)格最低端縮小容土范圍，周邊棄土場補(bǔ)足，直到容土段內(nèi)余缺平衡；

21、四次平衡終衡：渠內(nèi)棄土運(yùn)輸分配，同時(shí)細(xì)部調(diào)整到最佳；

22、計(jì)算各棄土場所需征地面積，該征地面積為最優(yōu)方案；

23、四次終衡：棄土場復(fù)墾土平衡；

24、五次平衡：取土場、棄渣場進(jìn)行運(yùn)距平衡、運(yùn)輸分配，得到優(yōu)質(zhì)土、棄土、復(fù)墾土最佳運(yùn)輸分配方案；

25、確認(rèn)需二次倒運(yùn)的切割段；

26、計(jì)算成本；

27、隨施工對三項(xiàng)平衡進(jìn)行調(diào)整的方法。 2100433B

土方平衡就是通過‘土方平衡圖’計(jì)算出場內(nèi)高處需要挖出的土方量和低處需要填進(jìn)的土方量，就知道計(jì)劃外運(yùn)進(jìn)、出的土方量。這就是場內(nèi)平衡工作。在計(jì)劃基礎(chǔ)開挖施工時(shí)，盡量減少外運(yùn)進(jìn)、出的土方量的工作，不僅關(guān)系土方費(fèi)用，而且對現(xiàn)場平面布置有很大的影響。

原則

土方的平衡與調(diào)配原則如下：

(1)挖方與填方基本達(dá)到平衡，減少重復(fù)倒運(yùn)。

(2)挖(填)方量與運(yùn)距的乘積之和盡可能為最小，即總土方運(yùn)輸量或運(yùn)輸費(fèi)用最小。

(3)在較大面積土地平整時(shí)應(yīng)考慮田塊內(nèi)土方平衡與全區(qū)土方平衡調(diào)配相協(xié)調(diào)，避免只顧局部平衡，造成全局失衡。

(4)調(diào)配應(yīng)與田間道路、溝渠、水工建筑物的施工用土方量相結(jié)合。這樣可以減少土方填挖運(yùn)輸工程費(fèi)用。

(5)選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)配方向、運(yùn)輸路線、施工順序，避免土方運(yùn)輸出現(xiàn)對流和交叉現(xiàn)象。 2100433B

由于土壤的可松性，天然密實(shí)土挖出來后體積將擴(kuò)大（稱為最初松散），將這部分土轉(zhuǎn)到填方區(qū)壓實(shí)時(shí)，壓實(shí)后的體積也比最初天然密實(shí)土的體積要大（稱為最后松散），因此挖方體積=填方體積并不意味著土方平衡，考慮到外運(yùn)棄土量以及內(nèi)運(yùn)埋土量（包括建筑基槽開挖土方量等），土方平衡計(jì)算更加復(fù)雜 。