某核電站土石方正挖工程的施工管理
摘要:本文結(jié)合某核電站土石方正挖工程的施工實際，從施工管理的角度出發(fā)對土石方施工中的經(jīng)驗和教訓進行歸納和總結(jié)，主要內(nèi)容涵蓋了施工前的準備、施工組織總設計的審查及施工方案的確定、施工管理中的重點和難點等，為今后同類工程的施工管理提出優(yōu)化和改進的建議措施。
關鍵詞：土石方正挖,施工管理,施工機械設備,運輸?shù)缆?排水溝道,棄土場管理
1.前言
土石方正挖施工是核電廠建設最先開展的施工項目，其本身的施工工藝過程相對簡單。但因其受地質(zhì)條件多樣、外部征地完成狀況復雜、施工隊伍組織相對松散以及施工作業(yè)面積廣闊等因素制約，施工管理仍存在較大難度。本文以某核電站土石方正挖工程為實例對施工管理中的重點和難點進行分析和總結(jié)。
2. 工程概況
2.1 地形地貌、水文地質(zhì)條件
主廠區(qū)地下水水位標高平均為19.16m，高于廠坪標高11.0m，開挖時需排水，但含水層厚度有限，因此水量不大，可以采取明排方式處理，必要時采用井點降水。
根據(jù)地質(zhì)報告，開挖至廠坪標高主要涉及的土層為中砂層、礫砂層和殘積土層，局部區(qū)域有強風化巖石需要爆破挖除，但總量不多，約20萬方左右。
2.2 工程范圍及規(guī)模
核電站主廠區(qū)成簸箕狀，東西長1公里，南北寬750米，北側(cè)長邊開口沖向大海，正挖廠坪標高為10.7米。東、南、西側(cè)依據(jù)原濱海臺地的地形整平形成標高13.0米、25.3米和19.0米的平臺，從三面將廠區(qū)圍攏。
正挖部分施工從場地中央將施工區(qū)域劃分為東西(ⅠⅡ)兩個標段，由兩家施工單位同時進行開挖。東側(cè)Ⅰ標段原狀地貌為耕地和部分林地，征地難度相對較小;西側(cè)Ⅱ標段原狀地貌基本處于村莊居住區(qū)范圍，需要搬遷整個村莊，征地搬遷工作量巨大。
廠區(qū)總挖方量為935萬方，填方量為171萬方。
2.3 工程的主要特點
與其它核電站相比本核電站廠址有如下特點：
1)征地范圍內(nèi)居民眾多，前期施工時存在較大安全隱患;村民的搬遷工作進度對施工進度起到絕對性的制約作用。
2)土方挖填量嚴重不平衡，廠址內(nèi)填方區(qū)域很小，需要大量外運棄置土方。
3)砂土多、巖石少，在正挖階段全場幾乎沒有中風化巖石顯露，全部為砂土和少量強風化巖石。
4)砂土易挖難運，砂土質(zhì)地比較松軟，挖掘機功效很高;但砂土無法承受重載卡車的反復碾壓，臨時施工道路形成困難，經(jīng)常出現(xiàn)陷車事故，車輛運輸效率較低。
3. 合同要求
3.1 進度要求
本工程自2008年12月31日開工，2009年5月31日土石方完工(其中Ⅰ標段2009年3月1日需具備進行負挖的條件)總工期152日歷天。
3.2 質(zhì)量要求
本工程的質(zhì)量標準要求為合格。質(zhì)量控制的關鍵點為場地標高及平整度、邊坡底口和頂口的坐標位置以及填方區(qū)的回填質(zhì)量。
3.3 施工費用
本工程的合同價款為按照招標時的工程量清單計算出來的合同總價款，包括工程范圍內(nèi)施工圖紙中全部工程項目的所有費用及保修期間的一切費用。
4. 施工實際過程
本工程自2008年12月4日施工單位進入現(xiàn)場進行施工前期準備工作， 12月31日正式開工，Ⅰ標段于4月1日具備負挖條件，滯后工期要求31天，主要原因為春節(jié)后連日陰雨道路無法行車及村民阻工。整體土石方正挖部分施工于 2008年6月30日完工，滯后合同要求30天，原因除前期村民阻工和天氣原因外，主要由于施工單位人員和設備投入不足，尤其在其同時承擔了核島負挖工作后并沒有增加人員和設備的投入，造成核島負挖和正挖工程不能同時推進，出現(xiàn)為確保負挖工期而耽誤了正挖施工的現(xiàn)象。
施工高峰期場內(nèi)同時工作的機械設備數(shù)量：挖掘機64臺，自卸車356臺，推土機12臺，裝載機16臺。
完成總挖方量940萬方，單日最高挖運方量12萬方。
5. 土石方正挖工程的施工管理
5.1 施工準備
2008年11月30日，項目部組織施工管理人員到達施工現(xiàn)場，施工單位的主要項目負責人也于12月4日到達現(xiàn)場進行前期準備工作并迅速調(diào)集了適量的施工機具進場。
首先在廠區(qū)西北側(cè)確定了正挖渣土的棄置場地，協(xié)調(diào)業(yè)主確定了三個首級測量控制點。另外對施工現(xiàn)場周邊情況進行了詳細踏勘，確定了兩條渣土運輸路線，一條沿用村間道路從西側(cè)繞過村莊向北通往棄土場西側(cè)，并對其采用就地取材的方式進行修整，滿足渣土車輛上下雙向行駛的需要;另外從廠區(qū)北側(cè)向北跨過水塘和稻田修建一條30米寬的臨時施工便道通往棄土場的東側(cè)，此道路將成為后續(xù)大范圍開挖施工的主要車輛通行道路。
土石方開挖施工準備工作應重點關注的問題：
1)對于棄土量較大的項目，首先應選定合適的棄土場地，并計算出棄土場的容量，確保施工過程中不發(fā)生無場地棄土的情況，或在棄土場用完前落實新的場地。
2)根據(jù)棄土場與施工作業(yè)區(qū)的相對位置以及周邊自然地形和征地實際情況規(guī)劃出最合理的車輛行走路線。
3)實地踏勘車輛行走路線，確定臨時道路的修繕方案，此時應重點關注沿線的原有橋梁、陡坡和軟弱路基等路段，并確定出即能保證安全使用又節(jié)省投資的處理方案。
4)施工單位機械設備和人員的進場應從一開始就做好統(tǒng)計和備案工作。目前土石方施工單位的機械設備和施工人員大多采用分包的形式，只有加強統(tǒng)計和備案工作才能實現(xiàn)對其的有效管理。
5)首級測量網(wǎng)控制點應及早協(xié)調(diào)業(yè)主確定，其對后續(xù)施工的正確性起到?jīng)Q定性的作用，應引起足夠重視。
5.2 施工組織總體設計審查
本核電站正挖工程兩家施工單位均編制了施工組織總體設計，但其施組設計的環(huán)境條件均建立在征地完成不考慮居民未搬遷對施工產(chǎn)生影響的基礎上。由于征地搬遷工作與正挖施工基本上是同時進行的，因而施工單位前期編制的施工組織總設計基本失去了對施工的指導意義。
在本次施工中我們只能根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，逐步調(diào)整施工方案和施工作業(yè)面，既要保證施工生產(chǎn)的正常進行又不能影響村民的正常生活和征地搬遷工作的有序進行。
通過此次施工管理的實踐，本人認為在今后土石方正挖工程的施工組織設計中應重點關注如下問題：
5.2.1 施工區(qū)段的合理劃分
首先在施工大區(qū)段的劃分規(guī)劃時要充分考慮實體工程施工順序，將需要提早施工的子項規(guī)劃在一個區(qū)段內(nèi)，以便在后續(xù)的施工進度計劃中將該區(qū)段優(yōu)先安排及早完工。
在本核電站正挖工程施工中，我們將核島區(qū)域、攪拌站區(qū)域和土建生產(chǎn)生活臨建區(qū)域單獨劃分為施工單元，制定專項進度計劃進行監(jiān)控，確保了這些區(qū)域的提前完工并移交，從而保證了核電站第一罐混凝土澆筑(FCD)節(jié)點按期實現(xiàn)。
5.2.2 綜合考慮排水溝道和主要運輸?shù)缆吩O置的合理性
場區(qū)地下水位標高在19.16米，場區(qū)原始標高平均為30米，開挖豎向分層為5米，在完成頂部兩層開挖后開始出現(xiàn)地下水。為使地下水能夠順利排出場外，我們在通向開挖工作面的臨時道路旁設置排水渠，并使整個開挖場地形成南高北底的地形，地下水通過小的臨時排水溝匯入路旁的排水渠自然流出場外。
由于初期征地未能完成，影響到了施工臨時道路和排水渠的設置，本項目場內(nèi)臨時道路和排水渠的設置不夠合理，部分區(qū)域的地下水是用柴油泵抽送的方式排出場外的。通過對此次施工經(jīng)驗的總結(jié)，我認為應在初期規(guī)劃道路時同時考慮排水的需求，充分利用地形高差實現(xiàn)自然排水，這樣才能降低成本保證進度。
本項目為大面積開挖，北側(cè)有低于場坪標高的自然泄洪通道，場內(nèi)臨時道路應按照“井”字型布置，將各施工段分隔成百米左右見方的區(qū)格，南北向道路均應保證南高北低的適當坡度，使道路旁的排水渠能夠順利實現(xiàn)自然排水。每層開挖接近尾聲時應先對排水渠和臨時施工道路進行降標高施工，這樣可以最大限度的排出區(qū)格內(nèi)的地下水，給下一層的開挖施工創(chuàng)造出干燥的施工環(huán)境從而提高施工速度。
5.2.3 施工機械分組調(diào)配的合理性
大方量的土石方開挖工程應采用機械化開挖方式進行施工，按照施工環(huán)節(jié)分為土石方開挖裝車機械、運輸和棄土場平土機械三類設備。此三類機械設備必須根據(jù)開挖的土質(zhì)性質(zhì)、轉(zhuǎn)運距離和道路狀況以及棄土場情況進行合理的選型和搭配，只有這三方面達到高度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才能達到最佳的生產(chǎn)率。下面根據(jù)項目的正挖施工實例介紹一下各類設備的選擇原則。
1)開挖裝車機械
土石方開挖機械主要有：推土機、鏟運機、單斗挖掘機(包括正鏟、反鏟、拉鏟、抓鏟等)、裝載機等。目前工程上常用的為單斗反鏟挖掘機，其主要品牌有日本的小松(KOMATSU)、日立(HITACHI)、韓國的現(xiàn)代(ROBEX)和美國的卡特彼勒(CATERPILLAR)。本項目施工中使用的反鏟挖掘機基本選用了上述四種品牌。
挖掘機型號的選用應根據(jù)地形和地質(zhì)的實際情況確定，本項目開挖區(qū)域地形基本平坦土質(zhì)主要為砂性土比較松軟，所以選用了1.0至1.4立方米較大斗容量的反鏟挖掘機，這樣能夠獲得最快的開挖裝車速度。
2)運輸機械
由于本項目渣土運輸?shù)缆返某休d能力有限，我們選用了15至20噸的十輪中型載重卡車進行渣土的運輸，車輛滿載后的行使速度能夠達到10公里/小時。
3)棄土場平土機械
平土機械本項目選用了大馬力的推土機和裝載機，從實際功效看，裝載機對棄土土的整平效率優(yōu)于推土機，主要原因是裝載機的速度更快靈活性更強。
單臺挖掘機一般需要15米寬的工作面，才可保證不會相互影響;我們根據(jù)實際工作面的具體情況布置挖掘機，以單臺挖掘機的工作速度及車輛運土返回的時間配備運輸車輛;挖掘作業(yè)面的最優(yōu)狀況是一車在進行裝車時，有另一車輛在調(diào)整進入預備車位，前車完成裝載后離開的同時后車駛?cè)胙b車位置，在裝車的過程中第三輛車回到挖掘工作面并調(diào)整進入預備車位，照此形成循環(huán)往復保證挖掘機連續(xù)工作。
單臺推土機或裝載機可照顧20米寬的棄土場平土工作面，20米的工作面可容納5車卸土，推平一車卸土平均用時2分鐘，單臺挖掘機平均挖裝一車土用時4分鐘。如要使土方的挖裝和棄置相平衡，挖掘機械與平土機械的比應為2:1。
運輸車輛的總數(shù)量配備需考慮道路的流量承受能力，運距長短和行車速度是主要影響因素。運輸車輛的總數(shù)制約著開挖和棄土工作面的數(shù)量。
通過分析我們可得出如下結(jié)論：
土方挖裝、運輸和棄置三方面是相互制約相互影響的，只有通盤進行規(guī)劃考慮，使三方面達到協(xié)調(diào)一致才能達到最佳的生產(chǎn)效率。在出現(xiàn)問題時，要找到以上三方面最薄弱的環(huán)節(jié)進行改進，才能收到良好效果。
5.3施工過程中的管理重點
5.3.1對臨時施工道路和排水渠的管理
臨時施工道路和排水渠是土石方開挖的重要輔助設施，保證其平整和通暢對施工進度有著重大意義。目前土石方施工單位多采用勞務分包的形式雇用施工車輛和機具，其結(jié)算方式多是依據(jù)土石方的挖運量，臨時施工道路和排水渠的修整產(chǎn)生的挖運土石方量很少，所以沒有施工隊愿意施工，最終產(chǎn)生的結(jié)果便是道路坑洼不平，排水渠堵塞無人主動修整。必須項目管理方下達強制性命令，施工單位才進行修整而且多采取能拖則拖的態(tài)度。
本人認為可采取如下兩種方法解決此問題：
1)采用機械臺班費用結(jié)算方式組建獨立的臨時道路和排水渠施工維護隊伍，專業(yè)負責臨時道路和排水渠的修建和維護。此方法的優(yōu)點是責任明確，管理方便有效;缺點是工程費用結(jié)算比較復雜，操作相對困難。
2)將臨時道路和排水渠按照所屬施工隊的作業(yè)區(qū)域劃分給施工隊，明確其修建和維護的責任，制定相應的維護標準(如：道路坑洼的最大面積和深度等)，監(jiān)督各施工隊的執(zhí)行情況確保臨時道路和排水渠的通暢。此方法的優(yōu)點是無需另外結(jié)算道路和排水渠的修建維護費用，商務上便于操作;缺點是管理難度大，現(xiàn)場協(xié)調(diào)困難。
項目管理方可根據(jù)施工單位的實際情況選擇以上方式之一來解決臨時道路和排水渠的修建維護問題。從而確保施工現(xiàn)場道路平整，排水通暢。
5.3.2對棄土場地的管理
本項目棄土場地為一東西長1公里，南北寬150米至300米的狹長區(qū)域，且還要為不斷進行的堆高作業(yè)留出坡道位置，棄土作業(yè)面受到一定的限制。
初期由于沒有合理的規(guī)劃棄土場地，施工單位隨意進行棄土造成坡道堵塞，棄土作業(yè)面凌亂，各施工隊相互干擾等現(xiàn)象。在發(fā)現(xiàn)此類問題后我們及時對棄土場地進行了規(guī)劃，明確了兩家施工單位對棄土場地的使用區(qū)域和各自的車輛行走路線，使棄土作業(yè)面達到了最大化，解決了一度制約施工進度的棄土場堵車、棄土速度慢的問題。
項目管理單位必須重視棄土場地的合理規(guī)劃，并加強監(jiān)控管理，才能保證棄土場達到行車通暢，棄土作業(yè)面寬敞，堆高順序合理。
5.3.3回填質(zhì)量控制
回填質(zhì)量的控制指標是通過土工實驗得到的壓實度系數(shù)，但在回填施工之前必須進行兩項準備工作：回填土樣的擊實實驗和回填實驗段的工藝評定。前者用于確定壓實系數(shù)的參照標準，后者用于確定回填施工的工藝過程。只有認真的做好這兩項準備工作才能為后續(xù)回填質(zhì)量的控制打下良好的基礎。
回填施工過程中質(zhì)量控制人員應對所有的壓實度實驗取樣進行見證，并要加強對碾壓過程的巡視和檢查，以確保施工單位按照規(guī)定的遍數(shù)和工藝要求進行碾壓作業(yè)。
由于回填施工每一層均屬于隱蔽工程，總包單位應及時關注和檢查施工單位和監(jiān)理的施工記錄、隱蔽驗收記錄和檢驗批，確保交工資料的完整性和真實性。
對于回填質(zhì)量控制，我們在本項目的實施中有這樣一個管理上的失誤供大家借鑒：
回填質(zhì)量不僅取決于施工質(zhì)量，更重要的因素還有回填料的優(yōu)選，良好的回填料將對回填質(zhì)量起到至關重要的作用。本項目在原始地表下有一層厚約6米厚的紅色粘性沙土層，此土易于壓實是優(yōu)質(zhì)的回填料。由于我們沒有通過地質(zhì)報告對下部土層的性質(zhì)進行認真分析，只是憑經(jīng)驗認定下部土層應該是更優(yōu)質(zhì)的回填料。另外由于工期緊張我們將大部分的粘性紅沙土迅速挖除運往了棄土場。在挖到下層土體才發(fā)現(xiàn)該土體粘性和含水率均太高，用于回填必須進行晾曬和摻砂石處理才能保證壓實質(zhì)量，此時我們才意識到前期挖除大部分的粘性紅沙土是錯誤的，應進行適量的預留用于后續(xù)的回填施工。
經(jīng)驗總結(jié)如下：
施工前應對場內(nèi)各土層土質(zhì)進行詳細的綜合分析，確定回填的最佳用料，施工中對所需的土層進行合理預留，用于回填施工，從而保障回填質(zhì)量。
5.3.4進度控制
對于施工單位編制的進度計劃應要求盡量全面詳細，必須包含施工單位管理人員進場計劃，車輛機具進場計劃和工程進度計劃，三項計劃要密切聯(lián)系配合才能保證施工進度。
本項目施工中采用周報和周滾動計劃對施工進度進行跟蹤檢查，并且項目管理單位對車輛和挖掘機械進行不定期的數(shù)量統(tǒng)計核實來確保計劃的實現(xiàn)。
此種控制方法的不足之處是過于粗放，有時總方量上雖滿足了周計劃，但經(jīng)常出現(xiàn)在急需交工的部位卻進展緩慢的情況。其主要原因是施工單位用容易施工部位的土方量代替了較難施工部位的土方量。
針對這種問題我們應要求施工單位根據(jù)不同的施工部位編制單獨的施工計劃，對于重點區(qū)域應編制專項施工計劃單獨進行控制和考核。
5.3.5安全管理
目前土石方施工單位的施工機械和作業(yè)人員多以勞務分包的形式進行組織，人員構成相對比較復雜，項目管理單位應對施工單位進場的機械和人員進行完備的登記和備案，做到有據(jù)可查，這樣可以防范偷盜和群體事件的發(fā)生。
對施工單位管理人員的職責和到位情況應密切關注和檢查，確保其各項管理制度執(zhí)行的有效性。
施工過程中重點關注臨時道路各種危險警示標牌的設立，車輛行駛速度的控制，防范交通事故的發(fā)生。
監(jiān)控施工單位對勞務分包隊的付款細節(jié)，確保施工人員能夠拿到勞動報酬，防止因工頭卷款逃跑而產(chǎn)生薪酬爭議事件，影響工程形象。
5.3.6施工費用支付管理的探討
工程公司目前施工費用的支付完全是依據(jù)進度計劃對完成的工程量進行合同價款的支付，現(xiàn)場只能對完工的質(zhì)量和數(shù)量進行核實并提供意見給商務部作為支付依據(jù)。此種支付方式過于粗放，對于正挖施工其結(jié)果是只要施工單位完成的總方量符合進度要求，其必然可以獲得進度款的全部，這樣便造成現(xiàn)場對施工單位的工程局部進度和文明施工等方面缺乏控制手段，不能充分的引起施工單位的重視。建議商務部對詳細進度完成情況和安全文明施工情況單獨列項進行考核，由現(xiàn)場給出考核意見，并與合同款支付掛鉤，這樣可以加強現(xiàn)場對施工單位的控制手段以利于現(xiàn)場的管理。
6.結(jié)論
核電廠土石方正挖施工因廠址的不同具有明顯的差異化特點。施工管理者在施工前必須根據(jù)不同項目各自的地質(zhì)條件、征地及周邊環(huán)境狀況制定對應的施工技術方案和管理措施，在施工中必須抓住管理的重點難點并及時根據(jù)實際客觀條件的變化調(diào)整施工部署。作為總承包單位的工程公司必須因地制宜、因時制宜的對土石方正挖施工進行有效管理才能保質(zhì)保量地完成施工任務。
參考文獻
[1]李生海. 路基土石方工程的施工控制[J].科技信息， 2009,(19)
[2]蔡東，申鳳軍，陳雅茹. 土石方填筑工程施工質(zhì)量控制要點分析[J].黑龍江水利科技，2010,(11)
[3] 張克龍，李文耀. 土方施工機械選擇匹配運算模型的應用[J].山西交通科技,2002,(03)
