1.3 开挖与填筑工程施工特性

1.3.1 施工特点

土石方工程是水利水电工程中主要的分部工程之一，有时也单独成为单位工程，一段包括土石方的开挖（钻孔、爆破、拼装、运输）、填筑（运输、摊铺、平整、压实）等主要施工过程以及场地清理、测量放线，施工降排水和安全支护等施工准备与辅助工作，其施工特点有以下几点。

（1）土石方工程普遍规模大、工期紧。土石方工程通常都具有工程规模大、作业范围广、工期要求紧、施工强度髙和施工对象部位集中的特点。土石方施工贯穿于整体工程的施工全过程，且一般都是单项、单位工程的前期工序，占直线工期，与其他工程项目多有干扰，应从系统管理的角度，精心筹划、安排，以减少对后续工作的影响。

（2）采用成龙配套的机械进行施工。土石方工程施工，常采取设备机群机械化作业，辅以较少的人工作业。影响因素多，管理要求高，应特别注重设备选型配套、运输线路规划、挖填协同作业及实施土石方平衡等；应按照流水作业原则，做好机械设备的生产调度管理，加强机械设备维护管理与道路维护，提高设备的完好率、利用率，充分发挥设备效率。

（3）挖填平衡的经济性影响较大。土石方挖填平衡和就地利用，是在土石方运输量或土石方运输成本最低的条件下，确定挖填方区的土石方调配方向和数量，可以减少开挖料的中转和废弃，实现开挖料综合利用；合理调配，可减少运距，缩短工期，提高工程效益。土石方平衡还可减少弃渣和堆存占地，减少渣场拦挡、坡面防护、防洪排导及进行复垦、恢复植被等费用，节约成本。

（4）自然及环境因素干扰多。土石方工程施工与自然条件的关系极为密切，露天作业受气候和水文、地质条件的影响因素较多。土石方工程地质环境、岩土性质复杂多变，开挖揭示的地质情况和岩土参数往往与设计依据的条件不相符合，差异较大时，往往需要设计变更。水利水电工程施工不可避免地要进行江河导截流，涉及不同截流时段水文参数变化、工程量变化等，可变因素多、实施难度高，其成败关系到工程主体顺利实施。冬雨季节、台风地区、高寒地区、高原缺氧环境等自然条件都可能对施工造成干扰。

（5）质量、安全及环境保护要求高。水利水电工程土石方工程都与水工建筑物密切相关，其施工质量事关工程建设的“百年大计”，关系到下游人民生命、财产的安危，工程施工质量要求较高。土石方施工多涉及高边坡、深基坑以及工程爆破等危险作业，工程本身的安全及施工安全工作十分重要。土石方施工还涉及占用土地，而且施工过程会产生大量的弃渣、扬尘、废气、排水及噪声污染等，弃土防护不当时，会造成水土流失，所以土石方施工应加强节能减排、环境保护工作，确保安全生产、文明施工。

（6）施工理论及经验的局限性较强。土石方工程施工所采用的计算理论、统计分析多为半经验理论，参数选取范围大，计算结果不精确，需要在施工中试验验证，因此原位测试、实体试验、原型观测、生产性试验等对于检验工程设计的合理性和监测施工质量与安全具有特别重要的意义。“一带一路”战略将使西部开发建设项目面临更加复杂的地形、地质条件（包括高地震烈度、高地应力、喀斯特岩溶等）和更多的高边坡和深厚覆盖层难题，将在更不利的环境条件下修建各类高坝大库。土石方工程有些技术还处于成长发展阶段，有些问题亟待进一步完善、解决。

1.3.2 基本要求

土石方开挖与填筑工程受不同的工程地质、水文环境及工程的质量、安全与环保要求以及施工效率、效益等影响，一般具有以下基本要求。

（1）土石方开挖与填筑工程应做好施工组织设计工作，对开挖作业面、施工道路、储备料场、填筑作业面、弃渣场地及生产、生活设施进行总体规划，贯彻不占或少占农田、林地和有利于改地造田、护渣固土的原则，减少植被破坏和水土流失。

（2）土石方开挖与填筑应根据地质条件、岩土特性、建筑物布置和控制性节点工期要求进行施工部署。开挖与填筑应采用分期、分层、分区、分段的方式进行施工，施工组织应采取流水作业方式进行。

（3）土石方开挖与填筑应进行土石方平衡，在土石方运输量最小或经济成本最低的条件下，确定挖方调配方向和数量，达到缩短工期和节约成本的目的。进度安排上应使挖方弃料与填方取料相结合、临建设施与永久设施相结合，尽量安排挖填同步作业，减少堆存和倒运，避免迂回运输，增加工作效率。

（4）土石方工程应注重机械设备的配套选型，注重主导设备和辅助设备的性能、型号及数量等的配置,解决好机械化施工中的排队问题，使得机械化机群作业整体效能最佳、效率最高；重视机械设备使用计划、调配安排的准确性，注重现场调度指挥管理，充分发挥机械设备流水作业的效能，保证机群作业的综合平衡，满足施工进度要求。

（5）运输道路的通行能力是土石方施工强度和整体机群作业效率发挥的关键因素，应重视前期的运输道路规划、设计、建设及后期的管理、维护，确保土石方工程的高强度需求。

（6）边坡支护是制约高边坡开挖的重要因素，降排水及基坑围护是制约深基坑开挖的重要因素。土石方开挖与填筑应做好施工专项技术方案的设计与优化工作，统筹考虑施工期排水、地下水降排、爆破设计、边坡防护、基坑围护、变形观测及物料检验、碾压试验等主要施工措施。

（7）水工建筑物基础开挖，体型轮廓复杂，建基面基岩质量要求严格，施工过程中对光面爆破、预裂爆破、边坡防护、保护层开挖、基底清理等技术要求高，过程管理严，验收要求细，质量的好坏制约着工程进度，应加强对基坑、基槽开挖轮廓的过程控制，及时进行测量、纠偏，精细化施工，确保施工质量。

（8）土石方填筑形成的水工建筑物，地基处理及填筑体压实质量要求高，高塑性土料、防渗料、反滤料、过渡料、堆石料，不同结构功能区的填筑料要求具有相应的物理力学特性及压实控制指标，不同填筑料的铺筑厚度、碾压参数还需要进行碾压试验确定，过程控制严，质量要求高，需要加强现场检验与监督，保证填筑质量。

（9）充分分析冬雨季施工对工程进度、质量、安全的影响，统筹安排，合理安排施工计划和制定土石方调配方案，尽量不安排或少安排在雨季进行大规模土石方施工，降低土石方工程施工费用。确需在冬雨季进行施工时，应制定科学、合理的施工专项措施，加强过程控制，确保施工质量、安全。

（10）水利水电工程土石方施工是在大江大河上改造自然的行为，必须要遵循河道所在流域的水势、雨情，要做好开挖基坑、填筑作业面、道路、渣场的防洪度汛工作，确保度汛安全。

（11）土石方工程的爆破规模大，一次起爆药量多，爆破效应危害大，对自身开挖边坡、相邻建筑物都有较大影响，因此对于地质条件复杂、环境因素众多的爆破作业，应进行爆破试验和过程检测，确保爆破施工安全。

（12）水利水电工程土石方施工常处于地震破碎带，岩石卸荷严重，节理裂隙发育，山体崩塌、泥石流等灾害频发。开挖深度深，边坡支护多，施工难度大，爆破作业、机群作业安全影响因素多，施工安全风险突出。应综合分析工程特点、水文地质条件和危险因素，制定专项安全施工方案，加强深基坑围护和高边坡支护，强化有地下水条件下和雨季时的施工管理，必要时要进行安全风险评估，建立应急预案。

（13）土石方施工常产生的扬尘、噪声、废气和工程废弃物，容易对周边环境及人员职业健康安全产生影响；土地占用、植被破坏、水土流失等将对区域环境造成长时段影响。水利水电工程的环境保护工作，事关行业的科学与可持续发展，因此要做好料场、渣场的植被保护及水土保持，防止发生泥石流灾害；同时要做好道路扬尘、噪声及废气的防治工作，统筹考虑建设、运营、养护的全生命周期总成本，逐步建立质量优良、进度可控、工地平安、环境协调、资源节约、员工和谐、管理科学的管理体系。