天津市市政工程设计研究院天津300051
摘要：在道路工程中，除了安全是需要被重点关注的对象外，工程的可实施性和效益性也是十分关键的部分。运用优化模型的土石方工程，可以在一定程度上减少工程所需的数据及计算量，在工程的实际应用中大大增强其实用性。笔者在文章中，将对土石方工程进行介绍，并进一步分析其在工程的实际应用中给工程带来的改进和突破。
关键词：土石方；优化；道路工程；调配模型
在现代道路的建设中，土石方的优化调配不论是对公路还是铁路，都是极其主要的一个工程环节，它对提高整体工程的经济效益具有十分深远的影响，以降低系统费用为最低，优化庞大的数据量，规划良好的数据的模型。这一优化模型工程能在一定程度上使开挖料的利用率达到最大化，使地表的动植物在最大程度内得到保护，并在同时缩小废料的排放量，实现最小化的工程系统费用，达到环境保护和减少资源浪费的最终目的。
1土石方的工程实操
在实际施工中，土石方工程有两种操作手段，分别是机械和人工。在建筑工程的实操中，首先要确定挖土填土起点的标高；其次这就要求施工人员在施工前通过资料和采集的报告，充分的了解施工地的地质情况，包括土的干湿度，地下岩石的硬度和年份，了解施工方法，如挖填运土和排水等等；定额项目分析，例如运土及分项工程，挖土、回填土以及平整场地；分别计算湿、干土的工程量等等。
1.1.人工挖土方
人工挖土方要根据土壤类别，施工方法等分别按：
人工挖孔桩：土方量按桩断面积乘以设计桩孔中心线深度计算。
在挖土方时，选择地下土层的厚度大于三十厘米的不凹凸路面，此时，槽的长宽应该大于三米，或是选取坑底大于二十平米的坑作为挖土方。
而挖地坑则恰恰相反，它的坑底要选择小于二十平厘米的坑底，且它对长宽构成的比例也有一定的要求，比如其中一条就要求宽大于长的三倍。
而不凹凸的路面在施工前也需要平整，在要求的范围内，将凹的部分填平，凸的部分挖平打磨平。
真正增加计算量的就是人工操作的回填土，在工程计算公式中，运土量是挖土量与回填量的相减值，在这个计算结果中，结果大于零说明余土外运，结果小于零说明挖土回填。
而另一个施工工作挖地沟，也要求符合规范，沟深要比三倍的沟的表面宽度大，而下沿至沟底，沟的宽度也得控制在三米之内。
1.2.机械土方量定额
机械挖土方是一个复杂的机械操作工程，在实际操作中，要考虑距离、器械设备种类及施工地地质的不同，在不同的情况下，分别分析统计机械土方量的值。
自卸汽车按挖、填重心区最短距离计算，考虑坡度系数；铲运机按挖、卸重心区加转向距离45m计算；推土机运距按挖方区重心至填方区重心的直线距离计算。
在执行机械土方量定额时，应注意几点：对待不同的对象，要采用不同的计算方法，在以下几个情况下，如土层的平均高度不超过三百毫米的情况下，要将推台系数扩大1.17倍；如人工开挖土方死角时，约处理土方的十分之一，计算时将系数扩大二倍；如在对堆积土进行施工时，因为部分堆积土没有被压实，因此计算时也要区别对待，将其系数缩小0.73倍。
2土石方工程的优化调配模型
2.1.土石方工程优化调配的工作
2.1.1土石方废料区的分离方法
在土石方工程的优化调配中，废料区的分离，废料的堆放都是需要重点关注的问题，同时，这一部分在优化的整体工作中也占据重要地位。因任何原因产生的废料在后期的工程中都是不可以在未经处理的情况下二次使用的，在建立模型时要为这部分废料建立专门的处理区域，保证废料和建筑施工是分离的。
2.1.2考虑土石方的密实度
土石方的具体数据会随着内外界因素的改变而产生变化，包括土石方的体积和它的密度等等，在对土石方进行调配时，前期准备过程中，要将这些易变因素，易因为变化对工程数据产生重要影响的部分做好完善的考虑和计划，列出不同情况的应对措施和相应的计算分析方法。
2.1.3合理分割开挖区和填筑区
在实际工程模型建立的过程中，开挖量以及填筑量在平面坐标上表现的形式是离散的，这样离散的数据在对其进行分析计算时是不可行的，因此，在模型的建立时，在施工情况和设计理念允许的情况下，尽量对这一部分进行简化处理，简单来说，就是指在一个指定的范围内，开挖量，填筑量都被调配到坐标轴上，成为一个相对稳定的点，这个点也成为了土石方量计算的“质心点”。
2.1.4注意运输距离
在调配优化土石方时，有一个很直观的问题就是距离问题，工程耗损也与此息息相关。因此，在满足工程设计需要和施工质量要求的条件下，对距离进行控制是必不可少的，具体的方法是通过坐标的建立，标识出开挖点，标识出填筑点，让数据在尽可能少的情况下，计算出距离的最优值，保障工程能在庞大的规模下尽量精简。
2.2土石方工程的优化调配模型
在明白建立模型的注意点后，就要对具体建立模型的方法进行分析。
对系统元素进行编号
首先，要为模型的主要区域编号，如下所示。
（A个）开挖区编号：A=1，2，…，a；
（B个）填筑区编号：B=1，2，…，b；
（C个）借土区编号：C=a+1，a=2，…，a+c；
（D个）弃土区编号：D=1，2，…，d；
（E个）废料区编号：E=a+c+1，a+c+2，…，a+c+e。
盘点已知条件
参考历史数据和设计施工方案，根据模型的几大区域的位置，结合道路的其他相关数据，计算出其他已知条件，为模型建立打下基础。
确定决策变量数据
在土石方调配系统的数学模型中，决策变量为模型中的待求变量，也就是说，施工时段内各个时段、各个部分的组成要素，从填筑项目、开挖项目及弃方场等料物之间计算得出的调配方量。
3土石方调配的实际应用
关于土石方调配的实际应用，以长春某个政府工程为例，在其市区的四环路上建设的互通公路桥梁工程，计划采用土石方优化调配的方法来对比分析优化调配方案给工程造价、施工时间、工程管理等带来的优势。
泉眼镇采石场目前现状是采矿群较集中，在政府决定实施土石方调配工程时，正好是该采石场的施工淡季，场地上正在施工的器械已经回收大部分，在研究前要考虑预约开采所需要的时间，避免研究时间数据的误差。伊通县的景台镇采石场有47家，分布较广，约有三十万立方米上下的石屑利用量。两个采石场距离南环苏家屯水塘约三十五千米，景台镇山皮石的出厂价是每立方十元，泉眼镇山皮石的出厂价是每立方十五元。计算预算定额，山皮石的预算价格为每立方三十二元。通过实际调查得出的山皮石单价要偏低然而计算预算定额得出的价格要偏高。由此可知，根据政府工程的试验结果，在用历史数据和资料统计分析出的各项数据来计算工程造价时，会产生许多多余的费用，在实际应用中是没有这部分耗损的。一个好工程不仅设计并考虑方案优劣，还要注意经济效益。实验结果显示，土石方优化在实际施工计划中可以大大节约不合理的费用，它的优势有目共睹。
结语：
笔者在本篇文章中，提出了土石方的优化调配对提高整体工程的经济效益具有十分深远的影响，通过对土石方工程的介绍，优化调配模型的分析，得出建立土石方模型以降低系统费用、规划良好数据、优化庞大数据量的具体实施步骤，希望能对以后的土石方模型施工工作做出一点贡献。
参考文献：
[1]刘保君.道路工程土石方优化调配模型与工程应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（28）：1686-1687.
[2]孙勇超.分层法在道路工程土石方开挖施工中的应用[J].建材与装饰，2017，（25）：243-244.