机修梯田的施工组织设计与成本估算

杨挺博，王素玲，杨文辉

(1.行唐县水务局，河北 行唐 050600；2.河北环京水利水保工程咨询有限公司，河北 石家庄 050011)

坡耕地综合治理是国家为防治水土流失、改善农业生产条件实施的一项重要的基础工程。近年来在北方土石山区根据坡耕地地形，灵活选用机修梯田施工机械，采取合理的施工组织方案，控制挖填平衡，取得了事半功倍的效果。

1 机修梯田的机械性能

1.1 挖掘机

挖掘机是工程建设领域使用最为广泛的一种大中型施工机械，具有挖掘、平整、撒土、搬运、夯实、行走等功能，可360°任意旋转、起高垫低、平整土地。单斗履带式挖掘机适宜在坡度均匀的10°～25°坡耕地上沿等高线整平筑埂，修成宽度不同的田面，缩短坡面径流线，减少坡面径流对土壤的冲刷，是坡改梯施工的主要整地机械。但是挖掘机不适用于超过自身回旋直径的远距离土方调运，在不能按等高线整地的坡耕地使用受局限。

1.2 装载机

装载机是短途自装自卸的土石方运输机械，适宜在5°～15°、地形起伏的坡耕地上起高垫洼、短途搬运土方，达到整平田面、碾压填方、蓄水保土的目的，是坡改梯工程的主要整地施工机械。但是装载机在行走过程中会碾压田面造成土壤板结，后期需要拖拉机牵引双铧犁或旋耕犁对田面进行耕翻松土，否则无法耕种。

2 不同地形的施工组织方案设计

坡耕地综合治理的核心是整平田面、修筑田坎，由于各地地形不同，因此，在坡改梯过程中要因地制宜设计施工组织方案，控制土石方挖填平衡，发挥不同施工机械的作业特长。

2.1 坡度均匀地形

在坡度均匀的坡耕地施工首选挖掘机。根据原地面坡度、田坎高度、梯田毛宽、田坎坡度等设计参数，按照建设单位施工要求，在施工山坡每隔5～15 m用水准仪测出等高点，用白石灰将测点标注清楚，供挖掘机机手施工时参考。一组等高点就是梯田的基准面，上下相邻各等高点的间距(或斜长)决定了梯田的田面宽度。坡度相同的山坡，田面宽度与工程量成正比，因此适当选择田面宽度是提高整地效率的关键。一般要求原地面坡度在5°～25°时，田面宽度选择4～14 m比较经济合理。一般收割机或旋耕犁的作业宽度为2 m，因此田面净宽应为农机作业宽度的整倍数。机手参照等高点，通过横向、纵向起高垫低和平整田面即可完成土坎梯田田面整平作业。当梯田里侧遇到稍硬的岩石或原状土不适合植物生长时，可按施工要求适当超挖，先用生土修筑田坎，再用表层土回填田面，实现表土复原。当边埂需要碾压时，可调整挖掘机外侧履带从边埂上通过；当边埂需要加高时，可调转车身撒土培埂。为了不影响农民耕种，田面挖掘机履带压实处可用铲斗翻松整平。

2.2 坡度起伏地形

坡度起伏地形包括中间高两端低的“凸”形、中间低两端高的“凹”形、一端高另一端低的“↘”形及起伏多变的波浪形。在地形起伏的坡耕地首选装载机施工。装载机尤其适用于纵向高差较大而又无法打破地界的坡耕地整修，可利用其纵向整平田面，将田面驼峰处的多余土方填至低洼处，实现田面纵向水平。有灌溉条件的梯田要预留1/500的纵坡，在田面基本水平的基础上修筑田坎和蓄水埂，或者在整平田面的同时兼顾修筑田坎。因轮胎反复碾压，需要在整平田面后随即用机耕犁耕松或用旋耕机整平，否则天气干燥时容易形成干硬的土块，影响耕种。

2.3 复杂多变地形

许多坡耕地地形复杂，任何一种施工机械单独工作都难以胜任。复杂多变地形的最佳作业方式是装载机和挖掘机配合作业：当需要远距离搬运土方时，可利用装载机短途装卸运输；当需要上下游或横向搬运土方时，可发挥挖掘机的优势。这样能够扬长避短，最大程度地发挥各种机械的整地优势，降低整地成本。

许多低山丘陵区地形破碎、沟壑纵横，顺坡耕作情况普遍，且每户坡耕地面积不等，田面宽度、长度不一。在目前坡耕地分散、家庭联产承包的情况下，许多施工区难以打破地块界限，无法按地形统一规划施工，给机修梯田带来诸多不便。因此在具体实施过程中，对于田面高低误差在2 m以内的，应以户为单位，起高垫低，纵向整平，灵活掌握田面宽度；对于田面高低误差在2 m以上的，应分段纵向整平，同时为不影响农户耕种，可在高低不同的两块梯田田面内设过渡斜坡，以方便耕作和运输。

2.4 后期人工整修

挖掘机和装载机属大中型施工机械，其机械动力一般在110 kW以上。在修筑水平梯田时，机械操作重点是横向掌握挖填平衡，纵向控制总体水平误差100 m内不超过1 m；梯田外边埂碾压密实，梯田内有0.5 m的活土层。受机手操作水平限制，梯田局部可能出现高低不平的情况，单靠机械整修要消耗较多的作业时间，降低生产效率，因此后期一般需要投入少量的人工进行辅助性培埂、整平等修复性细致作业。

后期人工整修的重点是将蓄水埂纵向整平、踩实拍光，使其高度符合设计标准。当纵向误差超过0.2 m时，要分段整平，调整埂顶高程，增加横向土埂，规格与外蓄水埂相同；在填方较多的原地形沟谷处，要采取人工夯实、径流回灌等措施加固田坎；结合田面整平，要将梯田内不适合农作物及林果树生长的碎石、树根剔除。

3 机修梯田的整地成本估算

机修梯田的整地成本受地形坡度、机械种类、机手工作效率、社会环境等影响，其成本为一个大致估算的范围值。

3.1 地形坡度成本

坡耕地整地成本主要来自土方工程量。在梯田优化设计的前提下，地形坡度越大整地工程量越多，坡度5°～25°时地面坡度每增加1°，整地工程量平均增加75～80 m3。

3.2 机械作业成本

机械作业成本取决于机械种类、燃油价格、机手作业熟练程度等。在统一规划、施工的前提下，按熟练机手测定机械作业成本为7 500～14 500元/hm2。

3.3 社会环境成本

机修梯田受施工地社会环境影响较大，主要表现在政府行政协调能力、群众认知程度、经济基础等方面。坡改梯工程如果能打破农户现有地界、统一规划、统一施工、竣工后重新分配，则不仅可以降低25%～40%的机械整地成本，而且梯田规模和整体质量将显著提高，反之将增加机械作业成本2 000～5 800元/hm2。

3.4 后期人工整修成本

机修梯田很难一次成型，适当投入人工从事田坎修整、蓄水埂整平、踩实拍光、田面局部修整、表土回填等细微作业，可以减少机械作业台时、降低整地成本。机修梯田后期人工整修需投工30～60个工日/hm2，按80元/工日计算，后期人工精细整修成本2 400～4 800元/hm2。

3.5 综合成本

根据以上几项分项成本，估算坡度5°～25°机修梯田的综合成本见表1。当然，施工机械选用不当、机手缺乏施工经验、施工组织方法欠妥、当地社会环境欠佳等都可能导致机修梯田成本大幅度增加。

表1 坡度5°～25°机修梯田断面要素及综合成本

4 机修梯田的施工技巧

4.1 自上而下按等高线推进

在地形坡度均匀的坡耕地租用挖掘机施工，要先测定等高点作为田面基准高程，然后挖上游填下游、整平田面、修筑碾压田坎和蓄水埂、挖松车辙痕迹一次完成，逐步向前推进，第一层梯田完成后向下修第二层梯田，以此类推，直至修到坡脚。避免超出挖掘机回旋直径的远距离调运土方是提高挖掘机工效的关键。

4.2 找准挖填平衡的临界高程点

在地形起伏多变的坡耕地租用装载机施工，要先找准挖填平衡的临界高程点作为田面基准高程，然后起高垫低一次完成，并逐步向前推进。经验丰富的机手目测即可确定田面高程，新手通常采用自高处向低处逐层剥离的施工方法，容易出现只顾眼前局部整平，而忽略了整个地块的挖填平衡，造成土方二次搬运，影响机械台时效率。

5 机修梯田的组织管理

5.1 建立以完成面积为基础的绩效考核机制

在坡改梯施工中，只有发挥管理者的聪明才智，将不同施工机械为我所用、用其所长，才能实现质量好、速度快、投资少的既定目标。有的管理人员对机修梯田心中无底，不了解各种施工机械的性能特长和作业定额，盲目租赁机械，按工时计费，勉强凑合施工。看似机声隆隆、车来车往、场面壮观，但因机手综合素质不高导致装载机、挖掘机出工不出活。对每台作业机械建立以完成整地面积为基础的绩效考核机制能避免机手消极怠工的行为，降低机修梯田的整地成本。因此，在与施工单位签订合同时应将完成整地面积作为验收付款的基础依据，杜绝不计整地效率、好坏不分、按台时付款的“大锅饭”弊病。

5.2 建立以初设为标准的质量评价体系

梯田整地面积由田面净面积、蓄水埂及田坎占地面积两部分组成。验收时，原则上应先测量小地块，然后汇总到小班，作为小班的治理面积。若小地块零散或者数量特别多，可将类似或相邻地块适当合并，但要注意小地块的面积合计应与整个小班面积相吻合。对于地形特别不规则的小班，也可以用GPS沿小班边界量测完成。

机修梯田竣工后应及时组织初验，为节约时间，应由建设单位技术人员、施工方代表、工程监理三方组成技术验收小组，逐小班、逐地块实地测量确认，现场填写相关表格，核对无误后由参加验收人员现场签字盖章，作为梯田工程初验的基础数据。验收时测量田面净宽、田坎高、田面长3个数据即可确定治理面积，蓄水埂高、埂顶宽、内外边坡坡度一般为设计的固定值，低于设计值即为不合格工程，要返修加固。可以将现场测量的部分数据输入预制的电子表格，设计好公式，自动计算原地面坡度、梯田面积、工程量、用工数据等。若验收时发现工程质量缺陷或面积不够，验收组应提出工程整改意见，责成施工方限期完成，直至工程全部合格。