◎李喜強

本文以某段高速公路工程項目（下文簡稱A 項目）為研究對象。該公路工程路線方向為東北—西南向，總建設(shè)長度約為77.44km，采用雙向6 車道設(shè)計，設(shè)計車速為120km/h，路基設(shè)計寬度為33.4m。該公路工程項目中，包含一座長度約為1324.3m的特大橋、51 座總長度約為18312.12m 的大型橋梁、18 座總長度約為1149.8m 的中小型橋梁、1 座總長度約為607m 的中型隧道以及167 座通道和涵洞。通過數(shù)據(jù)資料可以看A 項目具有高墩橋、結(jié)構(gòu)物較多的顯著特點，安全壓力巨大，施工質(zhì)量要求較高。經(jīng)過施工單位細致、全面的實地勘查，發(fā)現(xiàn)項目所在區(qū)域地質(zhì)情況較復(fù)雜，需要多次進行高填深挖路基施工，路基施工難度較大，對高填深挖路基施工技術(shù)提出了較高的要求。

一、高填深挖路基施工前的邊坡穩(wěn)定性分析

在A 項目施工前，施工單位決定采用以下兩種方法分析和計算路基的邊坡穩(wěn)定性，以便更好地制定后續(xù)施工方案，把控施工技術(shù)。首先，利用工程地質(zhì)分析對比法對邊坡穩(wěn)定性進行評價，即結(jié)合工程所在區(qū)域的地形地貌、氣候類型、地質(zhì)構(gòu)造等數(shù)據(jù)信息進行定性類比和分析，根據(jù)分析結(jié)果對邊坡穩(wěn)定性進行科學(xué)、客觀的評價。使用該方法進行穩(wěn)定性分析時需要遵循以下基本原則：

1.基于對當(dāng)前地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，分析和確定人工邊坡可能發(fā)生變形的部位以及變形類型；

2.基于現(xiàn)階段自然邊坡已經(jīng)出現(xiàn)的變形規(guī)模及類型，推測人工邊坡的變形規(guī)模和類型；

3.對比人工邊坡的坡型、坡率、坡高與自然極限穩(wěn)定邊坡狀態(tài)，從而評價路基邊坡的穩(wěn)定性。

然后，分析人工邊坡破壞類型，選擇與之相匹配的力學(xué)計算方法，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行科學(xué)計算，掌握路基邊坡的穩(wěn)定性。由于力學(xué)計算方法種類較多，在選擇方法時應(yīng)遵循以下原則：

1.若邊坡破壞機制較復(fù)雜，必須結(jié)合數(shù)值分析法進行力學(xué)計算；

2.進行折線型破壞邊坡力學(xué)計算時，優(yōu)先選用不平衡推算力法；

3.進行直線型破壞邊坡力學(xué)計算時，優(yōu)先選用平面滑動面解析法；

4.進行土質(zhì)邊坡、填方邊坡、較大規(guī)模的破碎結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡力學(xué)計算時，優(yōu)先選用簡化Bishop 法。經(jīng)過對A 項目環(huán)境特征和數(shù)據(jù)信息的深入分析，施工單位決定選用簡化Bishop 法進行力學(xué)計算，即利用以下共公式進行精準力學(xué)計算。

當(dāng)明確力學(xué)計算方法后，科學(xué)選取邊坡各巖層厚度、內(nèi)摩擦力、粘聚力等計算指標(biāo)，完成最終的力學(xué)計算，從而精準掌握A 項目的邊坡穩(wěn)定性，為后續(xù)工作的施工奠定良好的基礎(chǔ)。

二、高填深挖路基的施工準備工作

1.線樁測量放樣與土石方施工調(diào)配。

在開始進行高填深挖路基的施工前，首先我們應(yīng)該對高填深挖路基進行土石方施工測量工作。同時應(yīng)該在進行施工測量工作的同時對不同路段的填挖方工程量進行合理計算，并進一步制定相應(yīng)的土石方施工調(diào)配方案。

2.路基排水設(shè)施施工。

此工作任務(wù)就是按照施工路基的邊線與施工實際范圍，開展路基截水溝、臨時排水溝以及導(dǎo)流渠施工工作，確保路基施工作業(yè)中路基排水施工作業(yè)區(qū)域基礎(chǔ)排水的通暢。

3.地表處理。

目前，地表檢查和處理的目的是針對高填方區(qū)段，對于填方區(qū)段按照30cm 厚度標(biāo)準清表，同時對于填方路段作業(yè)重點區(qū)域的孤石與石筍進行有效清除，然后還要進行填前碾壓施工，確保壓實度達到施工技術(shù)規(guī)范要求。

三、高填深挖路基施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)及技術(shù)要點

1.施工準備階段技術(shù)要點。

高填深挖路基施工準備階段主要包含路段試驗、沉降量測量、土工格柵鋪筑三個關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)。

在路段試驗環(huán)節(jié)，A 項目施工單位重點關(guān)注以下技術(shù)要點：

（1）試驗應(yīng)在具有代表性的路段上開展；

（2）試驗路段長度必須＞200m；

（3）必須嚴格按照路段試驗確認的施工參數(shù)，開展后續(xù)高填深挖路基施工。若出現(xiàn)施工質(zhì)量不符合設(shè)計要求和規(guī)范標(biāo)準的情況應(yīng)立即進行原因分析并及時解決。在沉降量檢測環(huán)節(jié)，施工單位選擇精度更高的水準儀測量路基的沉降數(shù)值。同時，以路堤中心位置24h 內(nèi)的沉降量＜15mm、邊樁24h 內(nèi)偏移量＜5mm 為技術(shù)控制標(biāo)準，若沒有達到上述標(biāo)準，則持續(xù)進行補壓施工，直至沉降量符合上述控制標(biāo)準，方可進行下道工序施工。

在土工格柵鋪筑，施工單位強調(diào)以下技術(shù)要點的把控：

（1）及時取出突出地面的堅硬物質(zhì)，避免土木格柵結(jié)構(gòu)受到外物破壞；

（2）鋪筑前，對格柵性能指標(biāo)進行試驗檢測，確保格柵質(zhì)量；

（3）鋪筑過程中，將土木格柵的屈服伸張率控制在12%以下同時確保單向格柵的拉伸屈服強度＞80kN/延米。在具體操作時，先用石灰粉畫出格柵鋪筑外邊界，然后沿邊界線進行鋪筑并確保格柵的順直，嚴禁出現(xiàn)任何褶皺現(xiàn)象。相鄰格柵搭接寬度必須＞30cm。

2.施工階段技術(shù)要點。

（1）地質(zhì)監(jiān)測環(huán)節(jié)。

做好地質(zhì)監(jiān)測工作，是保證高填深挖路基施工質(zhì)量性和安全性重要措施，有助于技術(shù)人員及時修正和調(diào)整施工方案，有效避免重大施工質(zhì)量問題和安全問題的發(fā)生。在A 項目施工過程中，施工單位通過做好以下三項工作，能夠有效提升地質(zhì)監(jiān)測的實效性：

①做好地質(zhì)沉降監(jiān)測工作。以S3 水準儀為主要測量設(shè)備，并設(shè)置專門的監(jiān)測人員、固定的測站和轉(zhuǎn)點，在確保觀測路線和監(jiān)測方法完全相同的情況下，對地質(zhì)沉降情況進行定期監(jiān)測，從而獲得最精準的地質(zhì)沉降信息；

②做好地表位移監(jiān)測工作。在邊坡、樁頂?shù)任恢迷O(shè)置變形觀測點，定期對觀測點的坐標(biāo)和高程進行監(jiān)測，根據(jù)對多次監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，判斷地表位移情況并計算坡體水平位移分布；

③做好邊坡自然化監(jiān)測工作。結(jié)合地形地貌、邊坡結(jié)構(gòu)等信息，借助巖土變形感知無線傳感器對坡體淺表情況進行實時監(jiān)測，借助深部位移傳感器對坡體深層位移情況進行實時監(jiān)測，從而構(gòu)建立體式邊坡自然化監(jiān)測網(wǎng)，對邊坡變形趨勢、范圍、變量和時間進行科學(xué)化分析。

（2）邊坡坡率控制環(huán)節(jié)。

有效控制邊坡坡率是深挖路塹施工環(huán)節(jié)的一個技術(shù)難點。在進行A 項目施工時，施工單位為提高對邊坡坡率的控制效果，做出如下控制：

①深挖路塹施工前，通過細致的測量，精準確定坡口樁的位置；

②設(shè)置專人，每隔1h 對坡口樁位置進行復(fù)測，實時掌握邊坡坡率；

③在坡口樁旁邊，挖一條0.2m×0.2m 的小溝，從而避免深挖路塹施工對坡口樁的破壞或引起的位移變化。確保坡口樁的邊坡坡率監(jiān)測和控制功能。

（3）排水設(shè)計環(huán)節(jié)。

為避免邊坡附近地表水對深挖路基穩(wěn)定性的影響，在深挖路塹施工前，施工單位在路塹塹頂和邊坡邊緣設(shè)置了截水溝等排水設(shè)施。

（4）深挖環(huán)節(jié)。

深挖施工環(huán)節(jié)是高填深挖施工的核心施工環(huán)節(jié)，對工程施工質(zhì)量具有決定性的影響。在A 工程的深挖環(huán)節(jié)，施工單位明確了以下施工技術(shù)要點：

①在縱向地形比較平緩的深挖施工路段，直接在自卸汽車的配下進行深挖作業(yè)并沿施工方向進行便道設(shè)置，從而確保自卸汽車能夠輕松駛上坡頂。同時，在施工路線的左右位置均設(shè)置便道，使上下行自卸汽車能夠分道行駛，從而有效提升深挖施工的安全性。具體施工深挖施工順序如圖1所示；

圖1 A 項目深挖施工順序示意圖

②對于縱向地形比較復(fù)雜的深挖施工路段，施工單位先利用推土機將坡頂降低5～6m，然后再推土機的協(xié)助下，進行路基深挖施工；

③對于邊坡穩(wěn)定性較差的深挖施工路段，嚴格執(zhí)行“即挖即防”的施工原則，一邊進行路基深挖，一邊對邊坡進行加固處理。對于地形復(fù)雜、地勢險峻路段的邊坡，施工單位及時采用錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的方式進行加固，從而確保施工的安全性。

3.回填復(fù)測階段技術(shù)要點。

回填復(fù)測階段技術(shù)要點主要體現(xiàn)在填料控制、沖擊碾壓技術(shù)控制、復(fù)測控制三個層面。從填料控制的角度分析：要根據(jù)實際填方厚度，科學(xué)選擇填料粒徑，并充分利用破碎機設(shè)備，將填料粒徑級配控制在合理范圍內(nèi)。

從沖擊碾壓技術(shù)控制的角度分析：

（1）應(yīng)以公路中心線為軸，通過錯輪回轉(zhuǎn)法進行沖擊碾壓施工，并以此作為路基沖擊碾壓的施工順序；

（2）在綜合分析路基含水量、周圍地質(zhì)環(huán)境等因素的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)定沖擊碾壓速度。同時，確保沖擊碾壓機以10～15km/h 的速度勻速行進；

（3）加強對路基邊坡邊緣碾壓質(zhì)量的監(jiān)控，并確保壓路機始終與路肩邊緣保持1m 的安全距離；

（4）嚴格按照“分層填筑、分層壓實”的原則進行施工。同時嚴格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準對沖擊碾壓的遍數(shù)進行把控。

從復(fù)測控制的角度分析：當(dāng)高填深挖路基施工完畢后，應(yīng)對各測量點進行全面的復(fù)測工作。表1 為A 項目T2 標(biāo)段的路基復(fù)測數(shù)據(jù)表?；谏鲜霰姸嚓P(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)把控，該標(biāo)段高填深挖路基施工完畢后，路段邊坡并未發(fā)生明顯的深層位移變形，且施工現(xiàn)場邊坡穩(wěn)定性良好，由此可見，以上高填深挖路基施工技術(shù)具有較高的可行性，能夠有效提升施工質(zhì)量。

表1 A 項目T2 標(biāo)段路基復(fù)測數(shù)據(jù)表

四、高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性評價

為從根本上提升公路工程項目高填深挖路基施工期間的效率及質(zhì)量，需要在施工前采用合理方式準確評估路基邊坡穩(wěn)定性，依照評估結(jié)果優(yōu)化實際設(shè)計方案。

1.力學(xué)計算邊坡穩(wěn)定性。

就目前來看，力學(xué)計算方式種類較多，為確保獲得的高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性評價結(jié)果全面精準，需要確保選擇出的力學(xué)計算方式與破壞類型及模式保持一致。在選擇力學(xué)邊坡計算手段時，如高填深挖路基邊坡破壞機制過于復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)配合使用結(jié)合數(shù)值分析方式。如高填深挖路基邊坡結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)直線破壞等問題，則需要在力學(xué)計算期間使用不平衡推算方式，以及配合使用平面滑動面解析方式。為從根本上提升力學(xué)計算邊坡穩(wěn)定性水平，還應(yīng)當(dāng)選擇適宜的計算參數(shù)，比如路基邊坡結(jié)構(gòu)的內(nèi)摩擦力、邊坡各巖層厚度等。

2.現(xiàn)場地質(zhì)分析。

在公路工程項目高填深挖路基邊坡評價期間，還應(yīng)當(dāng)對施工現(xiàn)場地質(zhì)條件、氣候環(huán)境、水文特征進行對比分析，依照分析結(jié)果評估邊坡總體穩(wěn)定性。在現(xiàn)場地質(zhì)分析過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，明確人工邊坡變形位置及變形類型。依照自然邊坡當(dāng)前變形規(guī)模、變形種類，推算出人工邊坡在長期運行條件下的變形規(guī)律。對比分析自然邊坡與人工邊坡的坡高、坡率、坡型等數(shù)值，準確評估高填深挖路基邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并將其作為編制實際施工方案的重要依據(jù)。

五、高填深挖路基實際施工流程

1.地質(zhì)監(jiān)測。

首先，做好地質(zhì)沉降觀測工作，配合使用先進的S3 水準儀，固定監(jiān)測轉(zhuǎn)點、測站。要求在監(jiān)測方式及觀測路線相同的情況下開展沉降觀測手段，切實保障監(jiān)測結(jié)果的全面性。其次，重點監(jiān)測地表位移情況。在高填深挖路基樁頂、邊坡等部位埋設(shè)變形觀測點，定期對地表位移情況的高程、坐標(biāo)值進行測定。選取多次測定結(jié)果的平均值，計算出坡體水平位移情況。最后，監(jiān)測邊坡自然變化。細致分析公路工程施工現(xiàn)場邊坡結(jié)構(gòu)、地形地貌特征，使用巖土變形無線傳感器，監(jiān)測坡體結(jié)構(gòu)淺表變化情況。邊坡深層位移情況監(jiān)測可以使用深部位移傳感器，組成立體位移監(jiān)測網(wǎng)，全面監(jiān)測邊坡結(jié)構(gòu)變形趨勢、變形量及變形時間，將所有監(jiān)測數(shù)據(jù)用于編制具體施工方案中，從根本上提升施工方案的可行性。

2.確定坡口樁。

對施工現(xiàn)場進行全面清理后，才可開展深挖路基施工。施工期間應(yīng)當(dāng)全面精準地測量坡口樁位置，并每隔1h 均開展復(fù)測工作。在坡口處開挖一條小溝，防止在施工期間樁位變化對樁體結(jié)構(gòu)造成的破壞。

3.排水。

確立坡口樁位后，為避免邊坡處積水對路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成的不利影響，還需做好排水工作，在路基路塹處設(shè)置截水溝。在樁井處出現(xiàn)地下水時，需在樁井底部中間開挖集水坑，將井內(nèi)地下水匯集到樁井底部，并使用水泵進行抽水處理。

4.樁體施工。

樁體混凝土運輸應(yīng)當(dāng)采用規(guī)格適宜的混凝土運輸車，借助混凝土輸送泵將漿液直接泵送入井。為避免出現(xiàn)混凝土離析問題，還需要在長輸送末端連接輸送軟管。樁體及地面以上部分應(yīng)當(dāng)在綁扎鋼筋骨架后安裝模板，地面上及地面下樁體結(jié)構(gòu)分別需要一次澆筑完成。為確保兩樁體結(jié)構(gòu)能夠在后期緊密結(jié)合在一起，還需要對下部混凝土樁進行鑿毛處理，利用高壓風(fēng)將殘渣吹干凈，確保鑿毛面清潔。

5.開挖。

如高填深挖路基施工現(xiàn)場的縱向地形平緩，則可以配合使用自卸汽車進行開挖工作。要求開挖便道與施工路線相符，使自卸汽車能夠順利運行至坡頂，保障施工安全。施工路線左右兩側(cè)也可以設(shè)置便道，以便自卸汽車能夠分道行駛。如高填深挖路基施工現(xiàn)場的縱向地形較陡，則需要使用推土機，將山頂高度降低5～6m，而后再進行開挖工作。在邊坡穩(wěn)定性較差情況下，還應(yīng)當(dāng)采用邊開挖邊加固等技術(shù)方式。本項目中公路工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)配合使用錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的方式對邊坡進行加固處理。加強開挖過程中的質(zhì)量管控力度，要求作業(yè)人員能夠嚴格遵循開挖規(guī)范，正確使用開挖機械設(shè)備，確保開挖工作能夠與高填深挖路基施工要求相符。

結(jié)論：

綜上所述，高填深挖路基施工是公路工程施工中的難點問題，施工單位應(yīng)在充分結(jié)合實際施工條件、具體設(shè)計要求和施工方案，從邊坡穩(wěn)定性分析和計算以及對施工準備階段、正式施工階段、回填復(fù)測階段中路段試驗、土工格柵鋪筑、沉降量檢測、地質(zhì)監(jiān)測等多個關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的技術(shù)把控，提高高填深挖路基施工的技術(shù)水平，切實推動我國公路工程建設(shè)行業(yè)的健康發(fā)展。