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        高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法研究

        2022-07-07 20:15:57陳勇
        交通科技與管理 2022年13期

        陳勇

        摘要 高填方工程施工是項目的主要部分,結(jié)合公路填方要求,優(yōu)化施工中系統(tǒng)控制方案,加強(qiáng)系統(tǒng)控制有利于提升施工質(zhì)量。文章針對高填方工程施工中的系統(tǒng)控制進(jìn)行研究,結(jié)合實例項目對高填方工程施工中系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)及路基處理要點進(jìn)行分析,提出高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法,以此提高施工管理水平。

        關(guān)鍵詞 高填方工程;應(yīng)急預(yù)案;監(jiān)測點

        中圖分類號 U416.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949(2022)13-0035-03

        0 引言

        公路工程建設(shè)中,高填方路基建設(shè)與其他路基建設(shè)相比,具有承載力低、沉降速度緩慢、累計沉降大等問題,為提高路基建設(shè)的質(zhì)量,降低沉降量,保證整體工程的穩(wěn)定性,需要設(shè)計出科學(xué)的施工方案。優(yōu)化施工系統(tǒng)控制方案,能保證工程質(zhì)量及避免安全事故發(fā)生?;诖?,該文結(jié)合工程項目對高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法進(jìn)行以下探討。

        1 工程概況

        都勻至安順高速公路項目作為快捷高速公路,在其建設(shè)階段,其線路設(shè)計全長為12.854 km,設(shè)有八座道路橋梁,其長度為3 641.58 m,其中設(shè)有一座長為1 851.5 m的特大橋。在該項目中無隧道,共計228.43萬m3挖方量,254.98萬m3填方量。有五段路程均需要進(jìn)行高填方,填方高度達(dá)到了21.95 m。其中在K107+890~K108+150路段中,總長度為260 m,中心填方最大高度為17.01 m,其填方工程量為99 459 m3。通過該項目的建設(shè),可對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

        2 高填方工程施工中系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)

        項目中開展的系統(tǒng)控制工作,主要設(shè)定下述三項標(biāo)準(zhǔn):

        (1)根據(jù)相關(guān)調(diào)查,項目中邊坡地帶邊坡位移與測點間距的比例應(yīng)在9.2%~0.8%范圍內(nèi)。若經(jīng)過施工測試后,各處位移的變化情況明顯穩(wěn)定,則代表該項目中的公路路基平穩(wěn)。

        (2)已出現(xiàn)位移,應(yīng)當(dāng)在80%總位移到90%總位移之間。

        (3)項目中產(chǎn)生的位移,應(yīng)控制在每天變化0.1~

        0.2 mm區(qū)間。邊坡的沉降速度,應(yīng)保持在每天下降0.15 mm左右,如超出標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)當(dāng)立即加強(qiáng)修復(fù)。此外,在高填方工程施工階段,可對其實施分類管理,合理安排施工進(jìn)度。只有路基邊坡位移量在70%標(biāo)準(zhǔn)位移量以下,才能正常施工,若低于標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)判斷是否適合繼續(xù)施工,并借助防護(hù)手段予以填方。若已超出安全標(biāo)準(zhǔn)位移值,則需要先行停工,待上報上級領(lǐng)導(dǎo)得到反饋后,才能開展下一項施工內(nèi)容,避免填方施工中發(fā)生危險事故,破壞公路質(zhì)量[1]。

        3 高填方路基處理要點

        3.1 上料

        填方測試合格后開始填方處理,上料屬于填方的首個環(huán)節(jié),所有材料均要滿足規(guī)定及要求。填方材料通常均是利用運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送到施工場地,填料裝卸時,安排專人管理,保證填料卸車順利開展。其間,每層松鋪厚度保持在30 cm左右,再逐層超前推進(jìn),并在完成每層填料后及時攤鋪與整平。

        3.2 填筑處理

        為保障路基項目質(zhì)量,填充路基前要完全清理植物根系,根據(jù)規(guī)定做好填前碾壓工作,以滿足設(shè)計碾壓度。路基填筑不能采用標(biāo)準(zhǔn)明文禁止的高填方材料,把控高填方材料含水率,含水率決定了碾壓度,當(dāng)含水率最佳時,可得到最好碾壓效果。

        3.3 壓實

        壓實屬于高填方施工的重要之一,路基壓實環(huán)節(jié),并非碾壓次數(shù)越多壓實度越高,需根據(jù)測試段中確定的壓實機(jī)工藝參數(shù)壓實,才能獲得最好成效的壓實度。初壓時通常采取靜壓法,復(fù)壓采取振動碾壓方法。直線段壓實從兩側(cè)朝中間進(jìn)行。曲線段壓實采取從內(nèi)朝外推進(jìn)方法??v向碾壓時,要把輪機(jī)重合度保持在50 cm;橫向碾壓時,按照路基寬度明確重合量。

        4 高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法

        4.1 規(guī)范現(xiàn)場施工行為

        高填方工程施工中需參照施工標(biāo)準(zhǔn)圖,確定施工范圍,如(圖1)所示,始終保證作業(yè)面在控制線以內(nèi)。施工現(xiàn)場安全性直接影響施工進(jìn)度。應(yīng)先從施工現(xiàn)場的整體布置與施工行為的約束上實施有效控制。首先,派遣專業(yè)人員及時清除便道,并對施工面予以灑水降塵操作,便于獲得可靠的填方條件。同時,在該施工現(xiàn)場區(qū)域內(nèi)設(shè)置警示牌或宣傳牌,用于指引各施工人員全面了解施工內(nèi)容,其中牌子上的內(nèi)容可包括單位名稱、合同名稱、工程簡介等。至于存放填方材料的庫房等地,如砂石場、水泥庫房等,應(yīng)借助指示牌標(biāo)明負(fù)責(zé)人員與物資規(guī)格等詳細(xì)信息,促使高填方工程擁有穩(wěn)定的施工秩序;其次,施工人員應(yīng)對施工期間的具體職責(zé)予以確定,包括設(shè)置計量工程師、安全負(fù)責(zé)人、填方區(qū)現(xiàn)場技術(shù)員、分區(qū)區(qū)長等,嚴(yán)格遵照各自職責(zé)規(guī)劃要求,完成高填方施工任務(wù)。若部分人員出現(xiàn)違規(guī)操作行為,須對其實施撤職或經(jīng)濟(jì)處罰,督促相關(guān)人員認(rèn)真履行各自職責(zé);最后,高填方施工系統(tǒng)控制過程中,需加強(qiáng)施工現(xiàn)場的安全管理。如規(guī)定進(jìn)入高填方工程施工現(xiàn)場的人員必須佩戴安全帽等,同時注重技術(shù)交底,只有順利通過安檢后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場。完善施工現(xiàn)場安全管理辦法,并且對現(xiàn)場車輛的行駛速度給出明確要求,即每小時不可超出10 km的行駛距離,否則將存在較大的安全隱患。

        4.2 加強(qiáng)污染源管控

        高填方工程施工中,由于填方材料運(yùn)輸頻繁,對其實施分層碾壓,造成施工現(xiàn)場易產(chǎn)生噪聲、揚(yáng)塵污染,對周邊環(huán)境帶來不利影響。因此,在系統(tǒng)控制中采用有效的措施強(qiáng)化污染源管理效果,保證經(jīng)過管控后,高填方施工條件有所改善。項目中,較為明顯的污染問題出現(xiàn)在K113+660~K113+860路段,此處并無河流、植被,故而在此區(qū)域內(nèi)最為重要的污染源為噪聲、粉塵、廢水,管理者可從下述三個部分對污染源進(jìn)行控制:

        (1)噪聲污染源可從優(yōu)化機(jī)械設(shè)備工藝上予以調(diào)整。對于頻繁使用機(jī)械設(shè)備的場所,需分析其是否存在噪聲超標(biāo)現(xiàn)象,尤其是發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu),若噪聲明顯,可在其上方安裝消聲器,以此阻隔噪聲;車輛行駛噪聲,應(yīng)盡量減少車輛啟動、鳴笛次數(shù),要求在晚上10:00到早上6:00不可實施施工作業(yè),防止影響周邊民眾生活質(zhì)量。

        (2)高填方工程施工中的揚(yáng)塵污染控制,可充分運(yùn)用監(jiān)測系統(tǒng),先行判斷現(xiàn)場揚(yáng)塵情況,如(圖2)所示,待確定揚(yáng)塵量后,可利用灑水車工具進(jìn)行灑水降塵,也可進(jìn)行封閉施工,在周邊設(shè)置高度為2.5 m左右的圍擋,以免粉塵外揚(yáng)[2]。

        (3)對于高填方工程施工中產(chǎn)生的廢水,若其中摻入廢油,對其進(jìn)行隔油處理,不可直接排入廢水管道,避免地下水受到污染。關(guān)于地下水井,應(yīng)加強(qiáng)水位監(jiān)測,一旦水位上漲較快,需加強(qiáng)控制,防止水環(huán)境遭受破壞。

        4.3 編制系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案

        高填方施工中,須編制系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案,以應(yīng)對緊急突發(fā)事故,如觸電事故、防洪事故等。

        4.3.1 編制觸電事故應(yīng)急預(yù)案

        (1)若在施工中遇到觸電事故,周邊人員應(yīng)立即找到電源進(jìn)行關(guān)閉,并且針對機(jī)械設(shè)備等電路應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防護(hù),杜絕漏電。

        (2)因觸電而發(fā)生呼吸驟停等情況,可立即對其展開急救,并聯(lián)系當(dāng)?shù)蒯t(yī)院。

        (3)在施工現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置醫(yī)療器材,包括氧氣袋、藥箱以及擔(dān)架等,提前備好應(yīng)急燈等工具。

        4.3.2 編制防洪事故應(yīng)急預(yù)案

        面對雨季產(chǎn)生的積水,應(yīng)在雨季來臨時啟動應(yīng)急預(yù)案。相關(guān)人員需盡量準(zhǔn)確匯報雨季到達(dá)時間,并及時將填方材料保管在干燥環(huán)境里。若積水嚴(yán)重,甚至出現(xiàn)坍塌問題,須組織現(xiàn)場人員撤離,待設(shè)置好危險指示牌后,終止填方行為,防止受雨水影響,致使施工人員承擔(dān)較高的施工安全風(fēng)險 [3]。

        4.4 合理布置監(jiān)測點

        在采空區(qū)進(jìn)行回填作業(yè)時,應(yīng)當(dāng)合理布置監(jiān)測點,其中監(jiān)測對象為瓦斯?jié)舛?。瓦斯作為易燃?xì)怏w,若不加強(qiáng)監(jiān)測,極易破壞工程系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。因此,需在采空區(qū)選取多個監(jiān)測點,記錄好監(jiān)測數(shù)據(jù),分析瓦斯?jié)舛仁欠裉幱诎踩秶?。該項目結(jié)合相關(guān)監(jiān)測結(jié)果,瓦斯?jié)舛纫坏┏^5%,甚至達(dá)到了16%,極易發(fā)生爆炸事故,造成高填方工程無法順利竣工。在監(jiān)測點分布期間,應(yīng)實時匯報瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測值,待達(dá)標(biāo)后開展填方工作。此外,選取鉆機(jī)時,應(yīng)首選防爆液壓鉆機(jī),可保證鉆孔作業(yè)面保持良好完整度。對于瓦斯?jié)舛鹊南拗翟O(shè)計,可將其設(shè)計為0.5%,若超出限定值,應(yīng)分析瓦斯泄露原因,或者采用通風(fēng)手段,促使瓦斯?jié)舛瓤焖俳档?。若?jīng)過監(jiān)測后,瓦斯?jié)舛染植繀^(qū)域的集聚體積達(dá)到0.5 m3,應(yīng)立即啟動斷電、停工措施,并對其進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)控制,促使在全方位監(jiān)測下,保障施工安全,促進(jìn)高填方工程順利施工。

        4.5 填筑體管理

        填筑體和原路基共同作用,其本身的壓縮變形引起“填體頂面”的移動與下沉,且影響原路基下沉變形。在邊坡穩(wěn)固影響范圍,填筑體強(qiáng)度極大影響高邊坡可靠性。因此,填筑體的管理是高填方項目控制的重點。

        高填方項目的填筑土體主要包含三個部分:水、氣體、固體顆粒,土體受外力影響而出現(xiàn)的壓縮變形涉及三部分:

        (1)固體顆粒壓縮變化。

        (2)土體中間隙水的壓縮變化。

        (3)水與空氣從間隙內(nèi)排出而令間隙體積縮減。以上三部分變形,水與土粒的壓縮變化均較小,能夠忽略不計。

        4.5.1 挑選恰當(dāng)填料,設(shè)置統(tǒng)一的控制標(biāo)準(zhǔn)

        材料屬性是影響碾壓作業(yè)的內(nèi)部因素,填筑要首選有助于壓實的高質(zhì)量填料,但受場地具體條件的制約,如挖方物料、經(jīng)濟(jì)運(yùn)距、填方環(huán)境等,無法都采用恰當(dāng)?shù)奶盍?,操作時要結(jié)合實際狀況,量材工作、差別對待,以實現(xiàn)壓實目標(biāo)。嚴(yán)格檢查填料,動工前獲得數(shù)據(jù)信息,采用滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料,做好填方測試段,了解材料的現(xiàn)有機(jī)械與施工環(huán)境下的碾壓規(guī)律。路基選擇巖渣填充,路堤、路床材料粒徑不能大于15 cm。材料每填充5 000 m3進(jìn)行一次規(guī)范測試,便于及時掌握材料的CBR參數(shù)、液限、塑限以及整體毛體積密度等特性,轉(zhuǎn)變壓實辦法,精準(zhǔn)檢查每層材料的固體體積率,確保填筑效果。

        4.5.2 管控層厚與填料粒徑,逐層壓實

        不同屬性的土要根據(jù)水平方向逐層填筑,以確保該層強(qiáng)度平衡,尤其是透水和不透水的土,不可混合應(yīng)用,防止填方中出現(xiàn)水囊。嚴(yán)格管理材料最大粒徑,保證壓實效果。為管理石料粒徑,盡量在挖方位置安裝粗破儀器,保障填料粒徑。為保證各種碾壓功能設(shè)備條件下達(dá)到規(guī)定壓實深度,把控填料每層厚度。去除和碎化填料內(nèi)超粒徑塊石后投用,盡可能配合應(yīng)用粗顆粒和細(xì)粒土;填充物料最大粒徑不能超過虛鋪厚度的2/3,不均衡值Cu>5。

        4.5.3 消除下沉

        路基通過處理后,大部分下沉得到消除?!疤钪w”下沉對高填方路基的總下沉與工后下沉有很大影響。因此,基于現(xiàn)有施工標(biāo)準(zhǔn)提升填筑要求,能有效消除部分填體下沉,其主要措施有:道槽范圍強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng);作業(yè)面連接強(qiáng)夯處置、堆載預(yù)壓;填筑體排水;科學(xué)調(diào)整作業(yè)進(jìn)度與規(guī)范的下沉穩(wěn)固期。

        4.5.4 調(diào)整含水量

        最優(yōu)含水量調(diào)整:

        式中,V——所要加水量(kg);W——碾壓最優(yōu)含水率;W0——填料含水率;Q——所要加水的材料重量(kg)。

        要加的水可在前一天均勻噴于材料表面和取土坑表面,使之滲進(jìn)土內(nèi),噴水用水車噴射且均勻攪拌,避免加水不勻,干濕不勻。

        4.5.5 土石混填管理

        (1)基底清理,即清理樹根、草皮等雜質(zhì)和腐殖土,碾壓后再填充土石。

        (2)自然土石混合物內(nèi),石塊最大粒徑保持在松鋪厚度的2/3之內(nèi),當(dāng)所含石塊是輕質(zhì)巖和級軟巖時,石材最大粒徑保持在層厚之內(nèi),超出的要清除和碎化。

        (3)土石混填逐層填充,逐層碾壓,最大填厚保持在40 cm之內(nèi)。

        (4)碾壓后滲漏性較大的土石混合物,逐層填筑,如要縱向分幅填充,把碾壓后滲漏性較好的土石混合物填充在外側(cè),有助于排水。

        (5)土石混合物的石料含量大于70%時,先處理大塊石料,大面朝下,擱置平穩(wěn),然后處理小塊石料、石渣和石屑嵌縫整平,再壓實;石料含量低于70%,土石混合物填筑,且防止石質(zhì)太硬、粒徑太大的石塊聚集。

        (6)道床之下50 cm范圍內(nèi)填充碎石土,且逐層碾壓。填料最大粒徑保持在10 cm之內(nèi)。

        5 結(jié)論

        綜上所述,高填方工程施工中的系統(tǒng)控制主要是為了提質(zhì)增效。施工單位應(yīng)從現(xiàn)場施工行為、污染源管控、應(yīng)急預(yù)案編制、監(jiān)測點布置等方面著手,確保建成后的公路具有突出的穩(wěn)定性。同時,在高填方工程施工階段,還應(yīng)合理安排施工進(jìn)度,便于達(dá)到預(yù)期效果。

        參考文獻(xiàn)

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