張林波 鐘安歡

萬(wàn)道國(guó)際工程設(shè)計(jì)研究有限公司 貴州 凱里 556000

高填方巖土工程設(shè)計(jì)的合理性對(duì)高填方工程運(yùn)行質(zhì)量和壽命起著決定性作用，當(dāng)設(shè)計(jì)不規(guī)范或不合理時(shí)，高填方路基段容易出現(xiàn)路基沉陷、縱向開(kāi)裂或邊坡坍塌等問(wèn)題。在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，通常要求分層碾壓回填土將要求的構(gòu)筑物通過(guò)合理的設(shè)計(jì)與施工使其達(dá)到比周圍地勢(shì)高的效果，其中最常見(jiàn)的高速公路路基施工，因而需要高填方工程?？傮w來(lái)看，高填方巖土工程相比普通巖土工程更具復(fù)雜性和縝密性，有著較高的設(shè)計(jì)難度。本文以高填方巖土工程設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)及控制要點(diǎn)重點(diǎn)引出具體有效的設(shè)計(jì)策略，以此有效保障工程設(shè)計(jì)安全。

1 高填方巖土工程設(shè)計(jì)的不合理現(xiàn)象

1.1 陡坡存在坡度偏大的情況

高填方巖土工程構(gòu)筑物設(shè)計(jì)標(biāo)高通常要高出水平地面一定距離，旨在保證路面受力均勻平衡。在實(shí)際施工過(guò)程中，構(gòu)筑物基礎(chǔ)位置可能存在自然陡坡，這無(wú)疑增加了施工設(shè)計(jì)難度，考慮到自然陡坡在長(zhǎng)期風(fēng)吹雨淋的自然作用下逐漸形成的，工程人員往往難以準(zhǔn)確把握陡坡內(nèi)土質(zhì)的實(shí)際情況及其受力情況。具體施工過(guò)程中由于土質(zhì)存在差異，因而導(dǎo)致自然陡坡與填方工程無(wú)法進(jìn)行有效結(jié)合，因而在填方工程結(jié)束后，陡坡與填方土壤的結(jié)合面很容易出現(xiàn)受力不均衡的現(xiàn)象，不僅影響高填方的受力性能，而且容易產(chǎn)生不同程度的裂縫。

1.2 土壤產(chǎn)生不規(guī)范沉降現(xiàn)象

高填方巖土工程建設(shè)中，填方沉降處理也是一種保證填方位置受力均勻的有效手段，工程人員需要嚴(yán)格按照具體施工要求對(duì)填方進(jìn)行沉降處理，當(dāng)完成上層建筑施工后不會(huì)發(fā)生沉降現(xiàn)象。然而不乏一些工程在完成沉降處理工作之后，雖然未在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)下沉問(wèn)題，但在往后一定時(shí)期內(nèi)卻發(fā)生明顯的下沉現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)主要原因在于填方地段位置存在大量泥漿，由于當(dāng)時(shí)施工時(shí)未能完全排出這些泥漿，因而填方地段作沉降處理時(shí)，泥漿由于自然沉降未能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)沉降到一定程度時(shí)導(dǎo)致出現(xiàn)明顯下沉現(xiàn)象，此時(shí)泥漿不再繼續(xù)沉降，給后序施工帶來(lái)較大阻礙[1]。

2 高填方巖土工程注意事項(xiàng)與控制要點(diǎn)

2.1 高填方巖土工程注意事項(xiàng)

在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，包括高填方在內(nèi)所有巖土工程最重要的在于協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性的統(tǒng)一關(guān)系，在設(shè)計(jì)高填方巖土工程時(shí)需要著重考慮工程成本支出，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)達(dá)到有效控制項(xiàng)目成本的目的，使得工程經(jīng)濟(jì)效益最大化、成本支出最小化。在工程建設(shè)前期關(guān)于項(xiàng)目的本錢(qián)投入應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)控制，并進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將成本控制納入工程設(shè)計(jì)管理體系建設(shè)中，加強(qiáng)對(duì)高填方巖土工程項(xiàng)目的統(tǒng)一籌劃。在工程開(kāi)工過(guò)程中關(guān)于本錢(qián)控制很容易走入一個(gè)誤區(qū)，一味地降低本錢(qián)并不能達(dá)到成本控制的最終目的，甚至曲解了成本控制的現(xiàn)實(shí)意義，成本控制與提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益并非是兩個(gè)極端，在工程設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)考慮這一問(wèn)題才能準(zhǔn)確掌握設(shè)計(jì)的安全性與有效性。巖土工程設(shè)計(jì)的成功與否不僅要充分保證工程建設(shè)質(zhì)量，而且還要協(xié)調(diào)好本錢(qián)控制與施工管理評(píng)價(jià)等各項(xiàng)工作間的關(guān)系，使得成本損耗最小化，資金使用效益最大化。

2.2 高填方巖土工程控制要點(diǎn)

高填方巖土工程控制的核心在于保證土方平衡，需要通過(guò)合理的計(jì)算為工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。通過(guò)計(jì)算土方平衡和挖填使得工程設(shè)計(jì)圖的設(shè)計(jì)質(zhì)量不斷提升，同時(shí)為構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)布局提供準(zhǔn)確的參考依據(jù)，確保建筑物布局科學(xué)合理。通常計(jì)算土方平衡需要設(shè)計(jì)師對(duì)總設(shè)計(jì)圖進(jìn)行豎向調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次反復(fù)計(jì)算后選擇最合理的設(shè)計(jì)圖。在控制土方平衡和挖填計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)著重從以下幾方面把握設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

首先需要按照規(guī)定對(duì)原地面進(jìn)行清理，當(dāng)?shù)鼗恋膹?qiáng)度不符合設(shè)計(jì)和施工要求時(shí)需要采取針對(duì)性措施進(jìn)行正確處理，確保土的強(qiáng)度滿足施工設(shè)計(jì)要求，保證設(shè)計(jì)的合理性與準(zhǔn)確性。通常由于土層外表植物根系豐富，因而應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)針對(duì)外表植被層做鏟除處理。其中植被層厚度不同，且存在于不同的植物中，因而有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照規(guī)定合理清除。另外針對(duì)土層底部存在的水體情況需要考慮土質(zhì)的強(qiáng)度，將軟土層做挖除處理或增強(qiáng)土質(zhì)強(qiáng)度。

其次，土方的松散系數(shù)是計(jì)算土方平衡的重點(diǎn)內(nèi)容，當(dāng)土方系數(shù)不斷增大時(shí)，土方體積也會(huì)隨之增大，此時(shí)土方松散系數(shù)與石方系數(shù)存在較大關(guān)聯(lián)，需要經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算之后掌握土方松散系數(shù)及其變化規(guī)律，在確定土方松散系數(shù)之后才能保證土方開(kāi)挖合理。將虛方運(yùn)至填方區(qū)域時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)虛方作夯實(shí)和碾壓處理，此時(shí)虛方變?yōu)閷?shí)方。土方的松散系數(shù)是指即便對(duì)虛方進(jìn)行夯實(shí)處理，但仍然無(wú)法達(dá)到原有標(biāo)準(zhǔn)的密實(shí)度，工作人員應(yīng)當(dāng)確定此時(shí)土方的松散系數(shù)和石方的松散系數(shù)。

最后，在構(gòu)筑物基礎(chǔ)與基坑開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮土方平衡。尤其在山區(qū)條件下進(jìn)行施工時(shí)由于地基的承載力要更高，因而通常采用天然地基作為建筑物地基。同時(shí)為充分滿足抗滑移、抗震等多方面的要求，多采用地基深埋的方式來(lái)達(dá)到施工目的。當(dāng)進(jìn)行地基深埋時(shí)會(huì)不斷增加土方開(kāi)挖量，此時(shí)若沒(méi)有合理確定土方開(kāi)挖量則很容易出現(xiàn)土方外運(yùn)的情況。因此合理確定土方開(kāi)挖量，以此為依據(jù)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，在保證土方平衡的基礎(chǔ)上還能有有效減少不必要成本的支出[2]。

3 高填方巖土工程土方平衡設(shè)計(jì)策略

3.1 合理選擇設(shè)計(jì)標(biāo)高，減少填土方作業(yè)

高填方巖土工程多采取分層碾壓回填土的方式通過(guò)合理設(shè)計(jì)與施工保證構(gòu)筑物比周圍地勢(shì)高。在高填土巖土工程施工設(shè)計(jì)階段需要對(duì)實(shí)際建設(shè)環(huán)境進(jìn)行全面的勘察了解，盡可能選擇比設(shè)計(jì)標(biāo)高超出50cm到100cm之間的位置。按照高填方性質(zhì)特點(diǎn)合理選擇施工位置，一方面能夠減少施工對(duì)地基產(chǎn)生的破壞影響，同時(shí)在設(shè)計(jì)階段能夠預(yù)留給設(shè)計(jì)方案靈活的調(diào)整空間；另一方面通過(guò)保留預(yù)留層，減少地面墊層或其他防護(hù)措施性施工，既能夠保證工程建設(shè)質(zhì)量，又能減少施工量，降低工程施工壓力和成本。

3.2 設(shè)計(jì)綠化坡面，加強(qiáng)工程保護(hù)

目前，綠色發(fā)展理念的滲透應(yīng)用對(duì)工程建設(shè)提出必然性的要求，對(duì)高填方巖土工程坡面采用綠化處理的方式，利用綠色植物加強(qiáng)對(duì)邊坡的保護(hù)。其作用一方面體現(xiàn)在，利用綠色植物的根莖部分吸收土壤內(nèi)多余水分；另一方面植物根莖本身也能對(duì)根莖起到有效的保護(hù)作用。尤其在山區(qū)等多露天條件下通過(guò)采用綠化坡面的方式及時(shí)吸收雨水或雪水，減少土壤潮濕對(duì)地基產(chǎn)生的影響，有效減少坡面滑移等不良問(wèn)題，保證邊坡位置水土合適，避免發(fā)生水土過(guò)度流失、填土松散流失的問(wèn)題[3]。

3.3 采取排水措施保障工程建設(shè)質(zhì)量

高填土巖土工程施工多處于山地較多的地區(qū)，通常當(dāng)?shù)氐乃臈l件對(duì)高填土巖土工程建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生較大程度的影響，尤其是山地大面積匯水且水流湍急的情況為工程排水帶來(lái)更大的難度。因而為保障工程建設(shè)質(zhì)量，在開(kāi)工之前首先需要合理落實(shí)排水工作。對(duì)于邊坡頂、坡地等位置需要設(shè)置專門(mén)的排水溝用來(lái)排水，同時(shí)由于邊坡位置土壤松散度相對(duì)較高，在雨雪量較大等情況下很容易發(fā)生坡面滑移、溝蝕或水土過(guò)度流失等不良現(xiàn)象，除了采用綠化邊坡的方式加強(qiáng)對(duì)地基的保護(hù)之外，排水工作尤為重要。尤其在填方工程施工時(shí)由于邊坡土壤植被層遭受不同程度的損壞，其吸水作用較弱，難以有力抵抗水土流失現(xiàn)象，此時(shí)需要采取排水措施進(jìn)行專項(xiàng)治理，最大程度保障工程建設(shè)安全。另外除了在坡頂或坡地關(guān)鍵位置設(shè)置排水溝之外還可結(jié)合實(shí)際情況的需要，專門(mén)設(shè)置較大的排水過(guò)濾設(shè)施，盡可能避免水土流失的泥土流入市政管道、河道等區(qū)域。

4 高填方巖土工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

4.1 控制回填土含水量，做好填土加固處理

在高填方巖土工程建設(shè)時(shí)，不僅要減少挖土方和填土方作業(yè)，而且還要有效控制回填土含水量。在大規(guī)?；靥钭鳂I(yè)當(dāng)中，或增加或減少土壤含水量。關(guān)于增加土壤含水量應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實(shí)際情況選擇適合的方案增加土壤含水量，并非只是簡(jiǎn)單的灑水。另外需要重點(diǎn)落實(shí)填土加固處理工作，由于考慮到土石料種類及壓實(shí)度無(wú)法真正達(dá)到理想的程度，因而對(duì)填土加固處理質(zhì)量的要求可適當(dāng)放寬。同時(shí)綜合考慮施工區(qū)域地理位置及水文條件，通常情況下地勢(shì)較高處的土壤含水量明顯較低，也就意味著在施工時(shí)土壤含水量達(dá)不到具體的設(shè)計(jì)要求，此時(shí)需要通過(guò)增加水量的方式控制回填土含水量。在進(jìn)行大規(guī)?；靥钭鳂I(yè)時(shí)采用灑水的方式往往難以準(zhǔn)確把握土壤的具體含水量，對(duì)于填方邊坡位置應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，按照填土質(zhì)量規(guī)范來(lái)選擇具體措施，盡可能保證工程質(zhì)量和施工安全。

4.2 合理選擇高檔土墻，加強(qiáng)地基處理

不同類型高檔土墻由不同的作業(yè)方式，同時(shí)對(duì)高填方巖土工程施工位置也有一定要求。如傾斜式的擋土墻不適用于高填方巖土工程，主要原因在于高填方邊坡地勢(shì)位置相對(duì)較高，傾斜式擋土墻容易向后填土方向進(jìn)行傾斜，因而導(dǎo)致被擋土墻擋住的部分填土很難保證夯實(shí)質(zhì)量，從而降低了填土夯實(shí)系數(shù)，也無(wú)法保證傾斜式擋土墻的安全系數(shù)。

對(duì)于高填方巖土工程地基的處理，強(qiáng)夯法是最常用的方法。采用強(qiáng)夯法處理地基不僅能極大提高工程建設(shè)速度，而且強(qiáng)夯法施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠有效降低施工成本，保障施工單位經(jīng)濟(jì)利益。同時(shí)采用強(qiáng)夯法處理地基會(huì)導(dǎo)致地基夯實(shí)度不夠均勻，具體表現(xiàn)在采用強(qiáng)夯法夯實(shí)的地基周圍位置，其承載力、密實(shí)度明顯要高出夯實(shí)點(diǎn)地基各項(xiàng)指標(biāo)，因而在進(jìn)行地基處理時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況詳細(xì)考慮。同時(shí)在實(shí)際施工過(guò)程中，地面土壤進(jìn)行挖除時(shí)，采用強(qiáng)夯法已經(jīng)夯實(shí)的地基面臨著被挖除的狀況，明顯降低了施工效率和工程質(zhì)量。另外考慮到高填方巖土工程施工區(qū)域特點(diǎn)，高低不同的地勢(shì)對(duì)地基處理效果產(chǎn)生直接影響，采用強(qiáng)夯法處理地基后容易出現(xiàn)不均勻沉降的問(wèn)題，對(duì)地基的質(zhì)量及其穩(wěn)定性構(gòu)成較大威脅。地基產(chǎn)生不均勻沉降現(xiàn)象的原因還受填方石料的影響，面對(duì)相同的夯擊力度卻因?yàn)樘罘绞系牟煌鴮?dǎo)致地基的質(zhì)量有所不同，因而容易出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象[4]。

因此，采用強(qiáng)夯法處理地基時(shí)需要重點(diǎn)考慮強(qiáng)夯法的缺陷問(wèn)題，從地基沉降、地基均勻度、地基質(zhì)量及施工效率等方面對(duì)地基處理工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際情況選用合適的施工方法，確保工程設(shè)計(jì)方案合理有效。采用強(qiáng)夯法固然能達(dá)到相對(duì)理想的施工效果，但結(jié)合具體情況更加適應(yīng)采用分層夯實(shí)的方式進(jìn)行加固處理。地基夯實(shí)作為高填方巖土工程最重要的一項(xiàng)作業(yè)，在施工過(guò)程中要保證夯實(shí)的嚴(yán)密性與地基穩(wěn)定性，盡可能減少地基夯實(shí)對(duì)周邊作業(yè)帶來(lái)的負(fù)面影響。在具體施工作業(yè)時(shí)土層的含水量需要經(jīng)過(guò)合理計(jì)算達(dá)到規(guī)定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)為避免泥漿的影響導(dǎo)致發(fā)生填方下沉，在工程前期要做好全方位實(shí)地勘察，采取具體措施及時(shí)排除泥漿液，如通過(guò)放置填充物的方式將泥漿液擠出，之后在進(jìn)行填土處理。在進(jìn)行填土?xí)r采用分層填土的方式來(lái)保證填充土壤密度。另外在做地層加固處理時(shí)，在填充土層作業(yè)階段需要預(yù)留一定時(shí)間確保土層自然沉降，當(dāng)土壤縫隙不斷減小時(shí)土層密切接觸，此時(shí)才能保證地層加固質(zhì)量。另外在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地勘察時(shí)，重點(diǎn)了解開(kāi)挖土層中土壤在不同深度下的密實(shí)度，以此作為分層處理依據(jù)，采用不同的夯實(shí)方法進(jìn)行地層加固，從而保證土體密實(shí)度達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保障整個(gè)地基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全。

4.3 重視工程前期準(zhǔn)備工作，做好排水措施處理

高填方巖土工程施工之前，實(shí)地勘察是工程準(zhǔn)備工作的重要內(nèi)容和首要條件，做好實(shí)地勘察能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確可靠的參考依據(jù)，保證項(xiàng)目施工進(jìn)度合理。通過(guò)對(duì)一些高填方巖土工程施工案例進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)問(wèn)題的主要成因在于工程方案設(shè)計(jì)的不合理，工程設(shè)計(jì)師的考慮不夠全面，對(duì)于一些細(xì)節(jié)問(wèn)題和外部影響因素有所忽視。因而為保證工程設(shè)計(jì)合理，應(yīng)當(dāng)全面提高對(duì)項(xiàng)目前期準(zhǔn)備工作的重視，通過(guò)實(shí)地勘察來(lái)制定科學(xué)完善的施工方案，明確具體的施工條件，保證后序工程工期和施工作業(yè)工序安排規(guī)范合理[5]。

另外，排水工作是山區(qū)地區(qū)高填方巖土工程施工的重點(diǎn)內(nèi)容，考慮到山區(qū)地區(qū)地勢(shì)陡峭且地面起伏大的特點(diǎn)，工程作業(yè)往往面臨著更大的難度，采用高填方巖土工程能夠讓地基的受力更加均勻。尤其在排水施工過(guò)程中，水流條件、地勢(shì)陡峭等問(wèn)題明顯增加排水難度。某些高填方巖土工程建設(shè)時(shí)未能及時(shí)在土方填充區(qū)域設(shè)置專門(mén)的排洪設(shè)施，導(dǎo)致臨時(shí)邊坡坡地位置積水現(xiàn)象嚴(yán)重?？紤]到邊坡區(qū)域土層相對(duì)松散，且高填方邊坡排水難度較大，工程人員需要結(jié)合實(shí)際情況合理設(shè)置排水溝，并填封溝槽，針對(duì)土層松散及水土流失問(wèn)題需要加強(qiáng)土層排水控制。為了保證填方土層的完整性，對(duì)于一些重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)當(dāng)設(shè)置永久性的排洪過(guò)濾設(shè)施，此時(shí)排水設(shè)施臨時(shí)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，為不斷提高設(shè)施排水量，應(yīng)當(dāng)在邊坡坡頂或坡地配合設(shè)置專門(mén)的排水溝。針對(duì)水土流失、邊坡滑移、土壤松動(dòng)等問(wèn)題需要利用沉淀過(guò)濾設(shè)施或者采用綠化邊坡的處理方式來(lái)減少水土流失，避免泥漿流入市政管道或河道內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高填方巖土工程作為巖土工程的重要組成部分，在整個(gè)巖土工程中也更具建設(shè)難度。為保證高填方巖土工程設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，工程人員必然要做好全方位實(shí)地勘察，綜合考慮工程設(shè)計(jì)受影響因素，如地勢(shì)特點(diǎn)、水文條件等，深入了解工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)注意的具體事項(xiàng)，考慮高填方巖土工程施工常見(jiàn)的問(wèn)題與設(shè)計(jì)難點(diǎn)，以此結(jié)合實(shí)際情況采取針對(duì)性措施，確保工程設(shè)計(jì)合理，為工程質(zhì)量建設(shè)提供有力的設(shè)計(jì)保障。本文著重闡述了回填土作業(yè)孔子、擋土墻及分層夯實(shí)發(fā)的應(yīng)用等方面內(nèi)容，以此為工程設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的參考依據(jù)。