探析高填方巖土工程的設(shè)計(jì)策略

熊海和

閩武長(zhǎng)城建設(shè)發(fā)展有限公司

1 引言

高填方巖土工程是現(xiàn)代土木工程建設(shè)中的難點(diǎn)之一，它在實(shí)踐施工中，不但需要借助先進(jìn)的施工設(shè)備與較高的施工技能，而且還必須嚴(yán)格把控好施工現(xiàn)場(chǎng)狀況與具體的施工細(xì)節(jié)。一旦個(gè)別施工程序不規(guī)范，將直接影響整個(gè)高填方巖土工程的施工質(zhì)量。所以相關(guān)工作人員必須不斷優(yōu)化高填方巖土工程設(shè)計(jì)，有效提升高填方巖土工程的設(shè)計(jì)水平，在綜合考慮相關(guān)施工影響因素的基礎(chǔ)上，研究出更加科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，確保高填方巖土工程的建設(shè)質(zhì)量。

2 高填方巖土工程設(shè)計(jì)階段的注意事項(xiàng)

第一，成本控制事項(xiàng)。在高填方巖土工程的設(shè)計(jì)未開始前，相關(guān)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該提前考慮其建設(shè)工程成本問題。而且盡量在整個(gè)設(shè)計(jì)階段，也要將相關(guān)成本因素充分融合進(jìn)來，以在確保工程設(shè)計(jì)質(zhì)量合格的基礎(chǔ)上，最大化減少工程損耗，避免不必要的施工浪費(fèi)，有效降低工程建設(shè)成本。第二，土方平衡計(jì)算事項(xiàng)。在高填方巖土工程設(shè)計(jì)過程中，工作人員需要處理土方平衡計(jì)算問題。在具體的處理過程中，工作人員可著重考慮以下三點(diǎn)內(nèi)容。首先，清除土方中的植被層。在許多土方的上層部位經(jīng)常會(huì)附著一層植被層。這種性質(zhì)的土方，是不宜直接進(jìn)行回填施工的，工作人員在回填土方前，應(yīng)將其附著的植被層徹底清除。其次，科學(xué)確定土方松散系數(shù)。通常松散系數(shù)介于1.0～1.1 之間的土方才適宜用于回填，在實(shí)際操作中，因?yàn)樘钔链蠖嗍翘摲?，所以工作人員在初步完成土方回填后，還應(yīng)該對(duì)其適度夯擊，以使土方的松散系數(shù)能達(dá)到1.0～1.1這個(gè)回填標(biāo)準(zhǔn)。最后工作人員還需要充分估算建筑物基礎(chǔ)開挖土方量。在高填方巖土工程中，建筑物基礎(chǔ)開挖土方量的運(yùn)輸費(fèi)用直接關(guān)系著工程的施工成本。所以在設(shè)計(jì)階段工作人員就需要依據(jù)工程的基礎(chǔ)狀況，提前預(yù)估出相關(guān)建筑物基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的土方量，以防止土方運(yùn)輸經(jīng)費(fèi)浪費(fèi)，增加工程建設(shè)成本[1]。

3 高填方巖土工程存在的問題

3.1 部分自然陡坡坡度偏大

對(duì)于高填方巖土工程而言，為了保持路面受力平衡，其建筑設(shè)施基礎(chǔ)高度是要比水平面高出一定距離的。然而在實(shí)際工程建設(shè)中，如果建筑基礎(chǔ)位置存在自然陡坡，那么就很可能會(huì)增加工程填方的難度。因?yàn)樽匀欢钙率鞘茱L(fēng)吹雨沖等相關(guān)自然因素長(zhǎng)期作用形成的，工作人員很難深入了解其坡內(nèi)土把質(zhì)的具體狀況與受力大小。尤其是在自然陡坡坡度偏大的情況下，工程填方工作就更為困難。而且由于土質(zhì)不同，自然陡坡與工程填方土壤也可能無法有效融合，緊密連接。這樣在填方結(jié)束后，其土壤接合面很有可能會(huì)因受力不均而出現(xiàn)裂縫，顯著降低高填方的受力性能。

3.2 土壤沉降不符合標(biāo)準(zhǔn)

在高填方巖土工程施工中，為了確保填方位置受力均勻，工作人員需要參照施工要求先將填方處進(jìn)行沉降處理，這樣填方地段在上層建筑完工后，才不會(huì)降落下沉。然而在某些高填方巖土工程建設(shè)中，沉降處理完后，短時(shí)期內(nèi)填方地段雖然沒有出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，但一段時(shí)期后，卻下沉明顯，從而引起了較大的施工質(zhì)量安全問題。之所以出現(xiàn)這種不良狀況，主要是因?yàn)樘罘降囟蝺?nèi)部存在較多泥漿，這些泥漿當(dāng)時(shí)沒有隨氣體被完全排出地表。以致填方地段在沉降處理過程中，先自然沉降了一段時(shí)間，就不再繼續(xù)沉降，給工作人員造成了一種沉降完成，可以施工的錯(cuò)覺，但其實(shí)并不符合相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)。一段時(shí)間后，土方內(nèi)部的水分與氣體逐步發(fā)散減少，地下泥漿體積隨之縮減，這樣在上層建筑工程的巨大壓力下，填方土壤就又開始迅速下沉[2]。

4 高填方巖土工程土方平衡設(shè)計(jì)策略

4.1 減少土方作業(yè)量

在高填方巖土工程土方平衡設(shè)計(jì)中，工作人員需要提前深入考察與正確掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地理情況，盡量選擇那些高于建筑設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m～1.0m 的地方。這樣一方面可將高出部分當(dāng)作預(yù)留層，保護(hù)地基土層不受破壞，另一方面，也預(yù)留出了巖土工程豎向設(shè)計(jì)的調(diào)整空間。此外，由于存在預(yù)留層，地面墊層等相關(guān)防護(hù)措施也就可以適度減少，這樣在確保工程施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，既減輕了工程施工措施，又縮減了工程建設(shè)成本，十分有利于工程整體效益的提高。值得注意的是在土方作業(yè)中，施工人員進(jìn)行石方開挖時(shí)，須一次開挖到位，以防止需要二次爆破施工，增加工程建設(shè)成本。

4.2 重視排水工作，做好排水處理

很多高填方工程都處于匯水面積較大，水流速度較快的山地環(huán)境中，這就要求相關(guān)工作人員必須高度重視高填方工程的排水工作，在做好相關(guān)的排水處理后，才可展開工程施工。在具體的高填方巖土工程施工中，工作人員應(yīng)該設(shè)計(jì)好相關(guān)臨時(shí)性排水設(shè)施，有效確保高填方巖土工程的良好排水性能。尤其是在臨時(shí)邊坡的坡頂位置與坡底位置，工作人員更要靈活設(shè)計(jì)排水溝，及時(shí)排水。而對(duì)于土壤較為松散，經(jīng)常出現(xiàn)坡面溝蝕狀況的填方邊坡表層，工作人員也應(yīng)該重視其科學(xué)的排水設(shè)計(jì)，以最大化避免雨水自上而下沖刷破壞填方邊坡表層，引起填方邊坡表層水土流失問題。在實(shí)際排水設(shè)計(jì)中，工作人員可在此范圍設(shè)置相關(guān)的沉淀過濾設(shè)施，以有效防止水土流失沖刷下來的泥土隨水流混入河道與地下市政管道中，污染工程周邊群眾的生產(chǎn)生活用水[3]。

4.3 通過綠化坡面，保護(hù)高填方工程填土

目前土木工程行業(yè)一般是通過掛網(wǎng)水泥砂漿施工的方式來保護(hù)高填方邊坡表面的。但這種防護(hù)措施有一個(gè)明顯缺陷，即容易破壞新填土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，造成新填土結(jié)構(gòu)非常松散。這樣在巨大的雨水沖刷作用下，雨水就很快滲進(jìn)坡頂，引起嚴(yán)重地水土流失現(xiàn)象，同時(shí)，砂漿層面也將逐步脫空。所以工作人員可以在邊坡表面多種植一些吸附性能較好地綠色植物。這樣當(dāng)遭受雨水沖刷時(shí)，綠色植物的根莖就能夠快速地吸收雨水，固定邊坡水土。

4.4 嚴(yán)格把控填土地基表層質(zhì)量

對(duì)于高填方巖土工程來講，其土地資源的用處一般有建設(shè)建筑工程、鋪設(shè)道路工程以及修建綠化這三種。在進(jìn)行建筑工程建設(shè)時(shí)，工作人員應(yīng)該采用向下開挖并埋置的方式，處理建筑工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。同時(shí)在道路工程建設(shè)中，工作人員也應(yīng)盡量選擇朝下開挖的方式，這樣既方便科學(xué)設(shè)置結(jié)構(gòu)層，也方便后續(xù)的管線敷設(shè)。而在修建綠化用地時(shí)，工作人員無須過分控制其土壤壓實(shí)度，以防止土壤過于密實(shí)，影響植物生長(zhǎng)。所以，高填方巖土工程的表層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)無須過度偏高，如果高填方巖土工程自身的土方平整標(biāo)準(zhǔn)高度介于2.0m～3.0m之間，那么其地基處理指標(biāo)設(shè)計(jì)就可相對(duì)偏低。而如果高填方巖土工程自身的土方平整標(biāo)準(zhǔn)高度小于2.0m，其地基處理指標(biāo)則應(yīng)設(shè)計(jì)得相對(duì)偏高一點(diǎn)[4]。

5 高填方巖土工程設(shè)計(jì)策略

5.1 嚴(yán)格控制填土加固質(zhì)量

在進(jìn)行巖土工程防護(hù)加固處理時(shí)，受限于土石料的種類、成分以及壓實(shí)度等原因影響，施工企業(yè)設(shè)定的工程填土加固標(biāo)準(zhǔn)不宜太高。而且受施工現(xiàn)場(chǎng)具體地理狀況的影響，高邊坡位置的土壤含水量相對(duì)偏低，這就很難達(dá)到高填方巖土工程建設(shè)的含水量標(biāo)準(zhǔn)。而在進(jìn)行土方回填時(shí)，只通過單純的灑水方法，是很難增加土壤含水量的。特別是在大面積的回填施工中，想通過單純的灑水來增加土壤含水量更不可取。這就要求工作人員在實(shí)際的高填方邊坡回填工作中，主動(dòng)參照相關(guān)的填土質(zhì)量規(guī)范，科學(xué)加固填土，最大化避免施工安全事故地發(fā)生[5]。

5.2 科學(xué)選擇高填方巖土工程擋土墻

在進(jìn)行高填方巖土工程擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員可供選擇的高填方擋土墻施工作業(yè)方式多種多樣，但值得注意的是，工作人員不宜選擇仰斜式擋土墻作業(yè)方式。因?yàn)楦咛罘綆r土工程自身的邊坡實(shí)際壓力就相對(duì)偏大，而仰斜式擋土墻是朝向填土一側(cè)傾斜的，這樣就加大了仰斜式擋土墻后方回填土壤的夯實(shí)難度，降低了填土的夯實(shí)系數(shù)，最終加大了仰斜式擋土墻的施工風(fēng)險(xiǎn)。

5.3 選擇分層夯實(shí)法加固

在高填方巖土工程建設(shè)中，土壤夯實(shí)是一個(gè)棘手而又重要的環(huán)節(jié)，如果夯實(shí)不到位，很可能引起上層建筑基礎(chǔ)沉降。然而在實(shí)際的施工過程中，很多施工企業(yè)都很難百分百確保將土壤夯實(shí)到位，特別是當(dāng)?shù)叵挛恢煤休^多泥漿時(shí)，夯實(shí)工作更加困難。這就要求工作人員在開始夯實(shí)前，仔細(xì)認(rèn)真的勘探施工現(xiàn)場(chǎng)的地下土質(zhì)狀況。一旦發(fā)現(xiàn)地下土質(zhì)中存在大量泥漿，則宜選擇分層夯實(shí)方法，一點(diǎn)點(diǎn)地將地下泥漿排出。同時(shí)隨著泥漿的排出工作人員還需要及時(shí)補(bǔ)充上新的土方來代替那些被排出的泥漿。當(dāng)確認(rèn)大部分泥漿被排出后，工作人員就可采用分層填土的方法，展開地上位置的填土施工了。而且在進(jìn)行地上填土?xí)r，工作人員也應(yīng)選擇逐步夯實(shí)的方法，有效確保地上填土被夯實(shí)到位。此外在填土過程中，工作人員還應(yīng)該預(yù)留出相應(yīng)的土層自然沉降時(shí)間，以確保土壤之間能夠密切接觸，充分融合，促使整個(gè)填土層更加堅(jiān)固[6]。

5.4 采用強(qiáng)夯法有效處理地基

強(qiáng)夯法是高填方巖土工程常用的一種地基處理方法。它具有施工速度快、施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)?？梢燥@著加快高填方巖土工程的施工速度，縮短高填方巖土工程的施工周期，明顯降低高填方巖土工程的施工成本，大幅提升施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。但凡事都是相對(duì)的，強(qiáng)夯法也具有以下四方面的明顯缺陷，有待進(jìn)一步改進(jìn)。第一，夯實(shí)過的地基欠均勻。在實(shí)踐施工中，采用強(qiáng)夯法夯實(shí)建筑物地基，夯實(shí)點(diǎn)四周地基的密實(shí)度指標(biāo)、土地承受力指標(biāo)都要明顯高于夯實(shí)點(diǎn)位置的土地指標(biāo)，同時(shí)土地上層指標(biāo)比土地下層指標(biāo)也明顯偏高。第二，因?yàn)楦咛罘綆r土工程一般位于山地環(huán)境中，而山區(qū)的實(shí)際地形是高低不平的，有的山區(qū)還經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的山體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，這就加大了采用強(qiáng)夯法夯實(shí)后的建筑地基不均勻沉降風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響地基的穩(wěn)定性。第三，采用強(qiáng)夯法夯實(shí)地基，其整個(gè)夯實(shí)過程中，夯擊力度是始終不變的。所以在夯實(shí)不同填方石料時(shí)，它的夯實(shí)質(zhì)量也不同，這就埋下了地基不均勻沉降的隱患。第四，在高填方巖土施工中是需要清除地面表層土壤的，而采用強(qiáng)夯法夯實(shí)好的地基是整個(gè)地基表面質(zhì)量最佳的土壤，將其清除顯然會(huì)造成嚴(yán)重地資源浪費(fèi)。

6 結(jié)語

綜上所述，高填方巖土工程設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑工程中較為困難的工作之一，相關(guān)工作人員一定要深入了解高填方巖土工程設(shè)計(jì)階段的注意事項(xiàng)，提前預(yù)測(cè)高填方巖土施工中可能會(huì)存在的問題，同時(shí)重視填土質(zhì)量控制、擋土墻選擇、分層夯實(shí)等相關(guān)設(shè)計(jì)方法的有效應(yīng)用。只有這樣才能在高填方巖土工程建設(shè)初級(jí)階段就全面排除掉各種施工安全隱患，最大化減少返工次數(shù)，有效提高施工效率，降低施工成本，切實(shí)增加建設(shè)工程的工程效益。