探析高填方巖土工程的設計策略

熊海和

閩武長城建設發展有限公司

1 引言

高填方巖土工程是現代土木工程建設中的難點之一，它在實踐施工中，不但需要借助先進的施工設備與較高的施工技能，而且還必須嚴格把控好施工現場狀況與具體的施工細節。一旦個別施工程序不規范，將直接影響整個高填方巖土工程的施工質量。所以相關工作人員必須不斷優化高填方巖土工程設計，有效提升高填方巖土工程的設計水平，在綜合考慮相關施工影響因素的基礎上，研究出更加科學的設計方案，確保高填方巖土工程的建設質量。

2 高填方巖土工程設計階段的注意事項

第一，成本控制事項。在高填方巖土工程的設計未開始前，相關設計人員就應該提前考慮其建設工程成本問題。而且盡量在整個設計階段，也要將相關成本因素充分融合進來，以在確保工程設計質量合格的基礎上，最大化減少工程損耗，避免不必要的施工浪費，有效降低工程建設成本。第二，土方平衡計算事項。在高填方巖土工程設計過程中，工作人員需要處理土方平衡計算問題。在具體的處理過程中，工作人員可著重考慮以下三點內容。首先，清除土方中的植被層。在許多土方的上層部位經常會附著一層植被層。這種性質的土方，是不宜直接進行回填施工的，工作人員在回填土方前，應將其附著的植被層徹底清除。其次，科學確定土方松散系數。通常松散系數介于1.0～1.1 之間的土方才適宜用于回填，在實際操作中，因為填土大多是虛方，所以工作人員在初步完成土方回填后，還應該對其適度夯擊，以使土方的松散系數能達到1.0～1.1這個回填標準。最后工作人員還需要充分估算建筑物基礎開挖土方量。在高填方巖土工程中，建筑物基礎開挖土方量的運輸費用直接關系著工程的施工成本。所以在設計階段工作人員就需要依據工程的基礎狀況，提前預估出相關建筑物基礎開挖產生的土方量，以防止土方運輸經費浪費，增加工程建設成本[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

對于高填方巖土工程而言，為了保持路面受力平衡，其建筑設施基礎高度是要比水平面高出一定距離的。然而在實際工程建設中，如果建筑基礎位置存在自然陡坡，那么就很可能會增加工程填方的難度。因為自然陡坡是受風吹雨沖等相關自然因素長期作用形成的，工作人員很難深入了解其坡內土把質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。這樣在填方結束后，其土壤接合面很有可能會因受力不均而出現裂縫，顯著降低高填方的受力性能。

3.2 土壤沉降不符合標準

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行沉降處理，這樣填方地段在上層建筑完工后，才不會降落下沉。然而在某些高填方巖土工程建設中，沉降處理完后，短時期內填方地段雖然沒有出現下沉現象，但一段時期后，卻下沉明顯，從而引起了較大的施工質量安全問題。之所以出現這種不良狀況，主要是因為填方地段內部存在較多泥漿，這些泥漿當時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間，就不再繼續沉降，給工作人員造成了一種沉降完成，可以施工的錯覺，但其實并不符合相關的施工標準。一段時間后，土方內部的水分與氣體逐步發散減少，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計策略

4.1 減少土方作業量

在高填方巖土工程土方平衡設計中，工作人員需要提前深入考察與正確掌握施工現場的實際地理情況，盡量選擇那些高于建筑設計標高0.5m～1.0m 的地方。這樣一方面可將高出部分當作預留層，保護地基土層不受破壞，另一方面，也預留出了巖土工程豎向設計的調整空間。此外，由于存在預留層，地面墊層等相關防護措施也就可以適度減少，這樣在確保工程施工質量的基礎上，既減輕了工程施工措施，又縮減了工程建設成本，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中，施工人員進行石方開挖時，須一次開挖到位，以防止需要二次爆破施工，增加工程建設成本。

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境中，這就要求相關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，工作人員應該設計好相關臨時性排水設施，有效確保高填方巖土工程的良好排水性能。尤其是在臨時邊坡的坡頂位置與坡底位置，工作人員更要靈活設計排水溝，及時排水。而對于土壤較為松散，經常出現坡面溝蝕狀況的填方邊坡表層，工作人員也應該重視其科學的排水設計，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。在實際排水設計中，工作人員可在此范圍設置相關的沉淀過濾設施，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生活用水[3]。

4.3 通過綠化坡面，保護高填方工程填土

目前土木工程行業一般是通過掛網水泥砂漿施工的方式來保護高填方邊坡表面的。但這種防護措施有一個明顯缺陷，即容易破壞新填土結構的穩固性，造成新填土結構非常松散。這樣在巨大的雨水沖刷作用下，雨水就很快滲進坡頂，引起嚴重地水土流失現象，同時，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。這樣當遭受雨水沖刷時，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 嚴格把控填土地基表層質量

對于高填方巖土工程來講，其土地資源的用處一般有建設建筑工程、鋪設道路工程以及修建綠化這三種。在進行建筑工程建設時，工作人員應該采用向下開挖并埋置的方式，處理建筑工程的基礎結構。同時在道路工程建設中，工作人員也應盡量選擇朝下開挖的方式，這樣既方便科學設置結構層，也方便后續的管線敷設。而在修建綠化用地時，工作人員無須過分控制其土壤壓實度，以防止土壤過于密實，影響植物生長。所以，高填方巖土工程的表層質量標準無須過度偏高，如果高填方巖土工程自身的土方平整標準高度介于2.0m～3.0m之間，那么其地基處理指標設計就可相對偏低。而如果高填方巖土工程自身的土方平整標準高度小于2.0m，其地基處理指標則應設計得相對偏高一點[4]。

5 高填方巖土工程設計策略

5.1 嚴格控制填土加固質量

在進行巖土工程防護加固處理時，受限于土石料的種類、成分以及壓實度等原因影響，施工企業設定的工程填土加固標準不宜太高。而且受施工現場具體地理狀況的影響，高邊坡位置的土壤含水量相對偏低，這就很難達到高填方巖土工程建設的含水量標準。而在進行土方回填時，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際的高填方邊坡回填工作中，主動參照相關的填土質量規范，科學加固填土，最大化避免施工安全事故地發生[5]。

5.2 科學選擇高填方巖土工程擋土墻

在進行高填方巖土工程擋土墻設計時，工作人員可供選擇的高填方擋土墻施工作業方式多種多樣，但值得注意的是，工作人員不宜選擇仰斜式擋土墻作業方式。因為高填方巖土工程自身的邊坡實際壓力就相對偏大，而仰斜式擋土墻是朝向填土一側傾斜的，這樣就加大了仰斜式擋土墻后方回填土壤的夯實難度，降低了填土的夯實系數，最終加大了仰斜式擋土墻的施工風險。

5.3 選擇分層夯實法加固

在高填方巖土工程建設中，土壤夯實是一個棘手而又重要的環節，如果夯實不到位，很可能引起上層建筑基礎沉降。然而在實際的施工過程中，很多施工企業都很難百分百確保將土壤夯實到位，特別是當地下位置含有較多泥漿時，夯實工作更加困難。這就要求工作人員在開始夯實前，仔細認真的勘探施工現場的地下土質狀況。一旦發現地下土質中存在大量泥漿，則宜選擇分層夯實方法，一點點地將地下泥漿排出。同時隨著泥漿的排出工作人員還需要及時補充上新的土方來代替那些被排出的泥漿。當確認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。而且在進行地上填土時，工作人員也應選擇逐步夯實的方法，有效確保地上填土被夯實到位。此外在填土過程中，工作人員還應該預留出相應的土層自然沉降時間，以確保土壤之間能夠密切接觸，充分融合，促使整個填土層更加堅固[6]。

5.4 采用強夯法有效處理地基

強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、施工工藝簡單等優點。可以顯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濟效益。但凡事都是相對的，強夯法也具有以下四方面的明顯缺陷，有待進一步改進。第一，夯實過的地基欠均勻。在實踐施工中，采用強夯法夯實建筑物地基，夯實點四周地基的密實度指標、土地承受力指標都要明顯高于夯實點位置的土地指標，同時土地上層指標比土地下層指標也明顯偏高。第二，因為高填方巖土工程一般位于山地環境中，而山區的實際地形是高低不平的，有的山區還經常會出現不同程度的山體運動現象，這就加大了采用強夯法夯實后的建筑地基不均勻沉降風險，嚴重影響地基的穩定性。第三，采用強夯法夯實地基，其整個夯實過程中，夯擊力度是始終不變的。所以在夯實不同填方石料時，它的夯實質量也不同，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，而采用強夯法夯實好的地基是整個地基表面質量最佳的土壤，將其清除顯然會造成嚴重地資源浪費。

6 結語

綜上所述，高填方巖土工程設計是現代建筑工程中較為困難的工作之一，相關工作人員一定要深入了解高填方巖土工程設計階段的注意事項，提前預測高填方巖土施工中可能會存在的問題，同時重視填土質量控制、擋土墻選擇、分層夯實等相關設計方法的有效應用。只有這樣才能在高填方巖土工程建設初級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，有效提高施工效率，降低施工成本，切實增加建設工程的工程效益。