高填深挖路基施工技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用分析

張鵬

（臨汾南高速公路管理有限公司，山西臨汾 041000）

0 引言

公路作為重要的交通設(shè)施之一，是促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。由于受到自然環(huán)境及人為因素等多種因素的影響，公路路基會(huì)出現(xiàn)沉降變形現(xiàn)象。為了避免此問題，提高公路工程施工效果，施工單位應(yīng)綜合考慮所在地區(qū)的地質(zhì)和環(huán)境條件，對(duì)路基施工技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，從而適應(yīng)高、深路基的特點(diǎn)。高填深挖路基施工技術(shù)的應(yīng)用，不僅可縮短公路施工周期，還可提升公路整體質(zhì)量，降低后期養(yǎng)護(hù)成本，保證公路工程建設(shè)效益最大化。

1 高填深挖路基施工準(zhǔn)備

1.1 工程測量

為確保高填深挖路基施工順利進(jìn)行，必須做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作，包括：確定挖方位置及深度；繪制土方量與填土厚度圖，控制各部位尺寸；鋪設(shè)鋼筋籠，完成土方平衡處理。

進(jìn)行高填深挖路基邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇合適的防護(hù)措施，精準(zhǔn)計(jì)算回填、開挖所需材料用量。同時(shí)應(yīng)該重視施工現(xiàn)場環(huán)境條件的限制因素，如溫差變化較大的地區(qū)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，因地制宜地制定切實(shí)可行的防高溫或保溫措施。此外，在進(jìn)行高填深挖路基施工測量時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行[1]。

1.2 排水工程

應(yīng)通過對(duì)公路周邊路基特點(diǎn)和高回填土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，制訂高填深挖路基施工技術(shù)。施工期間要有效排除路基內(nèi)的積水，在保證工期和工程質(zhì)量的前提下，盡量縮短開挖時(shí)間，減少棄土棄渣數(shù)量。進(jìn)行高填深挖路基排水工程施工時(shí)，應(yīng)以單向坡或路拱方式為主，對(duì)于存在泥漿或水浸土的區(qū)域，應(yīng)設(shè)置可靠的排水系統(tǒng)，以免公路遭受腐蝕和破壞。

1.3 地表處理

在高填深挖施工路段，施工人員應(yīng)進(jìn)行全面的地面清理工作，以確保工作面的安全和整潔，通常表面清理厚度應(yīng)不少于30cm[2]。為保證高填深挖路基的施工質(zhì)量、施工過程受控，填筑路基時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。在回填作業(yè)中，若存在大量的巨石，施工人員應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面清理，并進(jìn)行合理的碾壓操作，以保證回填土的壓實(shí)密度[3]。

2 高填深挖路基邊坡穩(wěn)定性分析

2.1 邊坡穩(wěn)定性力學(xué)分析

為了有效評(píng)估高填深挖路基邊坡的穩(wěn)定性，必須根據(jù)破壞類型和模式選擇恰當(dāng)?shù)牧W(xué)計(jì)算方法，并據(jù)此進(jìn)行維護(hù)工作。

此外，在高填深挖過程中存在對(duì)邊坡造成破壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此需要根據(jù)具體數(shù)值進(jìn)行綜合分析。進(jìn)行高填深挖路基結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算時(shí)，若發(fā)現(xiàn)存在線狀損傷，應(yīng)采用平面滑動(dòng)分析法和不平衡推力法分析邊坡可靠度，并適當(dāng)調(diào)整坡層厚度等參數(shù)，以提高邊坡整體穩(wěn)定性[4]。

2.2 數(shù)值分析方法

數(shù)值分析方法包括有限差分法、有限元法以及離散元法等多種方法。有限元法是一種廣泛應(yīng)用的數(shù)值分析方法，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠全面考慮邊坡土體的不連續(xù)性和均勻性，從而全面反映施工條件的真實(shí)情況。該方法能夠?qū)吰碌膽?yīng)力和變形角度進(jìn)行準(zhǔn)確分析，但對(duì)數(shù)據(jù)要求較高，必須確保原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。離散元法在處理裂隙介質(zhì)變形問題時(shí)，能夠充分展現(xiàn)巖土等速度場，可彌補(bǔ)有限元法的不足。然而，該方法在計(jì)算過程中也存在一些不足，如難以準(zhǔn)確確定相關(guān)系數(shù)等[5]。

應(yīng)用數(shù)值分析方法可以有效解決無法觀測到的邊坡破壞問題，但需要一定的時(shí)間來建立模型或檢查參數(shù)，同時(shí)對(duì)操作人員的專業(yè)技能也有較高的要求。

在工程建設(shè)中，想要更準(zhǔn)確地進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性力學(xué)分析，必須綜合運(yùn)用多種分析方法，充分發(fā)揮不同方法的優(yōu)勢，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 高填深挖路基施工技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

3.1 高填方填筑施工

在高填深挖路基施工中，材料選擇是至關(guān)重要的一環(huán)，其直接影響工程的穩(wěn)定性和安全性。因此，需要針對(duì)不同的土質(zhì)情況及地質(zhì)條件選用合適的施工材料，同時(shí)要綜合考慮各種因素對(duì)材料特性產(chǎn)生的影響。為確保所用材料符合相應(yīng)的性能要求，施工之前必須對(duì)材料進(jìn)行性能測試，以全面了解其質(zhì)量，為路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提供保障[6]。填筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 填筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

高填方填筑施工以分層填筑為主。技術(shù)人員必須嚴(yán)格控制卸料厚度，一般控制在30cm，裝載時(shí)需要由遠(yuǎn)及近進(jìn)行，單層卸料后須進(jìn)行找平。

3.2 路基碾壓施工

首先，對(duì)于土方開挖深度較大或者是較深的區(qū)域，施工單位應(yīng)及時(shí)采取有效的處理技術(shù)予以加固，同時(shí)還應(yīng)做好相應(yīng)的防護(hù)工作[7]。

其次，在完成基礎(chǔ)工程施工之后，施工單位還應(yīng)通過科學(xué)手段檢查各部位是否存在裂縫問題。

再次，為了確保高填深基坑的壓實(shí)效果，避免路面變形，施工人員在路面碾壓施工過程中必須根據(jù)實(shí)際承載能力采用壓筋施工的方式。在底土回填至高度為4m 后，仍需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行15 次沖擊碾壓，以確保其穩(wěn)定性和耐久性。

最后，為了提升公路整體壓實(shí)效果，監(jiān)測人員可運(yùn)用填砂法或核密度計(jì)進(jìn)行有效測量，以監(jiān)測地基壓實(shí)程度。需要注意的是，在高填方路基和深基坑施工過程中，若公路路基碾壓結(jié)構(gòu)時(shí)存在困難，施工單位需適度降低層厚，提高沖擊碾壓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，以確保路基的填筑壓實(shí)效果符合建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求[8]。

3.3 深挖路塹施工

道路施工中路塹深開挖通常出現(xiàn)在路塹高度大于22m 的情況下，路塹深開挖屬于比較復(fù)雜的工作，圍巖土體地質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力的變化相當(dāng)大，需要優(yōu)化施工方法，保證施工質(zhì)量和安全，同時(shí)要合理控制邊坡坡度。

目前，常采用的深挖路塹施工方式有縱向分段、橫向分層、階梯開挖等。施工前一定要對(duì)路塹施工方案進(jìn)行合理規(guī)劃，確保土石方運(yùn)輸及排水設(shè)計(jì)等方面的合理性，提高施工效率和施工進(jìn)度的可控制性。

此外，還可以在施工過程中搭建路塹工作平臺(tái)，平臺(tái)設(shè)置需滿足截面要求。底座與平臺(tái)的距離應(yīng)控制在10m 左右，平臺(tái)寬度控制在2～4m。地基橫向坡度及縱向坡度一定要平行于線路布置，同時(shí)要加強(qiáng)地基處理，排水系統(tǒng)要與工作平臺(tái)有效銜接。缺口深部開挖要反復(fù)驗(yàn)算，擬定邊坡開挖防護(hù)排水方案，邊坡排水工程要綜合考慮邊坡坡度、施工開挖尺寸等因素。邊坡預(yù)留50cm，便于施工現(xiàn)場的后續(xù)維護(hù)。

為有效預(yù)防路塹開挖過程中出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)及滑坡事故，需考慮對(duì)路塹進(jìn)行必要的保護(hù)設(shè)置。如果施工段邊坡穩(wěn)定性不足，可采用減小邊坡坡度與防滑錨固、鋼網(wǎng)立體加固相結(jié)合的邊坡防護(hù)措施[9]。

在路塹邊坡施工中，需定期進(jìn)行巡檢，需采用光電測距儀、全站儀和水準(zhǔn)儀等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測頻率一般為一周2 次，寒冷、暴雨等惡劣天氣條件下，應(yīng)適當(dāng)提高監(jiān)測頻率。監(jiān)測重點(diǎn)是巖體邊坡表面位移變形和地下支護(hù)位移情況等。

3.4 路塹邊坡防護(hù)

進(jìn)行深挖路塹施工時(shí)，需按照設(shè)計(jì)要求及時(shí)采取邊坡保護(hù)措施，邊挖邊護(hù)，以避免沖刷破壞或滑坡等問題。

對(duì)于土質(zhì)路塹，在邊坡高度小于3m 的情況下，可采取坡面直接植草的防護(hù)措施；邊坡高度大于3m 小于等于6m 的情況下，可采用三維植被網(wǎng)植草防護(hù)措施；在邊坡高度大于6m 的情況下，則一般采用骨架內(nèi)草灌護(hù)坡措施，主要有方格形骨架、拱形骨架等形式，可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

對(duì)于穩(wěn)定性較好的軟質(zhì)巖石邊坡，如果放坡困難，可通過測量坡高坡率來分析巖石破碎程度，采用土工格室植草、三維網(wǎng)植被防護(hù)等邊坡防護(hù)方式。對(duì)于邊坡缺乏穩(wěn)定性的邊坡，可采用抗滑及錨固防護(hù)措施。對(duì)于穩(wěn)定性良好的邊坡，可酌情采取噴漿護(hù)坡施工方式。

3.5 加強(qiáng)對(duì)施工過程的監(jiān)測和控制

為更好地了解施工情況，應(yīng)做好監(jiān)測工作。在公路工程高回填深基坑施工完成后的三個(gè)月內(nèi)，必須每周進(jìn)行一次監(jiān)測，如果遇到雨季或冬季施工，應(yīng)增加監(jiān)測頻次，以確保施工質(zhì)量和安全。施工周期超過三個(gè)月，則可適度降低監(jiān)測頻率，可每月進(jìn)行一次監(jiān)測[10]。進(jìn)行公路高填方和深基土施工監(jiān)測時(shí)，監(jiān)測人員特別關(guān)注對(duì)以下幾方面進(jìn)行監(jiān)測：

3.5.1 對(duì)地表水平位移進(jìn)行有效監(jiān)測

可采用地表水平位移計(jì)對(duì)地表水平位移情況進(jìn)行監(jiān)測，通過對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并將數(shù)據(jù)與實(shí)際值比較分析，發(fā)現(xiàn)差異，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免安全事故。同時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置邊樁，加大監(jiān)控力度，從而保證高填深挖路基施工的安全性與穩(wěn)定性，提高后期使用中的行車安全性。

3.5.2 對(duì)公路地下土層的水平位移進(jìn)行有效監(jiān)測

當(dāng)土質(zhì)發(fā)生變形時(shí)，會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)不平整現(xiàn)象，影響車輛正常運(yùn)行，因此需要及時(shí)采取有效手段應(yīng)對(duì)這一問題。通過采用相關(guān)監(jiān)測技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)快速檢測路基整體狀況，從而為后期道路養(yǎng)護(hù)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)依據(jù)。通過使用測斜管，監(jiān)測人員能夠深入了解路基內(nèi)部是否存在剪切破壞的情況，以便及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，以確保公路路基的安全性與穩(wěn)定性。

3.5.3 對(duì)路基沉降進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控

通過合理運(yùn)用沉降板或沉降樁，監(jiān)測人員能夠深入了解高填深基坑結(jié)構(gòu)的具體沉降情況，并對(duì)地基沉降的后續(xù)發(fā)展情況進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，從而有效調(diào)整結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

在我國的公路建設(shè)中，如果路基施工質(zhì)量未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，公路工程的正常使用將受到直接影響，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)路基施工質(zhì)量的關(guān)注和重視程度。為確保高填方路基施工品質(zhì)，施工過程中必須綜合考慮地質(zhì)條件和水文特征，并巧妙地運(yùn)用沖擊碾壓法和土工格柵的鋪設(shè)，以確保路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，為了確保我國公路建設(shè)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)施工人員進(jìn)行高回填深基坑路基施工技術(shù)的培訓(xùn)，以此規(guī)范施工流程，從根本上減少安全事故發(fā)生的概率，從而為高填深挖路基施工技術(shù)順利施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。