公路工程項(xiàng)目中的高填深挖路基施工技術(shù)

解海東 解秀梅

（1、華邦建投集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州730030 2、山東科達(dá)基建有限公司，山東 東營(yíng)257000）

本文以某段高速公路工程項(xiàng)目（下文簡(jiǎn)稱(chēng)A 項(xiàng)目）為研究對(duì)象。該公路工程路線方向?yàn)闁|北——西南向，總建設(shè)長(zhǎng)度約為77.44km，采用雙向6 車(chē)道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)車(chē)速為120km/h，路基設(shè)計(jì)寬度為33.4m。該公路工程項(xiàng)目中，包含一座長(zhǎng)度約為1324.3m 的特大橋、51 座總長(zhǎng)度約為18312.12m 的大型橋梁、18 座總長(zhǎng)度約為1149.8m 的中小型橋梁、1 座總長(zhǎng)度約為607m 的中型隧道以及167座通道和涵洞，工程項(xiàng)目建設(shè)預(yù)算約為93 億元。通過(guò)數(shù)據(jù)資料可以看A 項(xiàng)目具有高墩橋、結(jié)構(gòu)物較多的顯著特點(diǎn)，安全壓力巨大，施工質(zhì)量要求較高。經(jīng)過(guò)施工單位細(xì)致、全面的實(shí)地勘查，發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目所在區(qū)域地質(zhì)情況較復(fù)雜，需要多次進(jìn)行高填深挖路基施工，路基施工難度較大，對(duì)高填深挖路基施工技術(shù)提出了較高的要求。

1 高填深挖路基施工前的邊坡穩(wěn)定性分析

在A 項(xiàng)目施工前，施工單位決定采用以下兩種方法分析和計(jì)算路基的邊坡穩(wěn)定性，以便更好地制定后續(xù)施工方案，把控施工技術(shù)。首先，利用工程地質(zhì)分析對(duì)比法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，即結(jié)合工程所在區(qū)域的地形地貌、氣候類(lèi)型、地質(zhì)構(gòu)造等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定性類(lèi)比和分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)。使用該方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)需要遵循以下基本原則：（1）基于對(duì)當(dāng)前地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析，分析和確定人工邊坡可能發(fā)生變形的部位以及變形類(lèi)型；（2）基于現(xiàn)階段自然邊坡已經(jīng)出現(xiàn)的變形規(guī)模及類(lèi)型，推測(cè)人工邊坡的變形規(guī)模和類(lèi)型；（3）對(duì)比人工邊坡的坡型、坡率、坡高與自然極限穩(wěn)定邊坡?tīng)顟B(tài)，從而評(píng)價(jià)路基邊坡的穩(wěn)定性[1]。然后，分析人工邊坡破壞類(lèi)型，選擇與之相匹配的力學(xué)計(jì)算方法，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，掌握路基邊坡的穩(wěn)定性。由于力學(xué)計(jì)算方法種類(lèi)較多，在選擇方法時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）若邊坡破壞機(jī)制較復(fù)雜，必須結(jié)合數(shù)值分析法進(jìn)行力學(xué)計(jì)算；（2）進(jìn)行折線型破壞邊坡力學(xué)計(jì)算時(shí)，優(yōu)先選用不平衡推算力法；（3）進(jìn)行直線型破壞邊坡力學(xué)計(jì)算時(shí)，優(yōu)先選用平面滑動(dòng)面解析法；（4）進(jìn)行土質(zhì)邊坡、填方邊坡、較大規(guī)模的破碎結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡力學(xué)計(jì)算時(shí)，優(yōu)先選用簡(jiǎn)化Bishop 法。經(jīng)過(guò)對(duì)A 項(xiàng)目環(huán)境特征和數(shù)據(jù)信息的深入分析，施工單位決定選用簡(jiǎn)化Bishop 法進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，即利用以下共公式進(jìn)行精準(zhǔn)力學(xué)計(jì)算。

（簡(jiǎn)化Bishop 法計(jì)算公式）

當(dāng)明確力學(xué)計(jì)算方法后，科學(xué)選取邊坡各巖層厚度、內(nèi)摩擦力、粘聚力等計(jì)算指標(biāo)，完成最終的力學(xué)計(jì)算，從而精準(zhǔn)掌握A 項(xiàng)目的邊坡穩(wěn)定性，為后續(xù)工作的施工奠定良好的基礎(chǔ)[2]。

2 高填深挖路基施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)及技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備階段技術(shù)要點(diǎn)

高填深挖路基施工準(zhǔn)備階段主要包含路段試驗(yàn)、沉降量測(cè)量、土工格柵鋪筑三個(gè)關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)。

在路段試驗(yàn)環(huán)節(jié)，A 項(xiàng)目施工單位重點(diǎn)關(guān)注以下技術(shù)要點(diǎn)：（1）試驗(yàn)應(yīng)在具有代表性的路段上開(kāi)展；（2）試驗(yàn)路段長(zhǎng)度必須＞200m；（3）必須嚴(yán)格按照路段試驗(yàn)確認(rèn)的施工參數(shù)，開(kāi)展后續(xù)高填深挖路基施工。若出現(xiàn)施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的情況應(yīng)立即進(jìn)行原因分析并及時(shí)解決。在沉降量檢測(cè)環(huán)節(jié)，施工單位選擇精度更高的水準(zhǔn)儀測(cè)量路基的沉降數(shù)值。同時(shí)，以路堤中心位置24h 內(nèi)的沉降量＜15mm、邊樁24h 內(nèi)偏移量＜5mm 為技術(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)，若沒(méi)有達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，則持續(xù)進(jìn)行補(bǔ)壓施工，直至沉降量符合上述控制標(biāo)準(zhǔn)，方可進(jìn)行下道工序施工[3]。在土工格柵鋪筑，施工單位強(qiáng)調(diào)以下技術(shù)要點(diǎn)的把控：（1）及時(shí)取出突出地面的堅(jiān)硬物質(zhì)，避免土木格柵結(jié)構(gòu)受到外物破壞；（2）鋪筑前，對(duì)格柵性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，確保格柵質(zhì)量；（3）鋪筑過(guò)程中，將土木格柵的屈服伸張率控制在12%以下同時(shí)確保單向格柵的拉伸屈服強(qiáng)度＞80kN/延米。在具體操作時(shí)，先用石灰粉畫(huà)出格柵鋪筑外邊界，然后沿邊界線進(jìn)行鋪筑并確保格柵的順直，嚴(yán)禁出現(xiàn)任何褶皺現(xiàn)象。相鄰格柵搭接寬度必須＞30cm。

2.2 施工階段技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 地質(zhì)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)

做好地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，是保證高填深挖路基施工質(zhì)量性和安全性重要措施，有助于技術(shù)人員及時(shí)修正和調(diào)整施工方案，有效避免重大施工質(zhì)量問(wèn)題和安全問(wèn)題的發(fā)生。在A 項(xiàng)目施工過(guò)程中，施工單位通過(guò)做好以下三項(xiàng)工作，能夠有效提升地質(zhì)監(jiān)測(cè)的實(shí)效性：（1）做好地質(zhì)沉降監(jiān)測(cè)工作。以S3 水準(zhǔn)儀為主要測(cè)量設(shè)備，并設(shè)置專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)人員、固定的測(cè)站和轉(zhuǎn)點(diǎn)，在確保觀測(cè)路線和監(jiān)測(cè)方法完全相同的情況下，對(duì)地質(zhì)沉降情況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，從而獲得最精準(zhǔn)的地質(zhì)沉降信息；（2）做好地表位移監(jiān)測(cè)工作。在邊坡、樁頂?shù)任恢迷O(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)，定期對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)和高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)對(duì)多次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，判斷地表位移情況并計(jì)算坡體水平位移分布；（3）做好邊坡自然化監(jiān)測(cè)工作。結(jié)合地形地貌、邊坡結(jié)構(gòu)等信息，借助巖土變形感知無(wú)線傳感器對(duì)坡體淺表情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，借助深部位移傳感器對(duì)坡體深層位移情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而構(gòu)建立體式邊坡自然化監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)邊坡變形趨勢(shì)、范圍、變量和時(shí)間進(jìn)行科學(xué)化分析[4]。

2.2.2 邊坡坡率控制環(huán)節(jié)

有效控制邊坡坡率是深挖路塹施工環(huán)節(jié)的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。在進(jìn)行A 項(xiàng)目施工時(shí)，施工單位為提高對(duì)邊坡坡率的控制效果，做出如下控制：（1）深挖路塹施工前，通過(guò)細(xì)致的測(cè)量，精準(zhǔn)確定坡口樁的位置;（2）設(shè)置專(zhuān)人，每隔1h對(duì)坡口樁位置進(jìn)行復(fù)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握邊坡坡率;（3）在坡口樁旁邊，挖一條0.2m×0.2m 的小溝，從而避免深挖路塹施工對(duì)坡口樁的破壞或引起的位移變化。確保坡口樁的邊坡坡率監(jiān)測(cè)和控制功能。

2.2.3 排水設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

為避免邊坡附近地表水對(duì)深挖路基穩(wěn)定性的影響，在深挖路塹施工前，施工單位在路塹塹頂和邊坡邊緣設(shè)置了截水溝等排水設(shè)施[5]。

2.2.4 深挖環(huán)節(jié)

深挖施工環(huán)節(jié)是高填深挖施工的核心施工環(huán)節(jié)，對(duì)工程施工質(zhì)量具有決定性的影響。在A 工程的深挖環(huán)節(jié)，施工單位明確了以下施工技術(shù)要點(diǎn)：（1）在縱向地形比較平緩的深挖施工路段，直接在自卸汽車(chē)的配下進(jìn)行深挖作業(yè)并沿施工方向進(jìn)行便道設(shè)置，從而確保自卸汽車(chē)能夠輕松駛上坡頂。同時(shí)，在施工路線的左右位置均設(shè)置便道，使上下行自卸汽車(chē)能夠分道行駛，從而有效提升深挖施工的安全性。具體施工深挖施工順序如圖1 所示；（2）對(duì)于縱向地形比較復(fù)雜的深挖施工路段，施工單位先利用推土機(jī)將坡頂降低5～6m，然后再推土機(jī)的協(xié)助下，進(jìn)行路基深挖施工；（3）對(duì)于邊坡穩(wěn)定性較差的深挖施工路段，嚴(yán)格執(zhí)行“即挖即防”的施工原則，一邊進(jìn)行路基深挖，一邊對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理。對(duì)于地形復(fù)雜、地勢(shì)險(xiǎn)峻路段的邊坡，施工單位及時(shí)采用錨桿鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的方式進(jìn)行加固，從而確保施工的安全性[6]。

圖1 A 項(xiàng)目深挖施工順序示意圖

2.3 回填復(fù)測(cè)階段技術(shù)要點(diǎn)

回填復(fù)測(cè)階段技術(shù)要點(diǎn)主要體現(xiàn)在填料控制、沖擊碾壓技術(shù)控制、復(fù)測(cè)控制三個(gè)層面。從填料控制的角度分析：要根據(jù)實(shí)際填方厚度，科學(xué)選擇填料粒徑，并充分利用破碎機(jī)設(shè)備，將填料粒徑級(jí)配控制在合理范圍內(nèi)。

從沖擊碾壓技術(shù)控制的角度分析：（1）應(yīng)以公路中心線為軸，通過(guò)錯(cuò)輪回轉(zhuǎn)法進(jìn)行沖擊碾壓施工，并以此作為路基沖擊碾壓的施工順序；（2）在綜合分析路基含水量、周?chē)刭|(zhì)環(huán)境等因素的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)定沖擊碾壓速度。同時(shí)，確保沖擊碾壓機(jī)以10～15km/h的速度勻速行進(jìn)；（3）加強(qiáng)對(duì)路基邊坡邊緣碾壓質(zhì)量的監(jiān)控，并確保壓路機(jī)始終與路肩邊緣保持1m 的安全距離；（4）嚴(yán)格按照“分層填筑、分層壓實(shí)”的原則進(jìn)行施工。同時(shí)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)沖擊碾壓的遍數(shù)進(jìn)行把控。

從復(fù)測(cè)控制的角度分析：當(dāng)高填深挖路基施工完畢后，應(yīng)對(duì)各測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行全面的復(fù)測(cè)工作。表1 為A 項(xiàng)目T2 標(biāo)段的路基復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)表。基于上述眾多關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)把控，該標(biāo)段高填深挖路基施工完畢后，路段邊坡并未發(fā)生明顯的深層位移變形，且施工現(xiàn)場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性良好，由此可見(jiàn)，以上高填深挖路基施工技術(shù)具有較高的可行性，能夠有效提升施工質(zhì)量[7]。

表1 A 項(xiàng)目T2 標(biāo)段路基復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)表

3 結(jié)論

綜上所述，高填深挖路基施工是公路工程施工中的難點(diǎn)問(wèn)題，施工單位應(yīng)在充分結(jié)合實(shí)際施工條件、具體設(shè)計(jì)要求和施工方案，從邊坡穩(wěn)定性分析和計(jì)算以及對(duì)施工準(zhǔn)備階段、正式施工階段、回填復(fù)測(cè)階段中路段試驗(yàn)、土工格柵鋪筑、沉降量檢測(cè)、地質(zhì)監(jiān)測(cè)等多個(gè)關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)的技術(shù)把控，提高高填深挖路基施工的技術(shù)水平，切實(shí)推動(dòng)我國(guó)公路工程建設(shè)行業(yè)的健康發(fā)展。