土石方開挖填筑與支護施工技術及管理措施的研究

牛犇仙

(甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

在城鄉一體化進程不斷推進的過程中，各類工程建筑項目的數量不斷增加，并且人們對工程項目的質量要求也在不斷提升。土石方工程作為工程項目施工過程中的重要組成部分，其施工管理效果與工程最終質量之間存在著直接的聯系。現階段，為切實滿足人們對土石方工程項目的需要，加強開挖、填筑、支護施工技術管理，成為一項極為必要的工作[1]。

1 土石方工程施工準備

1.1 土方工程影響因素

在當前工程項目施工建設投資管理過程中，土石方工程是工程項目整體投資估算工作的重要依據，在開展土石方工程過程中，會對工程量產生影響的因素主要包括方案布局、路網結構、自然地形、場地標高、用地性質等內容。現階段，為保證土石方工程施工質量能夠切實滿足預期設計要求，相關工作人員需要將保證土石方工程量最優當做土石方工程方案設計階段的主要目的。在進行項目規劃的過程中，為盡可能減少土方工程中的填挖方量，相關工作人員可以從現場調研工作開始，對施工區域的地形地貌、水文條件等信息進行實地調查，并在工程施工方案制定過程中，盡可能避開較大的沖溝、山坡等地質構造，并合理規劃材料運輸的路網系統，盡量保證路網系統的道路坡度與施工場地坡度相近，為后續工程施工活動的順利進行提供有效的支持。同時，為盡可能降低土石方工程對周邊環境造成的破壞，相關工作人員在工程施工方案設計時，應當盡量保證施工區域周邊環境的保護，并依據施工現場的實際情況，合理布置各類用地，并依據布置好的用地設計豎向標高，保證標高盡量貼近原始地形，然后以標高為依據，對工程施工土石方開挖情況加以預判[2]。需要注意的是，在進行各類用地標高設計時，相關工作人員應當對用地區域周邊的交通條件、地塊出入口、消防設計等因素加以考量，以便進一步提升土石方量計算的精準度。

1.2 工程量的計算方法

在土石方工程施工過程中，較為常用的土石方工程量計算方法主要包括剖面圖計算法與方格網計算法。具體來說，剖面圖計算法是一種通過繪制施工區域剖面圖的方式，計算剖面線位置自然地形與設計標高土石方的開挖量，并以此為依據對場地標高設計的合理性加以判斷，在實際使用過程中，剖面圖計算法適用于地形差較小、場地地勢較為平緩、設計高程差較小的區域。方格網計算法在應用過程中，應先確定所需要計量土石方量的區域，然后布置方格網，若需要計量土石方量的區域范圍較大，此時可以分區域對土石方量進行計量。一般情況下，方格網計算法在使用時所應用的方格網尺寸越小，土石方計量精確度越高，但計算量也越大。在實際使用過程中，為了在控制土石方量計量工作準確性的同時盡可能減少計算量，相關工作人員可以在明確工程施工區域實際情況的基礎上，選擇合適的計量方法。一般情況下，若需要計量的區域場地地勢較為平緩、標高簡單、高差不大，那么為降低計量工作量，方格網計量法應用時使用的方格網規格可以為20 m×20 m；若需要計量的區域場地地形較為復雜、用地分類偏多、高差不小，那么方格網計量法應用時，使用的方格網規格可以為10 m×10 m。

1.3 土石方的平衡調配

在土石方工程施工過程中，為避免棄、取費用，可以盡量控制開挖、利用、取土、棄土等工作之間的關系，使得工作能夠滿足就近平衡的要求。若無法做到就近平衡，那么相關工作人員在棄、取土石方時，就需要考慮土石方的運輸距離，盡量通過就近棄、采土的方式，控制工程施工總量與成本。

2 土石方工程技術管理

2.1 土石方開挖

為保證土石方工程施工管理工作的順利進行，相關工作人員應在工程正式施工前，明確土石方開挖的順序，并且在明確施工區域水文條件、氣候條件的基礎上，制定合理的工期排水方案，在工程施工過程中，通過設置排水溝的方式，避免積水對工程施工所產生的不利影響。需要注意的是，在工程施工過程中，若發現土石方工程施工區域土層性質發生了變化，那么需要對施工方案進行及時修改，避免對工程最終質量產生不利影響。在使用機械開展土石方開挖工作時，對于高差較大的區域，相關工作人員需要為其設置臨時邊坡支護，若邊坡的坡度不符合工程設計施工規范要求，則需要對其進行人工修整。

當前土方開挖工作的主要開展方式為從上至下的分層開挖，并且分層開挖時，每層土方的分層深度在6 m左右。為提升開挖工作的精度，可以用液壓挖掘機開展工作，并且為降低土方運輸的難度，可以用15 t自卸汽車運輸土方，并且將土料運輸到相應的填筑區，為后續工作的開展打下良好的基礎。需要注意的是，在土方開挖施工時，應注意先挖的地方從低逐步抬高，使其形成縱坡，橫向中間高、兩邊低，形成橫坡，降低積水問題出現的可能性。同時，在分層開挖工作開始時，相關工作人員應保證上一層完成開挖支護后，再開始下一層地臺的開挖。若在地臺開挖時，某一層地臺的長度在30 m以上時，相關工作人員可以通過分段開挖支護的方式，保證開挖工作的安全性。

在當前的石方開挖工作中，為避免施工區域及其周邊的巖體因爆破造成開裂，影響最終工程施工的安全性，相關工作人員應盡量避免在石方開挖工作中進行爆破作業，在存在大塊石方無法直接去除時，可以用巖石分裂機對其進行處理。若重型機械無法對石方進行有效的開挖處理，必須要對其進行爆破處理時，需要在明確石方實際情況的基礎上，盡量控制炸藥的用量與爆炸的規模，降低爆炸對周邊環境的影響，并且在爆破工作完成后，需要對施工區域及其周邊因爆破所導致的巖石松動情況加以處理，以便保證工程施工的安全性。需要注意的是，在石方工程開挖施工過程中，為保證施工質量能夠滿足預期的需要，在施工前，相關工作人員應對施工存在的風險進行預估，制定針對性的石方開挖技術管理方案，并且在工作過程中，加強對工作人員操作情況、施工現場實際情況的管理，以便保證工程質量與人員的安全。

2.2 土石方填筑

在土石方填筑施工時，為降低填筑工作的成本，相關工作人員可以采用將原本開挖的土方經過處理后，進行回填；但對于類似軟基這樣的質量偏低的土石方來說，為保證填筑工作的質量安全，相關工作人員需要選擇更為合適的土石方進行填筑施工，并且通過在填筑過程中加入混凝土、砂石等材料的方式，保證填筑工作的質量能夠滿足預期要求。具體來說，在進行填筑操作前，相關工作人員應當先清除現場的垃圾、淤泥、植物根系等物質，再依據相關操作規范的要求，在現場開展碾壓試驗，并以實驗結果為依據，確定場地的碾壓參數，然后進行施工場地的逐層水平填筑、碾壓工作。若填筑碾壓操作時，相關工作人員采用的方法為分段分層填筑碾壓施工方法，那么相關工作人員應在填筑碾壓的每層接縫處進行處理，即通過控制碾壓重疊0.5 m，在接縫處作斜坡，上下碾壓層的錯縫在1 m以下的方式，保證填筑工作的質量能夠滿足工程的施工需要。

需要注意的是，在土石方填筑施工過程中，為保證施工管理的質量安全，相關工作人員應當在明確填筑工作要求與施工現場實際情況的基礎上，對工程施工難度加以預估，并制定適合該區域施工需要的填筑方案與管理方案，并且在實際施工過程中，通過加強施工過程管理的方式，提升土石方填筑施工管理工作的有效性。

2.3 挖方區臨時支護

在土石方挖方區設立臨時邊坡時，相關工作人員可以在明確施工區域實際情況的基礎上，明確邊坡的坡比，制定合適的邊坡支護方案，并且在明確施工區域施工情況、施工質量要求等信息的基礎上，對施工方案加以調整優化，以便保證工程施工活動進行的順利性。同時，在土石方實際施工過程中，若存在強度較大的石塊，相關工作人員可以在石塊下方應用輕載荷支護方式，在土石方支護能力較弱的部位，應對其進行強化后再進行支護處理，以便保證土石方施工質量的安全性。具體來說，若施工區域邊坡主要為巖質邊坡，那么中風化巖石的邊坡坡比應在1∶0.75到1∶1.0之間，強風化巖邊坡坡比應在1∶1.0到1∶1.5之間；若施工區域主要為土質邊坡，當邊坡高度在3 m以下時，邊坡坡比應在1∶1.3到1∶1.75之間，當邊坡在8 m以上時，每8 m位置應設置一道馬道。在施工過程中，相關工作人員應為所有挖方區、填方區的坡頂設置截水溝。在土石方填筑施工時，相關工作人員可以依據填筑施工的特點與施工質量要求，加強施工區域的質量與安全管理，以便保證填筑施工能夠取得良好的效果[3]。

3 土石方工程的施工實例

在進行某隧洞土石方工程施工過程中，為保證工程施工管理工作的可靠性，相關工作人員通過選擇合適的開挖、填筑、支護施工技術，并加強施工管理的方式，保證工程最終質量能夠滿足預期的施工建設要求。

3.1 施工布置

首先，施工通道的布置。在進行該干渠隧洞施工前，由于施工區域附近存在公路，在施工過程中，為便于材料、設備的運輸，只需要將便道就近修到施工作用面。其次，施工用水的布置。在該區域施工過程中，需要用水的環節主要包括開挖支護施工與后期混凝土施工，為滿足工程施工用水要求，可以分別在隧洞的進出口設置施工供水水池。再次，施工用電的布置。為滿足土石方工程施工時對電力的需要，可以依據施工區域工程的具體布置情況，在考慮到用電設備功率的基礎上，分別在隧洞的進出口布置400 kVA的變壓器，同時，可以通過在附近的10 kV高壓輸電線路構建“T”型搭火的方式，滿足支護、砂石骨料加工、照明等工作對電力資源的需要。最后，施工用風的布置。在該區域施工過程中，對風力供應有要求的環節主要包括前期開挖支護的手風鉆與噴錨機的施工用風，為保證隧洞施工風力供應的可靠性，可以在隧洞進口部分布置一臺20 m3/min的空壓機，在出口部分布置3×13 m3/min供風。此外，為避免工程施工對周邊環境造成破壞，在隧洞土石方施工過程中產生的場料，可以由自卸汽車運輸到相應的渣場位置。

3.2 施工方案

該隧洞工程的進口處位于滑坡體，需要進行開挖處理的覆蓋層厚度較大，開挖邊坡也比較高，這一情況與預期施工方案之間存在一定的差異。為保證土石方工程施工質量能夠滿足預期要求，相關工作人員決定在將滑坡體不穩定的區域進行清除處理后，再依據現場的實際情況，進行工程開挖、填筑、支護工作的施工設計，以便為后續工程的順利進行提供有效的支持。

3.2.1 開挖施工

在開挖施工過程中，首先，隧洞的進口位置主要工藝方法為覆蓋層開挖工藝，在工作過程中，主要使用的機械設備為挖掘機與10 t自卸汽車。其次，在覆蓋層開挖工作完成后，使用手風鉆機鉆孔，然后分層爆破的方式，降低石方開挖的難度，在分層爆破過程中，分層的高度為3～6 m，同時，為避免爆破工作對邊坡巖體的擾動，相關工作人員在明確現場實際情況的基礎上，設計了開挖線，在開挖線上采用光面爆破的方式，并且在底板與馬道間預留了1.5 m的保護層，在該區域爆破施工時，主要通過鉆孔水平光面爆破的開挖方式，為開挖工作的順利進行提供支持。再次，在開挖工作開展時，可以用挖掘機裝渣，并用自卸汽車將其運輸至渣場中，降低后續填筑支護工作難度的同時，達到保護環境的目的。最后，考慮到該隧洞開挖邊坡高度較高，在邊坡開挖10～15 m時，設置寬度為1.5 m的馬道。

3.2.2 支護施工

在該隧洞土石方支護工作開展時，為保證支護工作的質量能夠滿足現場施工工作的需要，相關工作人員需要實時監控開挖工作所展現出的施工區域地質情況，以便制定可靠的支護施工管理方案。在該隧洞工程施工過程中，每次開挖完成就需要對其進行一次支護處理，并且在上一階段的支護工作尚未完成時，應避免進行下一階段的開挖工作。具體來說：首先，可以通過手風鉆機鉆孔、注漿機注漿然后人工扦插的方式，完成錨桿的插桿工作。其次，清除松動的巖石，在進行洞身噴錨支護時，可以通過人工掛網的方式，保證后續工程施工的安全性。最后，在搭建支護平臺時，可以使用雙排桿，控制好雙排桿之間的排距，并且為更好地保證施工人員的人身安全，應當在排架外掛設防護網。

4 結語

總而言之，在土石方工程項目施工過程中，選擇合適的開挖填筑支護技術方法，并在工程施工過程中，加強對工程施工情況的管理，是保證工程最終質量能夠切實滿足工程施工管理需要的重要舉措之一。