公路工程項目高填深挖路基施工技術(shù)
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摘要：在公路工程項目中，路基施工質(zhì)量是影響工程項目整體建設(shè)質(zhì)量的重要因素。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公路工程建設(shè)項目不斷增多，高填深挖路基施工技術(shù)應(yīng)用頻率不斷提高。如何從施工技術(shù)層面解決高填深挖路基這一難題，切實提升路基施工質(zhì)量是現(xiàn)階段施工單位重點(diǎn)思考的問題。本文結(jié)合實際工程案例，從邊坡穩(wěn)定性分析方法和關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)兩個方面對高填深挖路基施工技術(shù)進(jìn)行闡述，以期增強(qiáng)我國道路施工企業(yè)高填深挖路基施工技術(shù)的科學(xué)性與規(guī)范性，全面提升我國公路工程的建設(shè)水平，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更有利的保障。
關(guān)鍵詞：公路工程；高填深挖；路基施工
本文以某段高速公路工程項目（下文簡稱A項目）為研究對象。該公路工程路線方向為東北———西南向，總建設(shè)長度約為77.44km，采用雙向6車道設(shè)計，設(shè)計車速為120km/h，路基設(shè)計寬度為33.4m。該公路工程項目中，包含一座長度約為1324.3m的特大橋、51座總長度約為18312.12m的大型橋梁、18座總長度約為1149.8m的中小型橋梁、1座總長度約為607m的中型隧道以及167座通道和涵洞，工程項目建設(shè)預(yù)算約為93億元。通過數(shù)據(jù)資料可以看A項目具有高墩橋、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)過施工單位細(xì)致、全面的實地勘查，發(fā)現(xiàn)項目所在區(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項目施工前，施工單位決定采用以下兩種方法分析和計算路基的邊坡穩(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)分析對比法對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價，即結(jié)合工程所在區(qū)域的地形地貌、氣候類型、地質(zhì)構(gòu)造等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定性類比和分析，根據(jù)分析結(jié)果對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)、客觀的評價。使用該方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析時需要遵循以下基本原則：（1）基于對當(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)模及類型，推測人工邊坡的變形規(guī)模和類型；（3）對比人工邊坡的坡型、坡率、坡高與自然極限穩(wěn)定邊坡狀態(tài)，從而評價路基邊坡的穩(wěn)定性[1]。然后，分析人工邊坡破壞類型，選擇與之相匹配的力學(xué)計算方法，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)計算，掌握路基邊坡的穩(wěn)定性。由于力學(xué)計算方法種類較多，在選擇方法時應(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)計算；（2）進(jìn)行折線型破壞邊坡力學(xué)計算時，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)計算時，優(yōu)先選用平面滑動面解析法；（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)計算時，優(yōu)先選用簡化Bishop法。經(jīng)過對A項目環(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化Bishop法進(jìn)行力學(xué)計算，即利用以下共公式進(jìn)行精準(zhǔn)力學(xué)計算。當(dāng)明確力學(xué)計算方法后，科學(xué)選取邊坡各巖層厚度、內(nèi)摩擦力粘聚力等計算指標(biāo)，完成最終的力學(xué)計算，從而精準(zhǔn)掌握A項目的邊坡穩(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、沉降量測量、土工格柵鋪筑三個關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)。在路段試驗環(huán)節(jié)，A項目施工單位重點(diǎn)關(guān)注以下技術(shù)要點(diǎn)：（1）試驗應(yīng)在具有代表性的路段上開展；（2）試驗路段長度必須＞200m；（3）必須嚴(yán)格按照路段試驗確認(rèn)的施工參數(shù)，開展后續(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)行原因分析并及時解決。在沉降量檢測環(huán)節(jié)，施工單位選擇精度更高的水準(zhǔn)儀測量路基的沉降數(shù)值。同時，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）及時取出突出地面的堅硬物質(zhì)，避免土木格柵結(jié)構(gòu)受到外物破壞；（2）鋪筑前，對格柵性能指標(biāo)進(jìn)行試驗檢測，確保格柵質(zhì)量；（3）鋪筑過程中，將土木格柵的屈服伸張率控制在12%以下同時確保單向格柵的拉伸屈服強(qiáng)度＞80kN/延米。在具體操作時，先用石灰粉畫出格柵鋪筑外邊界，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)測環(huán)節(jié)做好地質(zhì)監(jiān)測工作，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)人員及時修正和調(diào)整施工方案，有效避免重大施工質(zhì)量問題和安全問題的發(fā)生。在A項目施工過程中，施工單位通過做好以下三項工作，能夠有效提升地質(zhì)監(jiān)測的實效性：（1）做好地質(zhì)沉降監(jiān)測工作。以S3水準(zhǔn)儀為主要測量設(shè)備，并設(shè)置專門的監(jiān)測人員、固定的測站和轉(zhuǎn)點(diǎn)，在確保觀測路線和監(jiān)測方法完全相同的情況下，對地質(zhì)沉降情況進(jìn)行定期監(jiān)測，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)測工作。在邊坡、樁頂?shù)任恢迷O(shè)置變形觀測點(diǎn)，定期對觀測點(diǎn)的坐標(biāo)和高程進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)對多次監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比分析，判斷地表位移情況并計算坡體水平位移分布；（3）做好邊坡自然化監(jiān)測工作。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線傳感器對坡體淺表情況進(jìn)行實時監(jiān)測，借助深部位移傳感器對坡體深層位移情況進(jìn)行實時監(jiān)測，從而構(gòu)建立體式邊坡自然化監(jiān)測網(wǎng)，對邊坡變形趨勢、范圍、變量和時間進(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)的一個技術(shù)難點(diǎn)。在進(jìn)行A項目施工時，施工單位為提高對邊坡坡率的控制效果，做出如下控制：（1）深挖路塹施工前，通過細(xì)致的測量，精準(zhǔn)確定坡口樁的位置;（2）設(shè)置專人，每隔1h對坡口樁位置進(jìn)行復(fù)測，實時掌握邊坡坡率;（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)測和控制功能。
2.2.3排水設(shè)計環(huán)節(jié)為避免邊坡附近地表水對深挖路基穩(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，從而確保自卸汽車能夠輕松駛上坡頂。同時，在施工路線的左右位置均設(shè)置便道，使上下行自卸汽車能夠分道行駛，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，一邊對邊坡進(jìn)行加固處理。對于地形復(fù)雜、地勢險峻路段的邊坡，施工單位及時采用錨桿鋼筋網(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]。
2.3回填復(fù)測階段技術(shù)要點(diǎn)
回填復(fù)測階段技術(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)測控制三個層面。從填料控制的角度分析：要根據(jù)實際填方厚度，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，通過錯輪回轉(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、周圍地質(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，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”的原則進(jìn)行施工。同時嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對沖擊碾壓的遍數(shù)進(jìn)行把控。從復(fù)測控制的角度分析：當(dāng)高填深挖路基施工完畢后，應(yīng)對各測量點(diǎn)進(jìn)行全面的復(fù)測工作。表1為A項目T2標(biāo)段的路基復(fù)測數(shù)據(jù)表?；谏鲜霰姸嚓P(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)場邊坡穩(wěn)定性良好，由此可見，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]。
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)問題，施工單位應(yīng)在充分結(jié)合實際施工條件、具體設(shè)計要求和施工方案，從邊坡穩(wěn)定性分析和計算以及對施工準(zhǔn)備階段、正式施工階段、回填復(fù)測階段中路段試驗、土工格柵鋪筑、沉降量檢測、地質(zhì)監(jiān)測等多個關(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，切實推動我國公路工程建設(shè)行業(yè)的健康發(fā)展。
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作者：解海東 解秀梅 單位：華邦建投集團(tuán)股份有限公司
