土石方開挖填筑與支護施工技術(shù)及管理措施的研究

牛犇仙

(甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

在城鄉(xiāng)一體化進程不斷推進的過程中，各類工程建筑項目的數(shù)量不斷增加，并且人們對工程項目的質(zhì)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(zhì)量之間存在著直接的聯(lián)系。現(xiàn)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(shù)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(dāng)前工程項目施工建設(shè)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(jù)，在開展土石方工程過程中，會對工程量產(chǎn)生影響的因素主要包括方案布局、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、自然地形、場地標(biāo)高、用地性質(zhì)等內(nèi)容?，F(xiàn)階段，為保證土石方工程施工質(zhì)量能夠切實滿足預(yù)期設(shè)計要求，相關(guān)工作人員需要將保證土石方工程量最優(yōu)當(dāng)做土石方工程方案設(shè)計階段的主要目的。在進行項目規(guī)劃的過程中，為盡可能減少土方工程中的填挖方量，相關(guān)工作人員可以從現(xiàn)場調(diào)研工作開始，對施工區(qū)域的地形地貌、水文條件等信息進行實地調(diào)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(zhì)構(gòu)造，并合理規(guī)劃材料運輸?shù)穆肪W(wǎng)系統(tǒng)，盡量保證路網(wǎng)系統(tǒng)的道路坡度與施工場地坡度相近，為后續(xù)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(huán)境造成的破壞，相關(guān)工作人員在工程施工方案設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡量保證施工區(qū)域周邊環(huán)境的保護，并依據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，合理布置各類用地，并依據(jù)布置好的用地設(shè)計豎向標(biāo)高，保證標(biāo)高盡量貼近原始地形，然后以標(biāo)高為依據(jù)，對工程施工土石方開挖情況加以預(yù)判[2]。需要注意的是，在進行各類用地標(biāo)高設(shè)計時，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)對用地區(qū)域周邊的交通條件、地塊出入口、消防設(shè)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(wǎng)計算法。具體來說，剖面圖計算法是一種通過繪制施工區(qū)域剖面圖的方式，計算剖面線位置自然地形與設(shè)計標(biāo)高土石方的開挖量，并以此為依據(jù)對場地標(biāo)高設(shè)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(shè)計高程差較小的區(qū)域。方格網(wǎng)計算法在應(yīng)用過程中，應(yīng)先確定所需要計量土石方量的區(qū)域，然后布置方格網(wǎng)，若需要計量土石方量的區(qū)域范圍較大，此時可以分區(qū)域?qū)ν潦搅窟M行計量。一般情況下，方格網(wǎng)計算法在使用時所應(yīng)用的方格網(wǎng)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(guān)工作人員可以在明確工程施工區(qū)域?qū)嶋H情況的基礎(chǔ)上，選擇合適的計量方法。一般情況下，若需要計量的區(qū)域場地地勢較為平緩、標(biāo)高簡單、高差不大，那么為降低計量工作量，方格網(wǎng)計量法應(yīng)用時使用的方格網(wǎng)規(guī)格可以為20 m×20 m；若需要計量的區(qū)域場地地形較為復(fù)雜、用地分類偏多、高差不小，那么方格網(wǎng)計量法應(yīng)用時，使用的方格網(wǎng)規(guī)格可以為10 m×10 m。

1.3 土石方的平衡調(diào)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(guān)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(guān)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(shù)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(guān)工作人員應(yīng)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(qū)域水文條件、氣候條件的基礎(chǔ)上，制定合理的工期排水方案，在工程施工過程中，通過設(shè)置排水溝的方式，避免積水對工程施工所產(chǎn)生的不利影響。需要注意的是，在工程施工過程中，若發(fā)現(xiàn)土石方工程施工區(qū)域土層性質(zhì)發(fā)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(zhì)量產(chǎn)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(qū)域，相關(guān)工作人員需要為其設(shè)置臨時邊坡支護，若邊坡的坡度不符合工程設(shè)計施工規(guī)范要求，則需要對其進行人工修整。

當(dāng)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?shù)碾y度，可以用15 t自卸汽車運輸土方，并且將土料運輸?shù)较鄳?yīng)的填筑區(qū)，為后續(xù)工作的開展打下良好的基礎(chǔ)。需要注意的是，在土方開挖施工時，應(yīng)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(xiàn)的可能性。同時，在分層開挖工作開始時，相關(guān)工作人員應(yīng)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(guān)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(dāng)前的石方開挖工作中，為避免施工區(qū)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(guān)工作人員應(yīng)盡量避免在石方開挖工作中進行爆破作業(yè)，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(chǔ)上，盡量控制炸藥的用量與爆炸的規(guī)模，降低爆炸對周邊環(huán)境的影響，并且在爆破工作完成后，需要對施工區(qū)域及其周邊因爆破所導(dǎo)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(zhì)量能夠滿足預(yù)期的需要，在施工前，相關(guān)工作人員應(yīng)對施工存在的風(fēng)險進行預(yù)估，制定針對性的石方開挖技術(shù)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(xiàn)場實際情況的管理，以便保證工程質(zhì)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(guān)工作人員可以采用將原本開挖的土方經(jīng)過處理后，進行回填；但對于類似軟基這樣的質(zhì)量偏低的土石方來說，為保證填筑工作的質(zhì)量安全，相關(guān)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(zhì)量能夠滿足預(yù)期要求。具體來說，在進行填筑操作前，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)先清除現(xiàn)場的垃圾、淤泥、植物根系等物質(zhì)，再依據(jù)相關(guān)操作規(guī)范的要求，在現(xiàn)場開展碾壓試驗，并以實驗結(jié)果為依據(jù)，確定場地的碾壓參數(shù)，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(guān)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(guān)工作人員應(yīng)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(zhì)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(zhì)量安全，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在明確填筑工作要求與施工現(xiàn)場實際情況的基礎(chǔ)上，對工程施工難度加以預(yù)估，并制定適合該區(qū)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(qū)臨時支護

在土石方挖方區(qū)設(shè)立臨時邊坡時，相關(guān)工作人員可以在明確施工區(qū)域?qū)嶋H情況的基礎(chǔ)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(qū)域施工情況、施工質(zhì)量要求等信息的基礎(chǔ)上，對施工方案加以調(diào)整優(yōu)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(guān)工作人員可以在石塊下方應(yīng)用輕載荷支護方式，在土石方支護能力較弱的部位，應(yīng)對其進行強化后再進行支護處理，以便保證土石方施工質(zhì)量的安全性。具體來說，若施工區(qū)域邊坡主要為巖質(zhì)邊坡，那么中風(fēng)化巖石的邊坡坡比應(yīng)在1∶0.75到1∶1.0之間，強風(fēng)化巖邊坡坡比應(yīng)在1∶1.0到1∶1.5之間；若施工區(qū)域主要為土質(zhì)邊坡，當(dāng)邊坡高度在3 m以下時，邊坡坡比應(yīng)在1∶1.3到1∶1.75之間，當(dāng)邊坡在8 m以上時，每8 m位置應(yīng)設(shè)置一道馬道。在施工過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)為所有挖方區(qū)、填方區(qū)的坡頂設(shè)置截水溝。在土石方填筑施工時，相關(guān)工作人員可以依據(jù)填筑施工的特點與施工質(zhì)量要求，加強施工區(qū)域的質(zhì)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(guān)工作人員通過選擇合適的開挖、填筑、支護施工技術(shù)，并加強施工管理的方式，保證工程最終質(zhì)量能夠滿足預(yù)期的施工建設(shè)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(qū)域附近存在公路，在施工過程中，為便于材料、設(shè)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(qū)域施工過程中，需要用水的環(huán)節(jié)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(shè)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(jù)施工區(qū)域工程的具體布置情況，在考慮到用電設(shè)備功率的基礎(chǔ)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(gòu)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(fēng)的布置。在該區(qū)域施工過程中，對風(fēng)力供應(yīng)有要求的環(huán)節(jié)主要包括前期開挖支護的手風(fēng)鉆與噴錨機的施工用風(fēng)，為保證隧洞施工風(fēng)力供應(yīng)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(fēng)。此外，為避免工程施工對周邊環(huán)境造成破壞，在隧洞土石方施工過程中產(chǎn)生的場料，可以由自卸汽車運輸?shù)较鄳?yīng)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(yù)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(zhì)量能夠滿足預(yù)期要求，相關(guān)工作人員決定在將滑坡體不穩(wěn)定的區(qū)域進行清除處理后，再依據(jù)現(xiàn)場的實際情況，進行工程開挖、填筑、支護工作的施工設(shè)計，以便為后續(xù)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(shè)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(fēng)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(guān)工作人員在明確現(xiàn)場實際情況的基礎(chǔ)上，設(shè)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(yù)留了1.5 m的保護層，在該區(qū)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(xù)填筑支護工作難度的同時，達到保護環(huán)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(shè)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(zhì)量能夠滿足現(xiàn)場施工工作的需要，相關(guān)工作人員需要實時監(jiān)控開挖工作所展現(xiàn)出的施工區(qū)域地質(zhì)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(yīng)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(fēng)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(wǎng)的方式，保證后續(xù)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(yīng)當(dāng)在排架外掛設(shè)防護網(wǎng)。

4 結(jié)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(shù)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(zhì)量能夠切實滿足工程施工管理需要的重要舉措之一。