高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法研究

陳勇

摘要 高填方工程施工是項(xiàng)目的主要部分，結(jié)合公路填方要求，優(yōu)化施工中系統(tǒng)控制方案，加強(qiáng)系統(tǒng)控制有利于提升施工質(zhì)量。文章針對(duì)高填方工程施工中的系統(tǒng)控制進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)例項(xiàng)目對(duì)高填方工程施工中系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)及路基處理要點(diǎn)進(jìn)行分析，提出高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法，以此提高施工管理水平。

關(guān)鍵詞 高填方工程;應(yīng)急預(yù)案;監(jiān)測(cè)點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào) U416.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）13-0035-03

0 引言

公路工程建設(shè)中，高填方路基建設(shè)與其他路基建設(shè)相比，具有承載力低、沉降速度緩慢、累計(jì)沉降大等問(wèn)題，為提高路基建設(shè)的質(zhì)量，降低沉降量，保證整體工程的穩(wěn)定性，需要設(shè)計(jì)出科學(xué)的施工方案。優(yōu)化施工系統(tǒng)控制方案，能保證工程質(zhì)量及避免安全事故發(fā)生?；诖?，該文結(jié)合工程項(xiàng)目對(duì)高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法進(jìn)行以下探討。

1 工程概況

都勻至安順高速公路項(xiàng)目作為快捷高速公路，在其建設(shè)階段，其線(xiàn)路設(shè)計(jì)全長(zhǎng)為12.854 km，設(shè)有八座道路橋梁，其長(zhǎng)度為3 641.58 m，其中設(shè)有一座長(zhǎng)為1 851.5 m的特大橋。在該項(xiàng)目中無(wú)隧道，共計(jì)228.43萬(wàn)m3挖方量，254.98萬(wàn)m3填方量。有五段路程均需要進(jìn)行高填方，填方高度達(dá)到了21.95 m。其中在K107+890～K108+150路段中，總長(zhǎng)度為260 m，中心填方最大高度為17.01 m，其填方工程量為99 459 m3。通過(guò)該項(xiàng)目的建設(shè)，可對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生積極影響。

2 高填方工程施工中系統(tǒng)控制標(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目中開(kāi)展的系統(tǒng)控制工作，主要設(shè)定下述三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）根據(jù)相關(guān)調(diào)查，項(xiàng)目中邊坡地帶邊坡位移與測(cè)點(diǎn)間距的比例應(yīng)在9.2%～0.8%范圍內(nèi)。若經(jīng)過(guò)施工測(cè)試后，各處位移的變化情況明顯穩(wěn)定，則代表該項(xiàng)目中的公路路基平穩(wěn)。

（2）已出現(xiàn)位移，應(yīng)當(dāng)在80%總位移到90%總位移之間。

（3）項(xiàng)目中產(chǎn)生的位移，應(yīng)控制在每天變化0.1～

0.2 mm區(qū)間。邊坡的沉降速度，應(yīng)保持在每天下降0.15 mm左右，如超出標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)立即加強(qiáng)修復(fù)。此外，在高填方工程施工階段，可對(duì)其實(shí)施分類(lèi)管理，合理安排施工進(jìn)度。只有路基邊坡位移量在70%標(biāo)準(zhǔn)位移量以下，才能正常施工，若低于標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)判斷是否適合繼續(xù)施工，并借助防護(hù)手段予以填方。若已超出安全標(biāo)準(zhǔn)位移值，則需要先行停工，待上報(bào)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)得到反饋后，才能開(kāi)展下一項(xiàng)施工內(nèi)容，避免填方施工中發(fā)生危險(xiǎn)事故，破壞公路質(zhì)量[1]。

3 高填方路基處理要點(diǎn)

3.1 上料

填方測(cè)試合格后開(kāi)始填方處理，上料屬于填方的首個(gè)環(huán)節(jié)，所有材料均要滿(mǎn)足規(guī)定及要求。填方材料通常均是利用運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送到施工場(chǎng)地，填料裝卸時(shí)，安排專(zhuān)人管理，保證填料卸車(chē)順利開(kāi)展。其間，每層松鋪厚度保持在30 cm左右，再逐層超前推進(jìn)，并在完成每層填料后及時(shí)攤鋪與整平。

3.2 填筑處理

為保障路基項(xiàng)目質(zhì)量，填充路基前要完全清理植物根系，根據(jù)規(guī)定做好填前碾壓工作，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)碾壓度。路基填筑不能采用標(biāo)準(zhǔn)明文禁止的高填方材料，把控高填方材料含水率，含水率決定了碾壓度，當(dāng)含水率最佳時(shí)，可得到最好碾壓效果。

3.3 壓實(shí)

壓實(shí)屬于高填方施工的重要之一，路基壓實(shí)環(huán)節(jié)，并非碾壓次數(shù)越多壓實(shí)度越高，需根據(jù)測(cè)試段中確定的壓實(shí)機(jī)工藝參數(shù)壓實(shí)，才能獲得最好成效的壓實(shí)度。初壓時(shí)通常采取靜壓法，復(fù)壓采取振動(dòng)碾壓方法。直線(xiàn)段壓實(shí)從兩側(cè)朝中間進(jìn)行。曲線(xiàn)段壓實(shí)采取從內(nèi)朝外推進(jìn)方法?？v向碾壓時(shí)，要把輪機(jī)重合度保持在50 cm;橫向碾壓時(shí)，按照路基寬度明確重合量。

4 高填方工程施工中系統(tǒng)控制方法

4.1 規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工行為

高填方工程施工中需參照施工標(biāo)準(zhǔn)圖，確定施工范圍，如（圖1）所示，始終保證作業(yè)面在控制線(xiàn)以?xún)?nèi)。施工現(xiàn)場(chǎng)安全性直接影響施工進(jìn)度。應(yīng)先從施工現(xiàn)場(chǎng)的整體布置與施工行為的約束上實(shí)施有效控制。首先，派遣專(zhuān)業(yè)人員及時(shí)清除便道，并對(duì)施工面予以灑水降塵操作，便于獲得可靠的填方條件。同時(shí)，在該施工現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)設(shè)置警示牌或宣傳牌，用于指引各施工人員全面了解施工內(nèi)容，其中牌子上的內(nèi)容可包括單位名稱(chēng)、合同名稱(chēng)、工程簡(jiǎn)介等。至于存放填方材料的庫(kù)房等地，如砂石場(chǎng)、水泥庫(kù)房等，應(yīng)借助指示牌標(biāo)明負(fù)責(zé)人員與物資規(guī)格等詳細(xì)信息，促使高填方工程擁有穩(wěn)定的施工秩序;其次，施工人員應(yīng)對(duì)施工期間的具體職責(zé)予以確定，包括設(shè)置計(jì)量工程師、安全負(fù)責(zé)人、填方區(qū)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、分區(qū)區(qū)長(zhǎng)等，嚴(yán)格遵照各自職責(zé)規(guī)劃要求，完成高填方施工任務(wù)。若部分人員出現(xiàn)違規(guī)操作行為，須對(duì)其實(shí)施撤職或經(jīng)濟(jì)處罰，督促相關(guān)人員認(rèn)真履行各自職責(zé);最后，高填方施工系統(tǒng)控制過(guò)程中，需加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理。如規(guī)定進(jìn)入高填方工程施工現(xiàn)場(chǎng)的人員必須佩戴安全帽等，同時(shí)注重技術(shù)交底，只有順利通過(guò)安檢后方可進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。完善施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理辦法，并且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛的行駛速度給出明確要求，即每小時(shí)不可超出10 km的行駛距離，否則將存在較大的安全隱患。

4.2 加強(qiáng)污染源管控

高填方工程施工中，由于填方材料運(yùn)輸頻繁，對(duì)其實(shí)施分層碾壓，造成施工現(xiàn)場(chǎng)易產(chǎn)生噪聲、揚(yáng)塵污染，對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)不利影響。因此，在系統(tǒng)控制中采用有效的措施強(qiáng)化污染源管理效果，保證經(jīng)過(guò)管控后，高填方施工條件有所改善。項(xiàng)目中，較為明顯的污染問(wèn)題出現(xiàn)在K113+660～K113+860路段，此處并無(wú)河流、植被，故而在此區(qū)域內(nèi)最為重要的污染源為噪聲、粉塵、廢水，管理者可從下述三個(gè)部分對(duì)污染源進(jìn)行控制：

（1）噪聲污染源可從優(yōu)化機(jī)械設(shè)備工藝上予以調(diào)整。對(duì)于頻繁使用機(jī)械設(shè)備的場(chǎng)所，需分析其是否存在噪聲超標(biāo)現(xiàn)象，尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，若噪聲明顯，可在其上方安裝消聲器，以此阻隔噪聲;車(chē)輛行駛噪聲，應(yīng)盡量減少車(chē)輛啟動(dòng)、鳴笛次數(shù)，要求在晚上10：00到早上6：00不可實(shí)施施工作業(yè)，防止影響周邊民眾生活質(zhì)量。

（2）高填方工程施工中的揚(yáng)塵污染控制，可充分運(yùn)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，先行判斷現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵情況，如（圖2）所示，待確定揚(yáng)塵量后，可利用灑水車(chē)工具進(jìn)行灑水降塵，也可進(jìn)行封閉施工，在周邊設(shè)置高度為2.5 m左右的圍擋，以免粉塵外揚(yáng)[2]。

（3）對(duì)于高填方工程施工中產(chǎn)生的廢水，若其中摻入廢油，對(duì)其進(jìn)行隔油處理，不可直接排入廢水管道，避免地下水受到污染。關(guān)于地下水井，應(yīng)加強(qiáng)水位監(jiān)測(cè)，一旦水位上漲較快，需加強(qiáng)控制，防止水環(huán)境遭受破壞。

4.3 編制系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案

高填方施工中，須編制系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案，以應(yīng)對(duì)緊急突發(fā)事故，如觸電事故、防洪事故等。

4.3.1 編制觸電事故應(yīng)急預(yù)案

（1）若在施工中遇到觸電事故，周邊人員應(yīng)立即找到電源進(jìn)行關(guān)閉，并且針對(duì)機(jī)械設(shè)備等電路應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)防護(hù)，杜絕漏電。

（2）因觸電而發(fā)生呼吸驟停等情況，可立即對(duì)其展開(kāi)急救，并聯(lián)系當(dāng)?shù)蒯t(yī)院。

（3）在施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)設(shè)置醫(yī)療器材，包括氧氣袋、藥箱以及擔(dān)架等，提前備好應(yīng)急燈等工具。

4.3.2 編制防洪事故應(yīng)急預(yù)案

面對(duì)雨季產(chǎn)生的積水，應(yīng)在雨季來(lái)臨時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。相關(guān)人員需盡量準(zhǔn)確匯報(bào)雨季到達(dá)時(shí)間，并及時(shí)將填方材料保管在干燥環(huán)境里。若積水嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)坍塌問(wèn)題，須組織現(xiàn)場(chǎng)人員撤離，待設(shè)置好危險(xiǎn)指示牌后，終止填方行為，防止受雨水影響，致使施工人員承擔(dān)較高的施工安全風(fēng)險(xiǎn) [3]。

4.4 合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在采空區(qū)進(jìn)行回填作業(yè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中監(jiān)測(cè)對(duì)象為瓦斯?jié)舛?。瓦斯作為易燃?xì)怏w，若不加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，極易破壞工程系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。因此，需在采空區(qū)選取多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，記錄好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析瓦斯?jié)舛仁欠裉幱诎踩秶?。該?xiàng)目結(jié)合相關(guān)監(jiān)測(cè)結(jié)果，瓦斯?jié)舛纫坏┏^(guò)5%，甚至達(dá)到了16%，極易發(fā)生爆炸事故，造成高填方工程無(wú)法順利竣工。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布期間，應(yīng)實(shí)時(shí)匯報(bào)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)值，待達(dá)標(biāo)后開(kāi)展填方工作。此外，選取鉆機(jī)時(shí)，應(yīng)首選防爆液壓鉆機(jī)，可保證鉆孔作業(yè)面保持良好完整度。對(duì)于瓦斯?jié)舛鹊南拗翟O(shè)計(jì)，可將其設(shè)計(jì)為0.5%，若超出限定值，應(yīng)分析瓦斯泄露原因，或者采用通風(fēng)手段，促使瓦斯?jié)舛瓤焖俳档?。若?jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)后，瓦斯?jié)舛染植繀^(qū)域的集聚體積達(dá)到0.5 m3，應(yīng)立即啟動(dòng)斷電、停工措施，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)控制，促使在全方位監(jiān)測(cè)下，保障施工安全，促進(jìn)高填方工程順利施工。

4.5 填筑體管理

填筑體和原路基共同作用，其本身的壓縮變形引起“填體頂面”的移動(dòng)與下沉，且影響原路基下沉變形。在邊坡穩(wěn)固影響范圍，填筑體強(qiáng)度極大影響高邊坡可靠性。因此，填筑體的管理是高填方項(xiàng)目控制的重點(diǎn)。

高填方項(xiàng)目的填筑土體主要包含三個(gè)部分：水、氣體、固體顆粒，土體受外力影響而出現(xiàn)的壓縮變形涉及三部分：

（1）固體顆粒壓縮變化。

（2）土體中間隙水的壓縮變化。

（3）水與空氣從間隙內(nèi)排出而令間隙體積縮減。以上三部分變形，水與土粒的壓縮變化均較小，能夠忽略不計(jì)。

4.5.1 挑選恰當(dāng)填料，設(shè)置統(tǒng)一的控制標(biāo)準(zhǔn)

材料屬性是影響碾壓作業(yè)的內(nèi)部因素，填筑要首選有助于壓實(shí)的高質(zhì)量填料，但受場(chǎng)地具體條件的制約，如挖方物料、經(jīng)濟(jì)運(yùn)距、填方環(huán)境等，無(wú)法都采用恰當(dāng)?shù)奶盍?，操作時(shí)要結(jié)合實(shí)際狀況，量材工作、差別對(duì)待，以實(shí)現(xiàn)壓實(shí)目標(biāo)。嚴(yán)格檢查填料，動(dòng)工前獲得數(shù)據(jù)信息，采用滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的材料，做好填方測(cè)試段，了解材料的現(xiàn)有機(jī)械與施工環(huán)境下的碾壓規(guī)律。路基選擇巖渣填充，路堤、路床材料粒徑不能大于15 cm。材料每填充5 000 m3進(jìn)行一次規(guī)范測(cè)試，便于及時(shí)掌握材料的CBR參數(shù)、液限、塑限以及整體毛體積密度等特性，轉(zhuǎn)變壓實(shí)辦法，精準(zhǔn)檢查每層材料的固體體積率，確保填筑效果。

4.5.2 管控層厚與填料粒徑，逐層壓實(shí)

不同屬性的土要根據(jù)水平方向逐層填筑，以確保該層強(qiáng)度平衡，尤其是透水和不透水的土，不可混合應(yīng)用，防止填方中出現(xiàn)水囊。嚴(yán)格管理材料最大粒徑，保證壓實(shí)效果。為管理石料粒徑，盡量在挖方位置安裝粗破儀器，保障填料粒徑。為保證各種碾壓功能設(shè)備條件下達(dá)到規(guī)定壓實(shí)深度，把控填料每層厚度。去除和碎化填料內(nèi)超粒徑塊石后投用，盡可能配合應(yīng)用粗顆粒和細(xì)粒土;填充物料最大粒徑不能超過(guò)虛鋪厚度的2/3，不均衡值Cu>5。

4.5.3 消除下沉

路基通過(guò)處理后，大部分下沉得到消除?！疤钪w”下沉對(duì)高填方路基的總下沉與工后下沉有很大影響。因此，基于現(xiàn)有施工標(biāo)準(zhǔn)提升填筑要求，能有效消除部分填體下沉，其主要措施有：道槽范圍強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng);作業(yè)面連接強(qiáng)夯處置、堆載預(yù)壓;填筑體排水;科學(xué)調(diào)整作業(yè)進(jìn)度與規(guī)范的下沉穩(wěn)固期。

4.5.4 調(diào)整含水量

最優(yōu)含水量調(diào)整：

式中，V——所要加水量（kg）;W——碾壓最優(yōu)含水率;W0——填料含水率;Q——所要加水的材料重量（kg）。

要加的水可在前一天均勻噴于材料表面和取土坑表面，使之滲進(jìn)土內(nèi)，噴水用水車(chē)噴射且均勻攪拌，避免加水不勻，干濕不勻。

4.5.5 土石混填管理

（1）基底清理，即清理樹(shù)根、草皮等雜質(zhì)和腐殖土，碾壓后再填充土石。

（2）自然土石混合物內(nèi)，石塊最大粒徑保持在松鋪厚度的2/3之內(nèi)，當(dāng)所含石塊是輕質(zhì)巖和級(jí)軟巖時(shí)，石材最大粒徑保持在層厚之內(nèi)，超出的要清除和碎化。

（3）土石混填逐層填充，逐層碾壓，最大填厚保持在40 cm之內(nèi)。

（4）碾壓后滲漏性較大的土石混合物，逐層填筑，如要縱向分幅填充，把碾壓后滲漏性較好的土石混合物填充在外側(cè)，有助于排水。

（5）土石混合物的石料含量大于70%時(shí)，先處理大塊石料，大面朝下，擱置平穩(wěn)，然后處理小塊石料、石渣和石屑嵌縫整平，再壓實(shí);石料含量低于70%，土石混合物填筑，且防止石質(zhì)太硬、粒徑太大的石塊聚集。

（6）道床之下50 cm范圍內(nèi)填充碎石土，且逐層碾壓。填料最大粒徑保持在10 cm之內(nèi)。

5 結(jié)論

綜上所述，高填方工程施工中的系統(tǒng)控制主要是為了提質(zhì)增效。施工單位應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)施工行為、污染源管控、應(yīng)急預(yù)案編制、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置等方面著手，確保建成后的公路具有突出的穩(wěn)定性。同時(shí)，在高填方工程施工階段，還應(yīng)合理安排施工進(jìn)度，便于達(dá)到預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

[1]劉波. 在地震荷載下邊坡堆載對(duì)機(jī)場(chǎng)高填方邊坡穩(wěn)定性影響分析[J]. 西部探礦工程， 2020（12）： 17-19+23.

[2]楊錦鳳， 周浪峰. 高速公路高填方路基沉降變形數(shù)值模擬分析及防治措施研究[J]. 黑龍江交通科技， 2020（8）： 1-2+4.

[3]孫凱強(qiáng). FBG監(jiān)測(cè)儀在機(jī)場(chǎng)高填方分層沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 山西建筑， 2021（9）： 61-63.