探析高填方岩土工程的设计策略

熊海和

闽武长城建设发展有限公司

1 引言

高填方岩土工程是现代土木工程建设中的难点之一，它在实践施工中，不但需要借助先进的施工设备与较高的施工技能，而且还必须严格把控好施工现场状况与具体的施工细节。一旦个别施工程序不规范，将直接影响整个高填方岩土工程的施工质量。所以相关工作人员必须不断优化高填方岩土工程设计，有效提升高填方岩土工程的设计水平，在综合考虑相关施工影响因素的基础上，研究出更加科学的设计方案，确保高填方岩土工程的建设质量。

2 高填方岩土工程设计阶段的注意事项

第一，成本控制事项。在高填方岩土工程的设计未开始前，相关设计人员就应该提前考虑其建设工程成本问题。而且尽量在整个设计阶段，也要将相关成本因素充分融合进来，以在确保工程设计质量合格的基础上，最大化减少工程损耗，避免不必要的施工浪费，有效降低工程建设成本。第二，土方平衡计算事项。在高填方岩土工程设计过程中，工作人员需要处理土方平衡计算问题。在具体的处理过程中，工作人员可着重考虑以下三点内容。首先，清除土方中的植被层。在许多土方的上层部位经常会附着一层植被层。这种性质的土方，是不宜直接进行回填施工的，工作人员在回填土方前，应将其附着的植被层彻底清除。其次，科学确定土方松散系数。通常松散系数介于1.0～1.1 之间的土方才适宜用于回填，在实际操作中，因为填土大多是虚方，所以工作人员在初步完成土方回填后，还应该对其适度夯击，以使土方的松散系数能达到1.0～1.1这个回填标准。最后工作人员还需要充分估算建筑物基础开挖土方量。在高填方岩土工程中，建筑物基础开挖土方量的运输费用直接关系着工程的施工成本。所以在设计阶段工作人员就需要依据工程的基础状况，提前预估出相关建筑物基础开挖产生的土方量，以防止土方运输经费浪费，增加工程建设成本[1]。

3 高填方岩土工程存在的问题

3.1 部分自然陡坡坡度偏大

对于高填方岩土工程而言，为了保持路面受力平衡，其建筑设施基础高度是要比水平面高出一定距离的。然而在实际工程建设中，如果建筑基础位置存在自然陡坡，那么就很可能会增加工程填方的难度。因为自然陡坡是受风吹雨冲等相关自然因素长期作用形成的，工作人员很难深入了解其坡内土把质的具体状况与受力大小。尤其是在自然陡坡坡度偏大的情况下，工程填方工作就更为困难。而且由于土质不同，自然陡坡与工程填方土壤也可能无法有效融合，紧密连接。这样在填方结束后，其土壤接合面很有可能会因受力不均而出现裂缝，显著降低高填方的受力性能。

3.2 土壤沉降不符合标准

在高填方岩土工程施工中，为了确保填方位置受力均匀，工作人员需要参照施工要求先将填方处进行沉降处理，这样填方地段在上层建筑完工后，才不会降落下沉。然而在某些高填方岩土工程建设中，沉降处理完后，短时期内填方地段虽然没有出现下沉现象，但一段时期后，却下沉明显，从而引起了较大的施工质量安全问题。之所以出现这种不良状况，主要是因为填方地段内部存在较多泥浆，这些泥浆当时没有随气体被完全排出地表。以致填方地段在沉降处理过程中，先自然沉降了一段时间，就不再继续沉降，给工作人员造成了一种沉降完成，可以施工的错觉，但其实并不符合相关的施工标准。一段时间后，土方内部的水分与气体逐步发散减少，地下泥浆体积随之缩减，这样在上层建筑工程的巨大压力下，填方土壤就又开始迅速下沉[2]。

4 高填方岩土工程土方平衡设计策略

4.1 减少土方作业量

在高填方岩土工程土方平衡设计中，工作人员需要提前深入考察与正确掌握施工现场的实际地理情况，尽量选择那些高于建筑设计标高0.5m～1.0m 的地方。这样一方面可将高出部分当作预留层，保护地基土层不受破坏，另一方面，也预留出了岩土工程竖向设计的调整空间。此外，由于存在预留层，地面垫层等相关防护措施也就可以适度减少，这样在确保工程施工质量的基础上，既减轻了工程施工措施，又缩减了工程建设成本，十分有利于工程整体效益的提高。值得注意的是在土方作业中，施工人员进行石方开挖时，须一次开挖到位，以防止需要二次爆破施工，增加工程建设成本。

4.2 重视排水工作，做好排水处理

很多高填方工程都处于汇水面积较大，水流速度较快的山地环境中，这就要求相关工作人员必须高度重视高填方工程的排水工作，在做好相关的排水处理后，才可展开工程施工。在具体的高填方岩土工程施工中，工作人员应该设计好相关临时性排水设施，有效确保高填方岩土工程的良好排水性能。尤其是在临时边坡的坡顶位置与坡底位置，工作人员更要灵活设计排水沟，及时排水。而对于土壤较为松散，经常出现坡面沟蚀状况的填方边坡表层，工作人员也应该重视其科学的排水设计，以最大化避免雨水自上而下冲刷破坏填方边坡表层，引起填方边坡表层水土流失问题。在实际排水设计中，工作人员可在此范围设置相关的沉淀过滤设施，以有效防止水土流失冲刷下来的泥土随水流混入河道与地下市政管道中，污染工程周边群众的生产生活用水[3]。

4.3 通过绿化坡面，保护高填方工程填土

目前土木工程行业一般是通过挂网水泥砂浆施工的方式来保护高填方边坡表面的。但这种防护措施有一个明显缺陷，即容易破坏新填土结构的稳固性，造成新填土结构非常松散。这样在巨大的雨水冲刷作用下，雨水就很快渗进坡顶，引起严重地水土流失现象，同时，砂浆层面也将逐步脱空。所以工作人员可以在边坡表面多种植一些吸附性能较好地绿色植物。这样当遭受雨水冲刷时，绿色植物的根茎就能够快速地吸收雨水，固定边坡水土。

4.4 严格把控填土地基表层质量

对于高填方岩土工程来讲，其土地资源的用处一般有建设建筑工程、铺设道路工程以及修建绿化这三种。在进行建筑工程建设时，工作人员应该采用向下开挖并埋置的方式，处理建筑工程的基础结构。同时在道路工程建设中，工作人员也应尽量选择朝下开挖的方式，这样既方便科学设置结构层，也方便后续的管线敷设。而在修建绿化用地时，工作人员无须过分控制其土壤压实度，以防止土壤过于密实，影响植物生长。所以，高填方岩土工程的表层质量标准无须过度偏高，如果高填方岩土工程自身的土方平整标准高度介于2.0m～3.0m之间，那么其地基处理指标设计就可相对偏低。而如果高填方岩土工程自身的土方平整标准高度小于2.0m，其地基处理指标则应设计得相对偏高一点[4]。

5 高填方岩土工程设计策略

5.1 严格控制填土加固质量

在进行岩土工程防护加固处理时，受限于土石料的种类、成分以及压实度等原因影响，施工企业设定的工程填土加固标准不宜太高。而且受施工现场具体地理状况的影响，高边坡位置的土壤含水量相对偏低，这就很难达到高填方岩土工程建设的含水量标准。而在进行土方回填时，只通过单纯的洒水方法，是很难增加土壤含水量的。特别是在大面积的回填施工中，想通过单纯的洒水来增加土壤含水量更不可取。这就要求工作人员在实际的高填方边坡回填工作中，主动参照相关的填土质量规范，科学加固填土，最大化避免施工安全事故地发生[5]。

5.2 科学选择高填方岩土工程挡土墙

在进行高填方岩土工程挡土墙设计时，工作人员可供选择的高填方挡土墙施工作业方式多种多样，但值得注意的是，工作人员不宜选择仰斜式挡土墙作业方式。因为高填方岩土工程自身的边坡实际压力就相对偏大，而仰斜式挡土墙是朝向填土一侧倾斜的，这样就加大了仰斜式挡土墙后方回填土壤的夯实难度，降低了填土的夯实系数，最终加大了仰斜式挡土墙的施工风险。

5.3 选择分层夯实法加固

在高填方岩土工程建设中，土壤夯实是一个棘手而又重要的环节，如果夯实不到位，很可能引起上层建筑基础沉降。然而在实际的施工过程中，很多施工企业都很难百分百确保将土壤夯实到位，特别是当地下位置含有较多泥浆时，夯实工作更加困难。这就要求工作人员在开始夯实前，仔细认真的勘探施工现场的地下土质状况。一旦发现地下土质中存在大量泥浆，则宜选择分层夯实方法，一点点地将地下泥浆排出。同时随着泥浆的排出工作人员还需要及时补充上新的土方来代替那些被排出的泥浆。当确认大部分泥浆被排出后，工作人员就可采用分层填土的方法，展开地上位置的填土施工了。而且在进行地上填土时，工作人员也应选择逐步夯实的方法，有效确保地上填土被夯实到位。此外在填土过程中，工作人员还应该预留出相应的土层自然沉降时间，以确保土壤之间能够密切接触，充分融合，促使整个填土层更加坚固[6]。

5.4 采用强夯法有效处理地基

强夯法是高填方岩土工程常用的一种地基处理方法。它具有施工速度快、施工工艺简单等优点。可以显著加快高填方岩土工程的施工速度，缩短高填方岩土工程的施工周期，明显降低高填方岩土工程的施工成本，大幅提升施工单位的经济效益。但凡事都是相对的，强夯法也具有以下四方面的明显缺陷，有待进一步改进。第一，夯实过的地基欠均匀。在实践施工中，采用强夯法夯实建筑物地基，夯实点四周地基的密实度指标、土地承受力指标都要明显高于夯实点位置的土地指标，同时土地上层指标比土地下层指标也明显偏高。第二，因为高填方岩土工程一般位于山地环境中，而山区的实际地形是高低不平的，有的山区还经常会出现不同程度的山体运动现象，这就加大了采用强夯法夯实后的建筑地基不均匀沉降风险，严重影响地基的稳定性。第三，采用强夯法夯实地基，其整个夯实过程中，夯击力度是始终不变的。所以在夯实不同填方石料时，它的夯实质量也不同，这就埋下了地基不均匀沉降的隐患。第四，在高填方岩土施工中是需要清除地面表层土壤的，而采用强夯法夯实好的地基是整个地基表面质量最佳的土壤，将其清除显然会造成严重地资源浪费。

6 结语

综上所述，高填方岩土工程设计是现代建筑工程中较为困难的工作之一，相关工作人员一定要深入了解高填方岩土工程设计阶段的注意事项，提前预测高填方岩土施工中可能会存在的问题，同时重视填土质量控制、挡土墙选择、分层夯实等相关设计方法的有效应用。只有这样才能在高填方岩土工程建设初级阶段就全面排除掉各种施工安全隐患，最大化减少返工次数，有效提高施工效率，降低施工成本，切实增加建设工程的工程效益。