土石方开挖填筑与支护施工技术及管理措施的研究

牛犇仙

(甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

0 引言

在城乡一体化进程不断推进的过程中，各类工程建筑项目的数量不断增加，并且人们对工程项目的质量要求也在不断提升。土石方工程作为工程项目施工过程中的重要组成部分，其施工管理效果与工程最终质量之间存在着直接的联系。现阶段，为切实满足人们对土石方工程项目的需要，加强开挖、填筑、支护施工技术管理，成为一项极为必要的工作[1]。

1 土石方工程施工准备

1.1 土方工程影响因素

在当前工程项目施工建设投资管理过程中，土石方工程是工程项目整体投资估算工作的重要依据，在开展土石方工程过程中，会对工程量产生影响的因素主要包括方案布局、路网结构、自然地形、场地标高、用地性质等内容。现阶段，为保证土石方工程施工质量能够切实满足预期设计要求，相关工作人员需要将保证土石方工程量最优当做土石方工程方案设计阶段的主要目的。在进行项目规划的过程中，为尽可能减少土方工程中的填挖方量，相关工作人员可以从现场调研工作开始，对施工区域的地形地貌、水文条件等信息进行实地调查，并在工程施工方案制定过程中，尽可能避开较大的冲沟、山坡等地质构造，并合理规划材料运输的路网系统，尽量保证路网系统的道路坡度与施工场地坡度相近，为后续工程施工活动的顺利进行提供有效的支持。同时，为尽可能降低土石方工程对周边环境造成的破坏，相关工作人员在工程施工方案设计时，应当尽量保证施工区域周边环境的保护，并依据施工现场的实际情况，合理布置各类用地，并依据布置好的用地设计竖向标高，保证标高尽量贴近原始地形，然后以标高为依据，对工程施工土石方开挖情况加以预判[2]。需要注意的是，在进行各类用地标高设计时，相关工作人员应当对用地区域周边的交通条件、地块出入口、消防设计等因素加以考量，以便进一步提升土石方量计算的精准度。

1.2 工程量的计算方法

在土石方工程施工过程中，较为常用的土石方工程量计算方法主要包括剖面图计算法与方格网计算法。具体来说，剖面图计算法是一种通过绘制施工区域剖面图的方式，计算剖面线位置自然地形与设计标高土石方的开挖量，并以此为依据对场地标高设计的合理性加以判断，在实际使用过程中，剖面图计算法适用于地形差较小、场地地势较为平缓、设计高程差较小的区域。方格网计算法在应用过程中，应先确定所需要计量土石方量的区域，然后布置方格网，若需要计量土石方量的区域范围较大，此时可以分区域对土石方量进行计量。一般情况下，方格网计算法在使用时所应用的方格网尺寸越小，土石方计量精确度越高，但计算量也越大。在实际使用过程中，为了在控制土石方量计量工作准确性的同时尽可能减少计算量，相关工作人员可以在明确工程施工区域实际情况的基础上，选择合适的计量方法。一般情况下，若需要计量的区域场地地势较为平缓、标高简单、高差不大，那么为降低计量工作量，方格网计量法应用时使用的方格网规格可以为20 m×20 m；若需要计量的区域场地地形较为复杂、用地分类偏多、高差不小，那么方格网计量法应用时，使用的方格网规格可以为10 m×10 m。

1.3 土石方的平衡调配

在土石方工程施工过程中，为避免弃、取费用，可以尽量控制开挖、利用、取土、弃土等工作之间的关系，使得工作能够满足就近平衡的要求。若无法做到就近平衡，那么相关工作人员在弃、取土石方时，就需要考虑土石方的运输距离，尽量通过就近弃、采土的方式，控制工程施工总量与成本。

2 土石方工程技术管理

2.1 土石方开挖

为保证土石方工程施工管理工作的顺利进行，相关工作人员应在工程正式施工前，明确土石方开挖的顺序，并且在明确施工区域水文条件、气候条件的基础上，制定合理的工期排水方案，在工程施工过程中，通过设置排水沟的方式，避免积水对工程施工所产生的不利影响。需要注意的是，在工程施工过程中，若发现土石方工程施工区域土层性质发生了变化，那么需要对施工方案进行及时修改，避免对工程最终质量产生不利影响。在使用机械开展土石方开挖工作时，对于高差较大的区域，相关工作人员需要为其设置临时边坡支护，若边坡的坡度不符合工程设计施工规范要求，则需要对其进行人工修整。

当前土方开挖工作的主要开展方式为从上至下的分层开挖，并且分层开挖时，每层土方的分层深度在6 m左右。为提升开挖工作的精度，可以用液压挖掘机开展工作，并且为降低土方运输的难度，可以用15 t自卸汽车运输土方，并且将土料运输到相应的填筑区，为后续工作的开展打下良好的基础。需要注意的是，在土方开挖施工时，应注意先挖的地方从低逐步抬高，使其形成纵坡，横向中间高、两边低，形成横坡，降低积水问题出现的可能性。同时，在分层开挖工作开始时，相关工作人员应保证上一层完成开挖支护后，再开始下一层地台的开挖。若在地台开挖时，某一层地台的长度在30 m以上时，相关工作人员可以通过分段开挖支护的方式，保证开挖工作的安全性。

在当前的石方开挖工作中，为避免施工区域及其周边的岩体因爆破造成开裂，影响最终工程施工的安全性，相关工作人员应尽量避免在石方开挖工作中进行爆破作业，在存在大块石方无法直接去除时，可以用岩石分裂机对其进行处理。若重型机械无法对石方进行有效的开挖处理，必须要对其进行爆破处理时，需要在明确石方实际情况的基础上，尽量控制炸药的用量与爆炸的规模，降低爆炸对周边环境的影响，并且在爆破工作完成后，需要对施工区域及其周边因爆破所导致的岩石松动情况加以处理，以便保证工程施工的安全性。需要注意的是，在石方工程开挖施工过程中，为保证施工质量能够满足预期的需要，在施工前，相关工作人员应对施工存在的风险进行预估，制定针对性的石方开挖技术管理方案，并且在工作过程中，加强对工作人员操作情况、施工现场实际情况的管理，以便保证工程质量与人员的安全。

2.2 土石方填筑

在土石方填筑施工时，为降低填筑工作的成本，相关工作人员可以采用将原本开挖的土方经过处理后，进行回填；但对于类似软基这样的质量偏低的土石方来说，为保证填筑工作的质量安全，相关工作人员需要选择更为合适的土石方进行填筑施工，并且通过在填筑过程中加入混凝土、砂石等材料的方式，保证填筑工作的质量能够满足预期要求。具体来说，在进行填筑操作前，相关工作人员应当先清除现场的垃圾、淤泥、植物根系等物质，再依据相关操作规范的要求，在现场开展碾压试验，并以实验结果为依据，确定场地的碾压参数，然后进行施工场地的逐层水平填筑、碾压工作。若填筑碾压操作时，相关工作人员采用的方法为分段分层填筑碾压施工方法，那么相关工作人员应在填筑碾压的每层接缝处进行处理，即通过控制碾压重叠0.5 m，在接缝处作斜坡，上下碾压层的错缝在1 m以下的方式，保证填筑工作的质量能够满足工程的施工需要。

需要注意的是，在土石方填筑施工过程中，为保证施工管理的质量安全，相关工作人员应当在明确填筑工作要求与施工现场实际情况的基础上，对工程施工难度加以预估，并制定适合该区域施工需要的填筑方案与管理方案，并且在实际施工过程中，通过加强施工过程管理的方式，提升土石方填筑施工管理工作的有效性。

2.3 挖方区临时支护

在土石方挖方区设立临时边坡时，相关工作人员可以在明确施工区域实际情况的基础上，明确边坡的坡比，制定合适的边坡支护方案，并且在明确施工区域施工情况、施工质量要求等信息的基础上，对施工方案加以调整优化，以便保证工程施工活动进行的顺利性。同时，在土石方实际施工过程中，若存在强度较大的石块，相关工作人员可以在石块下方应用轻载荷支护方式，在土石方支护能力较弱的部位，应对其进行强化后再进行支护处理，以便保证土石方施工质量的安全性。具体来说，若施工区域边坡主要为岩质边坡，那么中风化岩石的边坡坡比应在1∶0.75到1∶1.0之间，强风化岩边坡坡比应在1∶1.0到1∶1.5之间；若施工区域主要为土质边坡，当边坡高度在3 m以下时，边坡坡比应在1∶1.3到1∶1.75之间，当边坡在8 m以上时，每8 m位置应设置一道马道。在施工过程中，相关工作人员应为所有挖方区、填方区的坡顶设置截水沟。在土石方填筑施工时，相关工作人员可以依据填筑施工的特点与施工质量要求，加强施工区域的质量与安全管理，以便保证填筑施工能够取得良好的效果[3]。

3 土石方工程的施工实例

在进行某隧洞土石方工程施工过程中，为保证工程施工管理工作的可靠性，相关工作人员通过选择合适的开挖、填筑、支护施工技术，并加强施工管理的方式，保证工程最终质量能够满足预期的施工建设要求。

3.1 施工布置

首先，施工通道的布置。在进行该干渠隧洞施工前，由于施工区域附近存在公路，在施工过程中，为便于材料、设备的运输，只需要将便道就近修到施工作用面。其次，施工用水的布置。在该区域施工过程中，需要用水的环节主要包括开挖支护施工与后期混凝土施工，为满足工程施工用水要求，可以分别在隧洞的进出口设置施工供水水池。再次，施工用电的布置。为满足土石方工程施工时对电力的需要，可以依据施工区域工程的具体布置情况，在考虑到用电设备功率的基础上，分别在隧洞的进出口布置400 kVA的变压器，同时，可以通过在附近的10 kV高压输电线路构建“T”型搭火的方式，满足支护、砂石骨料加工、照明等工作对电力资源的需要。最后，施工用风的布置。在该区域施工过程中，对风力供应有要求的环节主要包括前期开挖支护的手风钻与喷锚机的施工用风，为保证隧洞施工风力供应的可靠性，可以在隧洞进口部分布置一台20 m3/min的空压机，在出口部分布置3×13 m3/min供风。此外，为避免工程施工对周边环境造成破坏，在隧洞土石方施工过程中产生的场料，可以由自卸汽车运输到相应的渣场位置。

3.2 施工方案

该隧洞工程的进口处位于滑坡体，需要进行开挖处理的覆盖层厚度较大，开挖边坡也比较高，这一情况与预期施工方案之间存在一定的差异。为保证土石方工程施工质量能够满足预期要求，相关工作人员决定在将滑坡体不稳定的区域进行清除处理后，再依据现场的实际情况，进行工程开挖、填筑、支护工作的施工设计，以便为后续工程的顺利进行提供有效的支持。

3.2.1 开挖施工

在开挖施工过程中，首先，隧洞的进口位置主要工艺方法为覆盖层开挖工艺，在工作过程中，主要使用的机械设备为挖掘机与10 t自卸汽车。其次，在覆盖层开挖工作完成后，使用手风钻机钻孔，然后分层爆破的方式，降低石方开挖的难度，在分层爆破过程中，分层的高度为3～6 m，同时，为避免爆破工作对边坡岩体的扰动，相关工作人员在明确现场实际情况的基础上，设计了开挖线，在开挖线上采用光面爆破的方式，并且在底板与马道间预留了1.5 m的保护层，在该区域爆破施工时，主要通过钻孔水平光面爆破的开挖方式，为开挖工作的顺利进行提供支持。再次，在开挖工作开展时，可以用挖掘机装渣，并用自卸汽车将其运输至渣场中，降低后续填筑支护工作难度的同时，达到保护环境的目的。最后，考虑到该隧洞开挖边坡高度较高，在边坡开挖10～15 m时，设置宽度为1.5 m的马道。

3.2.2 支护施工

在该隧洞土石方支护工作开展时，为保证支护工作的质量能够满足现场施工工作的需要，相关工作人员需要实时监控开挖工作所展现出的施工区域地质情况，以便制定可靠的支护施工管理方案。在该隧洞工程施工过程中，每次开挖完成就需要对其进行一次支护处理，并且在上一阶段的支护工作尚未完成时，应避免进行下一阶段的开挖工作。具体来说：首先，可以通过手风钻机钻孔、注浆机注浆然后人工扦插的方式，完成锚杆的插杆工作。其次，清除松动的岩石，在进行洞身喷锚支护时，可以通过人工挂网的方式，保证后续工程施工的安全性。最后，在搭建支护平台时，可以使用双排杆，控制好双排杆之间的排距，并且为更好地保证施工人员的人身安全，应当在排架外挂设防护网。

4 结语

总而言之，在土石方工程项目施工过程中，选择合适的开挖填筑支护技术方法，并在工程施工过程中，加强对工程施工情况的管理，是保证工程最终质量能够切实满足工程施工管理需要的重要举措之一。