高填方岩土工程设计策略

张林波 钟安欢

万道国际工程设计研究有限公司 贵州 凯里 556000

高填方岩土工程设计的合理性对高填方工程运行质量和寿命起着决定性作用，当设计不规范或不合理时，高填方路基段容易出现路基沉陷、纵向开裂或边坡坍塌等问题。在实际建设过程中，通常要求分层碾压回填土将要求的构筑物通过合理的设计与施工使其达到比周围地势高的效果，其中最常见的高速公路路基施工，因而需要高填方工程。总体来看，高填方岩土工程相比普通岩土工程更具复杂性和缜密性，有着较高的设计难度。本文以高填方岩土工程设计注意事项及控制要点重点引出具体有效的设计策略，以此有效保障工程设计安全。

1 高填方岩土工程设计的不合理现象

1.1 陡坡存在坡度偏大的情况

高填方岩土工程构筑物设计标高通常要高出水平地面一定距离，旨在保证路面受力均匀平衡。在实际施工过程中，构筑物基础位置可能存在自然陡坡，这无疑增加了施工设计难度，考虑到自然陡坡在长期风吹雨淋的自然作用下逐渐形成的，工程人员往往难以准确把握陡坡内土质的实际情况及其受力情况。具体施工过程中由于土质存在差异，因而导致自然陡坡与填方工程无法进行有效结合，因而在填方工程结束后，陡坡与填方土壤的结合面很容易出现受力不均衡的现象，不仅影响高填方的受力性能，而且容易产生不同程度的裂缝。

1.2 土壤产生不规范沉降现象

高填方岩土工程建设中，填方沉降处理也是一种保证填方位置受力均匀的有效手段，工程人员需要严格按照具体施工要求对填方进行沉降处理，当完成上层建筑施工后不会发生沉降现象。然而不乏一些工程在完成沉降处理工作之后，虽然未在短时间内出现下沉问题，但在往后一定时期内却发生明显的下沉现象，经过调查研究发现主要原因在于填方地段位置存在大量泥浆，由于当时施工时未能完全排出这些泥浆，因而填方地段作沉降处理时，泥浆由于自然沉降未能及时被发现，当沉降到一定程度时导致出现明显下沉现象，此时泥浆不再继续沉降，给后序施工带来较大阻碍[1]。

2 高填方岩土工程注意事项与控制要点

2.1 高填方岩土工程注意事项

在实际建设过程中，包括高填方在内所有岩土工程最重要的在于协调好经济性与实用性的统一关系，在设计高填方岩土工程时需要着重考虑工程成本支出，通过合理的设计达到有效控制项目成本的目的，使得工程经济效益最大化、成本支出最小化。在工程建设前期关于项目的本钱投入应当加强控制，并进行合理设计，将成本控制纳入工程设计管理体系建设中，加强对高填方岩土工程项目的统一筹划。在工程开工过程中关于本钱控制很容易走入一个误区，一味地降低本钱并不能达到成本控制的最终目的，甚至曲解了成本控制的现实意义，成本控制与提升项目经济效益并非是两个极端，在工程设计阶段应当重点考虑这一问题才能准确掌握设计的安全性与有效性。岩土工程设计的成功与否不仅要充分保证工程建设质量，而且还要协调好本钱控制与施工管理评价等各项工作间的关系，使得成本损耗最小化，资金使用效益最大化。

2.2 高填方岩土工程控制要点

高填方岩土工程控制的核心在于保证土方平衡，需要通过合理的计算为工程设计提供准确依据。通过计算土方平衡和挖填使得工程设计图的设计质量不断提升，同时为构筑物的设计布局提供准确的参考依据，确保建筑物布局科学合理。通常计算土方平衡需要设计师对总设计图进行竖向调整，经过多次反复计算后选择最合理的设计图。在控制土方平衡和挖填计算时应当着重从以下几方面把握设计要点。

首先需要按照规定对原地面进行清理，当地基土的强度不符合设计和施工要求时需要采取针对性措施进行正确处理，确保土的强度满足施工设计要求，保证设计的合理性与准确性。通常由于土层外表植物根系丰富，因而应当重点针对外表植被层做铲除处理。其中植被层厚度不同，且存在于不同的植物中，因而有着不同的标准，严格按照规定合理清除。另外针对土层底部存在的水体情况需要考虑土质的强度，将软土层做挖除处理或增强土质强度。

其次，土方的松散系数是计算土方平衡的重点内容，当土方系数不断增大时，土方体积也会随之增大，此时土方松散系数与石方系数存在较大关联，需要经过科学计算之后掌握土方松散系数及其变化规律，在确定土方松散系数之后才能保证土方开挖合理。将虚方运至填方区域时应当对虚方作夯实和碾压处理，此时虚方变为实方。土方的松散系数是指即便对虚方进行夯实处理，但仍然无法达到原有标准的密实度，工作人员应当确定此时土方的松散系数和石方的松散系数。

最后，在构筑物基础与基坑开挖过程中应当考虑土方平衡。尤其在山区条件下进行施工时由于地基的承载力要更高，因而通常采用天然地基作为建筑物地基。同时为充分满足抗滑移、抗震等多方面的要求，多采用地基深埋的方式来达到施工目的。当进行地基深埋时会不断增加土方开挖量，此时若没有合理确定土方开挖量则很容易出现土方外运的情况。因此合理确定土方开挖量，以此为依据进行方案设计，在保证土方平衡的基础上还能有有效减少不必要成本的支出[2]。

3 高填方岩土工程土方平衡设计策略

3.1 合理选择设计标高，减少填土方作业

高填方岩土工程多采取分层碾压回填土的方式通过合理设计与施工保证构筑物比周围地势高。在高填土岩土工程施工设计阶段需要对实际建设环境进行全面的勘察了解，尽可能选择比设计标高超出50cm到100cm之间的位置。按照高填方性质特点合理选择施工位置，一方面能够减少施工对地基产生的破坏影响，同时在设计阶段能够预留给设计方案灵活的调整空间；另一方面通过保留预留层，减少地面垫层或其他防护措施性施工，既能够保证工程建设质量，又能减少施工量，降低工程施工压力和成本。

3.2 设计绿化坡面，加强工程保护

目前，绿色发展理念的渗透应用对工程建设提出必然性的要求，对高填方岩土工程坡面采用绿化处理的方式，利用绿色植物加强对边坡的保护。其作用一方面体现在，利用绿色植物的根茎部分吸收土壤内多余水分；另一方面植物根茎本身也能对根茎起到有效的保护作用。尤其在山区等多露天条件下通过采用绿化坡面的方式及时吸收雨水或雪水，减少土壤潮湿对地基产生的影响，有效减少坡面滑移等不良问题，保证边坡位置水土合适，避免发生水土过度流失、填土松散流失的问题[3]。

3.3 采取排水措施保障工程建设质量

高填土岩土工程施工多处于山地较多的地区，通常当地的水文条件对高填土岩土工程建设质量产生较大程度的影响，尤其是山地大面积汇水且水流湍急的情况为工程排水带来更大的难度。因而为保障工程建设质量，在开工之前首先需要合理落实排水工作。对于边坡顶、坡地等位置需要设置专门的排水沟用来排水，同时由于边坡位置土壤松散度相对较高，在雨雪量较大等情况下很容易发生坡面滑移、沟蚀或水土过度流失等不良现象，除了采用绿化边坡的方式加强对地基的保护之外，排水工作尤为重要。尤其在填方工程施工时由于边坡土壤植被层遭受不同程度的损坏，其吸水作用较弱，难以有力抵抗水土流失现象，此时需要采取排水措施进行专项治理，最大程度保障工程建设安全。另外除了在坡顶或坡地关键位置设置排水沟之外还可结合实际情况的需要，专门设置较大的排水过滤设施，尽可能避免水土流失的泥土流入市政管道、河道等区域。

4 高填方岩土工程设计要点分析

4.1 控制回填土含水量，做好填土加固处理

在高填方岩土工程建设时，不仅要减少挖土方和填土方作业，而且还要有效控制回填土含水量。在大规模回填作业当中，或增加或减少土壤含水量。关于增加土壤含水量应当结合工程实际情况选择适合的方案增加土壤含水量，并非只是简单的洒水。另外需要重点落实填土加固处理工作，由于考虑到土石料种类及压实度无法真正达到理想的程度，因而对填土加固处理质量的要求可适当放宽。同时综合考虑施工区域地理位置及水文条件，通常情况下地势较高处的土壤含水量明显较低，也就意味着在施工时土壤含水量达不到具体的设计要求，此时需要通过增加水量的方式控制回填土含水量。在进行大规模回填作业时采用洒水的方式往往难以准确把握土壤的具体含水量，对于填方边坡位置应当结合实际情况，按照填土质量规范来选择具体措施，尽可能保证工程质量和施工安全。

4.2 合理选择高档土墙，加强地基处理

不同类型高档土墙由不同的作业方式，同时对高填方岩土工程施工位置也有一定要求。如倾斜式的挡土墙不适用于高填方岩土工程，主要原因在于高填方边坡地势位置相对较高，倾斜式挡土墙容易向后填土方向进行倾斜，因而导致被挡土墙挡住的部分填土很难保证夯实质量，从而降低了填土夯实系数，也无法保证倾斜式挡土墙的安全系数。

对于高填方岩土工程地基的处理，强夯法是最常用的方法。采用强夯法处理地基不仅能极大提高工程建设速度，而且强夯法施工工艺相对简单，能够有效降低施工成本，保障施工单位经济利益。同时采用强夯法处理地基会导致地基夯实度不够均匀，具体表现在采用强夯法夯实的地基周围位置，其承载力、密实度明显要高出夯实点地基各项指标，因而在进行地基处理时要结合实际情况详细考虑。同时在实际施工过程中，地面土壤进行挖除时，采用强夯法已经夯实的地基面临着被挖除的状况，明显降低了施工效率和工程质量。另外考虑到高填方岩土工程施工区域特点，高低不同的地势对地基处理效果产生直接影响，采用强夯法处理地基后容易出现不均匀沉降的问题，对地基的质量及其稳定性构成较大威胁。地基产生不均匀沉降现象的原因还受填方石料的影响，面对相同的夯击力度却因为填方石料的不同而导致地基的质量有所不同，因而容易出现不均匀沉降的现象[4]。

因此，采用强夯法处理地基时需要重点考虑强夯法的缺陷问题，从地基沉降、地基均匀度、地基质量及施工效率等方面对地基处理工程进行合理设计，结合实际情况选用合适的施工方法，确保工程设计方案合理有效。采用强夯法固然能达到相对理想的施工效果，但结合具体情况更加适应采用分层夯实的方式进行加固处理。地基夯实作为高填方岩土工程最重要的一项作业，在施工过程中要保证夯实的严密性与地基稳定性，尽可能减少地基夯实对周边作业带来的负面影响。在具体施工作业时土层的含水量需要经过合理计算达到规定设计标准。同时为避免泥浆的影响导致发生填方下沉，在工程前期要做好全方位实地勘察，采取具体措施及时排除泥浆液，如通过放置填充物的方式将泥浆液挤出，之后在进行填土处理。在进行填土时采用分层填土的方式来保证填充土壤密度。另外在做地层加固处理时，在填充土层作业阶段需要预留一定时间确保土层自然沉降，当土壤缝隙不断减小时土层密切接触，此时才能保证地层加固质量。另外在对现场进行实地勘察时，重点了解开挖土层中土壤在不同深度下的密实度，以此作为分层处理依据，采用不同的夯实方法进行地层加固，从而保证土体密实度达到规定的设计标准，保障整个地基结构稳定安全。

4.3 重视工程前期准备工作，做好排水措施处理

高填方岩土工程施工之前，实地勘察是工程准备工作的重要内容和首要条件，做好实地勘察能够为工程设计提供准确可靠的参考依据，保证项目施工进度合理。通过对一些高填方岩土工程施工案例进行分析可以发现，多数问题的主要成因在于工程方案设计的不合理，工程设计师的考虑不够全面，对于一些细节问题和外部影响因素有所忽视。因而为保证工程设计合理，应当全面提高对项目前期准备工作的重视，通过实地勘察来制定科学完善的施工方案，明确具体的施工条件，保证后序工程工期和施工作业工序安排规范合理[5]。

另外，排水工作是山区地区高填方岩土工程施工的重点内容，考虑到山区地区地势陡峭且地面起伏大的特点，工程作业往往面临着更大的难度，采用高填方岩土工程能够让地基的受力更加均匀。尤其在排水施工过程中，水流条件、地势陡峭等问题明显增加排水难度。某些高填方岩土工程建设时未能及时在土方填充区域设置专门的排洪设施，导致临时边坡坡地位置积水现象严重。考虑到边坡区域土层相对松散，且高填方边坡排水难度较大，工程人员需要结合实际情况合理设置排水沟，并填封沟槽，针对土层松散及水土流失问题需要加强土层排水控制。为了保证填方土层的完整性，对于一些重点区域应当设置永久性的排洪过滤设施，此时排水设施临时节点的设计尤为关键，为不断提高设施排水量，应当在边坡坡顶或坡地配合设置专门的排水沟。针对水土流失、边坡滑移、土壤松动等问题需要利用沉淀过滤设施或者采用绿化边坡的处理方式来减少水土流失，避免泥浆流入市政管道或河道内。

5 结语

综上所述，高填方岩土工程作为岩土工程的重要组成部分，在整个岩土工程中也更具建设难度。为保证高填方岩土工程设计的科学合理性，工程人员必然要做好全方位实地勘察，综合考虑工程设计受影响因素，如地势特点、水文条件等，深入了解工程项目设计工作应当注意的具体事项，考虑高填方岩土工程施工常见的问题与设计难点，以此结合实际情况采取针对性措施，确保工程设计合理，为工程质量建设提供有力的设计保障。本文着重阐述了回填土作业孔子、挡土墙及分层夯实发的应用等方面内容，以此为工程设计提供相应的参考依据。