山區高填方地基處理簡介

詹金林

（上海現代建筑設計集團 申元巖土工程有限公司，上海 200040)

0 前言

我國是一個山區及丘陵地區面積較大的國家。隨著西部大開發的發展，對建設用地的需求也越來越大，因此如何解決土地來源問題成為一個非常客觀的問題。山區及丘陵地區多利用“削峰填谷”解決工程建設用地，由此大面積、大土石方量的項目也越來越多，如昆明機場最大填方高度超過50 m，四川九寨溝黃龍機場最大填方高度達到104 m[1-2]。如何對山區高填方場地經濟、高效、快速的處理，是建設方、設計方、施工方的一大難題，伴隨高填方地基的主要問題是穩定性、工后沉降、差異沉降等。

本文在介紹目前常用的一些高填方地基處理方法的基礎上，探討在設計、施工、檢測環節需要注意的問題。通過實際案例總結比較有效的地基處理方法。

1 山區高填方的地基處理

山區高填方區多回填碎石、塊石及碎屑的混合物，通常具有較大的孔隙和空洞（可達30%～35%），因此必須對填方區域進行處理。目前常用的山區高填方地基處理工藝主要是加速回填土的密實，包括分層碾壓法、強夯（強夯置換）法、棧橋拋投法、碎石樁、CFG樁等方法，以上方法都已在實際工程中得到過應用，取得了較好的工程效果，其中分層碾壓法、強夯（強夯置換）法應用較為廣泛，是比較經濟高效的方法[2]。如昆明新機場，場地的地面最大高差達 210 m,挖填工程量巨大(總 2×108m3),最大填方高度達52 m，采用強夯、沖壓等地基處理方法。如四川九寨溝黃龍機場[1,3]，挖方3093×104m3，填方2763×104m3，最大填筑高度104 m，施工工期僅14個月，根據底層土層的分布情況，分別采用了強夯置換、碎石樁、換填和碾壓等幾種處理方法。

1.1 高填方的地基處理設計

高填土的設計主要是解決填土穩定性、變形沉降、工后沉降問題。對于填土邊坡通常根據規范采用圓弧滑動法進行穩定計算，根據具體情況需要可采用加筋法、錨桿（索）格構梁等進行加固，確保穩定滿足規范要求，填土的計算參數指標應根據回填土壓實后土工試驗確定。而對于高填土的變形問題，目前尚為一大難題，因為目前尚無規范的方法進行工后沉降計算，而且高填土處理后的工后沉降變形存在蠕變問題，難以準確計算。填土設計還需注意排水盲溝、填筑體及四周防水等措施，否則填石（土）浸水會產生一定的濕陷變形，濕陷變形量可達固結沉降的30%[4]。

根據文獻[5]介紹，現行規范的變形計算公式不適宜高填方塊、碎石夯實地基的變形計算，考慮模量的經驗公式和數值分析法使計算塊、碎夯石夯實地基的有效手段，具有較強的推廣價值。也有學者認為高填方塊、碎石夯實地基變形計算比較適宜手冊[4]介紹相關本構模型及采用的室內試驗研究獲取計算參數的手段。對于采用分層壓實的填方堆石體，一般經過2～3年便可沉降穩定[4]。

山區回填土多為石、土混合料，應有一定的級配，根據回填厚度采用分層碾壓或強夯法處理，也有一次性回填至設計標高再進行處理。根據目前的工程應用情況，采用分層壓實地基的質量比較容易控制，可以每層進行壓實度或其它指標檢測，缺點是造價高、工期長。采用分層強夯（強夯置換）法處理填土，具有速度快、造價低特點，缺點是工程質量跟施工單位的施工管理水平、施工質量有很大關系。

1.2 高填土的施工

高填方施工前，應徹底清除地表附著植被及雜物，必要可深挖至土性較好土層。對于分層回填壓實處理法，應嚴格控制每層的攤鋪厚度，嚴格按照設計要求進行灑水、碾壓等；對于分層強夯法，應控制好回填厚度、強夯能級、夯點間距、收錘標準、搭接等情況，確保施工質量。

分層壓實或分層強夯法地基處理，大面積施工前均需進行試驗性施工，通過試驗性施工優化設計參數，指導大面積施工，做到信息化施工，動態化設計。

1.3 高填土的檢測

山區高填方原料多為塊、碎石混合物，地基處理后所能選取的檢測方法有限，通常采用原位測試為主，如動力觸探、載荷試驗、多道瞬態面波（瑞雷波）、地質雷達、旁壓等手段。通過處理前后對比確定加固效果，并根據原位測試參數反演變形計算參數。

2 山區高填土工程實例介紹

2.1 重慶某填谷項目

該項目場地位于溝谷之上，開山回填而成，最大填土層厚度43 m，典型剖面如圖1所示。該項目為房地產開發項目，擬建建筑物為11層，工期緊迫，分兩層回填至設計標高，每層回填后采用 4000 kN·m強夯法進行地基處理，處理后采用獨立基礎，該方法相對原樁基方案節省大量建設資金和工期，該項目目前已經完工數年，使用良好。

圖1 重慶填谷項目典型地質剖面圖Fig.1 Typical geological section of a fill foundation in Chongqing city.

2.2 華東某削山填谷地基處理項目

該項目場地原來為山谷，開山回填，最大厚度達60 m，為不同時期周圍開山的碎石土、砂土的堆填場地，塊石直徑最大達2～3 m，未經壓實經過數次回填至設計標高，填石孔隙和空洞較多。填土下局部分布有第②層含碎石的粉質粘土，層厚 2.6～3.5 m，②層以下是全風化、強風化和中風化基巖，典型剖面如圖2所示。該場地偏向溝谷的其它地區回填塊石層厚度更大。

圖2 華東填谷項目典型地質剖面圖Fig.2 Typical geological section of a fill foundation in east China.

場地擬建項目為4層商業建筑，局部地下一層，地上建筑面積4萬多平米，地下建筑面積約7000 m2。原設計擬采用樁基礎，一柱一樁，但沖孔灌注樁成樁施工很困難，造價也非常高。根據我公司充分研究，針對不同填土厚度劃分不同區域采用不同能級強夯進行處理，最高強夯能級為18000 kN·m。處理后建筑物基礎采用獨立基礎，為建設方節省大量工期和建設投資。

根據該地區其它地方回填場地經驗，對于回填塊、碎石區域，20 m厚度以內基本未做處理，建筑物基礎換填3 m厚墊層（灰土）分層碾壓就可，根據觀測回填場地 5～6層樓變形沉降較小且較為均勻，但也有部分建筑物由于不均勻沉降出現小的裂縫情況。

2.3 西南某削峰填谷地基處理項目

該項目削峰填谷是為解決城市發展建設用地，根據規劃通過削峰填谷完成超過 1 km2的平地指標，最大回填高差達110 m，最大回填厚度達90 m。該場地巖基主要為砂巖和板巖，巖體風化破碎，存在較明顯的全、強、中、微風化巖體；具有斷層破碎帶和采空區等不良地質現象。

圖3 西南某項目典型填方剖面圖Fig.3 A typical section of filling in a project in southwestern China.

針對該項目高填方壓密問題，對于鄰近邊坡位置我公司采用分層碾壓法處理，對非邊坡位置計劃采用分層強夯法或分層碾壓法進行處理，目前該項目已經完成初步設計。

3 結論

隨著西部地區城市化發展和工業項目建設用地需求的增加，山區高填方的項目會越來越多，通過前面論述及以往相關工程經驗可得出（分層）強夯法、分層碾壓法處理高填方地基處理是常用的行之有效的地基處理方法。選用合適級配塊、碎石填土，選擇合適的壓實方法和工藝，能夠顯著加速固結和減小工后沉降，是山區高填方推廣的地基處理值得推廣的方法。

[1]李秀珍,徐強,等.九寨溝黃龍機場高填方地基沉降的數值模擬分析[J].巖石力學與工程學報, 2005，24(12): 2188-2193.

[2]趙向陽.山區填石路堤修筑技術的發展與展望[J].公路交通技術，2008,1: 15-18.

[3]陳濤,郭院成,謝春慶.機場高填方填料振碾與沖壓處理對比試驗[J].空軍工程大學學報, 2008，9(4): 20-24.

[4]顧淦臣,束一鳴,沈長松. 土石壩工程經驗與創新 [M].北京：中國電力出版社，2004.

[5]謝春慶,劉漢超,甘厚義. 粗、巨粒土填土地基變形計算方法的研究[J]. 成都理工學院報, 2001，28(9): 385-389.

[6]甘厚義,周虎鑫,等.關于山區高填方工程地基處理問題[J].建筑科學,1998，14(6): 16-22.