蘭州地區某黃土高填方地基試驗段方案淺析

李莉

（甘肅泓文建筑設計有限責任公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

近年來隨著蘭州市城市建設的快速發展，“兩山夾一河”的自然條件對城市發展空間的限制更加明顯，建設用地緊缺與發展規模迅速擴大的矛盾愈顯突出，故而利用城市周邊地區黃土丘陵山地進行削山填谷造地勢在必行[1]。伴隨于此，產生了許多高填方地基。該類型項目在大面積施工之前，往往需通過試驗段施工獲取相關控制參數對其進行有效指導，因此，試驗段方案的有效性、經濟性、合理性、時效性對建設單位的資金投入和施工單位的質量控制等顯得尤為重要。

本文結合蘭州地區某黃土高填方工程，較為全面的對試驗段方案進行探究分析，以期能為該項目及類似項目提供參照，滿足質量可控、縮短工期、節省投資等要求。

1 項目概況

項目區主要有由兩部分組成：第一部分占地約316453.33m2，為建筑用地，規劃有住宅、學校、商業、道路、公共交通等配套設施；第二部分占地約80913.33m2，為綠化用地。項目填方區主要位于綠化區，面積約242270.00m2，占全區總面積的60.98%，最大填方厚度為55.88m；挖方區面積為155017.74m2，占全區總面積的39.02%，其中最大挖方厚度為86.96m，平均約43m。

根據可研及初勘階段的工程勘察資料，挖填方工作區主要地基土為上更新統風積馬蘭黃土（Q3eol），并以挖方區及后期開發地塊的馬蘭黃土為高填方地基的主要填料。

2 試驗段要求及位置選取

2.1 試驗段的工作目的

進行試驗段工作可獲取準確、有效的施工控制參數，能夠指導項目區大面積施工，評價地基處理效果和施工質量，為建設單位的投資控制和工期計劃提供可靠依據，并對項目建成后的運營、維護等方面的成本控制具有重大意義。

2.2 試驗段的預期成果

試驗段工作要求達到指導后期大規模施工、提供施工控制參數、控制工后沉降以及建設工期、建設投資等的深度，其核心是滿足壓實系數和沉降控制的要求。試驗段預期成果及實現方法如表1 所示。

表1 試驗段預期成果及其實現方法

2.3 試驗段的位置選取

根據項目區現狀條件，結合項目區周邊及類似項目的工程經驗，考慮規劃場地標高、用地功能、填筑高度、原地基性質、挖填交界面等關鍵因素，在該項目某規劃路沖溝區域選取試驗段，其信息見表2。

表2 試驗段信息

3 施工工藝和主要施工控制參數

3.1 施工工藝

根據《高填方地基技術規范》（GB 51254—2017）[2]、《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）[3]的規定及該項目土方平整方案的要求，填筑體施工工藝主要采用碾壓和強夯。碾壓方法包括振動碾壓和沖擊碾壓，相應要求見表3 和表4。

表3、表4 中的碾壓遍數、單點擊數、虛鋪厚度均為經驗數值，實際施工中在滿足主要控制參數的前提下可合理調整。

表3 填筑體碾壓要求

表4 填筑體強夯要求

根據類似項目經驗，碾壓填筑虛鋪厚度以0.6m 為標準，強夯虛鋪厚度以4.5m 為標準。其中，強夯前每層按1.5m 虛鋪整平，采用12~15t 壓路機碾壓2~3 遍，鋪填3 層之后進行強夯施工。當兩種施工工藝按此標準達到壓實度要求后，再對虛鋪厚度、機械能量、碾壓遍數等進行適當調整。

3.2 主要施工控制參數

依據甘肅省地方標準《低丘緩坡未利用地開發技術規程》（DB62/T 25-3108—2016）[4]及延安新區建設經驗[5]，根據填方場地的不同用途，應采用不同的填方壓實系數及相應的壓實方法，工程建設用地壓實系數不應低于0.93，公園綠化及林業用地一般壓實系數不應低于0.88。借鑒類似項目工程經驗，確定填筑體施工過程中以壓實系數為主要控制標準，施工結束后以工后沉降和差異沉降為控制標準。

4 施工方案

4.1 主要施工工況

根據各參數之間的相互關系，結合主要控制參數的實現方法，本試驗段施工方案包含的主要工況如表5 所示。

表5 試驗段施工控制參數變化

因本試驗段預期施工參數較多，故設計施工工況組合較多。但在現場施工時，可以根據工程經驗及類似項目的試驗數據，對部分變量（如含水率和增濕量、碾壓速度、夯點間距等）進行有效控制，從而在較短的時間內得出滿足主要控制參數時的其他變量數據。再根據建設單位對工期和投資等方面的控制要求，及時調整施工機械及配套人員的數量，從而達到提高資源利用效率、縮短施工工期、節約項目投資的目的。不同參數的獲取順序建議參考表6 執行。

4.2 施工流程

試驗段施工流程如圖1 所示。

圖1 試驗段施工流程

4.3 施工要求

（1）首先試驗段①和②同時施工，其中試驗段①采用碾壓施工，試驗段②采用強夯施工。

（2）按照表6 要求，試驗段①施工時在其他參數受控的條件下對振動碾壓和沖擊碾壓分別施工兩層，確定出各自對應的機械型號（功率）、虛鋪系數、碾壓遍數等參數，通過壓實度檢測選擇符合工期與質量控制要求的最優類型。

表6 不同施工參數獲取順序建議

（3）試驗段①和②同時施工至9.0m，在滿足壓實系數要求下對比兩種施工工藝的施工工期、機械數量、配套人員等方面的投入，由此確定最理想的施工工藝。

（4）確定出最理想的施工工藝并獲得一部分施工控制參數后，以此為基礎同時開展3 個試驗段的施工，合理安排相應的機械、人員等投入。

4.4 填料要求

項目區內填料為丘陵區馬蘭黃土，施工前在取土區取土樣采用重型擊實試驗法進行最大干密度和最優含水率試驗。填料不得含有粒徑大于100mm 的黏土塊、污染土和生活垃圾等，也不能選用含植物的表層土。

4.5 施工機械及人員配套設施

試驗段碾壓填筑一層所需土方量最少為2780m3、強夯填筑一層所需土方量最少為20215m3，由此估算需要型號20t 自卸汽車至少12 臺，1.5m3挖掘機4 臺，增濕用水量至少670m3。初步預估試驗段施工所需機械人員數量如表7 所示。

表7 試驗段施工主要機械、人員配置表（按層計算）

5 地基檢測方案

5.1 檢測項目

根據文獻[2]，填筑體地基采用統一填筑材料、施工方法和參數的檢驗項目在各建設場地分區不應少于3 點，并應符合表8的規定。

表8 質量檢驗項目、范圍及頻數

5.2 檢測方法

結合《土工試驗方法標準》（GB/T 50123—2019）[6]，試驗段檢測項目的檢測方法、作用意義及控制標準等見表9。

表9 試驗段檢測項目及方法

6 地基監測方案

6.1 監測項目及目的

高填方地基試驗段監測項目有：填筑地基頂面沉降監測、填筑邊坡坡面位移監測、填筑地基分層沉降監測、填筑地基內部水平位移監測，具體可分為地基監測和邊坡監測兩大類。

回填區及邊坡監測的目的主要是監控回填區及邊坡開挖過程中開挖造成的支護結構本身變形。

（1）將監測數據與預測值相比較判斷前一步施工參數是否符合預期要求，同時檢驗設計所采取的各種假設和參數的正確性，以確定和優化下一步的施工參數，做到信息化施工。

（2）將監測結果及時反饋于設計和施工單位，為改進或優化設計及指導施工提供依據。

（3）通過對回填區及邊坡監測，及時了解它們的現狀和變形情況，根據現場監測數據與設計值進行比較，當達到或超過警戒變形值時及時報警，必要時采取有力措施確保邊坡支護結構的穩定與安全。

（4）為建設單位提供及時信息，以便對整個項目進行科學化管理。

6.2 地基監測項目

高填方地基試驗段地基監測項目及監測裝置見文獻 [2]第9.2 節，結合《工程測量標準》（GB 50026—2020）[7]、《建筑變形測量規范》（JGJ 8—2016）[8]，現場施工過程中主要通過在三個試驗段內分別布設一個深層土體分層沉降觀測點來實現。

6.3 邊坡監測項目

高填方地基試驗段邊坡監測項目及監測裝置見文獻 [2]第9.3 節，現場通過在設計位置鉆孔并打入植筋膠或采用人工洛陽鏟鉆孔，澆筑混凝土，植入監測標志，進行挖填方邊坡頂部水平位移、豎向位移的監測，監測點布點間距約15～20m。

7 結語

（1）依托具體的黃土高填方地基項目，從試驗段目的和要求、施工控制參數和施工工藝、施工方案和人機配套、地基檢測和監測等多個方面較為完善的進行了試驗段方案的設計與分析，為現場施工提供了有效依據和有力指導，并為類似項目提供借鑒。

（2）詳盡列出了試驗段預期成果及其實現方法，提供了不同工況組合及個施工參數獲取的順序建議，簡要介紹了試驗段檢測、監測項目的實現方法等，為保證質量、縮短工期、節省投資奠定了基礎。