高填方特殊路基處理設計研究

摘 要：高填方作為西部黃土地區常見的工程手段，常面臨諸多復雜的技術挑戰與施工困境。本文以太原市南十方街東延高填方工程為例，針對常見的黃土地區高邊坡穩定以及深溝處雜填土處理、地基沉降保障措施、溝壑處排水與坡面防水處理、V型深溝處坡面搭接措施、過路排水管涵上方填方施工措施等高填方問題，進行了詳細地分析與研究。該工程及其相關設計成果可為西部地區類似黃土高填方工程提供借鑒與參考。

關鍵詞：高填方路基；雜填土處理；高填方管涵；溝底排水；黃土地區文章編號：2095-4085（2025）02-0070-03

0 引言

中國西部多屬于黃土地區，顯著特點是溝壑叢生、地勢起伏不定。隨著國家“一帶一路”倡議以及城鎮化建設的快速發展，城市土地資源日益緊張，建筑選址逐漸向城市四周擴展［1］。為了高效節約并合理利用土地資源，工程建設中廣泛采用“削山填溝造地”的策略來增加土地面積，這一方式在城市建設用地、機場建設用地以及工業建設用地等多個工程領域得到了廣泛應用，黃土高填方工程因而日益增多［2-7］。

1 工程概況

南十方街東延（東峰路至東山大道）道排工程西起東峰路，東至東山大道，全長2061.691m。項目位于太原市東山地區，整個場地呈現東高西低、北高南低的地勢特征。樁號K1+460～K1+700段，現狀路基是以建筑垃圾為主的雜填土，深度達到27m。樁號K1+700-K2+020段為現狀U字型沖溝，路基處理以高填方為主，平均填方高度為46.5m，最高填方約為63m（見圖1）。

2 工程地質

2.1 地形地貌

南十方街東延場地從大的地貌上看，屬于切割中等的黃土臺塬地貌，項目工程地質分區應屬于太原盆地次穩定工程地質亞區。勘察區間內，擬建場地各勘探點高程介于894.34～957.36m之間，最大高差約63.02m。

2.2 場地巖土構成與工程特性

南十方街東延場地的勘探深度范圍內，其構成成分自地表向下依次為：第四系全新統早期至晚更新統沉積的雜填土、濕陷性粉土、粉土、粉質黏土以及二疊系的砂巖等。

其中第①層雜填土（Q42ml）的巖土構成與工程特性為：雜色；K0+000-K0+660（K1-A-K3-B）段表層為40cm的瀝青路面結構及水穩層等，其下粉土、灰渣、磚塊、碎石塊等建筑垃圾，硬雜質含量約占25%，成分雜亂，結構稍密；K0+660-K0+810段表層為房屋建筑垃圾；K0+810-K1+460（T3-T6）段含粉土、植物根、灰渣、磚塊、煤屑等及少量建筑垃圾，成分雜亂，結構松散；K1+260-K1+310段表層堆有大填土堆，高度約10.0m；K1+460-K1+700（K4-K6）段為現狀廢品收購站，含粉土、碎石、灰渣、爐渣、磚塊、混凝土等建筑垃圾與部分生活垃圾，硬雜質含量約占25%，成分雜亂，結構松散，高度約27m；K1+700-K2+020（K7-K8）段為現狀沖溝。

3 高填方常見問題及處理措施

3.1 淺挖方段雜填土處理

雜填土作為最為復雜的一種填土形式，一般是由人類活動任意堆填而成的，按其組成物質可以分為建筑垃圾、工業廢料和生活垃圾［8］。由于堆積時間、堆積條件、物質來源以及組成成分的復雜性和差異性，雜填土的構造特點通常是結構疏松、厚薄不均，其力學特點常表現為強度較低、壓縮性較高、均勻性較差以及浸水濕陷性。對于主要成分為建筑垃圾和工業廢料的雜填土，一般在適當處理后，可作為建筑物地基［9］。生活垃圾由于含有大量的有機質以及未分解的腐殖質，強度不會隨時間變化而變化，始終處于松軟狀態，因此在工程中常以清理處理為主。

K1+460-K1+700為低挖方段，最高挖方高度為3.52m。根據鉆探資料，該路段路基主要由建筑垃圾與部分生活垃圾組成，并以建筑垃圾為主，路段雜填土最大埋深為27m。考慮到生活垃圾的松軟性，以及建筑垃圾的可利用性，該路段首先進行全斷面清表1m處理，后開挖至設計路床頂面高程，然后繼續進行超挖10m處理。超挖形成統一工作面后，采取強夯法對土路基進行加固處理。具體如下：夯錘選用圓柱體，夯擊能量采用6000KN·M，共夯擊三遍，兩遍跳夯，一遍滿夯；夯完后，待樁號1+700-K2+020終點深溝段回填至同一工作面后，繼續采用強夯法進行路基填筑作業，夯擊能量采用2000KN·M，共夯擊三遍，兩遍跳夯，一遍滿夯，具體做法參照樁號1+700-K2+020終點深溝段（特殊路基處理段）強夯法處理；回填至距路床頂50cm處，再采用50cm厚二八灰土回填至路床頂，壓實度按設計要求不小于96%；滿足壓實度后方可進行路面施工，路基處理范圍以坡腳外1m為界。

3.2 高填方沖溝防洪措施

樁號K1+700-K2+020段為現狀U字型沖溝，路基處理以高填方為主，平均填方高度為46.5m，最高填方約為60m。道路填方后在現狀沖溝位置形成了土圍堰，對山區防洪排水系統造成了阻礙，會嚴重影響路基穩定。為保證排洪順暢，以及道路和下游城市安全，根據《防洪標準》（GB50201-94）和《山西省水文計算手冊》［10］對道路北側支溝進行了水文計算。

（1）道路樁號K1+803.576北側支溝，匯水面積為0.6km2。防洪標準按100年一遇（P=1％），設計洪峰流量為21.4m3/s；50年一遇（P=2％），設計洪峰流量為18.3m3/s。

（2）道路樁號K1+938.944北側支溝，匯水面積為0.05km2。防洪標準按100年一遇（P=1％），設計洪峰流量為2m3/s；50年一遇（P=2％），設計洪峰流量1.8m3/s。

考慮到遠期地塊開發，本次設計根據以上洪峰流量，在南十方街東延樁號K1+803.576、K1+938.944沖溝段溝底處，分別設置1孔2m及1孔1.5m的鋼筋混凝土圓管涵，涵長分別為346m和418m，涵底縱坡分別為4.94%和7.1%，上下游出口形式均為八字墻順接（見圖2）。由于涵底縱坡較大，在出口處設置消能措施，對于上下游洞口形式，施工時可根據具體情況進行調整，要保證水流通暢。

3.3 高填方坡腳防水、管涵施工保護措施等路基設計

現狀U字型沖溝高填方段，鉆探資料顯示，現狀溝底以下為粉質黏土及全風化砂巖。高填方沖溝坡腳處防水措施一直是高填方路基的設計難點，深埋段的排水涵洞常會由于上方施工措施的不合理導致破壞。南十方東延項目為防止坡腳底部水破壞，保障排水涵洞在施工過程的安全，對施工工藝提出了特殊要求。道路在放坡范圍內完全清除路基表層后，在深溝段底部分層填筑1m級配碎石，再采用4m素土進行分層碾壓填筑；填筑后采用反挖法埋設溝底圓管涵，其上采用樁號K1+460-K1+700段超挖10m厚的建筑垃圾進行分層回填；然后繼續采用素土進行路基填筑作業，填筑4m后進行第一次強夯。每4m深形成一個工作面，采用強夯法進行加固處理，具體如下。

（1）夯錘選用圓柱體，夯擊能量2000KN.M，夯點間距為4.0m，正方形布置，夯錘重200KN，落距為15m，錘底面積不小于4m2，道路夯擊范圍為填方路基坡腳外5m，亦即坡腳外再布置一排夯點。

（2）夯擊遍數為三遍，兩遍跳夯，一遍滿夯。兩遍夯擊應適當間隔一定時間，第二遍夯擊點應位于第一遍夯擊點之間，第三遍滿夯時要求錘印搭接。

（3）每遍夯擊錘數，按最后兩擊平均夯沉量不大于50mm。

（4）夯坑周圍地面不應發生過大的隆起，不應夯坑過深而發生起錘困難。

（5）強夯地段須注意對兩側建筑物的影響，若距建筑物過近，局部可采取重型振動壓路機進行處理。采用重型振動壓路機進行碾壓時，通常碾壓5～6遍，以最后兩次的輪跡差不大于5mm為準。

（6）強夯后增加的土方量暫定10%計，具體工程量以現場計量為準。

（7）采用強夯法進行素土回填至距路床頂50cm處，再采用50cm厚二八灰土回填至路床頂。路基處理范圍以坡腳外5m為界。

3.4 深溝處填方與現狀坡面的銜接方式

現狀坡面與高填方搭接面若處理不當，往往會由于高填方的沉降，在現狀坡面處形成破壞面，從而導致路基的不穩定。因此，現狀坡面與高填方搭接面是保障高填方路基穩定的一個重要因素。為增加新填土與現狀溝壁土的結合，保證沖溝處路基的施工質量，路基施工主要采取以下幾點措施。

（1）挖除多年剝落的落坡土，清除溝壁表面松散土。

（2）清除溝壅，拓寬壓實面。

（3）在道路沿線方向，采用縱向開蹬搭接，寬度不應小于2m，蹬高不應小于1m，坡度3%（朝向內側）。每級鋪設一層4m寬鋼塑復合土工格柵，路基頂鋪一層6m鋼塑復合土工格柵。臺階挖至與原地面齊平但不少于兩級臺階，以保證土工格柵的鋪設。

（4）在開蹬搭接前，應在原土壁上灑水濕潤，使新填土與之良好結合。

（5）頂部距離路槽底2m范圍內，順路基方向超挖15m長范圍，按路基回填進行分層壓實處理。

4 結論

高填方路基具有復雜性、動態性、長期性、延續性的工程特點。本文結合太原市南十方街東延高填方工程，針對高填方路基設計施工中遇到的一些問題采取了以下處理措施。

（1）有效處理了現狀雜填土并實現其合理利用，降低了建設成本；針對高填方沖溝防洪，結合地塊遠期與近期開發規劃，合理評估了高填方涵洞受力情況，科學布設了圓管涵。

（2）對高填方坡腳防水，結合坡底地勘資料，取消了常規的素土回填，改為填筑1m級配碎石，合理的對坡腳處積水進行排泄，減少了坡腳處的水破壞。

（3）高填方圓管涵采用分階段分層碾壓分層反挖施工，后期回填采用強夯法施工時，對已施工的圓管涵進行實時監測與保護，以避免對圓管涵造成破壞。

（4）在深溝區域進行填方作業時，采取了清除不利坡面的策略，并輔以濕潤現狀坡面及開蹬搭接等精細手段，確保了新填土與既有坡面之間實現穩固而有效的銜接。

以上措施既考慮了高填方路基工程的特點，又保障了高填方路基的安全性及經濟合理性，可為類似高填方路基工程提供一定的參考與啟示。

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