山区高填方地基处理简介

詹金林

（上海现代建筑设计集团 申元岩土工程有限公司，上海 200040)

0 前言

我国是一个山区及丘陵地区面积较大的国家。随着西部大开发的发展，对建设用地的需求也越来越大，因此如何解决土地来源问题成为一个非常客观的问题。山区及丘陵地区多利用“削峰填谷”解决工程建设用地，由此大面积、大土石方量的项目也越来越多，如昆明机场最大填方高度超过50 m，四川九寨沟黄龙机场最大填方高度达到104 m[1-2]。如何对山区高填方场地经济、高效、快速的处理，是建设方、设计方、施工方的一大难题，伴随高填方地基的主要问题是稳定性、工后沉降、差异沉降等。

本文在介绍目前常用的一些高填方地基处理方法的基础上，探讨在设计、施工、检测环节需要注意的问题。通过实际案例总结比较有效的地基处理方法。

1 山区高填方的地基处理

山区高填方区多回填碎石、块石及碎屑的混合物，通常具有较大的孔隙和空洞（可达30%～35%），因此必须对填方区域进行处理。目前常用的山区高填方地基处理工艺主要是加速回填土的密实，包括分层碾压法、强夯（强夯置换）法、栈桥抛投法、碎石桩、CFG桩等方法，以上方法都已在实际工程中得到过应用，取得了较好的工程效果，其中分层碾压法、强夯（强夯置换）法应用较为广泛，是比较经济高效的方法[2]。如昆明新机场，场地的地面最大高差达 210 m,挖填工程量巨大(总 2×108m³),最大填方高度达52 m，采用强夯、冲压等地基处理方法。如四川九寨沟黄龙机场[1,3]，挖方3093×104m³，填方2763×104m³，最大填筑高度104 m，施工工期仅14个月，根据底层土层的分布情况，分别采用了强夯置换、碎石桩、换填和碾压等几种处理方法。

1.1 高填方的地基处理设计

高填土的设计主要是解决填土稳定性、变形沉降、工后沉降问题。对于填土边坡通常根据规范采用圆弧滑动法进行稳定计算，根据具体情况需要可采用加筋法、锚杆（索）格构梁等进行加固，确保稳定满足规范要求，填土的计算参数指标应根据回填土压实后土工试验确定。而对于高填土的变形问题，目前尚为一大难题，因为目前尚无规范的方法进行工后沉降计算，而且高填土处理后的工后沉降变形存在蠕变问题，难以准确计算。填土设计还需注意排水盲沟、填筑体及四周防水等措施，否则填石（土）浸水会产生一定的湿陷变形，湿陷变形量可达固结沉降的30%[4]。

根据文献[5]介绍，现行规范的变形计算公式不适宜高填方块、碎石夯实地基的变形计算，考虑模量的经验公式和数值分析法使计算块、碎夯石夯实地基的有效手段，具有较强的推广价值。也有学者认为高填方块、碎石夯实地基变形计算比较适宜手册[4]介绍相关本构模型及采用的室内试验研究获取计算参数的手段。对于采用分层压实的填方堆石体，一般经过2～3年便可沉降稳定[4]。

山区回填土多为石、土混合料，应有一定的级配，根据回填厚度采用分层碾压或强夯法处理，也有一次性回填至设计标高再进行处理。根据目前的工程应用情况，采用分层压实地基的质量比较容易控制，可以每层进行压实度或其它指标检测，缺点是造价高、工期长。采用分层强夯（强夯置换）法处理填土，具有速度快、造价低特点，缺点是工程质量跟施工单位的施工管理水平、施工质量有很大关系。

1.2 高填土的施工

高填方施工前，应彻底清除地表附着植被及杂物，必要可深挖至土性较好土层。对于分层回填压实处理法，应严格控制每层的摊铺厚度，严格按照设计要求进行洒水、碾压等；对于分层强夯法，应控制好回填厚度、强夯能级、夯点间距、收锤标准、搭接等情况，确保施工质量。

分层压实或分层强夯法地基处理，大面积施工前均需进行试验性施工，通过试验性施工优化设计参数，指导大面积施工，做到信息化施工，动态化设计。

1.3 高填土的检测

山区高填方原料多为块、碎石混合物，地基处理后所能选取的检测方法有限，通常采用原位测试为主，如动力触探、载荷试验、多道瞬态面波（瑞雷波）、地质雷达、旁压等手段。通过处理前后对比确定加固效果，并根据原位测试参数反演变形计算参数。

2 山区高填土工程实例介绍

2.1 重庆某填谷项目

该项目场地位于沟谷之上，开山回填而成，最大填土层厚度43 m，典型剖面如图1所示。该项目为房地产开发项目，拟建建筑物为11层，工期紧迫，分两层回填至设计标高，每层回填后采用 4000 kN·m强夯法进行地基处理，处理后采用独立基础，该方法相对原桩基方案节省大量建设资金和工期，该项目目前已经完工数年，使用良好。

图1 重庆填谷项目典型地质剖面图Fig.1 Typical geological section of a fill foundation in Chongqing city.

2.2 华东某削山填谷地基处理项目

该项目场地原来为山谷，开山回填，最大厚度达60 m，为不同时期周围开山的碎石土、砂土的堆填场地，块石直径最大达2～3 m，未经压实经过数次回填至设计标高，填石孔隙和空洞较多。填土下局部分布有第②层含碎石的粉质粘土，层厚 2.6～3.5 m，②层以下是全风化、强风化和中风化基岩，典型剖面如图2所示。该场地偏向沟谷的其它地区回填块石层厚度更大。

图2 华东填谷项目典型地质剖面图Fig.2 Typical geological section of a fill foundation in east China.

场地拟建项目为4层商业建筑，局部地下一层，地上建筑面积4万多平米，地下建筑面积约7000 m2。原设计拟采用桩基础，一柱一桩，但冲孔灌注桩成桩施工很困难，造价也非常高。根据我公司充分研究，针对不同填土厚度划分不同区域采用不同能级强夯进行处理，最高强夯能级为18000 kN·m。处理后建筑物基础采用独立基础，为建设方节省大量工期和建设投资。

根据该地区其它地方回填场地经验，对于回填块、碎石区域，20 m厚度以内基本未做处理，建筑物基础换填3 m厚垫层（灰土）分层碾压就可，根据观测回填场地 5～6层楼变形沉降较小且较为均匀，但也有部分建筑物由于不均匀沉降出现小的裂缝情况。

2.3 西南某削峰填谷地基处理项目

该项目削峰填谷是为解决城市发展建设用地，根据规划通过削峰填谷完成超过 1 km2的平地指标，最大回填高差达110 m，最大回填厚度达90 m。该场地岩基主要为砂岩和板岩，岩体风化破碎，存在较明显的全、强、中、微风化岩体；具有断层破碎带和采空区等不良地质现象。

图3 西南某项目典型填方剖面图Fig.3 A typical section of filling in a project in southwestern China.

针对该项目高填方压密问题，对于邻近边坡位置我公司采用分层碾压法处理，对非边坡位置计划采用分层强夯法或分层碾压法进行处理，目前该项目已经完成初步设计。

3 结论

随着西部地区城市化发展和工业项目建设用地需求的增加，山区高填方的项目会越来越多，通过前面论述及以往相关工程经验可得出（分层）强夯法、分层碾压法处理高填方地基处理是常用的行之有效的地基处理方法。选用合适级配块、碎石填土，选择合适的压实方法和工艺，能够显著加速固结和减小工后沉降，是山区高填方推广的地基处理值得推广的方法。

[1]李秀珍,徐强,等.九寨沟黄龙机场高填方地基沉降的数值模拟分析[J].岩石力学与工程学报, 2005，24(12): 2188-2193.

[2]赵向阳.山区填石路堤修筑技术的发展与展望[J].公路交通技术，2008,1: 15-18.

[3]陈涛,郭院成,谢春庆.机场高填方填料振碾与冲压处理对比试验[J].空军工程大学学报, 2008，9(4): 20-24.

[4]顾淦臣,束一鸣,沈长松. 土石坝工程经验与创新 [M].北京：中国电力出版社，2004.

[5]谢春庆,刘汉超,甘厚义. 粗、巨粒土填土地基变形计算方法的研究[J]. 成都理工学院报, 2001，28(9): 385-389.

[6]甘厚义,周虎鑫,等.关于山区高填方工程地基处理问题[J].建筑科学,1998，14(6): 16-22.