山区页岩气开发高填方土体加固方法

王遂泸,欧海湖,高兴宝,余 勇,吴 建

(1.四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川成都 610017；2.四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司成都分公司，四川成都610056)

1 传统高填方土体工程处理方法

1.1 强夯法

强夯法是通过将重锤吊起一定高度后自由落下，利用其所产生的冲击波对土体进行加固，从而使得土体的强度有所提高，压缩性有所降低，均匀性得到进一步的改善。

强夯法在高填方地基处理工程项目中应用广泛，具有经济、快捷等优点，对于目前高填方工程填筑体主要由块、碎石混合物构成的现状，强夯具有很强的适用性。但强夯施工过程中会对周边的环境产生振动和噪声影响，因此强夯施工应尽量避开对振动和噪声敏感的建、构筑物区域，并且强夯时可能会对边坡造成破坏，因此强夯施工应与边坡保持一定的安全距离。

1.2 碾压法

碾压法在各种工程项目中较为常见。它通过冲击或振动对土体施加动能，再加上施工机械本身的重力作用，使所作用土体密实，孔隙比减小、均匀性增加、承载力提高以及压缩性降低。高填方工程中常用的碾压法主要包括振动碾压和冲击碾压两种。

对于高填方工程而言，碾压法可单独使用，也可以配合强夯法使用。单独使用时，分层碾压的厚度需要根据压实机械的种类进行确定。碾压法与强夯法配合使用时，通常用在强夯施工完成后的表层碾压，或对一些强夯施工难以达到的区域进行碾压。

1.3 挤密桩法

挤密桩法是指先采用一定的方式在需加固的地基中成孔，再将桩体材料填入并挤压密实，从而成桩。挤密桩法具有挤密和置换等加固机理，适用于处理地下水位以上的多种土类，某些情况下在高填方地基处理中也有应用。

对于高填方地基而言，挤密桩有其适用条件。首先，高填方填筑体材料一般由散体材料组成，其中不乏有粒径较大的飘石、块石，在此类地基中进行施工时，挤密桩将面临成桩困难的风险，可能由于大粒径障碍物的存在，导致成桩深度达不到要求，从而影响处理效果；其次，挤密桩地基处理布桩较密，施工效率较低，对于大面积地基处理的情况，挤密桩的工期较长、造价较高。

1.4 CFG桩法

CFG桩又称为水泥粉煤灰碎石桩，是由水泥、粉煤灰、碎石等材料复合而成的半刚性桩。CFG 桩适用于处理填土、粘性土、粉土、砂土等各种土类。CFG 桩比碾压法、强夯法及挤密桩具有更深的处理深度，处理以后能达到更高的承载力和更小的变形。

针对于高填方地基而言，CFG 桩与挤密桩一样同样面临遇到障碍物时成桩困难的风险，对于大面积而承载力要求不是很高的工程项目，同样不具备较好的经济性，施工时间也较长。

强夯、碾压、挤密桩、CFG桩等方法都已在实际工程中得到了应用，取得了良好的工程效果，其中强夯法、碾压法应用最为广泛，我国已建成的大部分高填方工程均用到了此两种比较经济、高效的方法。

2 土工格栅及土工布加固方案

李鸿提出了土工格栅技术在高速公路路基施工中的应用[1]；宋海峰总结了土工格栅在高填方路基施工中的应用[2]；袁士才研究了加筋土工格栅在高填方桩板式挡土路基及较陡边坡中的应用[3]；胡勒兰总结了路基施工中压实度控制的方法[4基于各位同仁的研究以及作者的现场经验，结合实际工程提出以下针对高填方工程的加固施工方案。

2.1 边坡设计

试验现场采用常规10 m高填土，此填土设计成土工布与干砌片石护坡，采用清除塌陷物质源表层土后，回填干砌片石、浆砌片石封闭隔断地表水与地下通道方式进行处理。

边坡设计采用土工格栅加筋并包边护坡土工格栅，宽3 m，层间距0.6 m，达到稳定边坡的目的。土工格栅加筋护坡采用现场挖方土体填土，每层填土加铺一层土工布，填土厚度由下往上逐渐增加，最底层填土厚度为30 cm。采用土工布包边，边坡坡率一般为1∶1，土工布加筋宽度为5 m。

2.2 格栅包边护坡的施工技术

格栅包边护坡施工流程见图1。

图1 格栅包边护坡施工流程示意

(1)边坡的超挖在边坡开挖前，应先开挖截水沟，截水沟纵坡不小于0.5 %，并及时进行现浇水泥混凝土加固，水泥混凝土厚8 cm。边坡开挖过程中，每50 cm应预留1个台阶，台阶宽度为0.75 m，以保证填挖交界部分能碾压密实。

(2)边坡超挖完毕后，先修整坡面台阶，然后用压路机对超挖的地面进行压实，压实度要求达到85 %。按设计图进行盲沟施工。盲沟施工完毕后，铺设碎石透水层，用压路机静压碎石层3遍，碎石透水层静压后厚度控制在20 cm。

(3)土工格栅按设计长度剪裁土工格栅并铺第一层土工格栅。具体操作方法为：将土工格栅一端紧靠超挖边坡台阶的内侧，自内侧向外侧沿横断面方向摊铺展开，用“U”形热镀锌钢钉将土工格栅尾部固定于土中。土工格栅包边时须拉紧，预留的包边长度沿修后的边坡反包上来，在用“U”形热镀锌钢钉将它与上一层压实好的土和上一层的土工格栅在外边缘向内20 cm处固定。沿纵方向相邻2块土工格栅的搭接长度为30 cm并固定。

(4)土工格栅铺设完成后在坡脚位置铺设反滤土工布，土工布宽2.54 m，铺设宽度为1 m，剩余部分应叠好，防止施工中刮破。待碎石垫层施工完成后，将折叠部分反滤土工布反折到碎石单层顶面，要求土工布与碎石垫层结合紧密，不得有空包和破损。然后使用填料将土工布压好并及时进行上层施工。

2.3 回填施工方案

回填土时要求每一层回填土用同一种黏性土，回填土的松铺厚度不大于30 cm，回填土含水量等于或小于最优含水量，压实后的厚度不大于25 cm，其压实度要求为大于等于85 %。对每层回填土回填压实后都要进行抽检，当连续压实好2层或者达到规定的厚度后，进行土工格栅反包。

翻卷格栅：在第一层填土达到预定厚度并经碾压到设计密实度后，将格栅翻卷回包2 m绑扎在上一层土工格栅上，并人工修整锚固，在翻卷外侧培土1 m，保护格栅，防止人为破坏。

3 加固方案施工要点

3.1 边坡施工注意事项

(1)坡面干砌片石护坡为保证工程质量及外观整齐，施工时应按设计坡率及厚度准确挂线砌筑。

(2)干砌片石护坡基础埋置深度除应符合设计要求外，当其外侧有取土坑时还应采取必要的措施保护基脚；设有垫层的护坡，应按垫层设计厚度随垫随。

3.2 铺设土工格栅注意事项

(1)施工前应将坍塌、剥落、冲刷等清除或回填夯实。与未防护坡面的衔接封闭处理，防止水从缝隙侵入；铺设土工格栅时，施工保持连续性，土层表面应平整。

(2)严禁车辆、机械在已铺设好并张紧定位的土工格栅表面上直接碾压；施工时注意对土工格栅的保护；土工格栅有任何破损、老化、污染的不允许使用。

(3)沿试验场地横向必须按整幅设计宽度进行铺设，纵向、横向搭接处要密贴、牢固，不允许有翘曲现象。

3.3 回填土注意事项

(1)在铺完格栅后，应及时进行填筑。填筑按“先两边，后中间”的原则对称进行。填料不允许直接卸在土工格栅上。在土工格栅上铺土压实时，勿使筋材卷曲或位移。

(2)在任何时候，碾压机械轮胎距土工格栅的上层厚度均不得小于0.15 m。土工格栅上、下侧及距土工格栅层8 cm内的填料粒径不得大于6 cm。