控制砂岩、泥岩高填方工程后期沉降的施工措施

姚 嘉

（成都交投简州新城城市综合运营有限公司，四川 成都 641402）

0 引言

红层是红色的沉积地层，一般由砾岩、砂岩等组成。四川省红层分布较广，且山地多，地形起伏大，工程的土石方数量大，红层地区建筑工程的砂岩、泥岩混合料高填方工程后期沉降等问题[1]较为突出。本文结合工程案例，研究了红层地区高填方工程后期沉降问题，并提出防治措施。

1 红层地区软岩特性和填方沉降问题

1.1 四川红层砂岩、泥岩特性

泥岩和页岩等软岩占地表所有岩石的50%左右，尤其在云贵川软岩成片或零星分布[1]。四川红层砂岩、泥岩分布广泛，由于四川山地多，地形起伏大，山区的交通条件比较差，通常需要采用场址挖方区的岩土作为填料。因此，从工程经济性的角度考虑，常常将砂岩、泥岩的混合料用于填方工程，甚至是高填方工程。在水环境作用下，软岩物理力学特性将发生显著变化：软岩结构会发生损伤、破坏，极易发生软化、崩解，砂岩、泥岩甚至会由原来的连续、完整的块状，变成松散的粒状[4]，影响软岩的强度。

1.2 软岩高填方建筑工程沉降问题

建筑工程对地基的沉降尤其是不均匀沉降比较敏感，而高填方地基的建筑工程由于填筑的高度和填筑的体量比较大，沉降破坏的后果比较严重[3。经过对大量文献的研究可知，红层砂岩、泥岩等软岩作为填料时，在施工质量有保证的前提下，强度和变形等方面能够满足高填方工程的要求[2]。高填方工程中应用软岩，重点应控制好项目石方回填的压实度、有效利用的土石方资源、控制石方沉降等，以确保砂岩、泥岩等软岩的高填方工程的沉降不会超出规定的要求。

2 案例分析

四川省简阳市石盘镇某中学的建设场地，位于红层地区，工程的填方面积比较大、填方高度比较高，尤其需要作好沉降控制。

2.1 项目基本情况

该工程占地253亩，总建筑面积约15万m2，拟建项目主要由多栋1~6层的多层建筑及2栋9层的高层建筑组成，其中多层建筑为框架结构，高层建筑为剪力墙结构，局部设计有一层地下车库。场内根据室外地坪标高分为挖方区域和填方区域，挖方区域的建筑为独立基础+结构板，填方区域的建筑为旋挖桩基础。

该项目的地形情况如图1所示，分为南北两个地块，北侧地块为中学部、南侧地块为小学部。拟建场地原始地形标高为422.57~467.50m，最大高差44.93m，场地的起伏比较大。

图1 工程地形情况

场地地质主要分布泥岩和砂岩。具体情况如下：

泥岩（J2S）：棕红色，矿物成分以黏土矿物为主，含少量石英、长石；泥质结构，局部夹泥质粉砂岩，薄～厚层构造，水平或斜交节理。具有砂岩、泥质砂岩互层分布的特点，基岩产状是310°~320°∠4~6°，根据泥岩风化程度及力学特征划分为强风化泥岩和中风化泥岩。

砂岩（J2S）：灰白色-紫红色，矿物成分以石英、长石为主，钙质胶结，细粒～中粒结构，厚层-巨厚层构造，具有水平或斜交节理，基岩产状是310°～320°∠4～6°。根据砂岩风化程度及力学特征划分为强风化砂岩和中风化砂岩。ZK46和ZK176芯样的照片分别如图2和图3所示。由图2和图3可见，该项目岩石完整性较差。因此，该项目属于砂岩、泥岩混合料高填方工程，需要重点防治后期沉降问题。

图2 ZK46芯样照片

图3 ZK176芯样照片

2.2 项目特点分析

项目所在的简阳市简州新城的地形特点是多山多谷，项目场平的土石方量巨大，红层砂岩、泥岩占比高，校区沉降要求较高。项目总挖方85.06万m3，总填方56.87万m3，外弃28.19万m3，外弃土石方里面含有清表种植表土、场内淤泥等不适宜回填的种类。因此，建筑采用独立基础，填方的建筑全部采用桩基础，建筑结构受沉降影响很小，主要是填方区的消防车道、广场铺装、绿化区域。

3 砂岩、泥岩高填方工程施工控制要点

针对砂岩、泥岩遇水易崩解的特性，在施工过程中通过采用砂岩、泥岩开挖解小，石方利用分层碾压、分层回填，强夯处理等工艺，有效控制高填方工程后期沉降问题。由于学校周边配套市政道路尚未形成，对红线外挖方、填方考虑放坡的形式进行预先挖填处理，并将此部分土石方纳入项目总土石方进行综合调配。

3.1 施工措施及控制要点

（1）施工原则是根据设计总平面图，考虑挖填平衡，土石方综合利用，最大程度减少土石方外弃，因此，采取场内石方开挖解小后分层回填的施工方案，并局部高回填处辅以强夯的方式进行补强。

（2）强夯检测通常是通过坑内压实度来检测，本项目增加测定强夯后的剪切波波速来判定强夯是否合格，以获得更快的施工速度。

（3）为减少场地整平后地坪自重固结沉降量，采取以下措施：①回填前应彻底清表，池塘清淤；②回填时应分级碾压至设计标高；③严格控制填料的强度和粒径，不符合要求的填料，不得用于回填；④回填后的压实度要满足设计要求，可采用水夯和强夯等方式增加回填土压实度；⑤BK17、BK58、BK61、BK71、BK72、BK73、BK76、ZK93、ZK94、ZK95、ZK96、ZK103、ZK104、ZK107、ZK115、ZK116、ZK117、ZK262钻孔分布有②-2软塑状粉质黏土，揭露厚度约0.80～9.40m。黏土承载力低，力学性质差，在上部回填土堆载后易产生较大的变形，导致回填区域沉降过大。

因此，采取工程措施时，若黏土埋藏的深度较浅，厚度较薄，建议挖除；若其埋藏深度较大，厚度较厚，建议采用CFG桩等措施进行加固处理。设计回填方案时应充分考虑回填的土石块对桩基施工的影响。

（4）要预防后期沉降，做好预案。通过加强压实，提高地基施工质量来控制压缩沉降；还可以控制施工节奏，土石方回填完成，待经历一个雨季之后，再进行总平施工。

（5）做好总平绿化排水措施，边坡截水沟坡面防护等，减少建筑投入使用后总平、绿化区域出现沉降的可能性。

3.2 施工注意事项

（1）根据承载比试验，场地内可塑粉质黏土的承载比实验值CBR为2.1；场地内强风化基岩和中风化基岩承载比实验值CBR均大于4；经设计方允许，可作为填方区填料。

（2）由于拟建场地高差较大，按设计标高开挖后将产生大量的土石方，土石方主要以粉质黏土、泥岩、泥质砂岩和砂岩为主。若要采用挖方的土石料，土石料应满足下列要求：①填料的强度应符合设计要求，强度不符合设计要求的土石料不得用于回填；②在回填过程中应严格控制填料的粒径，对超粒径的石块要进行二次解小，不能解小的石块不得用于回填。

（3）由于拟建场地高差较大，局部区域回填较深，若不能保证回填质量，容易造成回填土由于自重固结产生沉降。因此，石方利用分层碾压、分层回填，强夯处理等工艺，可有效控制工程的后期沉降。

4 结束语

综上所述，在四川红层地区砂岩、泥岩混合料高填方工程中，为了更好地防治砂岩、泥岩混合料高填方工程后期沉降，施工时要考虑挖填平衡，综合利用土石方，最大程度减少土石方外弃，具体通过采用砂岩、泥岩开挖解小，石方利用分层碾压、分层回填，强夯处理等工艺，能较好地解决建筑工程高填方后期沉降问题。