高地下水位下的压实填土地基处理

向志群

遵义市水利水电勘测设计研究院有限责任公司 贵州 遵义 563002

1 前言

随着我国国民经济的发展与繁荣，各种各样的建筑工程如雨后春笋般拔地而起，栋栋高楼鳞次栉比，座座水库波光粼粼。在各种建设工程中，岩土工程占有十分重要的地位。岩土工程是以土力学、岩体力学、工程地质学及其它相关学科为理论基础，运用多种勘探测试技术手段对岩土体进行综合整治改造和利用而进行的系统性工作。岩土工程是土木工程的一个重要组成部分，而地基处理又是岩土工程重要部分。地基处理就是提高地基承载力，改善其变形性能或渗透性能而采取的技术措施。

近几十年来，工程建设的大规模发展，在山区较多的地方平坦的地块已经越来越少，要想进行工程建设，就要开山填沟，挖高填底，才行形成较平坦的建设场地，但填土地基最大的问题就是解决填料的不均匀性，填料成分的控制，密实度与压缩性的控制，高地下水填土地基，还需解决地表水地下水的排泄，如果是位斜坡上的填土地基还需验算其整体稳定性，填土的变异性、不连续性和多相性造成填土层中的强度，变形和渗透三大工程问题。笔者近期正在进行一个项目勘察工作，该项目由于设计场平标高较高，需回填一定高度的填方，且场地地下水位很高，该填土地基的目前前期施工已完成，大部分厂房已建成，经过现场检测表明，该压实填土地基地基处理效果良好。

该项目位于遵义市北郊，为一酿酒厂，建筑面积约37万m2，包含建筑单体65个。该场地整体为缓—斜坡地形，场地平场至设计标高后，需填筑 3～11m 的人工填土。出水泉点及排泄河沟零星分布， 由于该场地酿酒厂房区域大面积涉及 夯（压）实填土地基，大部分换填地基位于地下水位以下，地下水对基础设计和施工有较大的影响。本场地从上至下为第四系耕植土、 第四系淤泥、第四 系残坡积红粘土及寒武系中上统娄山关群 (∈2-3ls) 白云 岩，白云 岩岩层产状：倾向：100°，倾角：10°。通过测量、钻探、物探、室内试验、调查访问、 动力触探和声波测试等多种手段，查明了勘察范围内各层土的类别、 结构、厚度及其均匀性， 以及各岩土层的 物理力学性质，对地基基础设计方案进行了分析论证，根据拟建建筑物特征及所在场地特性，结合建设单位建设意向。1#～10#酿酒厂房拟采用人工填方地基，填方区域以分层检测合格的夯（ 压）实地基为基础持力层； 采用筏板基础、 条形基础及独立基础等浅基础。但对压实填土地基及地表水和地下水对夯（压）实填土地基设计及施工的影响及处理措施提出了相关要求[1]。

2 场地气象水文、地形地貌、地质构造

2.1 气象水文条件

工程区属中亚热带季风性气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候温暖湿润。根据遵义市气象站多年观测资料，年平均气温15.2℃，极端最高气温38.7℃，极端最低气温-7.1℃，年平均无霜期280天，年平均最大风速11.8m/s，全年以东风为主，夏季盛行南风[2]。

据遵义市气象站多年观测资料，遵义市年平均降雨量1094.2mm，年最大降雨量1400mm(1970年)，年最小降雨量802mm(1979年)，降雨多集中于4～10月，此段时间降雨约占全年总降雨量的85%，日最大降雨量141.3mm(1962年10月3日)，20年一遇暴雨强度83.5mm/h，50年一遇暴雨强度101.5mm/h。

2.2 场地地形、地貌概况

工程区地处黔北高原中部，地势总体北高南低、西高东低，山体波状起伏，一般高程920～1200m，北西部大康寨山顶高程1389m，为区内制高点，南部高坪河河床高程890m，为区内最低点，最大高差499m，一般相对高差100～300m，为浅切低山至低中山地形。

项目场地属低山岩溶地貌，场区大部分为耕地和农田，部分场地内有民房及小型工业用房，地表标高一般为920～980m，场地地形较平缓，中部为缓坡台地（酿酒厂房），东、西部为斜坡，地形坡角一般15～30°，山体分布大量灌木林。

工程区内常年性河沟流向为自北向南，河沟两侧多处出现泉眼，水系呈树状分布。场区所在河段河床标高约为916m～940m。

2.3 地质构造

区内构造总体以北东向为主，北西向次之，构造主要以断层为主，断层主要分布在测区北西部和南东部，主要断层构造有排军断层（F1）：排军断层位于测区南东部，图幅内长约7.3km，沿北东向延伸，倾北西，倾角70°，为压扭性断层，主要切割寒武系和奥陶系地层，距工程区最近约4km，对工程建设无影响。此外，工程区北西部及南东部分布的断层距工程区均在3km以上，对工程建设几乎无影响。岩层产状为100°∠10°。场区主要发育以下2组裂隙：

①J3：220°∠84°，地质测绘点位于场地制曲车间东侧露头，为构造节理，发育频率一般2～3条/m，节理贯通性较好，局部延伸1～3m，节理面较粗糙，分离，平均间距约0.3～0.5m，岩块、岩屑充填。

②J4：175°∠87°，地质测绘点位于场地制曲车间东侧露头，为构造节理，发育频率一般为2～3条/m，节理贯通性较好，局部延伸2～3m，节理面较粗糙，分离，平均间距约0.3～0.5m，岩块、岩屑充填。

2.4 水文地质条件

拟建场地主要位于相对较为平坦的田地区域，河流改道前地表水主要为从北向南的长期性小河。由于现场施工的进行，目前该小河已改道向东偏移约70m～90m，现地表水主要为场内人工河道中的河水和雨天地表形成的短暂性水流。由于处于地形相对于较低的区域，故地下水位埋深较浅。

场区内广泛分布碳酸盐岩地层，地下水主要接受大气降雨补给，高坪河为本区地下水的最低排泄基准面，出露基岩为寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)白云岩，地下水类型为碳酸盐岩裂隙溶洞水，岩溶形态以溶沟、溶槽等为主，岩溶作用中等，为中等至强岩溶岩组，泉水流量一般大于2.0L/s且较稳定，枯季地下径模数3.02～3.3L/s·km2；第四系主要以松散堆积层孔隙水为主，主要分布在河谷及缓坡带。

场地两岸山体宽厚，河谷多为浅切缓坡河谷形态；场内地下水主要接受大气降雨补给，通过地表及地下径流后，以岩溶泉等形式向附近河床排泄，补给场区内河流，最终汇入高坪河，高坪河为场区最低排泄基准面。场地内岩石的含水性受岩性影响较大，主要出露寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)强岩溶层，岩溶发育，地下水主要沿层面顺层径流，两河谷间出露的泉点基本代表了当地地下水的径流方向。如S1、S2泉点，泉水流量3.0L/s、2.0L/s，出露高程940.10m、934.73m，测量期间水温约18°。泉点流量稳定，均较高坪河河床水位高，其地下水补给源主要来自右岸的山体，表明两岸存在地下分水岭，地下水总体以地下水分水岭为界，向场区内河谷方向排泄。总体而言，场区段河流为补给型河谷。

3 场地岩土构成及其物理力学性质

3.1 岩土分层及其特征[3]

本场地从上至下为第四系素填土(Qml)、第四系残坡积(Qedl)红粘土及寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)白云岩。钻探揭露基岩主要为寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)白云岩， 呈灰色。岩层产状：倾向：100°，倾角：10°。现场各建（构）筑物岩土层物理力学特征分述如下：

(1)第四系填土(Qml)

素填土：杂色，松散，主要由碎石和粘土组成，碎石含量超过总质量的50%，碎石成分为白云岩，粒径约为20～80mm，主要为场内开挖或场外运入的土体。最薄处为3米，最厚处为11m，平均厚度为8.5m，全场大面积分布；大概为2021年1月～8月自然堆填形成，填土回填时间较短。

(2)第四系残坡积(Qedl)

第四系残坡积主要由红粘土组成，为白云岩风化后原地堆积而成，呈网状闭合微裂隙，裂隙发育深度一般2～4m，黄色，可塑状；全场分布，最薄处为2.0m，最厚处为3.0m，平均厚度为2.3m。

(3)寒武系中上统娄山关群(∈2-3ls)

该层岩性以白云岩为主，据场地钻探揭露，位于场地第四系土层之下，岩体表层呈强风化状态。场地全场分布，一般厚度约1.1～2.5m，平均厚度约1.8m，其下为中等风化状态。场地中风化白云岩饱和单轴抗压强度标准值为30.8MPa，按岩石坚硬程度分类为较硬岩；岩体完整性指数为0.4，块状结构，按完整程度分类为较破碎；按岩体基本质量等级分类为Ⅳ级。

4 压实填土地基相关要求

4.1 场地平场回填设计和施工建议[4]

设计时人工地基的地基承载力由现场载荷试验确定，处理后的地基须满足建筑物地基承载力、变形、和稳定性的要求；经处理后的地基，在受力层范围内仍存在软弱下卧层须 进行软弱下卧层地基承载力验算； 对有沉降控制要求的建构筑物应对处理后的地基进行变形验算；对需要进行地基稳定性验算的建构筑物应进行地基稳定性验算。

4.2 填土填筑应符合下列规定

（1）填土应分层回填、分层处理、分层检测。对填土层物质成分杂、均匀性差、分层厚度大的填土，应分亚层1.0m～1.5m进行填筑。

（2）建议以块石、碎石为主， 黏土不应集中回填，回填时宜按比例进行混合或对黏土进行摊铺，摊铺厚度不应大于0.5m。

（3）夯（压）实 填土的质量以压实系数入控制，根据建筑物结构类和夯（ 压）实 填土所在部位按相关规定执行。

（4）当夯（压）实填土阻截地表或地下水排泄时，根据地形和汇水量应先行修筑排水设施位于夯（ 压）实填土区内的上、下水管道，应采取防漏措施。 当场地地下水位较高时，宜采用有效的人工降水措施，以确保正常施工。

（5）夯（压）实填土的最优含水量和最大干密度应通过击实试验确定。

（6）进行强夯试验时，强夯有效加固深度宜采用夯前夯后的动探击数分析确定。

（7）填土层頂部回填标高以下、基础底面以上宜设置一层 0.5m 和左右厚的黏土滞水层，避免地表水渗人填土层。

（8）强夯施工前，应对场地周边可能受到影响的建(构)筑物、地下管线等进行调查综合分析评价， 并采取有效的防护措施。 当强夯施工所引起的振动和侧向挤压对相邻建(构)筑物产生不利影响时，应设置相应监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振等有效防护措施。

（9）在冬季或雨季进行施工时，应采取防冻、防雨措施。

（10）夯（压）实填土的施工缝各层应错开搭接，在施工缝的搭接处应适当增加夯（压）实遍数。

（11）夯（压）实填土的施工结束并检测合格后，方可进行下道工序。

4.3 地表水和地下水对夯（压）实填土地基设计及施工的影响及处理措施[5-6]

该场地整体为缓—斜坡地形，出水泉点及排泄河沟零星分布，1#～4#厂房有长期性地表积水。根据2021年1月～2月对11个钻孔的水位进行实测，场地稳定地下水位为921.1～925.1m，地下水位丰枯季节变化幅度 2～3m。由于该场地酿酒厂房区域大面积涉及夯（压）实填土地基大部分换填地基位于地下水位以下，地下水对基础设计和施工有较大的影响。

由于该场地酿酒厂房区域大面积涉及夯（压）实填土地基， 水是影响夯（压）实填土地基的设计及施工的重要因素。场内地表水主要为河流、田间纵横交错的溪流及大气降水形成的地表暂时性流水，地下水主要为为碳酸盐岩类溶洞—裂隙水。夯（ 压）实填土地基 施工过程中地表水将流入填土中，随着回填的进行地下水位将抬升致使大部分填土地基浸没于地下水之下。上述情况将增加填土含水率， 使填土含水率高于其夯（压）过程中的最 优含水率，增加夯（压）实难度， 影响施工质量。 严重的可能使回填料长期处于高含水率 状态在夯（压）实施工过程中形成橡皮土，或填筑体出现内涝现象。

在夯（ 压）实填土地基施工前先清除场内含水率比较高的淤泥土、 软塑土，通过施工排水盲沟等方式将场内地表水有序引流至改道后的东侧河流中，同时在施工过程中严密注意天气情况，下雨前用彩条布等对施工填土进行防水覆盖， 设置临时性地表排水沟及 时将雨天形成的地表流水排出场外， 避免或减轻地表水对夯（ 压）实填土地基施工的不利 影响。 建议在设置排水盲沟前先在清表后的地面铺设一层透水土工布，盲沟设置于其上，盲沟上部铺设一层厚度1m左右的级配碎石（夯（压）实）作为透水层，整平级配碎石表面后再铺设一层透水土工布后回填上部土体。通过此等措施一方面疏通埋置于下部的原地表水、 泉点， 避免地下水在回填施工过程中大幅度抬升，另一方面也可减轻水流对土体的接触冲刷。

5 结语

本项目基础施工开始后，项目组技术人员跟踪验槽，及时收集第一手隐蔽资料，项目负责人或技术负责人也不定期到基础施工现场掌握验槽情况，检验开挖揭露的地质条件与工程勘察报告的一致性，结合工程勘察报告给出基础施工建议。当开挖基槽后发现场地质情况与勘察报告评价和设计文件要求不一致，或遇到其它异常情况时，结合地质条件提出合理的处理措施或修改设计的建议。项目负责人或技术负责人及项目组技术人员积极参与项目相关的技术咨询会议及后期的其它相关服务工作，参加基础分部工程验收、主体工程验收、工程竣工验收等。目前该项目部分生产厂房已竣工验收，总体情况基本按照设计思路进行，处理后的填土地基通过现场载荷试验满足设计要求，我们也密切跟进服务，配合施工，遇到问题及时处理。