董志塬區黃土高填方地基工后沉降特性試驗研究

張興元 楊宏平 閆鐵成

（1甘肅省高校黃土工程性質及工程應用省級重點實驗室，甘肅 慶陽 745000；2隴東學院土木工程學院，甘肅 慶陽 745000）

1 引 言

甘肅省慶陽市位于“天下第一黃土塬”—董志塬上[1]。隨著社會經濟和城鎮化的不斷發展，黃土塬特有的梁峁地形成為了制約城市發展的主要因素，從而填溝造地形成的高填方地基便成為一種主要地基形式，但高填方地基后期沉降大，容易引起建筑物開裂破壞，本文主要針對此問題進行研究。

對于黃土高填方的研究，目前主要從微觀機理和沉降變形兩個方面進行研究，文獻[2]研究了水泥灰土樁—注漿體網的復合地基在填土地區的應用，董琪等[3]通過數值模擬提出黃土高填方存在土拱效應，朱才輝等[3]基于電阻率原理揭示了黃土高填方地基變形的微觀機理，梅源等[4]通過大尺寸原狀黃土與重塑黃土聯合制作模型，利用離心模型試驗得出了Q2、Q3黃土深塹中高填方地基變形規律，姚仰平等[5]通過有限元方法和分層總和法，對高填方地基工后沉降進行了計算，徐張健等[6]通過陜北某實際工程，研究了高填方地基的沉降觀測方法。

本文以慶陽市某小區填溝造地項目為背景，通過設置觀測點對回填土地基進行長期觀測和鉆孔鉆芯取樣進行室內試驗的方法，對慶陽董志塬區黃土高填方地基的工后沉降特性進行分析。

2 工程概況

圖1 研究區地形圖

圖2 研究區溝谷橫斷面圖

研究區場地位于慶陽市黃土塬—董志塬上，原為某單位旁邊的一條V字形黃土沖溝，大體上呈西北～東南走向，溝谷兩側邊坡較陡，局部接近直立，詳見該項目地形圖1和溝谷橫斷面圖2。因項目需要對該溝進行回填，采用分層碾壓的方法，歷時6個月回填完成，最大回填深度約為45m，回填土下方為原狀濕陷性黃土，濕陷等級為Ⅱ級到Ⅳ級不等，濕陷性黃土的厚度大于100m。在該場地內共規劃擬建16棟樓，其中小高層3棟，11～12層，框剪結構；多層12棟，為6層磚混結構；商業樓1棟，4層框架結構。

圖3 試驗方案示意圖

3 試驗方案設計

該場地回填結束后，在溝谷橫斷面的方向上做了6個永久性沉降觀測點（編號分別為1、2、3、4、5、6），選取距離場地外較遠的穩定土層上的絕對高程點作為基準點（高程1297.86m），進行回填土地基的沉降量的觀測。同時在該場地上進行鉆孔取樣（鉆孔編號為zk1到zk6），研究土回填土沉降特性的影響因素。試驗方案示意圖見圖3。

4 試驗結果分析

圖4 沉降量與試驗時間的關系圖

4.1 沉降量與試驗時間的關系

研究區回填完成后，通過設置的6個沉降觀測點，對該場地進行了為期2年的沉降觀測，本文選具有代表性的2號、3號和4號沉降觀測點進行分析，觀測結果見圖4。

由圖4可知，隨著時間的增長，回填土的沉降量總體上逐漸減小，在200天到250天之前，回填土的沉降速率較大，200天到250天之后，回填土的沉降速率趨于平緩。

同時，在沉降時間相同的情況下，4號沉降觀測點的沉降量最大，為79cm，2號沉降觀測點的沉降量最小，3號沉降觀測點的沉降量介于兩者之間。這說明在相同時間內，溝谷處的沉降量最大，距離溝谷越遠，沉降量越小。

4.2 含水率的影響

圖5 土樣含水率與深度的關系圖

圖5為zk4中土樣含水率與土樣深度的關系圖，從圖5中可知，16m以內的回填土層含水率波動較大,16m以下回填土的含水率變化不明顯，因此，含水率只在16m以內對回填土有影響，其他范圍內影響不大。

4.3 干密度的影響

本文中將每個鉆孔中土樣的干密度取平均值，綜合沉降觀測點的沉降量進行分析，結果見圖6所示。

圖6 沉降量與土樣干密度的關系圖

由圖6可知，隨著干密度增大，回填土的沉降量逐漸減小。從而說明干密度是回填土地基的一個重要指標。

因此，對于黃土高填方地基，可以通過提高回填土干密度的方法，控制回填土的回填質量。

4.4 壓實系數的影響

試驗區采用分層碾壓的方法進行回填，本文以zk4的試驗數據進行分析，分析結果見圖7。由圖7可知，隨著取樣深度增加，地基土的壓實系數波動較大，并且大部分不大于0.95。這說明高填方地基回填不均勻，分層碾壓的壓實功偏小，應采用高能級強夯法進行黃土高填方地基的回填。

圖7 沉降量與地基壓實系數的關系圖

5 結 語

1)黃土高填方地基在回填后200天到250天左右工后沉降量較大，最大沉降量可達到79cm。

2)黃土高填方地基工后沉降在溝谷處較大，距離溝谷越遠，沉降量越小。

3)干密度是影響黃土高填方地基工后沉降的主要因素，可以通過提高干密度的方法提高黃土的回填質量，對于超厚的黃土高填方地基，宜采用高能級強夯進行分層回填。

［1］趙景波,黃春長,朱顯謨.黃土高原的形成與發展[J].中國沙漠, 1999( 4): 333－337.

［2］程曉文.樁—網復合地基在黃土地區大厚度回填土中的應用研究[D].蘭州.蘭州理工大學,2011

［3］董琪,李陽,段旭等.黃土梁峁區高填方地基變形規律研究[J].工程地質學報,2016.24(2):309－314.

［4］梅源,胡長明,魏弋峰等. Q2、Q3 黃土深塹中高填方地基變形規律離心模型試驗研究[J].巖土力學,2015.36(12):3473－3481.

［5］姚仰平,祁生鈞,車力文等. Q高填方地基工后沉降計算[J].水力發電學報,2016.35(3):1－10.

［6］徐張健,馬宏敏,趙治海等.黃土地區大厚度填方地基填筑期間沉降變形監測方法[J].工程勘察,2015.5:1－5.