淺談蘭州地區黃土高填方關鍵技術問題

李國楠

（甘肅省建筑設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730030）

1 概述

蘭州主城區沿黃河而建，“兩山夾一河”的特殊地理環境導致城區發展空間十分有限，削山填谷造地勢在必行[1]。

隨著削山填谷造地的進行，高填方工程越來越多，暴露出的問題不容忽視。高填方工程的主要控制要素為“三面、兩體、兩水”。“三面”為交（搭）接面、填筑體表面及邊坡坡面；“兩體”為原地基體和填筑體；“兩水”為地表水及地下水[2]。

本文以蘭州某削山填谷造地工程為例，淺談高填方關鍵技術問題。

2 工程概況

項目場地內主要地層為：

（6）新近系泥質砂巖（N）。

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場地內地表水受降水量控制，一般在夏秋季遇強降水或持續降水時，溝內有暫時性洪流出現，總匯水面積約8.8 km2。地下水僅在溝谷區域零星揭露，埋深較深，基巖淺表部風化帶裂隙與卵礫石等構成統一含水層。溝口局部地下水埋深較淺，賦存于粉土中，飽和粉土具中等液化性。

3 主要處理措施

3.1 交（搭）接面的處理

交（搭）接面的處理主要為三個重點，沖溝斜坡區域原地基與填筑體的交接面、填筑體分段施工產生的搭接面、挖填過渡段（挖填零線）。沖溝斜坡區域由于原地基濕陷性土厚度及填筑體厚度變化較快，兩者力學性質存在差異，易產生不均勻沉降[3]。分段施工填筑體時，各工作標段填筑起始標高不一、填筑進度不同，產生填筑體工作面搭接問題；工作面搭接處為填筑體薄弱點，易產生滲水、不均勻沉降等問題，給高填方地基沉降及穩定性帶來不利影響。挖填零線為挖填突變處，土體內部應力集中，沉降曲線拐點明顯，地基易發生剪切破壞，產生不均勻沉降[4]。

（1）沖溝斜坡交接面的處理。沖溝斜坡開挖成臺階狀，臺階高寬比根據沖溝斜坡坡度確定。當沖溝斜坡坡度較大或較陡時可進行削坡處理以保證施工安全。每回填一步臺階，采用強夯補強。處理方式如圖1 所示。

圖1 沖溝斜坡交接面處理示意圖

沖溝斜坡開挖成臺階狀可有效防止填筑體沿沖溝斜坡滑動；削坡處理可以緩解填筑高度沿斜坡過快變化，使其能夠逐步漸進調整和合理過渡；強夯補強有利于消除沖溝兩側斜坡上黃土的濕陷性，強化填筑體與沖溝斜坡原地基的結合。多種處理方式并行，減小沖溝斜坡處的不均勻沉降，防止地表水沿交接面下滲[5]。

（2）填筑體搭接面的處理。分標段進行填筑施工時，上、下填筑層之間的填筑邊線應在豎向位置錯開，并采用臺階狀搭接，臺階高寬比根據每層填筑層厚度確定。

每填筑一定高度，工作面搭接位置采用強夯補強，強夯補強寬度以覆蓋搭接面為準，且不得小于每層填筑層厚度，必要時可采用加筋土輔助處理填筑體搭接面[6]。處理方式如圖2 所示。

圖2 填筑體搭接面處理示意圖

（3）挖填過渡段的處理。挖填過渡段設置在挖填零線挖方區一側，豎向范圍為整平設計標高以下5～8 m。在整平設計標高以下3.0 m 內按1∶10～1∶8 開挖成緩斜坡，緩斜坡下一定深度內開挖成臺階，臺階高寬比以1∶2 為宜。待分層填筑至整平設計標高后采用強夯補強，強夯補強范圍為整個挖填過渡段，強夯能級根據超挖深度確定。

設置挖填過渡段主要目的是減小挖填突變所造成的不均勻沉降。采用緩斜坡搭接處理不但可以減少填筑體厚度變化較大處產生的不均勻沉降，同時可將沉降曲線的角點突變轉化為平緩過渡；另外，采取斜坡搭接處理還可以有效的減少挖填零線處土體內部的應力集中，從而減少過渡段處地基發生剪切破壞的幾率。挖填過渡段處理如圖3 所示。

圖3 挖填過渡段處理示意圖

3.2 原地基處理

場地原地基以濕陷性黃土為主，厚度不一，濕陷性等級為Ⅱ～Ⅳ級自重濕陷；局部地下水埋深較淺區域存在飽和粉土，具中等液化性。此類特殊性巖土未經處理將直接影響填筑體穩定性。原地基在上部填筑體的荷載下發生的變形也是高填方工程后沉降的重要因素[7]。

根據濕陷性黃土的分布、厚度及濕陷等級進行分區，采用不同能級強夯處理濕陷性黃土原地基。其目的是消除原地基濕陷性，提高原地基力學性質。對于液化土采用換填處理，換填材料為砂卵石，消除原地基液化性的同時疏排地下水。工程經驗表明，有效處理原地基對減少高填方工程后沉降，提高高填方穩定性起到有利作用。

3.3 填筑體壓（夯）實處理

高填方工程后沉降直接影響后續工程的建設及使用，嚴格控制填筑體質量是高填方工程的關鍵[8]。黃土高填方控制指標不僅要滿足壓實系數的要求，還要消除黃土濕陷性。壓實系數采用重型擊實試驗標準，不同區域、不同標段填料分別取樣試驗。填筑工藝采用分層碾壓為主，輔以強夯補強。場地填料含水量普遍小于最優含水量，填料開挖、堆放、攤鋪時均進行灑水增濕作業。分層碾壓施工參數見表1。

表1 填筑體分層碾壓施工參數表

填筑體每分層碾壓5 m 采用強夯補強，強夯能級采用3000 kN·m。

考慮到高填方工后沉降，填筑體應預留一定的下沉高度，最終回填標高應高出設計標高。

3.4 疏排水系統

場地大范圍挖填改造，改變了原有地表水及地下水徑流、排泄渠道。為保持場地水文地質環境穩定，確保高填方工程安全，需將地表水及地下水有序疏排。在黃土高填方場地尤為重要。

疏排水采用主、次盲溝組成的樹狀體系，盲溝線路設計以不改變或破壞原有徑流溝道為原則。主盲溝布設于場地原始主要沖溝內，次盲溝布設于場地原始支溝內。主、次盲溝整體縱向坡度不小于2%，局部地形起伏較大區段不小于1%。所有次盲溝均與主盲溝相接，水流由次盲溝匯入主盲溝，再由主盲溝排出。

主盲溝采用碎石+混凝土涵管形式，斷面為上大下小的梯形，混凝土涵管直徑為800 mm。主盲溝底部敷設防滲土工膜，兩側及頂部敷設反濾土工布。主盲溝斷面如圖4 所示。

圖4 主盲溝斷面示意圖

次盲溝采用碎石+軟式透水管形式，斷面為矩形或正方形，軟式透水管采用PVC 管，直徑為200 mm。防滲土工膜及反濾土工布敷設方式與主盲溝相同。次盲溝斷面如圖5 所示。

圖5 次盲溝斷面示意圖

4 結語

隨著蘭州城市的發展，用地緊缺矛盾凸顯。削山填溝造地是解決這一矛盾的有益探索。處理好“三面、兩體、兩水”黃土高填方關鍵技術問題，為城市發展、工程建設提供良好的場地。

（1）交（搭）接面是高填方工程的薄弱環節，處理原則是平緩過渡、強化結合、提高整體性。通過多種處理手段，減小不均勻沉降。

（2）原地基的處理應根據其特點采用相適應的處理手段。均勻、穩定的原地基是確保高填方穩定性的基礎，工程實踐中不容忽視。

（3）填筑體設計、施工應采用多種控制指標，同時注意控制指標的試驗標準。含水量是黃土填料的重要指標，尤其在蘭州地區，增濕措施必不可少。

（4）水是黃土高填方工程中的不利因素，完善的疏排水體系是大范圍挖填改造后場地水文地質環境穩定的保證。