山區(qū)高填方回填地基處理試驗探討

王濤

（四川志德巖土工程有限責(zé)任公司重慶分公司，重慶 401121）

0 引言

我國國土面積廣大，其中包含眾多丘陵和山區(qū)地域，因此在進行工程建設(shè)時往往會面臨諸多難題，特別是在近年來隨著西部地區(qū)的高速發(fā)展，國家有關(guān)建設(shè)部門對于建設(shè)用地的需求也不斷增加，因此合理解決西部山區(qū)的建設(shè)用地問題已經(jīng)成為當(dāng)前經(jīng)濟建設(shè)的重點研究課題。在此背景之下，我國的建設(shè)者提出了在山區(qū)和丘陵地帶實施“削峰填谷”的施工策略，從而能夠最大限度解決建設(shè)用地不足的問題，但實施“削峰填谷”施工策略的同時會加大施工項目的土石方量，諸如昆明機場的最大填方高度達50m，地處九寨溝的黃龍機場最大填方高度更是達到104m的高度，因此如何高效經(jīng)濟的實現(xiàn)對山區(qū)高填方場地的處理已經(jīng)成為工程施工方、設(shè)計方面臨的重要問題之一。基于此，本文針對山區(qū)高填方的回填地基處理方式進行簡要的介紹，并對各個環(huán)節(jié)進行探討，同時結(jié)合實際的工程案例對地基處理方法進行總結(jié)。

1 回填地基處理要求及指標(biāo)

通常情況下進行山區(qū)的高填方項目時會利用就地開采的開山料進行填筑，但在這種情況下進行填筑時填料的具體級配以及強度等指標(biāo)往往難以精確地控制，因此也就無法做到密實穩(wěn)定、均勻地進行填筑作業(yè)，一旦填筑過程中發(fā)生沉降不均勻的情況，將嚴重影響工程整體使用壽命，甚至?xí)霈F(xiàn)重大的安全隱患，因此就需要在進行高填方施工前首先進行地基處理。地基處理的主要目的就是合理控制工程中原地基和填筑體中存在的不均勻沉降，最大限度消除這一問題，從而保證填筑體能夠呈現(xiàn)均勻穩(wěn)定的狀態(tài)，為后續(xù)的高填方土石回填夯實基礎(chǔ)，下面將對進行地基處理的具體要求及指標(biāo)進行詳細的介紹和分析：①經(jīng)過地基處理后的填方區(qū)域在經(jīng)過一個自然雨季后該區(qū)域內(nèi)的地基沉降量不得大于8cm；②經(jīng)過地基處理后的填方區(qū)域中其地基發(fā)生不均勻沉降的比例應(yīng)當(dāng)控制在0.15%以內(nèi)，這也就是說其中的彎沉盆半徑需要超過50m其盆頂與盆底的沉降量差值要控制在7.5cm以內(nèi)；③經(jīng)過地基處理后的填方區(qū)域中地基的變形模量需要大于25MPa，其頂面的反應(yīng)模量則應(yīng)超過50MN/m3；另外，地基的壓實度應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際工程的深度進行選擇，具體如表1所示。

表1 不同深度下的地基壓實度

2 山區(qū)高填方加固效果現(xiàn)場試驗

2.1 靜載荷試驗

靜載荷試驗作為一種能夠準確反映經(jīng)加固處理后的地基和填筑體承載力及其強度的重要手段，在山區(qū)高填方工程中被廣泛應(yīng)用，通過靜載荷試驗?zāi)軌驕蚀_地反映出在1.5倍承載板至2倍承載板的直徑范圍中地基土的承載和變形模量。本文中所采取的靜載荷試驗選取半徑為38cm的圓剛性承載板作為試驗對象，將其放于夯后無表層的松散土層的后頂面中，然后利用油壓千斤頂進行手動加壓處理。由此可以得出如圖1所示的P-S曲線，從圖1可以看出P-S曲線中并未出現(xiàn)明顯的拐點。根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范要求，當(dāng)S和P分別對應(yīng)0.01mm和7.6mm時,所對應(yīng)的荷載強度即為地基土的基本承載力數(shù)值大小。

圖1 靜荷載試驗中的P-S曲線

2.2 動力觸探試驗

在進行山區(qū)高填方施工需要對土工原位進行測試，而動力觸探則是進行這項測試的重要手段，在進行動力觸探試驗時，需要對探頭施加一定的錘擊力，從而將探頭擊入土層，在這一過程中就可以根據(jù)探頭被擊入土層的難易程度對土層的力學(xué)性質(zhì)進行準確的判斷，在本文中我們進行動力觸探試驗時分別采取超重型動力觸探以及重型動力觸探兩種動力觸探方式。

2.3 密實度試驗

密實度試驗作為山區(qū)高填方施工過程中進行施工質(zhì)量檢測以及保障整體施工質(zhì)量的重要手段之一，對于后續(xù)的回填施工具有重要的意義。進行密實度試驗的主要步驟是首先對夯后的地基土的干密度進行測量計算，同時根據(jù)相關(guān)試驗數(shù)據(jù)得出填料的最大干密度，最終得出壓實度，而壓實度正是作為衡量夯后土結(jié)實的首要判斷依據(jù)。在實際的高填方工程中大多會將開山料作為土石填料進行回填，但由于開山料的大小往往不均勻，并且其級配性能非常差，這就會導(dǎo)致在挖掘的過程中土石比不能保持穩(wěn)定，而是不斷隨之變化，甚至是在同一區(qū)域內(nèi)都會出現(xiàn)填料不均的問題，因此也就無法根據(jù)少量的干密度數(shù)據(jù)得出壓實度，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差大等問題。在此前提之下需要根據(jù)夯后土中不同的含水量分別進行重型擊實試驗，最終計算出夯后土的密實度，這樣試驗數(shù)據(jù)就更加嚴謹、科學(xué)。

2.4 瑞利波試驗

在山區(qū)高填方項目施工中不僅借助動力觸探試驗對土工原位進行測試，還需要借助瑞利波試驗來精確勘探其中的巖土原位，這種試驗方法的主要原理是依靠瑞利波在不同巖土中的頻散特性、傳播速度以及根據(jù)這種波與巖土力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性來對工程項目中的地質(zhì)問題進行解答。借助瑞利波進行地質(zhì)勘探的方法主要包括瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩種，穩(wěn)態(tài)法是指利用某一穩(wěn)定的頻率多次對巖土地質(zhì)進行激振，而瞬態(tài)法則是借助炸藥等爆破性工具在地面上產(chǎn)生一個工程所需頻率范圍內(nèi)的瞬態(tài)激振，從而完成對巖土地質(zhì)的勘探工作。相比于穩(wěn)態(tài)法而言瞬態(tài)發(fā)更加便捷高效，因此在實際工程中的應(yīng)用也更為廣泛，本文中所進行的瑞利波試驗同樣是采取的瞬態(tài)法進行，進行該項試驗的主要設(shè)備包括多功能面波儀、檢波器、激發(fā)器等。

2.5 綜合分析

綜上所述，筆者對山區(qū)高填方項目中所涉及到的加固效果的現(xiàn)場試驗進行相對深入的分析，基于上述試驗不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過地基處理后的填筑體在力學(xué)性質(zhì)等各方面都得到極大的改善，其承載力最高可以承受300kPa，變形模量最大可以到25MPa，并且經(jīng)過動力觸探和瑞利波試驗可以得出，經(jīng)過加固后的施工地域其土層的緊實度以及強度也都有了顯著的提升，并且整個施工場地的密實度十分均勻。

3 試驗指標(biāo)相關(guān)規(guī)律

通過靜荷載試驗計算得出的承載力以及變形模量是對地基強度進行判斷的重要依據(jù)，但靜荷載試驗中相較于其他幾項試驗而言成本更高并且耗時更長，因此在實際的工程實踐過程中不會頻繁進行這項試驗，而像動力觸探等試驗項目盡管省時省力，但這類試驗所得出的理論數(shù)據(jù)并不能直接指導(dǎo)工程的施工。因此，在實際的工程實踐中需要找出不同試驗項目之間存在的聯(lián)系，從而能夠通過動力觸探等這類簡單的試驗項目迅速判斷出施工區(qū)域內(nèi)的諸如地基強度等重要指標(biāo)，更好地指導(dǎo)工程的施工。

本文對承載力R0、變形模量E0和動探擊數(shù)N120之間的關(guān)系以及承載力R0、變形模量E0和干密度ρd之間的關(guān)系分別進行分析，這兩類參數(shù)指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)對于指導(dǎo)山區(qū)高填方項目具有極其重要的作用和意義，因此需要對二者進行全面深入的分析。通過對大量的試驗數(shù)據(jù)分析后可以得出：E0和RO分別與N120和ρd之間存在很強的線性相關(guān)性，這也就意味著在日后的山區(qū)高填方項目中可以通過更便捷高效、省時省力的動力觸探等試驗項目代替時間和資金成本均較高的靜荷載試驗，從而對工程項目進行合理把控。

4 結(jié)語

綜上所述，本文全面介紹了回填地基處理要求及指標(biāo)，并對山區(qū)高填方回填地基處理試驗項目進行了相對深入的探討，基于各試驗結(jié)果得出了相關(guān)試驗指標(biāo)的線性規(guī)律，從而大大簡化實際工程中的施工流程，這對指導(dǎo)我國的山區(qū)高填方項目施工具有重要的現(xiàn)實意義。