控制砂巖、泥巖高填方工程后期沉降的施工措施

姚 嘉

（成都交投簡州新城城市綜合運營有限公司，四川 成都 641402）

0 引言

紅層是紅色的沉積地層，一般由礫巖、砂巖等組成。四川省紅層分布較廣，且山地多，地形起伏大，工程的土石方數(shù)量大，紅層地區(qū)建筑工程的砂巖、泥巖混合料高填方工程后期沉降等問題[1]較為突出。本文結(jié)合工程案例，研究了紅層地區(qū)高填方工程后期沉降問題，并提出防治措施。

1 紅層地區(qū)軟巖特性和填方沉降問題

1.1 四川紅層砂巖、泥巖特性

泥巖和頁巖等軟巖占地表所有巖石的50%左右，尤其在云貴川軟巖成片或零星分布[1]。四川紅層砂巖、泥巖分布廣泛，由于四川山地多，地形起伏大，山區(qū)的交通條件比較差，通常需要采用場址挖方區(qū)的巖土作為填料。因此，從工程經(jīng)濟性的角度考慮，常常將砂巖、泥巖的混合料用于填方工程，甚至是高填方工程。在水環(huán)境作用下，軟巖物理力學(xué)特性將發(fā)生顯著變化：軟巖結(jié)構(gòu)會發(fā)生損傷、破壞，極易發(fā)生軟化、崩解，砂巖、泥巖甚至?xí)稍瓉淼倪B續(xù)、完整的塊狀，變成松散的粒狀[4]，影響軟巖的強度。

1.2 軟巖高填方建筑工程沉降問題

建筑工程對地基的沉降尤其是不均勻沉降比較敏感，而高填方地基的建筑工程由于填筑的高度和填筑的體量比較大，沉降破壞的后果比較嚴(yán)重[3。經(jīng)過對大量文獻(xiàn)的研究可知，紅層砂巖、泥巖等軟巖作為填料時，在施工質(zhì)量有保證的前提下，強度和變形等方面能夠滿足高填方工程的要求[2]。高填方工程中應(yīng)用軟巖，重點應(yīng)控制好項目石方回填的壓實度、有效利用的土石方資源、控制石方沉降等，以確保砂巖、泥巖等軟巖的高填方工程的沉降不會超出規(guī)定的要求。

2 案例分析

四川省簡陽市石盤鎮(zhèn)某中學(xué)的建設(shè)場地，位于紅層地區(qū)，工程的填方面積比較大、填方高度比較高，尤其需要作好沉降控制。

2.1 項目基本情況

該工程占地253畝，總建筑面積約15萬m2，擬建項目主要由多棟1~6層的多層建筑及2棟9層的高層建筑組成，其中多層建筑為框架結(jié)構(gòu)，高層建筑為剪力墻結(jié)構(gòu)，局部設(shè)計有一層地下車庫。場內(nèi)根據(jù)室外地坪標(biāo)高分為挖方區(qū)域和填方區(qū)域，挖方區(qū)域的建筑為獨立基礎(chǔ)+結(jié)構(gòu)板，填方區(qū)域的建筑為旋挖樁基礎(chǔ)。

該項目的地形情況如圖1所示，分為南北兩個地塊，北側(cè)地塊為中學(xué)部、南側(cè)地塊為小學(xué)部。擬建場地原始地形標(biāo)高為422.57~467.50m，最大高差44.93m，場地的起伏比較大。

圖1 工程地形情況

場地地質(zhì)主要分布泥巖和砂巖。具體情況如下：

泥巖（J2S）：棕紅色，礦物成分以黏土礦物為主，含少量石英、長石；泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部夾泥質(zhì)粉砂巖，薄～厚層構(gòu)造，水平或斜交節(jié)理。具有砂巖、泥質(zhì)砂巖互層分布的特點，基巖產(chǎn)狀是310°~320°∠4~6°，根據(jù)泥巖風(fēng)化程度及力學(xué)特征劃分為強風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化泥巖。

砂巖（J2S）：灰白色-紫紅色，礦物成分以石英、長石為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，細(xì)粒～中粒結(jié)構(gòu)，厚層-巨厚層構(gòu)造，具有水平或斜交節(jié)理，基巖產(chǎn)狀是310°～320°∠4～6°。根據(jù)砂巖風(fēng)化程度及力學(xué)特征劃分為強風(fēng)化砂巖和中風(fēng)化砂巖。ZK46和ZK176芯樣的照片分別如圖2和圖3所示。由圖2和圖3可見，該項目巖石完整性較差。因此，該項目屬于砂巖、泥巖混合料高填方工程，需要重點防治后期沉降問題。

圖2 ZK46芯樣照片

圖3 ZK176芯樣照片

2.2 項目特點分析

項目所在的簡陽市簡州新城的地形特點是多山多谷，項目場平的土石方量巨大，紅層砂巖、泥巖占比高，校區(qū)沉降要求較高。項目總挖方85.06萬m3，總填方56.87萬m3，外棄28.19萬m3，外棄土石方里面含有清表種植表土、場內(nèi)淤泥等不適宜回填的種類。因此，建筑采用獨立基礎(chǔ)，填方的建筑全部采用樁基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)受沉降影響很小，主要是填方區(qū)的消防車道、廣場鋪裝、綠化區(qū)域。

3 砂巖、泥巖高填方工程施工控制要點

針對砂巖、泥巖遇水易崩解的特性，在施工過程中通過采用砂巖、泥巖開挖解小，石方利用分層碾壓、分層回填，強夯處理等工藝，有效控制高填方工程后期沉降問題。由于學(xué)校周邊配套市政道路尚未形成，對紅線外挖方、填方考慮放坡的形式進(jìn)行預(yù)先挖填處理，并將此部分土石方納入項目總土石方進(jìn)行綜合調(diào)配。

3.1 施工措施及控制要點

（1）施工原則是根據(jù)設(shè)計總平面圖，考慮挖填平衡，土石方綜合利用，最大程度減少土石方外棄，因此，采取場內(nèi)石方開挖解小后分層回填的施工方案，并局部高回填處輔以強夯的方式進(jìn)行補強。

（2）強夯檢測通常是通過坑內(nèi)壓實度來檢測，本項目增加測定強夯后的剪切波波速來判定強夯是否合格，以獲得更快的施工速度。

（3）為減少場地整平后地坪自重固結(jié)沉降量，采取以下措施：①回填前應(yīng)徹底清表，池塘清淤；②回填時應(yīng)分級碾壓至設(shè)計標(biāo)高；③嚴(yán)格控制填料的強度和粒徑，不符合要求的填料，不得用于回填；④回填后的壓實度要滿足設(shè)計要求，可采用水夯和強夯等方式增加回填土壓實度；⑤BK17、BK58、BK61、BK71、BK72、BK73、BK76、ZK93、ZK94、ZK95、ZK96、ZK103、ZK104、ZK107、ZK115、ZK116、ZK117、ZK262鉆孔分布有②-2軟塑狀粉質(zhì)黏土，揭露厚度約0.80～9.40m。黏土承載力低，力學(xué)性質(zhì)差，在上部回填土堆載后易產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致回填區(qū)域沉降過大。

因此，采取工程措施時，若黏土埋藏的深度較淺，厚度較薄，建議挖除；若其埋藏深度較大，厚度較厚，建議采用CFG樁等措施進(jìn)行加固處理。設(shè)計回填方案時應(yīng)充分考慮回填的土石塊對樁基施工的影響。

（4）要預(yù)防后期沉降，做好預(yù)案。通過加強壓實，提高地基施工質(zhì)量來控制壓縮沉降；還可以控制施工節(jié)奏，土石方回填完成，待經(jīng)歷一個雨季之后，再進(jìn)行總平施工。

（5）做好總平綠化排水措施，邊坡截水溝坡面防護等，減少建筑投入使用后總平、綠化區(qū)域出現(xiàn)沉降的可能性。

3.2 施工注意事項

（1）根據(jù)承載比試驗，場地內(nèi)可塑粉質(zhì)黏土的承載比實驗值CBR為2.1；場地內(nèi)強風(fēng)化基巖和中風(fēng)化基巖承載比實驗值CBR均大于4；經(jīng)設(shè)計方允許，可作為填方區(qū)填料。

（2）由于擬建場地高差較大，按設(shè)計標(biāo)高開挖后將產(chǎn)生大量的土石方，土石方主要以粉質(zhì)黏土、泥巖、泥質(zhì)砂巖和砂巖為主。若要采用挖方的土石料，土石料應(yīng)滿足下列要求：①填料的強度應(yīng)符合設(shè)計要求，強度不符合設(shè)計要求的土石料不得用于回填；②在回填過程中應(yīng)嚴(yán)格控制填料的粒徑，對超粒徑的石塊要進(jìn)行二次解小，不能解小的石塊不得用于回填。

（3）由于擬建場地高差較大，局部區(qū)域回填較深，若不能保證回填質(zhì)量，容易造成回填土由于自重固結(jié)產(chǎn)生沉降。因此，石方利用分層碾壓、分層回填，強夯處理等工藝，可有效控制工程的后期沉降。

4 結(jié)束語

綜上所述，在四川紅層地區(qū)砂巖、泥巖混合料高填方工程中，為了更好地防治砂巖、泥巖混合料高填方工程后期沉降，施工時要考慮挖填平衡，綜合利用土石方，最大程度減少土石方外棄，具體通過采用砂巖、泥巖開挖解小，石方利用分層碾壓、分層回填，強夯處理等工藝，能較好地解決建筑工程高填方后期沉降問題。