高地下水位下的壓實(shí)填土地基處理

向志群

遵義市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 貴州 遵義 563002

1 前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與繁榮，各種各樣的建筑工程如雨后春筍般拔地而起，棟棟高樓鱗次櫛比，座座水庫(kù)波光粼粼。在各種建設(shè)工程中，巖土工程占有十分重要的地位。巖土工程是以土力學(xué)、巖體力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)及其它相關(guān)學(xué)科為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用多種勘探測(cè)試技術(shù)手段對(duì)巖土體進(jìn)行綜合整治改造和利用而進(jìn)行的系統(tǒng)性工作。巖土工程是土木工程的一個(gè)重要組成部分，而地基處理又是巖土工程重要部分。地基處理就是提高地基承載力，改善其變形性能或滲透性能而采取的技術(shù)措施。

近幾十年來(lái)，工程建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，在山區(qū)較多的地方平坦的地塊已經(jīng)越來(lái)越少，要想進(jìn)行工程建設(shè)，就要開(kāi)山填溝，挖高填底，才行形成較平坦的建設(shè)場(chǎng)地，但填土地基最大的問(wèn)題就是解決填料的不均勻性，填料成分的控制，密實(shí)度與壓縮性的控制，高地下水填土地基，還需解決地表水地下水的排泄，如果是位斜坡上的填土地基還需驗(yàn)算其整體穩(wěn)定性，填土的變異性、不連續(xù)性和多相性造成填土層中的強(qiáng)度，變形和滲透三大工程問(wèn)題。筆者近期正在進(jìn)行一個(gè)項(xiàng)目勘察工作，該項(xiàng)目由于設(shè)計(jì)場(chǎng)平標(biāo)高較高，需回填一定高度的填方，且場(chǎng)地地下水位很高，該填土地基的目前前期施工已完成，大部分廠房已建成，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，該壓實(shí)填土地基地基處理效果良好。

該項(xiàng)目位于遵義市北郊，為一釀酒廠，建筑面積約37萬(wàn)m2，包含建筑單體65個(gè)。該場(chǎng)地整體為緩—斜坡地形，場(chǎng)地平場(chǎng)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需填筑 3～11m 的人工填土。出水泉點(diǎn)及排泄河溝零星分布， 由于該場(chǎng)地釀酒廠房區(qū)域大面積涉及 夯（壓）實(shí)填土地基，大部分換填地基位于地下水位以下，地下水對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工有較大的影響。本場(chǎng)地從上至下為第四系耕植土、 第四系淤泥、第四 系殘坡積紅粘土及寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群 (∈2-3ls) 白云 巖，白云 巖巖層產(chǎn)狀：傾向：100°，傾角：10°。通過(guò)測(cè)量、鉆探、物探、室內(nèi)試驗(yàn)、調(diào)查訪問(wèn)、 動(dòng)力觸探和聲波測(cè)試等多種手段，查明了勘察范圍內(nèi)各層土的類別、 結(jié)構(gòu)、厚度及其均勻性， 以及各巖土層的 物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析論證，根據(jù)擬建建筑物特征及所在場(chǎng)地特性，結(jié)合建設(shè)單位建設(shè)意向。1#～10#釀酒廠房擬采用人工填方地基，填方區(qū)域以分層檢測(cè)合格的夯（ 壓）實(shí)地基為基礎(chǔ)持力層； 采用筏板基礎(chǔ)、 條形基礎(chǔ)及獨(dú)立基礎(chǔ)等淺基礎(chǔ)。但對(duì)壓實(shí)填土地基及地表水和地下水對(duì)夯（壓）實(shí)填土地基設(shè)計(jì)及施工的影響及處理措施提出了相關(guān)要求[1]。

2 場(chǎng)地氣象水文、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造

2.1 氣象水文條件

工程區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)性氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，氣候溫暖濕潤(rùn)。根據(jù)遵義市氣象站多年觀測(cè)資料，年平均氣溫15.2℃，極端最高氣溫38.7℃，極端最低氣溫-7.1℃，年平均無(wú)霜期280天，年平均最大風(fēng)速11.8m/s，全年以東風(fēng)為主，夏季盛行南風(fēng)[2]。

據(jù)遵義市氣象站多年觀測(cè)資料，遵義市年平均降雨量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，此段時(shí)間降雨約占全年總降雨量的85%，日最大降雨量141.3mm(1962年10月3日)，20年一遇暴雨強(qiáng)度83.5mm/h，50年一遇暴雨強(qiáng)度101.5mm/h。

2.2 場(chǎng)地地形、地貌概況

工程區(qū)地處黔北高原中部，地勢(shì)總體北高南低、西高東低，山體波狀起伏，一般高程920～1200m，北西部大康寨山頂高程1389m，為區(qū)內(nèi)制高點(diǎn)，南部高坪河河床高程890m，為區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)，最大高差499m，一般相對(duì)高差100～300m，為淺切低山至低中山地形。

項(xiàng)目場(chǎng)地屬低山巖溶地貌，場(chǎng)區(qū)大部分為耕地和農(nóng)田，部分場(chǎng)地內(nèi)有民房及小型工業(yè)用房，地表標(biāo)高一般為920～980m，場(chǎng)地地形較平緩，中部為緩坡臺(tái)地（釀酒廠房），東、西部為斜坡，地形坡角一般15～30°，山體分布大量灌木林。

工程區(qū)內(nèi)常年性河溝流向?yàn)樽员毕蚰希訙蟽蓚?cè)多處出現(xiàn)泉眼，水系呈樹狀分布。場(chǎng)區(qū)所在河段河床標(biāo)高約為916m～940m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體以北東向?yàn)橹鳎蔽飨虼沃瑯?gòu)造主要以斷層為主，斷層主要分布在測(cè)區(qū)北西部和南東部，主要斷層構(gòu)造有排軍斷層（F1）：排軍斷層位于測(cè)區(qū)南東部，圖幅內(nèi)長(zhǎng)約7.3km，沿北東向延伸，傾北西，傾角70°，為壓扭性斷層，主要切割寒武系和奧陶系地層，距工程區(qū)最近約4km，對(duì)工程建設(shè)無(wú)影響。此外，工程區(qū)北西部及南東部分布的斷層距工程區(qū)均在3km以上，對(duì)工程建設(shè)幾乎無(wú)影響。巖層產(chǎn)狀為100°∠10°。場(chǎng)區(qū)主要發(fā)育以下2組裂隙：

①J3：220°∠84°，地質(zhì)測(cè)繪點(diǎn)位于場(chǎng)地制曲車間東側(cè)露頭，為構(gòu)造節(jié)理，發(fā)育頻率一般2～3條/m，節(jié)理貫通性較好，局部延伸1～3m，節(jié)理面較粗糙，分離，平均間距約0.3～0.5m，巖塊、巖屑充填。

②J4：175°∠87°，地質(zhì)測(cè)繪點(diǎn)位于場(chǎng)地制曲車間東側(cè)露頭，為構(gòu)造節(jié)理，發(fā)育頻率一般為2～3條/m，節(jié)理貫通性較好，局部延伸2～3m，節(jié)理面較粗糙，分離，平均間距約0.3～0.5m，巖塊、巖屑充填。

2.4 水文地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地主要位于相對(duì)較為平坦的田地區(qū)域，河流改道前地表水主要為從北向南的長(zhǎng)期性小河。由于現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)行，目前該小河已改道向東偏移約70m～90m，現(xiàn)地表水主要為場(chǎng)內(nèi)人工河道中的河水和雨天地表形成的短暫性水流。由于處于地形相對(duì)于較低的區(qū)域，故地下水位埋深較淺。

場(chǎng)區(qū)內(nèi)廣泛分布碳酸鹽巖地層，地下水主要接受大氣降雨補(bǔ)給，高坪河為本區(qū)地下水的最低排泄基準(zhǔn)面，出露基巖為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(∈2-3ls)白云巖，地下水類型為碳酸鹽巖裂隙溶洞水，巖溶形態(tài)以溶溝、溶槽等為主，巖溶作用中等，為中等至強(qiáng)巖溶巖組，泉水流量一般大于2.0L/s且較穩(wěn)定，枯季地下徑模數(shù)3.02～3.3L/s·km2；第四系主要以松散堆積層孔隙水為主，主要分布在河谷及緩坡帶。

場(chǎng)地兩岸山體寬厚，河谷多為淺切緩坡河谷形態(tài)；場(chǎng)內(nèi)地下水主要接受大氣降雨補(bǔ)給，通過(guò)地表及地下徑流后，以巖溶泉等形式向附近河床排泄，補(bǔ)給場(chǎng)區(qū)內(nèi)河流，最終匯入高坪河，高坪河為場(chǎng)區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面。場(chǎng)地內(nèi)巖石的含水性受巖性影響較大，主要出露寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(∈2-3ls)強(qiáng)巖溶層，巖溶發(fā)育，地下水主要沿層面順層徑流，兩河谷間出露的泉點(diǎn)基本代表了當(dāng)?shù)氐叵滤膹搅鞣较?。如S1、S2泉點(diǎn)，泉水流量3.0L/s、2.0L/s，出露高程940.10m、934.73m，測(cè)量期間水溫約18°。泉點(diǎn)流量穩(wěn)定，均較高坪河河床水位高，其地下水補(bǔ)給源主要來(lái)自右岸的山體，表明兩岸存在地下分水嶺，地下水總體以地下水分水嶺為界，向場(chǎng)區(qū)內(nèi)河谷方向排泄?？傮w而言，場(chǎng)區(qū)段河流為補(bǔ)給型河谷。

3 場(chǎng)地巖土構(gòu)成及其物理力學(xué)性質(zhì)

3.1 巖土分層及其特征[3]

本場(chǎng)地從上至下為第四系素填土(Qml)、第四系殘坡積(Qedl)紅粘土及寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(∈2-3ls)白云巖。鉆探揭露基巖主要為寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(∈2-3ls)白云巖， 呈灰色。巖層產(chǎn)狀：傾向：100°，傾角：10°?，F(xiàn)場(chǎng)各建（構(gòu)）筑物巖土層物理力學(xué)特征分述如下：

(1)第四系填土(Qml)

素填土：雜色，松散，主要由碎石和粘土組成，碎石含量超過(guò)總質(zhì)量的50%，碎石成分為白云巖，粒徑約為20～80mm，主要為場(chǎng)內(nèi)開(kāi)挖或場(chǎng)外運(yùn)入的土體。最薄處為3米，最厚處為11m，平均厚度為8.5m，全場(chǎng)大面積分布；大概為2021年1月～8月自然堆填形成，填土回填時(shí)間較短。

(2)第四系殘坡積(Qedl)

第四系殘坡積主要由紅粘土組成，為白云巖風(fēng)化后原地堆積而成，呈網(wǎng)狀閉合微裂隙，裂隙發(fā)育深度一般2～4m，黃色，可塑狀；全場(chǎng)分布，最薄處為2.0m，最厚處為3.0m，平均厚度為2.3m。

(3)寒武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群(∈2-3ls)

該層巖性以白云巖為主，據(jù)場(chǎng)地鉆探揭露，位于場(chǎng)地第四系土層之下，巖體表層呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)。場(chǎng)地全場(chǎng)分布，一般厚度約1.1～2.5m，平均厚度約1.8m，其下為中等風(fēng)化狀態(tài)。場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30.8MPa，按巖石堅(jiān)硬程度分類為較硬巖；巖體完整性指數(shù)為0.4，塊狀結(jié)構(gòu)，按完整程度分類為較破碎；按巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅳ級(jí)。

4 壓實(shí)填土地基相關(guān)要求

4.1 場(chǎng)地平場(chǎng)回填設(shè)計(jì)和施工建議[4]

設(shè)計(jì)時(shí)人工地基的地基承載力由現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定，處理后的地基須滿足建筑物地基承載力、變形、和穩(wěn)定性的要求；經(jīng)處理后的地基，在受力層范圍內(nèi)仍存在軟弱下臥層須 進(jìn)行軟弱下臥層地基承載力驗(yàn)算； 對(duì)有沉降控制要求的建構(gòu)筑物應(yīng)對(duì)處理后的地基進(jìn)行變形驗(yàn)算；對(duì)需要進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算的建構(gòu)筑物應(yīng)進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算。

4.2 填土填筑應(yīng)符合下列規(guī)定

（1）填土應(yīng)分層回填、分層處理、分層檢測(cè)。對(duì)填土層物質(zhì)成分雜、均勻性差、分層厚度大的填土，應(yīng)分亞層1.0m～1.5m進(jìn)行填筑。

（2）建議以塊石、碎石為主， 黏土不應(yīng)集中回填，回填時(shí)宜按比例進(jìn)行混合或?qū)︷ね吝M(jìn)行攤鋪，攤鋪厚度不應(yīng)大于0.5m。

（3）夯（壓）實(shí) 填土的質(zhì)量以壓實(shí)系數(shù)入控制，根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類和夯（ 壓）實(shí) 填土所在部位按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

（4）當(dāng)夯（壓）實(shí)填土阻截地表或地下水排泄時(shí)，根據(jù)地形和匯水量應(yīng)先行修筑排水設(shè)施位于夯（ 壓）實(shí)填土區(qū)內(nèi)的上、下水管道，應(yīng)采取防漏措施。 當(dāng)場(chǎng)地地下水位較高時(shí)，宜采用有效的人工降水措施，以確保正常施工。

（5）夯（壓）實(shí)填土的最優(yōu)含水量和最大干密度應(yīng)通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)確定。

（6）進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)時(shí)，強(qiáng)夯有效加固深度宜采用夯前夯后的動(dòng)探擊數(shù)分析確定。

（7）填土層頂部回填標(biāo)高以下、基礎(chǔ)底面以上宜設(shè)置一層 0.5m 和左右厚的黏土滯水層，避免地表水滲人填土層。

（8）強(qiáng)夯施工前，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地周邊可能受到影響的建(構(gòu))筑物、地下管線等進(jìn)行調(diào)查綜合分析評(píng)價(jià)， 并采取有效的防護(hù)措施。 當(dāng)強(qiáng)夯施工所引起的振動(dòng)和側(cè)向擠壓對(duì)相鄰建(構(gòu))筑物產(chǎn)生不利影響時(shí)，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并采取挖隔振溝等隔振或防振等有效防護(hù)措施。

（9）在冬季或雨季進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)采取防凍、防雨措施。

（10）夯（壓）實(shí)填土的施工縫各層應(yīng)錯(cuò)開(kāi)搭接，在施工縫的搭接處應(yīng)適當(dāng)增加夯（壓）實(shí)遍數(shù)。

（11）夯（壓）實(shí)填土的施工結(jié)束并檢測(cè)合格后，方可進(jìn)行下道工序。

4.3 地表水和地下水對(duì)夯（壓）實(shí)填土地基設(shè)計(jì)及施工的影響及處理措施[5-6]

該場(chǎng)地整體為緩—斜坡地形，出水泉點(diǎn)及排泄河溝零星分布，1#～4#廠房有長(zhǎng)期性地表積水。根據(jù)2021年1月～2月對(duì)11個(gè)鉆孔的水位進(jìn)行實(shí)測(cè)，場(chǎng)地穩(wěn)定地下水位為921.1～925.1m，地下水位豐枯季節(jié)變化幅度 2～3m。由于該場(chǎng)地釀酒廠房區(qū)域大面積涉及夯（壓）實(shí)填土地基大部分換填地基位于地下水位以下，地下水對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工有較大的影響。

由于該場(chǎng)地釀酒廠房區(qū)域大面積涉及夯（壓）實(shí)填土地基， 水是影響夯（壓）實(shí)填土地基的設(shè)計(jì)及施工的重要因素。場(chǎng)內(nèi)地表水主要為河流、田間縱橫交錯(cuò)的溪流及大氣降水形成的地表暫時(shí)性流水，地下水主要為為碳酸鹽巖類溶洞—裂隙水。夯（ 壓）實(shí)填土地基 施工過(guò)程中地表水將流入填土中，隨著回填的進(jìn)行地下水位將抬升致使大部分填土地基浸沒(méi)于地下水之下。上述情況將增加填土含水率， 使填土含水率高于其夯（壓）過(guò)程中的最 優(yōu)含水率，增加夯（壓）實(shí)難度， 影響施工質(zhì)量。 嚴(yán)重的可能使回填料長(zhǎng)期處于高含水率 狀態(tài)在夯（壓）實(shí)施工過(guò)程中形成橡皮土，或填筑體出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象。

在夯（ 壓）實(shí)填土地基施工前先清除場(chǎng)內(nèi)含水率比較高的淤泥土、 軟塑土，通過(guò)施工排水盲溝等方式將場(chǎng)內(nèi)地表水有序引流至改道后的東側(cè)河流中，同時(shí)在施工過(guò)程中嚴(yán)密注意天氣情況，下雨前用彩條布等對(duì)施工填土進(jìn)行防水覆蓋， 設(shè)置臨時(shí)性地表排水溝及 時(shí)將雨天形成的地表流水排出場(chǎng)外， 避免或減輕地表水對(duì)夯（ 壓）實(shí)填土地基施工的不利 影響。 建議在設(shè)置排水盲溝前先在清表后的地面鋪設(shè)一層透水土工布，盲溝設(shè)置于其上，盲溝上部鋪設(shè)一層厚度1m左右的級(jí)配碎石（夯（壓）實(shí)）作為透水層，整平級(jí)配碎石表面后再鋪設(shè)一層透水土工布后回填上部土體。通過(guò)此等措施一方面疏通埋置于下部的原地表水、 泉點(diǎn)， 避免地下水在回填施工過(guò)程中大幅度抬升，另一方面也可減輕水流對(duì)土體的接觸沖刷。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目基礎(chǔ)施工開(kāi)始后，項(xiàng)目組技術(shù)人員跟蹤驗(yàn)槽，及時(shí)收集第一手隱蔽資料，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)負(fù)責(zé)人也不定期到基礎(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)掌握驗(yàn)槽情況，檢驗(yàn)開(kāi)挖揭露的地質(zhì)條件與工程勘察報(bào)告的一致性，結(jié)合工程勘察報(bào)告給出基礎(chǔ)施工建議。當(dāng)開(kāi)挖基槽后發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況與勘察報(bào)告評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)文件要求不一致，或遇到其它異常情況時(shí)，結(jié)合地質(zhì)條件提出合理的處理措施或修改設(shè)計(jì)的建議。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或技術(shù)負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目組技術(shù)人員積極參與項(xiàng)目相關(guān)的技術(shù)咨詢會(huì)議及后期的其它相關(guān)服務(wù)工作，參加基礎(chǔ)分部工程驗(yàn)收、主體工程驗(yàn)收、工程竣工驗(yàn)收等。目前該項(xiàng)目部分生產(chǎn)廠房已竣工驗(yàn)收，總體情況基本按照設(shè)計(jì)思路進(jìn)行，處理后的填土地基通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，我們也密切跟進(jìn)服務(wù)，配合施工，遇到問(wèn)題及時(shí)處理。