對(duì)黃土溝壑區(qū)挖填方場(chǎng)地巖土問題處理的探討

李 敏 寇楊軍

(西北綜合勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710003)

近年來隨著西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，工程建設(shè)用地的需求越來越大，加上西北地區(qū)多山多塬、川道稀少、土地資源稀少，土地供給和需求之間的矛盾越來越突出，這在陜北黃土高原溝谷地區(qū)尤為突出。受“中疏外擴(kuò)，上山建城”大政策的啟示，挖山填溝成為一種有效的解決方案。

目前，在陜北地區(qū)有許多地方相繼采用挖山填溝造地的方式增加工程建設(shè)用地，甚至部分高填方場(chǎng)地規(guī)劃為高層建筑的建設(shè)用地，而在工程實(shí)施過程中，將會(huì)面對(duì)填方地基的變形問題、地下水文環(huán)境的變化引起的填方地基濕化問題、高填方邊坡的穩(wěn)定性問題、地基基礎(chǔ)方案選型問題等諸多巖土工程問題，如何解決這些巖土問題對(duì)后期工程建設(shè)質(zhì)量和安全運(yùn)行至關(guān)重要，但目前處理這類巖土問題的方法和技術(shù)尚在探索研究階段，本文通過工程實(shí)例探討黃土溝壑區(qū)挖填方場(chǎng)地巖土問題的處理方法，供大家參考。

1 場(chǎng)地現(xiàn)狀

工程位于陜北的黃土溝壑區(qū)，兩條溝壑夾在三座環(huán)山中間，以設(shè)計(jì)整平標(biāo)高為基準(zhǔn)點(diǎn)，溝壑最深處高差達(dá)62 m，高塬坡頂?shù)母卟钭畲鬄?25 m，經(jīng)過水文地質(zhì)的勘察，山上地下水豐富，泉眼分布比較廣，部分泉眼分布的比較深，場(chǎng)地平面圖見圖1。

在這樣的現(xiàn)狀條件下，進(jìn)行挖山填溝，即將三座環(huán)山地經(jīng)過挖方整平，而將溝壑地段進(jìn)行高填方整平，場(chǎng)地作為后期城市擴(kuò)建的建設(shè)用地。

2 設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)

2.1 挖方區(qū)和填方區(qū)平衡點(diǎn)的確定

場(chǎng)地地形變化較大，沖溝發(fā)育，水土易流失，因此在場(chǎng)地整平過程中應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，全面考慮。首先，確定挖填平衡點(diǎn)的標(biāo)高，這里有兩個(gè)原則：一是追求挖填平衡，即挖方區(qū)的土方量與填方區(qū)的土方量相平衡，根據(jù)挖方卸載高度確定挖填方的平衡點(diǎn)標(biāo)高，此方案是比較經(jīng)濟(jì)的方案；二是根據(jù)設(shè)計(jì)的要求確定場(chǎng)區(qū)的標(biāo)高，即根據(jù)要求平整場(chǎng)地面積的大小，來確定挖填方區(qū)，此時(shí)，如果挖方區(qū)的土方能作為填方回填土且有多余時(shí)，此方案相對(duì)經(jīng)濟(jì)但土方需外運(yùn)，反之，則要外購(gòu)?fù)练?，這種情況一般都會(huì)增加造價(jià)。

2.2 施工方法

考慮防排水與邊坡防護(hù)，對(duì)需進(jìn)行挖方及填方地段提出明確的要求。在斜坡地段挖方時(shí)，應(yīng)遵循由上而下分層開挖的順序，填方時(shí)應(yīng)遵循由下往上分層填壓的施工順序，并控制回填土的壓實(shí)指標(biāo)，以保證回填質(zhì)量。場(chǎng)地填方中填料選擇，應(yīng)符合國(guó)家GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[1]的6.3中的要求。若填料為粘性土或砂質(zhì)粘性土，填土前須取填料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，以確定其最大干密度及最優(yōu)含水率，施工時(shí)需分層碾壓或夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)達(dá)到規(guī)范和試驗(yàn)研究確定的要求。設(shè)計(jì)應(yīng)考慮上覆土回填土的自重壓力對(duì)下臥層產(chǎn)生的壓力和變形問題，特別是不均勻的變形。因此宜對(duì)回填土下臥層進(jìn)行地基處理，然后對(duì)回填土地基處理采用重錘強(qiáng)夯[2]的方法進(jìn)行處理，處理方法見表1。

表1 地基強(qiáng)夯處理參數(shù)

2.3 填方與挖方交界面的處理

填方與挖方的交界面是設(shè)計(jì)中要特別處理的地方，也是工程施工的難點(diǎn)，交界面處是新土層與老土層交接處，老土層的沉降固結(jié)已經(jīng)完成，而新的填土的固結(jié)沉降剛剛開始，并且在實(shí)際施工中在交界面處大型的碾壓施工機(jī)械也難以到達(dá)，交接面處的壓實(shí)系數(shù)往往不能滿足要求，進(jìn)而一系列的問題都會(huì)在交接面處出現(xiàn)，比如填土的塌陷，挖方邊坡的松動(dòng)塌方，挖方地段地下水在交界面處因水系通道切斷而滲流等等問題，我們新的設(shè)計(jì)思路：在挖填交界面處鋪設(shè)砂石或碎石透水層，透水層與排水盲溝連通，讓水體系在兩種特性的土層中順利疏通，進(jìn)而引入盲溝，交界面的處理見圖2。

2.4 盲溝的設(shè)計(jì)

“水”的問題是引起填筑體變形的決定性要素之一，處理好地表水和地下水的疏排問題是挖填設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)和關(guān)鍵所在。挖高填低施工過程不但會(huì)改變自然地形地貌，而且會(huì)改變溝谷地表水和地下水的排泄通道和徑流環(huán)境，尤其對(duì)溝谷內(nèi)出露的泉水，破壞了地表水和地下水的自然水體平衡和正常的排泄途徑，因此，必須科學(xué)合理設(shè)置地表和地下水系統(tǒng)，尤其是地下水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以不破壞現(xiàn)有排水條件為原則，設(shè)置排水盲溝，盲溝必須平緩、順直，保證排水通暢，本工程做了以下的措施：

1)在挖山填溝前，做好場(chǎng)地的水文地質(zhì)的勘察，查明場(chǎng)區(qū)的泉眼分布、出水量、地表水的徑流路徑及地下水溢出點(diǎn)。查明原始場(chǎng)地水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件、區(qū)域氣象條件。

2)盲溝的設(shè)計(jì)分為主盲溝、支盲溝、次盲溝。確定盲溝的合理流向，引導(dǎo)地下水順勢(shì)而流，不破壞原來地下水系水壓的平衡，將水順利排進(jìn)設(shè)計(jì)的盲溝內(nèi)這是設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵。

次盲溝應(yīng)該與主盲溝相連，支盲溝應(yīng)與主盲溝、次盲溝相連；每個(gè)泉眼均應(yīng)設(shè)置盲溝，并與主盲溝和次盲溝相連，主盲溝、次盲溝、支盲溝應(yīng)結(jié)合地形順坡就勢(shì)，布置于原地形最低處、原有自然沖溝溝底或泉眼分布點(diǎn)等地，以不改變?cè)辛飨驗(yàn)樵瓌t，溝底盡量保持平順，避免局部坡度過大過小，使溝體完整，水流通暢。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中盲溝一期的斷面設(shè)計(jì)如圖3,圖4所示。

但在實(shí)際工程中也有出現(xiàn)特殊問題的情況，比如盲溝失效，地下水不能順利的導(dǎo)流，進(jìn)而引起地下水的流向不明，河道水位上升，直接威脅了河道水壩的安全，所以盲溝的設(shè)計(jì)與施工是十分重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)場(chǎng)地水文、氣象及地質(zhì)條件主盲溝可采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土暗涵或碎石加管涵等結(jié)構(gòu)形式，次盲溝可采用碎石盲溝，必要時(shí)碎石之間可增設(shè)透水軟管。

2.5 防止邊坡滑移

邊坡滑移是挖方或填方引起的不良后果，因?yàn)槠淦茐男杂袝r(shí)候是災(zāi)難性的，所以應(yīng)該引起足夠的重視。邊坡的設(shè)計(jì)要根據(jù)場(chǎng)地巖土工程、工程地質(zhì)及地質(zhì)條件，采用定性分析[3]和定量計(jì)算相結(jié)合的方法，確定挖填方邊坡的單級(jí)坡高、綜合坡率等參數(shù)，同時(shí)采用工程地質(zhì)差比法和反分析法對(duì)初步的邊坡參數(shù)進(jìn)行二次校驗(yàn)。圖5是邊坡滑移的現(xiàn)場(chǎng)，滑移的距離60多米，滑移的原因是多方面的，但是邊坡滑移使得原場(chǎng)地的規(guī)劃重新設(shè)計(jì)，與邊坡相近的建筑考慮安全的問題暫時(shí)停工，同時(shí)邊坡滑移使得山體在緩慢的傾斜，分析引起邊坡滑移的成因十分復(fù)雜，涉及巖土和場(chǎng)地的方方面面，因此設(shè)計(jì)邊坡不僅僅是挖填土方的問題，而是要綜合分析，實(shí)地考察并參照檢測(cè)和實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)合理的取值進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語(yǔ)

大面積挖填造地工程是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的巖土工程，涉及到水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖土工程、材料工程等學(xué)科，一方面出現(xiàn)問題就會(huì)留下災(zāi)難性的隱患，故要做到統(tǒng)籌規(guī)劃、動(dòng)態(tài)勘察、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，在保證工程質(zhì)量的前提下兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)，做到人與自然的和諧共存，達(dá)到我們改善家園的真正目的。

[1] GB 50007—2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 79—2015,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50011—2012,建筑邊坡技術(shù)規(guī)范[S].