蘭州地區(qū)某黃土高填方地基試驗(yàn)段方案淺析

李莉

（甘肅泓文建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，甘肅蘭州 730030）

0 引言

近年來隨著蘭州市城市建設(shè)的快速發(fā)展，“兩山夾一河”的自然條件對城市發(fā)展空間的限制更加明顯，建設(shè)用地緊缺與發(fā)展規(guī)模迅速擴(kuò)大的矛盾愈顯突出，故而利用城市周邊地區(qū)黃土丘陵山地進(jìn)行削山填谷造地勢在必行[1]。伴隨于此，產(chǎn)生了許多高填方地基。該類型項(xiàng)目在大面積施工之前，往往需通過試驗(yàn)段施工獲取相關(guān)控制參數(shù)對其進(jìn)行有效指導(dǎo)，因此，試驗(yàn)段方案的有效性、經(jīng)濟(jì)性、合理性、時(shí)效性對建設(shè)單位的資金投入和施工單位的質(zhì)量控制等顯得尤為重要。

本文結(jié)合蘭州地區(qū)某黃土高填方工程，較為全面的對試驗(yàn)段方案進(jìn)行探究分析，以期能為該項(xiàng)目及類似項(xiàng)目提供參照，滿足質(zhì)量可控、縮短工期、節(jié)省投資等要求。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目區(qū)主要有由兩部分組成：第一部分占地約316453.33m2，為建筑用地，規(guī)劃有住宅、學(xué)校、商業(yè)、道路、公共交通等配套設(shè)施；第二部分占地約80913.33m2，為綠化用地。項(xiàng)目填方區(qū)主要位于綠化區(qū)，面積約242270.00m2，占全區(qū)總面積的60.98%，最大填方厚度為55.88m；挖方區(qū)面積為155017.74m2，占全區(qū)總面積的39.02%，其中最大挖方厚度為86.96m，平均約43m。

根據(jù)可研及初勘階段的工程勘察資料，挖填方工作區(qū)主要地基土為上更新統(tǒng)風(fēng)積馬蘭黃土（Q3eol），并以挖方區(qū)及后期開發(fā)地塊的馬蘭黃土為高填方地基的主要填料。

2 試驗(yàn)段要求及位置選取

2.1 試驗(yàn)段的工作目的

進(jìn)行試驗(yàn)段工作可獲取準(zhǔn)確、有效的施工控制參數(shù)，能夠指導(dǎo)項(xiàng)目區(qū)大面積施工，評價(jià)地基處理效果和施工質(zhì)量，為建設(shè)單位的投資控制和工期計(jì)劃提供可靠依據(jù)，并對項(xiàng)目建成后的運(yùn)營、維護(hù)等方面的成本控制具有重大意義。

2.2 試驗(yàn)段的預(yù)期成果

試驗(yàn)段工作要求達(dá)到指導(dǎo)后期大規(guī)模施工、提供施工控制參數(shù)、控制工后沉降以及建設(shè)工期、建設(shè)投資等的深度，其核心是滿足壓實(shí)系數(shù)和沉降控制的要求。試驗(yàn)段預(yù)期成果及實(shí)現(xiàn)方法如表1 所示。

表1 試驗(yàn)段預(yù)期成果及其實(shí)現(xiàn)方法

2.3 試驗(yàn)段的位置選取

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)狀條件，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)周邊及類似項(xiàng)目的工程經(jīng)驗(yàn)，考慮規(guī)劃場地標(biāo)高、用地功能、填筑高度、原地基性質(zhì)、挖填交界面等關(guān)鍵因素，在該項(xiàng)目某規(guī)劃路沖溝區(qū)域選取試驗(yàn)段，其信息見表2。

表2 試驗(yàn)段信息

3 施工工藝和主要施工控制參數(shù)

3.1 施工工藝

根據(jù)《高填方地基技術(shù)規(guī)范》（GB 51254—2017）[2]、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79—2012）[3]的規(guī)定及該項(xiàng)目土方平整方案的要求，填筑體施工工藝主要采用碾壓和強(qiáng)夯。碾壓方法包括振動(dòng)碾壓和沖擊碾壓，相應(yīng)要求見表3 和表4。

表3、表4 中的碾壓遍數(shù)、單點(diǎn)擊數(shù)、虛鋪厚度均為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，實(shí)際施工中在滿足主要控制參數(shù)的前提下可合理調(diào)整。

表3 填筑體碾壓要求

表4 填筑體強(qiáng)夯要求

根據(jù)類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，碾壓填筑虛鋪厚度以0.6m 為標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)夯虛鋪厚度以4.5m 為標(biāo)準(zhǔn)。其中，強(qiáng)夯前每層按1.5m 虛鋪整平，采用12~15t 壓路機(jī)碾壓2~3 遍，鋪填3 層之后進(jìn)行強(qiáng)夯施工。當(dāng)兩種施工工藝按此標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到壓實(shí)度要求后，再對虛鋪厚度、機(jī)械能量、碾壓遍數(shù)等進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3.2 主要施工控制參數(shù)

依據(jù)甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)《低丘緩坡未利用地開發(fā)技術(shù)規(guī)程》（DB62/T 25-3108—2016）[4]及延安新區(qū)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)[5]，根據(jù)填方場地的不同用途，應(yīng)采用不同的填方壓實(shí)系數(shù)及相應(yīng)的壓實(shí)方法，工程建設(shè)用地壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)低于0.93，公園綠化及林業(yè)用地一般壓實(shí)系數(shù)不應(yīng)低于0.88。借鑒類似項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，確定填筑體施工過程中以壓實(shí)系數(shù)為主要控制標(biāo)準(zhǔn)，施工結(jié)束后以工后沉降和差異沉降為控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 施工方案

4.1 主要施工工況

根據(jù)各參數(shù)之間的相互關(guān)系，結(jié)合主要控制參數(shù)的實(shí)現(xiàn)方法，本試驗(yàn)段施工方案包含的主要工況如表5 所示。

表5 試驗(yàn)段施工控制參數(shù)變化

因本試驗(yàn)段預(yù)期施工參數(shù)較多，故設(shè)計(jì)施工工況組合較多。但在現(xiàn)場施工時(shí)，可以根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)及類似項(xiàng)目的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對部分變量（如含水率和增濕量、碾壓速度、夯點(diǎn)間距等）進(jìn)行有效控制，從而在較短的時(shí)間內(nèi)得出滿足主要控制參數(shù)時(shí)的其他變量數(shù)據(jù)。再根據(jù)建設(shè)單位對工期和投資等方面的控制要求，及時(shí)調(diào)整施工機(jī)械及配套人員的數(shù)量，從而達(dá)到提高資源利用效率、縮短施工工期、節(jié)約項(xiàng)目投資的目的。不同參數(shù)的獲取順序建議參考表6 執(zhí)行。

4.2 施工流程

試驗(yàn)段施工流程如圖1 所示。

圖1 試驗(yàn)段施工流程

4.3 施工要求

（1）首先試驗(yàn)段①和②同時(shí)施工，其中試驗(yàn)段①采用碾壓施工，試驗(yàn)段②采用強(qiáng)夯施工。

（2）按照表6 要求，試驗(yàn)段①施工時(shí)在其他參數(shù)受控的條件下對振動(dòng)碾壓和沖擊碾壓分別施工兩層，確定出各自對應(yīng)的機(jī)械型號（功率）、虛鋪系數(shù)、碾壓遍數(shù)等參數(shù)，通過壓實(shí)度檢測選擇符合工期與質(zhì)量控制要求的最優(yōu)類型。

表6 不同施工參數(shù)獲取順序建議

（3）試驗(yàn)段①和②同時(shí)施工至9.0m，在滿足壓實(shí)系數(shù)要求下對比兩種施工工藝的施工工期、機(jī)械數(shù)量、配套人員等方面的投入，由此確定最理想的施工工藝。

（4）確定出最理想的施工工藝并獲得一部分施工控制參數(shù)后，以此為基礎(chǔ)同時(shí)開展3 個(gè)試驗(yàn)段的施工，合理安排相應(yīng)的機(jī)械、人員等投入。

4.4 填料要求

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)填料為丘陵區(qū)馬蘭黃土，施工前在取土區(qū)取土樣采用重型擊實(shí)試驗(yàn)法進(jìn)行最大干密度和最優(yōu)含水率試驗(yàn)。填料不得含有粒徑大于100mm 的黏土塊、污染土和生活垃圾等，也不能選用含植物的表層土。

4.5 施工機(jī)械及人員配套設(shè)施

試驗(yàn)段碾壓填筑一層所需土方量最少為2780m3、強(qiáng)夯填筑一層所需土方量最少為20215m3，由此估算需要型號20t 自卸汽車至少12 臺，1.5m3挖掘機(jī)4 臺，增濕用水量至少670m3。初步預(yù)估試驗(yàn)段施工所需機(jī)械人員數(shù)量如表7 所示。

表7 試驗(yàn)段施工主要機(jī)械、人員配置表（按層計(jì)算）

5 地基檢測方案

5.1 檢測項(xiàng)目

根據(jù)文獻(xiàn)[2]，填筑體地基采用統(tǒng)一填筑材料、施工方法和參數(shù)的檢驗(yàn)項(xiàng)目在各建設(shè)場地分區(qū)不應(yīng)少于3 點(diǎn)，并應(yīng)符合表8的規(guī)定。

表8 質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、范圍及頻數(shù)

5.2 檢測方法

結(jié)合《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123—2019）[6]，試驗(yàn)段檢測項(xiàng)目的檢測方法、作用意義及控制標(biāo)準(zhǔn)等見表9。

表9 試驗(yàn)段檢測項(xiàng)目及方法

6 地基監(jiān)測方案

6.1 監(jiān)測項(xiàng)目及目的

高填方地基試驗(yàn)段監(jiān)測項(xiàng)目有：填筑地基頂面沉降監(jiān)測、填筑邊坡坡面位移監(jiān)測、填筑地基分層沉降監(jiān)測、填筑地基內(nèi)部水平位移監(jiān)測，具體可分為地基監(jiān)測和邊坡監(jiān)測兩大類。

回填區(qū)及邊坡監(jiān)測的目的主要是監(jiān)控回填區(qū)及邊坡開挖過程中開挖造成的支護(hù)結(jié)構(gòu)本身變形。

（1）將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值相比較判斷前一步施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，同時(shí)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)所采取的各種假設(shè)和參數(shù)的正確性，以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，做到信息化施工。

（2）將監(jiān)測結(jié)果及時(shí)反饋于設(shè)計(jì)和施工單位，為改進(jìn)或優(yōu)化設(shè)計(jì)及指導(dǎo)施工提供依據(jù)。

（3）通過對回填區(qū)及邊坡監(jiān)測，及時(shí)了解它們的現(xiàn)狀和變形情況，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到或超過警戒變形值時(shí)及時(shí)報(bào)警，必要時(shí)采取有力措施確保邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。

（4）為建設(shè)單位提供及時(shí)信息，以便對整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)化管理。

6.2 地基監(jiān)測項(xiàng)目

高填方地基試驗(yàn)段地基監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測裝置見文獻(xiàn) [2]第9.2 節(jié)，結(jié)合《工程測量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50026—2020）[7]、《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8—2016）[8]，現(xiàn)場施工過程中主要通過在三個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)分別布設(shè)一個(gè)深層土體分層沉降觀測點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。

6.3 邊坡監(jiān)測項(xiàng)目

高填方地基試驗(yàn)段邊坡監(jiān)測項(xiàng)目及監(jiān)測裝置見文獻(xiàn) [2]第9.3 節(jié)，現(xiàn)場通過在設(shè)計(jì)位置鉆孔并打入植筋膠或采用人工洛陽鏟鉆孔，澆筑混凝土，植入監(jiān)測標(biāo)志，進(jìn)行挖填方邊坡頂部水平位移、豎向位移的監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)布點(diǎn)間距約15～20m。

7 結(jié)語

（1）依托具體的黃土高填方地基項(xiàng)目，從試驗(yàn)段目的和要求、施工控制參數(shù)和施工工藝、施工方案和人機(jī)配套、地基檢測和監(jiān)測等多個(gè)方面較為完善的進(jìn)行了試驗(yàn)段方案的設(shè)計(jì)與分析，為現(xiàn)場施工提供了有效依據(jù)和有力指導(dǎo)，并為類似項(xiàng)目提供借鑒。

（2）詳盡列出了試驗(yàn)段預(yù)期成果及其實(shí)現(xiàn)方法，提供了不同工況組合及個(gè)施工參數(shù)獲取的順序建議，簡要介紹了試驗(yàn)段檢測、監(jiān)測項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)方法等，為保證質(zhì)量、縮短工期、節(jié)省投資奠定了基礎(chǔ)。