本文摘要：高填方岩土工程的设计方法是本篇岩土中级职称论文探讨的主题。在山地住宅小区的开发中，应在建筑方案设计阶段就重视可能出现的高填方，只有对由高填方带来的岩土工程问题要有清晰的预见性的认识，才能使关于高填方的岩土工程设计变得更为合理、更为完美。 《
高填方岩土工程的设计方法是本篇岩土中级职称论文探讨的主题。在山地住宅小区的开发中，应在建筑方案设计阶段就重视可能出现的高填方，只有对由高填方带来的岩土工程问题要有清晰的预见性的认识，才能使关于高填方的岩土工程设计变得更为合理、更为完美。
《岩土工程技术》(双月刊)创刊于1984年，由国防机械工业工程勘察科技情报网主办。主要刊登岩土工程方面的基础理论和就用研究的学术论文、报告、实物 (装置、系统、产品、材料等)、技术方法、工程实录以及其他有实用价值的文章等。本刊以其技术上的先进性、实用性和可操作性为突出特点，成为岩土工程界广大科技工作者的良师益友。
摘要：城市化带动了郊外山地住宅小区的建设，往往会产生高填方，这类高填方引发的岩土工程问题比较复杂、也比较重要，应尽早引起开发商及建筑师的重视。文章对于这类岩土工程设计的各个不同阶段提出了相关处理意见。
关键词：山地住宅;高填方;岩土工程;费用分析;工程设计
开发山地建设住宅小区，是大中城市扩张的要求，是城市化的必然。这种住宅小区的占地面积一般较大，开发建设中难免会形成高切坡、高填方。由高填方引起的岩土工程问题比较复杂，解决起来还比较困难，因而应当加以重视。如果能事先预见到并采取有效的预防措施，会变得简单些、容易些。这就要求开发商和建筑师必须有这种意识，其它与工程建设相关的人员有相应的处理经验。
一、建筑方案设计阶段应尽早考虑高填方问题
(一)方案设计阶段是决定工程成本的关键阶段
高填方、高切坡、土方平衡、基础选型是山地住宅建设岩土工程设计四大基本问题，岩土工程师应在项目报批前、在建筑方案设计阶段尽早介入，介入得越早，对解决问题越有利，也越能杜绝浪费工程成本。
(二)方案设计时要进行土方平衡计算
进行土方挖填与平衡计算，可以帮助总图竖向设计，达到建筑物合理布局;建筑师调整竖向设计，然后再进行土方平衡计算，如此反复，最终使方案趋于完美。土方平衡计算要重视如下几个问题：
1.铲除植被层。表层土中常含有植物根系，应作挖除，且不宜用于回填。植被层厚度按不同种类植物来取值：草本植物0.5m，灌木1.0m，乔木2.0m。有水体存在的底部，应将软泥挖除。
2.要确定土方的松散系数。土方开挖，从实变虚，方量增大，其最初松散系数在1.1～1.3之间，一般可取1.3;石方在1.3～1.5之间，一般可取1.5。当虚方运到填方区，用之回填，经夯击、碾压处理后又转化为实方，但其密度难以达到原状土的程度。土的最终松散系数在1.0～1.1之间，通常按1.1估算;石方一般在1.1～1.3之间，通常按1.2估算。
3.要考虑建筑物基础及基坑开挖产生的土方。山地小区项目，鉴于地基土承载力较高，建筑物很可能采用天然地基，考虑到建筑物有抗滑移、抗倾覆、抗震的要求，基础要一定的埋置深度。故此，土方量开挖较大。如果没有顾及这一存在，那么因基础开挖产生的大量土方只能外运，工期及经济均将受损，反之，如果考虑到这一问题的存在，在设计方案中进行土方平衡处理，就可节省不必要的费用。
二、土方平衡设计的几点认识
通常在施工图设计前，开发商会要求岩土工程师进行土方平整设计及施工，以使在建筑施工图设计、提交、报批及土建招标期间，场地土方工程就基本完成，不必坐以等待。在土方平整设计阶段，高切坡、高填方区域已大致确定，但边坡平面及空间位置尚未能明确，故形成了临时性边坡，多以无支护放坡存在。地基土下层一般多为永久性的，表层日后要进行二次处理，此间土方平整要注意如下事项：
(一)土方要尽量少挖少填
土质地基的土方平整设计标高应高于建筑设计标高0.5～1.0m作为预留层，一则用于保护地基土不受扰动，二则可给建筑物竖向设计留有一定的调整余地。鉴于已有预留层，地面可考虑不采用素砼垫层等防护措施，以节约工程造价。
石方开挖要争取一次到位，以避免二次爆破。石方地基土的平整设计标高可按建筑设计标高控制。
(二)排水措施要做好
鉴于山地汇水面积较大，水流较急，土方平整期间永久性截排洪设施尚未完善，就需要设置临时性截排洪设施以妥善处理之。为此临时边坡的坡顶、坡底均宜设置排水沟。填方边坡表面土体松散，容易出现坡面沟蚀，非常需要采取措施防止雨水自上而下的冲刷。更因此时植被层已遭破坏，水土流失难免，必要时应设置较大的沉淀过滤设施，以防止流失泥土被带入河道或市政管道。
(三)植草绿化以保护坡面
通常边坡表面的临时防护多采用挂网水泥砂浆，其存在如下缺点：新填土多呈松散状，雨水从坡顶入渗，土颗粒逐渐流失，砂浆层面将脱空。其效果不如在边坡面种植草皮。
(四)填土地基表层质量指标不必过高，以便节省一定的成本
小区用地主要包含三大块：建筑物、道路、绿化用地。建筑物要向下开挖埋置基础，道路要向下开挖埋设管线、设置结构层等，二者下挖面在各自设计标高以下一定的深度;而绿化用地则不须较高的压实度，否则反而不利植物生长。可见表层质量指标不必过高。一般土方平整设计标高2～3m内可采用较低的地基处理指标，以下则采用较高的指标，用两套标准，分别处理。
三、高填方工程设计的几点经验
(一)对填土加固处理的质量不宜存太高期望
原因在于土石料种类、粒径、级配、压实度等都难于达到理想状态。山土高处含水量较低，通常小于最优含水量，当进行大规模挖运回填时，很难做到洒水以增加含水量，故影响其压实度，实际上压实度能达到0.9就已算不错。而含水量较大的低山土壤，将其晾晒至最优含水量也非常困难，所以填土的综合内摩擦角总是不会很高。填方边坡如采用重力式挡土墙支护，应根据场地实际地质条件合理估算填土质量指标，要么降低综合内摩擦角，要么提高挡土墙稳定安全系数。
(二)高填方边坡慎用仰斜式挡土墙
因为这种挡土墙向后向填土方向倾斜，而墙后一定范围内的填土很难被夯实或压实，填土的实际主动压力偏高，对挡土墙的安全不利。
(三)经强夯加固处理的高填方地基慎用独立基础
强夯法或分层碾压法通常是山地惯用的地基处理方法，其优点是施工速度快、设施工艺简单、工程造价低等，但强夯法也存在较大缺点：
1.夯后地基均匀性不理想。从地基土承载力、压实度、压缩模量等力学指标来看，夯点下相对较高，夯点外也即各夯点间却相对较低，同时表层指标高，下层指标低，且越向下越低。
2.建筑物及道路建设施工时，地表土层要挖除，造成强夯加固效果最好的表土层反而用不上，是一种浪费。故此，遇到填土较厚需分层强夯时，应采用下层强夯法+表层碾压法处理，既节省成本，又能达到预期效果。
3.受山地地势高低等条件限制，夯后地基会出现不均匀沉降。
4.因填料粒径不同也会产生差异沉降。当建筑小区某一小范围内的挖方为土质，其粒径一般较为均匀、单一，用作填料时可谓级配不良。当挖方多为强风化、中风化岩石时，则易在填方区小范围内形成填石层，强夯时，表层石块直接被击碎形成细小颗粒，形成土石混合料，自然较为密实;但下层石块以及夯点间的石块则多被击碎为碎屑或碎石，其粒径仍然很大，这时碎屑间就存在很大的空隙。这种地基土的特征是承载力高但孔隙率大。经雨水作用，碎屑颗粒将排列得更紧，位于表层的土颗粒则随雨水下渗，充填了碎屑间的空隙，最终导致地表土下沉开裂，破坏了强夯加固效果。
由于填石在场地内的分布呈随机性，场地地基土的不均匀沉降也相应出现随机性。防止这种情况发生的措施是：分层回填，把同一土源的土石料分散推铺，并控制毎层厚度不超过2m，同时考虑上下层填料的粒径搭配。
四、工程案例
深圳宝安龙华片区某学校场坪及边坡工程(注：图1中平行水平线为挖方区，斜线为填方区)如图1所示：
图1
该场地为剥蚀山丘，大体东高西低，中西面及南部局部各存在一凹地，建筑方案东面形成高切坡，按坡率法放坡处理，西面为现存厂房，交界处已形成人工边坡(长约250m)，未加任何支护，西及南面形成填方边坡(长约112m)，两类边坡均拟用毛石挡墙支护。该工程面临的问题除挖填方平衡计算外，尚有场地西面的边坡支护、填方边坡挡土墙支护及两处凹地回填碾压等问题。按原建筑方案将标高88m以上土层挖除，除部分用以回填场地两处凹地外，其余需外运处理。经岩土工程师和设计人员现场踏勘、分析，再经挖填方平衡计算，认为开挖面标高定在85m，较为合适。其外运方量及费用、两类挡墙边坡支护高度及费用、回填碾压方量及费用对比见表1：
表1 外运方量及费用、两类挡墙边坡支护高度及费用、回填碾压方量及费用对比
方案 外运 已有边坡支护(毛石挡墙) 填方边坡支护(毛石挡墙) 回填碾压 新旧方案费用比较
方量 费用 高度 费用 高度 费用 方量 费用
原方案 约17.5万方 约610万元 8～14m
(平均11m) 约55万元 2～13m
(平均9m) 约30
万元 约6.6
万方 约33
万元 约728万元
新方案 约19万方 约660万元 5～11m
(平均7.5m) 约38万元 2～10m
(平均5m) 约16
万元 约2
万方 约10
万元 约724万元
按新方案进行场坪及边坡挡墙支护，要比原方案略为经济，但新方案有如下好处：
1.降低了回填层厚度之后，填土处理将变得较为简单、处理效果也会变得较好，土层承载力及强度将提高。
2.建筑平面降低后，西面的边坡及填方挡墙变低，支护将变得容易、边坡及挡墙稳定安全系数提高。
3.建筑平面降低后，(作为坡顶建筑物)楼房稳定安全系数提高，另外，能与外界交通、各种管线相顺接。
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