高原河谷地区 陡坡建筑工程地基处理工法

戴青峰 张付州 邓勇

中交一公局第六工程有限公司 天津 300450

1.前言

在广袤的高原大地上，因雪山融化而长期自然作用形成了高原河谷地形，而根据人类发展路程，沿河而居已形成传统，因雪山融化而形成的地貌，通常会出现陡坡地段，并且自然资源也偏于该地段展现出来，因此不论是居民建筑还是工业建筑，都涉及此类地貌，同时，建筑工程地基极大程度上影响了建筑质量，同时如本工法依托项目，所在区域厂区所占面积达13.5亩，在陡坡上建立较为平坦的厂区相对来说较为困难，处理不好则会产生不均匀沉降，为了将此类地貌的地基处理成功经验推而广之，经过总结和提炼，我部特制定了本工法，为今后的类似施工提供参考和借鉴。

图1 依托项目所在地地形图

2.工法特点

2.1效率高。采用自行研发的《一种软基换填料斗》，配合常规挖掘机进行软基换填，极大提高了软基换填效率，同时节省了机械燃油消耗。

2.2节省工期。通过对现场实际地貌的踏勘，结合软基换填、挡土墙施工、开挖、处理场坪等各工序特征，将各工序准备工作提前，并根据各工序所需施工条件进行分析、排摆，现场进行有效施工，从而实现各工序有质量的衔接好，节省工期。

2.3施工质量高。通过采用挡土墙分节段浇筑技术、提高了挡土墙施工质量；采用试验数据先行，分台阶回填碾压，测量数据跟踪等一系列技术措施，提高了场地内的地基施工质量。

2.4经济效益好。提高软基换填效率后，间接提高了经济效益，同时采用技术措施将开挖、回填、挡土墙施工紧密连接在一起，减少了施工过程中不必要的土方倒运、机械格外作业，也提高了经济效益。

3.适用范围

高原河谷陡坡地带建筑工程基础部分施工。

4.工艺原理

采用地质勘探及现场踏勘，对拟建场地进行综合评估分析，对现状和涉及图纸进行对比，明确需要进行的工序，通过试验数据分析，明确现场需要进行各项工序特点，做好现场施工准备，如明确施工工艺、机械、质量、技术指标等，抓工序衔接，排摆现场各工序施工先后顺序，并按照“清表→软基换填→挡墙基础施工→挡墙竖向分节段浇筑→挡墙墙背回填→场坪部分开挖台阶→开挖山体→场坪分层回填至挡墙浇筑高度→重复第4、5、7、8步，直至挡墙浇筑至设计高度”进行施工，而后进行测量数据跟踪，以进行处理效果进行评价。

图2 项目拟建地点原始地貌 图3 建筑位置剖面示意图

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

清表→软基换填→挡墙基础施工→挡墙竖向分节段浇筑→挡墙墙背回填→场坪部分开挖台阶→开挖山体→场坪分层回填至挡墙浇筑高度→重复第4、5、7、8步，直至挡墙浇筑至设计高度。

5.2 清表

根据现场实际情况，对山体表面进行清表，并将合适植物生长的土留存，以备恢复坡面、绿化带等使用。

对沿河河滩上的草皮进行剥离放好，进行专人养护，根据后期需求进行移植。

5.3软基换填

采用挖掘机对淤泥表层进行清淤，并结合地勘报告对基底进行挖验，以确定换填实际深度，监理同意后，进行大面积换填。

采用自行研发“软基换填多功能挖斗”进行剩余淤泥挖除及换填材料填筑。具体为挖掘机将普通挖斗拆除，换为我部自行发明的“软基换填多功能挖斗”，通过连接部件与挖掘机大臂进行销接，将各销接部位打黄油进行润滑。操作挖掘机进行行左侧装填换填料（此时可转变背挡板位于右侧限位挡块处）。进行换挖作业时，操作挖掘机将挖斗进行右侧正常挖取软基，进行弧形挖斗挖取时，本实用新型会以顶部为圆心，进行逆时针转动，挡板在挖取土的时候，向左侧移动，与此同时，原左侧装换填料会因挖斗转动、挡板顺时针方向摆动而进行填料作业，待右侧装满软基料时，左侧换填料也填筑完毕。以此类推，将软基换填完毕。

软基换填完毕后，采用压路机对换填部位振动压实，若换填深度较深，压路机在每层换填后进行逐层压实。

1、限位挡块；2、可转变背挡板；3、弧形挖斗主体；4、与挖机大臂连接部件；5、斗齿；6、临时支撑；7、垫板。

图4 软基换填多功能挖斗

5.4挡土墙基础施工

挡土墙施工前应进行验槽，并检挡土墙埋置深度、基础宽度、混凝土配合等。

由于挡土墙在高原河谷陡坡地段一般处于河滩处，此处虽经过处理，但为了防止挡土墙不均匀沉降，除设置沉降缝外，在沿河大部分地段还设置了底部钢筋混凝土地梁（图6挡土墙底部分）。因此需先实施挡土墙基础（钢筋混凝土）施工。

设计上一般为在挡土墙底部（含墙趾）设置钢筋混凝土，实施上采用模板进行约束，进行施工，同时对混凝土与后期浇筑截面进行凿毛处理。

图5衡重式挡土墙截面 图6衡重式挡土墙基超深处理

5.5挡土墙分节段浇筑

1、在浇筑混凝土前，需测量模板顶面标高，和设计标高比较，用双面胶带在模板顶标出混凝土浇筑位置。混凝土采用运输罐车运送，运至现场后，检测其坍落度，采用吊车吊料斗法浇筑。

2、挡土墙基础采用C20片石混凝土浇筑，石料按设计图纸选用，强度不低于30MPa，厚度要不小于15cm。采用装载机运送到施工现场存放，使用时，用挖掘机抓斗入模，人工进行摆放。挡土墙基础在施工中沿纵向10m～15m要设置一道沉降缝，缝宽2cm，以沥青麻絮填塞。

3、混凝土振捣时，振捣棒插入间距不能过大，控制在30cm为宜；振捣棒插入点距离模板不能大于10cm，且每次振捣棒振捣时间不小于30s。

4、混凝土浇筑过程中，若出现泌水现象，及时用盆或其他工具将浆体排出，防止出现漏浆现象。同时，派专人观察模板情况，出现跑模、胀模情况及时处理。

5、混凝土浇筑和片石的掺入宜同步进行。浇筑时采用分层浇筑，每层厚度不超过30cm，大致水平，分层振捣，边振捣边往里加片石，片石掺入量不超过C20片石混凝土体积的20%，且在施工前计算出片石的使用量，采用人工摆放的方式加入片石，上下层连接一般采用外露10cm～15cm的方式。

6、加片石时应注意，片石与模板之间的距离不得小于10cm，片石与片石之间的距离不得小于20cm。在浇筑前每一石块用干净水洗静使其彻底饱和，底层亦应干净并湿润。

7、混凝土浇筑工作宜连续进行，一次浇完，并应在前层所浇的混凝土尚未初凝以前，将此层混凝土浇筑捣实完毕。若出现停电、拌和站故障等情况，混凝土供应不及时，现场及时将已施工的振捣平整，人工安放连接石，待下次浇筑前洒水湿润表面。

8、混凝土浇筑完毕后，基础顶砌筑成锯齿状，以便后续施工与墙身混凝土的粘结。

10、挡土墙墙身按设计图进行泄水管的布设。

5.6墙背回填

施工前应检验墙背填筑所用的填料的重度、强度，同时应检验墙身材料的物理力学指标。

墙背回填必须在混凝土强度达到设计强度70%以上方可填筑。回填材料按照图纸设计要求宜选用透水性较好的砂砾石，回填时分层填筑，分层夯实。分层厚度宜为10～20cm，分层夯实厚度不大于15cm，压实度不小于设计值。墙背回填碾压1m范围内采用人工配合小型打夯机进行夯实，1m以外可用压路机碾压密实，压实度控制以图纸设计为准。

同时根据泄水孔位置，进行卵石反滤层、粘土层进行实施。

5.7场坪部分开挖台阶

按照宽度≥2m，高度30cm，坡度2%（向内倾斜）由低处至高处开挖台阶，并于台阶一侧预留运输便道。

5.8开挖山体

施工前应检查检查平面位、标高、边坡坡率降排水系统，施工中应检验开挖的平面尺寸、标高、坡率、水位等。编排开挖施工应检查检测和监控系统，监测、监控发方法应按现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》的规定执行。施工结束后，应检验边坡坡率、坡地标高、坡面平整度等。

开挖过程按照开挖边线，由上至下进行，不得掏“神仙土”，并与防护工程、排水工程同时进行。

5.9 分层回填碾压

采用开挖山土，沿预留便道，对场坪开挖台阶不部分进行分层回填夯实，每层回填300mm，进行夯实，夯实后密度≥94%，边角处必须补夯密实。

根据试验数据，需控制每层填筑厚度、辗迹重叠程度、含水量控制、回填土有机质含量、压实系数等。分层回填时，应在下层的压实系数经试验合格后进行上层施工。填筑厚度及压实遍数应根据土质、压实系数及压实机具确定。

振动压实：3～4遍（250～350mm）、柴油打夯：3～4遍（200～250mm），施工结束后，应进行标高及压实系数检验。

6.材料与设备

表1 主要材料设备

7.质量控制

7.1 钢筋制安质量措施

钢筋的表面保持洁净无损伤，油漆污染和铁锈等在使用前清除干净。带有颗粒状或片状老锈的钢筋不能使用。钢筋使用前调直，使其无局部弯折。钢筋安装位置、间距、保护层及各部位钢筋的大小尺寸均应严格按设计图纸及有关文件的规定进行施工，横平竖直、间距均匀。钢筋焊接头按设计图纸要求，焊接处的屈服强度应为钢筋屈服强度的1.5倍，接头采用电弧焊，钢筋焊接及绑扎工艺质量控制及允许误差严格遵照设计规范执行。在钢筋与模板之间设置强度不小于设计强度的混凝土垫块，保证混凝土的保护层厚度。

7.2模板工程质量控制

1）采用有足够强度和刚度的合格模板：能承受混凝土浇筑和振捣的侧向压力和振捣力，防止产生位移，确保混凝土结构外形尺寸准确，并有足够的密封性，以避免漏浆。拆下的模板应及时清理、维修和涂刷好隔离剂，以备待用，变形、破损的模板禁止使用；

2）模板固定牢固后，浇筑时还必须指派专人随时观察及检查，防止跑模。

表2 模板、支架质量控制标准

7.3混凝土浇筑质量控制

拌制现场浇筑混凝土时，必须严格遵守现场试验室提供并经监理人派批准的混凝土配料单进行配料，严禁擅自更改配料单。

采用固定拌和设备，设备生产率必须满足本工程高峰浇筑强度的要求，所有的称量、指示、记录及控制设备都应有防尘措施，设备称量应准确。

混凝土的坍落度，根据建筑物的性质、钢筋含量、混凝土运输、浇筑方法和气候条件决定，尽量采用小的坍落度。

混凝土在浇完后12～18小时后，及时洒水养护，连续保持混凝土面湿润状态，时间不小于14天。

7.4 场地平整填方工程质量检验标准

表3 场地平整填方工程质量检验标准

表4 挖方场地平整土方开挖工程的质量标准

7.5 挡土墙施工质量控制

片石混凝土挡土墙应符合以下基本要求：

（1）地基承载力、基础埋置深度应符合设计要求。

（2）混凝土应分层浇筑，施工缝及片石埋放应符合施工技术规范的规定。

（3）沉降缝、伸缩缝、泄水孔的位置、尺寸和数量应满足设计要求；沉降缝及伸缩缝、应竖直贯通，采用弹性材料填充密实，填充深度应满足设计要求。

表5 基坑开挖坡度要求

表6 片石混凝土挡土墙施工控制标准

7.5 边坡开挖质量控制

表7 边坡开挖质量检验标准

8.安全措施

8.1机械设备使用安全

1）在工程区内行驶和进行运输作业的车辆遵守安全管理与施工安全管理规定。在交通要道及交叉路口设醒目标志牌及专职车辆安全指挥人员；

2）所有机械操作人员必须持证上岗，按照操作程序正确操作，严禁违章作业，杜绝酒后上机，操作人员必须按照安全要求正确指挥及操作；

3）施工现场实施机械安全管理安装验收制度，机械安装要按照规定的安全技术标准进行检测。所有操作人员要持证上岗。使用期间定机定人，保证设备完好率；

4）混凝土运输车辆均不准超载、超宽、超高运输；

5）运输车输应文明行驶，不抢道、不违章，施工区内行驶速度不能超过25 km/h；

6）指挥人员统一指挥信号，信号要鲜明、准确。

8.2现场施工的协调与安全管理

1. 边坡开挖前，应清除边坡上方已松动的石块及可能崩塌的土体。

2. 边坡开挖施工区域应有临时排水及防水措施。

3. 开挖坡率严格按照设计坡率实施。

4. 土石方开挖应按设计要求自上而下分层实施，严禁随意开挖坡脚。

5. 开挖至设计坡面及坡脚后，应及时进行支护施工，尽量减少暴露时间。

6. 在山区挖填方时，应遵守下列规定：

1. 土石方开挖自上而下分层分段依次进行，并应确保施工作业面不积水。

2. 在挖方的上侧和回填土未压实活临时边坡不稳定的地段不得停放、检修施工机械和搭建临时建筑；

3. 在挖方的边坡上如发现岩（土）内又倾向挖方的软弱夹层或裂隙面时，应立即停止施工，并应采取防止岩（土）下滑措施。

4. 山区挖填方工程不宜在雨季施工。

有滑坡地段进行挖方时，应遵循先治理后开挖的原则。

开挖前应设置变形监测点，定期监测边坡变形。

9.环保措施

8.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，随时接受相关单位的监督检查。

8.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

8.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。

8.4 对施工现场进行洒水降尘，防止尘土飞扬，污染周围环境。

10.效益分析

10.1经济效益

经过现场施工总结,针对大量软基换填，解决效率问题，以尽早形成后续工作面，同时降低资源消耗，研制高效率换填挖斗，并经现场验证后进行现场实施。接着对挡墙结构尺寸、材料结构进行研究，确定分节段进行浇筑（整体浇筑缺点：模板浪费较为严重，拉杆较多，自上而下投放片石，众多拉杆会有影响，不切合实际，浇筑时，分节段浇筑配合台背填土，可利用台背回填土高度加上罐车高度直接进行浇筑，或罐车配合运送片石的挖掘机进行混凝土布料，节省因高模板导致的泵车费用），同时进行模板设计、分节段浇筑界面处理方案等。场坪问题涉及部位较多,总体安排为：首先对台阶回填料、墙背回填料分别做土工试验，确定土工参数，经过工艺性验证后，确定方案；接着进行挡墙向上浇筑，与此同时，确定台阶分阶方案，原坡面进行台阶开挖，以准备分层回填（同时工艺性验证碾压方案是否达标），开挖山体，进行低处分层回填碾压、墙背回填碾压，以此类推，形成“向上浇筑挡墙→山体开挖→低处回填、墙背回填”的循环，降低现场施工的资源浪费。

解决效率问题，就是节省资源，通过对软基换填工装的创新，提高了挖机换填效率，节省了柴油（不可再生的资源）消耗。同时以技术力量优化现场施工组织，如挡墙分节段浇筑、墙背回填、坡面分阶分层回填、山体随挖随填工艺，既节省了浇筑机械（如泵车）、又省去土方来回倒运的机械费，整体施工后，开始房建、厂房部分施工时，已有已处理后的场坪，满足了现场施工、后台加工等各类地方的布设，文明施工程度也提高了，对社会影响也有积极的作用。

本工程利用软基换填挖斗进行软基换填施工的效益分析情况如表8。

表8 软基换填效益表

采用采用“提前挖台阶+边挖边填”、“挡墙分节浇筑+回填同步”等技术，经经营部门测算，共计节省投资约66万元。

10.2社会效益

1、提高施工效率，减少不可再生资源消耗。

2、缩短工期，加快施工进度，减少对环境影响时间。

11、应用实例

本工法经过拉萨市堆龙德庆区4.6万T/A天然饮品二期水厂建设项目EPC总承包项目得到成功应用。天然饮品项目用地面积13.5亩，填方42390.92m³，挖方38537.2m³，软基换填460m³，挡土墙7611m³，现场投入换填挖斗一个，装载机一台、挖掘机三台、渣土车五台、压路机一台，节约工期约18天左右，节约费用约67万元。