随着西部大开发和城镇化的不断推进，工程建设可利用的土地资源日益紧缺，城市发展越来越受黄土丘陵沟壑地形地貌条件限制，为满足城镇发展需要，人们通过挖山造地、黄土开塬工程来不断拓展城市发展空间，建造新城区。黄土丘陵沟壑区大面积工程建设平整场地多需要大挖大填，有些工程填方厚度甚至可达100 m以上。我国西北地区大范围大厚度的填方工程近年来很多，如延安新区、延安新机场、吕梁机场、兰州城市扩建等。在西南地区，也有一批高填方机场建设工程。

在高填方场地，近年来面临的主要工程问题是填方体的稳定性问题和填方地基的沉降问题。

（一）填方体的稳定性问题

山区机场高填方项目的设计和施工要求相对严格，但时有发生的高填方边坡滑坡灾害仍不断挑战着这一战略的科学性。例如，宜昌三峡机场灯光带2次滑坡、云南丽江机场西侧跑道滑坡、贵州某机场滑坡、九黄机场滑坡、攀枝花机场多次滑坡等均造成了重大财产损失或严重社会影响。究其原因，以往对边坡稳定性的研究多集中在自然边坡或挖方边坡，而对高填方边坡问题研究较少，关于高填方边坡滑动过程的原位监测与时空演变规律也鲜有报道。

某机场跑道高边坡（图4-4）在2014年初开始填筑，至2015年4月25日，还未完成所有填方工程。在填方过程中，坡体即发生相应的变形。第一阶段为初始变形阶段（2015年1月16日—2月15日），滑体平均沉降速率3.5 mm/d，变形从无到有，逐步产生裂缝，变形曲线表现出相对较大的斜率，但随着时间的延续，变形逐渐趋于正常状态，曲线斜率有所减缓；第二阶段为匀速变形阶段（2月15日—4月25日），滑体平均沉降速率下降约 80%，下降为0.87 mm/d，在第一阶段变形的基础上，填筑体基本上以相近的速率持续变形；第三阶段为加速变形阶段，于2015年4月25日发生滑动破坏（图4-5）。

经过对该高填方机场边坡滑坡成因分析可知：

（1）山区高填方边坡蠕滑过程中，变形以沉降为主，兼有明显水平侧向位移，属于典型的人工加载的“后推式”滑坡类型，滑移面一般呈前缓后陡的形态。空间上，裂缝形成与发展一般经历后缘拉裂缝形成、中部侧翼剪切裂缝产生和前缘隆胀裂缝形成3步；时间上，变形一般包含初始变形、匀速变形、稳定收敛或加速变形3个阶段。

（2）山区机场高填方边坡中填筑土体或原地基土体中相对软弱夹层在超孔隙水压力和上覆填筑体高压力作用下，一般最先发展成滑移面。

图4-4　某机场跑道高填方工程

图4-5　某机场跑道高填方滑坡断面图

（3）提高填筑土体压实度、降低水位、设置土工织物均能有效提高山区高填方边坡的稳定性，但原地基处理合格与否直接决定其上部高填方边坡能否稳定。原地基处理合格后，填土压实系数不宜小于0.93。

可见，高填方边坡的稳定性问题与其特有的较大的竖向沉降有关。另外，须对原地基土进行处理，保证填土质量，而且应控制施工工期，不宜填筑速度太快，以便于填土层的充分固结。某机场跑道高填方滑坡治理工程如图4-6所示。

图4-6　某机场跑道高填方滑坡治理工程

（二）填方地基的沉降问题

填方地基的沉降变形一般包括两部分，一是重力作用下填方体自身的压缩变形，二是填方体下部土体在上覆土压力作用下的压缩变形。大厚度填方体的压缩固结过程是比较缓慢的，往往会在工后几年甚至几十年持续进行。

但是，高速公路、铁路和机场等设施对于沉降的要求非常严格，稍稍大的差异沉降可能就会严重影响正常使用。因此，对高填方长期工后沉降的预测和控制成为该类工程成功的关键。某高填方工程沉降监测断面如图4-7所示。

图4-7　某高填方工程沉降监测断面

高填方的长期工后沉降和时间的对数之间近似呈线性关系（图4-8）。这些结论是根据有限数量的调查得来的，其中以碎岩石填料居多。在我国，高填方工程往往是削山填谷，挖方和填方量巨大，通常利用挖方的土石料就地填方，因而各个工程所用填料之间差异很大，填筑方式也不尽相同。因此，很有必要对我国典型的高填方工程进行长期系统的监测，建立起相关的数据库，为设计和研究提供现场实测数据。(www.daowen.com)

图4-8　某73 m高填方沉降与时间的关系

目前，国内高填方一般是在少水情况下由人工填筑而成的，对工后可能发生的湿陷沉降没有给予足够重视，并且不同地区地下水文地质条件复杂程度不同。因此，需要对我国典型的高填方填料进行有针对性的深入研究，并在设计和施工阶段采取措施加以预防。

回填土体的工程性质取决于土的物质组成、压实程度及含水状态。一般来说，压实填土的工程性质是比较好的，具有一定的密实程度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。利用压实填土作为建筑物地基时，不得使用淤泥、耕植土、冻土、膨胀土以及有机物含量大于8%的土做填料。

填土地基土的工程特性：

1.结构疏松，孔隙大，密实程度不均匀

填土填筑质量控制不严，土体压实程度不够，是导致土体结构疏松，孔隙大的主要原因。另外，由于填料多为挖山所取，其中有体积较大的泥岩块，本身不易压实，块体间也留有较大的孔隙，也致使填土结构疏松，孔隙大。比如在某填土场地进行的动力触探检测中，发现其锤击数非常不均匀，检测结果比较直观地反映出填土的不均匀性。

2.固结未完成，下沉量大

填土施工完成后，尤其是深厚填土，下部填土在上部填土自重荷载作用下压密下沉，变形持续发生，尚未完成，若此时在填土上进行工程施工，会使下部地基土进一步下沉，最终导致建筑物出现较大沉降量。

3.含水量低，遇水易沉陷

填土施工过程中，现场开挖的土体含水量较低，土体较为干燥。若在填土时对填料的颗粒大小及含水程度控制不严，也直接导致填土不密实。填土施工完成后，若后期场地防排水条件不良，造成场地积水及下渗，也将导致填土地基的大量下沉。填土上某建筑物地基不均匀沉降开裂如图4-9所示。

近些年来，在填土地基上进行的工程建设活动越来越多，发生在此类地基上的工程病害问题也越来越多的情况下，为了更好地进行城市工程建设活动，提高建筑物的安全性能和可靠程度，避免和减少此类病害对建筑物安全使用的影响，有效解决填土工程问题已然成为迫在眉睫的工程任务。

图4-9　填土上某建筑物地基不均匀沉降开裂

填土地基不均匀沉降控制措施：

第一，建筑平面布设要求。可采用挖方区先建，填方区后建的施工顺序。重要建筑物宜布置在挖方场地，次要建筑物或对差异沉降不敏感的建筑物可布置在填方场地。对差异沉降敏感的建筑物不得横跨填挖方场地布置。填方场地上的建筑物填土地基厚度不宜相差较大。厚度大于30 m且不均匀的填方场地不宜布置建筑物。建筑物宜尽可能沿原地形等高线方向平行布置。

第二，地基处理措施。填土上多采用挤密法处理或挤密法处理后再采用桩基础。另外，可根据实际情况采用强夯法+灰土垫层进行填土地基处理。

第三，要设计合理的基础形式及上部结构。除了采取必要的地基处理措施外，建筑物宜采用特殊的基础形式及上部结构形式，增强建筑物抵抗不均匀沉降的能力，如采用桩基础、筏板基础、十字交叉梁条形基础。上部采用框架结构、钢结构或剪力墙结构等。填方场地建筑物布设沉降缝，缝间距不宜大于30 m，挖填交界部位、原地形起伏较大部位均应布设。对重要构筑物，可预先在基础下设置变形调整结构。

第四，防排水措施。对于地面防排水，可采用灰土或混凝土封水，增加地面坡度，以利于地表排水。不宜设计水面和种草，慎用渗灌、喷灌、滴灌等系统。排水管道宜设置为不易渗漏的钢筋混凝土防水管道，而且可预留降水井位置，若地下水上升可采取降水措施。

如果能做到以上填土施工的要求，保证填土的质量，将会大大降低填土地基病害的发生。此外，由于填土地基规模大、造价高，应注重技术和经济两方面的研究。高填方地基的沉降是一个很复杂的问题，需要长期的监测可能才会得到确切的结果。填方地基上的工程建设需要我们在时间换安全、空间换安全和资金换安全中间做出抉择，最好能综合平衡考虑。