填土场地的岩土工程勘察

AllenPomer

工程特性，从而探讨对填土场地勘察的必要性。
关键词：填土场地 工程性质 与一般土体的特性差异 案例分析
随着城市发展的不断加快，地下管网的不断密集，棚户区的大力改造，城市人口的不断增多，城市规模的不断扩大，部分近郊区域或周边城镇的战略规划，紧邻城市相互延伸逐步发展为城市集群，轨道交通建设得到了大力的发展。这些场地已经或将要进行的工程建设中，越来越多的岩土工程勘察需要对填土场地的岩土条件及地质环境进行查明、分析以及评价。本文结合工作经验，浅析填土工程特性，探讨填土场地勘察的必要性，从而确保整个工程设计和施工能够顺利进行，有效提高建筑施工安全。
一 概述
填土系指由人类活动在地表形成和任意堆积的土层。其堆积条件、堆积时间，特别是物质来源和组成成分都是有所差异的。按照其物质组成和堆填方式可以分为素填土、杂填土、冲填土和压实填土。素填土天然土经人类扰动堆填而成，由碎石土、沙土、粉土和粘性土等一种或几种材料组成，不含或只含少量杂质。其特点是；不具天然土的结构和层理，且颜色发暗或颜色不均。杂填土含有大量建筑垃圾，工业废料或生活垃圾等杂物。冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土，其特点是：颗粒组成随泥砂的来源而变化，土层分布不均匀，多呈透镜体或薄片出现。压实填土是按照一定的标准控制材料成分，密度，含水量分层压实或夯实而成，其密实度可人工控制，土质可进行严格选择。在此，笔者只对前三种填土进行评价。
二 工程性质
2.1不均匀性
填土由于其堆积条件、堆积时间、堆积物质成分的差异，造成填土性质的很不均匀。因受原始地貌、分布范围及人为随意性影响，填土厚度也不具均一性，缺乏规律，往往在很小范围内就有很大的变化，由于时间跨度大，从新近堆积至上千年，形成了性质各异的堆填层。
2.2自重压密性
填土是一种欠压密土，在自身重量和大气降水下渗的作用下，有自重压密的特点。其自重压密所需的时间长短与填土的物质成分和颗粒组成有关。时间短的需1～3年，如大块碎石。而含有大量有机质的生活垃圾填土的自重压密时间可长达30年以上。
2.3变形大有湿陷性
就其变形特性而言，填土是一种欠压密土，往往取决于堆积时间、物质组成成分和颗粒组成成分、结构疏松，除在正常荷载作用下的沉降外，还存在自重压力下沉降及湿陷变形的特点。在干旱和半干旱地区，往往具浸水湿陷性，对生活垃圾土还存在因进一步分解腐殖质而引起的变形。一般新填土最具湿陷性。
2.4高压缩性和低强度
填土由于物质成分异常复杂，生活垃圾的腐烂及堆填的随意性，导致空隙较大。不同物质成分直接影响填土的工程性质。所以其抗剪强度低，承载力低，具有高压缩性和很低的强度。当建筑垃圾土的组成物以砖块为主时，则优于以瓦片为主的土。建筑垃圾土和工业废料土，在一般情况下优于生活垃圾土，因生活垃圾土物质成分杂乱，含大量有机质和未分解的腐殖质，具有很大的压缩性和很低的强度。即使堆积时间较长，仍较松软。
2.5 腐蚀性、污染性
场区内分布的填土中局部含生活垃圾，随着有机物的降解，有害物质逐渐弥散到周围土体中，对土壤造成污染，甚至对地下水造成污染，如露天垃圾填埋场周边居民饮用水源发黑发臭。通过对生活垃圾取样进行腐蚀性试验，生活垃圾对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具弱腐蚀性。
三 填土和一般土体比较
由于填土有其特殊而复杂的成分和结构，其沉降机理也具有一定的复杂性。填土的成分中既有无机物，也有有机物；既有坚硬的金属和玻璃，也有柔软的布和纸；既有不易降解的塑料，也有极易降解的瓜果菜叶等等。这些成分不同、形态各异的物质，性质各不相同，而且，水和微生物等在填土中的作用也与一般土体有差别。表3-1列举了土力学中关于土的基本假设以及控制方程中隐含的一些假设，并列出了填土的相应性质。
表3-1填土与一般土体的比较
填土与一般土体的比较
比较项目填土一般土体
基本特征不均一，各向异性均质各向同性材料
骨架变形大骨架只有微小变形
组元可压缩颗粒不可压缩
骨架质量守恒骨架质量将分解减少
可以看到，填土的性质与一般土体有显著的不同。填土的组元成分、尺寸和形态各异，分布也不均匀，因此，填土往往属于非均质、各向异性的材料，填土的这一性质可能导致填埋体的不均匀沉降。不均匀沉降对地表排水、覆盖层安全、地基稳定都有重大影响。
四 案列分析
某水管线工程对承载力、地基变形、地层均匀性和地基稳定性具有较高要求，由于拟建水管线路大部分沿现状道路敷设，其大部分土体表层均为填土，堆积时间不同，厚度不一，局部填土厚度达8.7m，成分复杂。为便于对填土地基进行处理，给出填土的平面分布图及埋深、层底标高等值线图。在填土的地基处理上，其处理方法的选择，应从施工工法着手，综合考虑加固效果、经济费用、工程周期、环境影响，以及地区经验等进行综合比较。
4.1置换及拌入法
（1）换填垫层法：将基底下一定深度的软弱土层挖除，然后回填以无侵蚀性的压缩性较低的材料，经过分层夯实至要求的密实度为止，使其满足结构对地基强度和稳定性要求。通过垫层应力的扩散作用，可减少垫层下天然土层所承受的压力，并可降低地基的沉降量。另外，下卧层软弱土层中的水分，也可以部分地通过垫层排出，从而能加速软土的固结。适用于浅层填土场地处理，且造价较高。
（2）石灰桩法：石灰桩法用机械或人工的方法成孔，然后用不同比例的生石灰（块或粉）和掺和料（粉煤灰、炉渣等）灌入，并进行振密或夯实后形成石灰桩柱体，桩体与桩间土形成石灰桩复合地基，以此来提高地基承载力，并减小地基沉降，满足地基基础设计要求。石灰桩法操作简单。桩长有限，复合地基承载力不宜超过160kPa。
4.2振密挤密法
（1） 强夯法：利用夯锤的强大冲击能量使地基产生强大的振动和很高的动应力，从而提高地基土的强度并降低压缩性。工艺简单，效果明显，可根据场地周边环境及填土分区，合理布置加固范围。但因加固深度有限，一般在10m以内。当场地与周围建筑物距离较近，施工噪音、震动很大，扰民问题严重，实施时存在不确定性。
（2） 重锤夯实法：利用重锤自由落下时的冲击能来夯实浅层地基，使表面形成一层较为均匀的硬壳层。沉降控制深度较浅宜小于6m，对于深厚杂填土不适用。在居民区不能使用，因为居民区内旧房多，结构性能又差，旧房受到震动后易产生裂缝或其它不良后果。 五 结论
总的来说，随着城市城市群的不断发展，国家基础建设的大力推动，这些场地已经或将要进行的工程建设中区域中的填土无法满足建筑地基承载力的要求，且自身还有一定的沉降量，分析填土的具体分布、利用厚度、填土物质成分、颗粒级配及填土的均匀性、压缩性、密实程度和湿陷性；地下水和地基土对建筑材料的腐蚀性，地表水和地下水的水力联系等都是填土工程需要勘察和探讨的主要内容。
参 考 文 献
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