關(guān)于填土地基處理方法的探討

徐大偉 王 佳

1 概述

填土是指由人類活動而堆積的土。按其回填成分可分為:雜填土、素填土、沖填土和壓實填土。在工業(yè)與民用建筑勘察設(shè)計中經(jīng)常遇到各種類型的回填土，由于回填土的土質(zhì)構(gòu)成復雜，堆積方式各異，規(guī)律性差、工程性質(zhì)獨特，因此對填土進行勘察評價與地基處理一直是工程地質(zhì)工作的難點。近年來我們通過一些工程項目在這方面進行了有益的探索和實踐，對填土地基的工程性質(zhì)和如何處理提出一些初淺的看法和認識，供大家參考。

2 填土的工程性質(zhì)

首先，填土的不均勻性是其突出的一個特點。由于其組成成分復雜，堆填的方法、時間和厚度的隨意性，其中尤以雜填土的不均勻性最為顯著，而素填土和沖填土的組成物質(zhì)比較單一，不均勻性較雜填土略好一點。

其次，填土的抗剪強度和承載力低。填土是一種欠壓密土，在自身重量和大氣降水下滲的作用下有自行壓密的特點，自重壓密所需的時間長短與填土的物質(zhì)成分和顆粒組成有關(guān)，一般粉土和粘性素填土需10年～15年，而含有大量有機質(zhì)的生活垃圾填土的自重壓密時間可長達30年以上。

再次，填土密度低，固結(jié)程度低。填土的壓縮性則很高，與相同干密度的天然土相比，填土的壓縮性比天然土要高得多。填土地基在上部荷載作用下，易產(chǎn)生較大沉降。

另外，填土由于土質(zhì)疏松，孔隙率大，結(jié)構(gòu)性差，在地下水位以上的稍濕填土，浸水后會產(chǎn)生較強的濕陷，新填土的濕陷性比老填土大，同時，浸水后濕陷量隨上部荷載的增加而增大。

3 填土地基處理原則

填土地基的上述工程性質(zhì)，常給基礎(chǔ)設(shè)計和施工帶來不少困難，因而在選擇基礎(chǔ)類型和處理措施時要特別慎重。填土地基處理方法多種多樣，選擇處理方法時應(yīng)根據(jù)勘察測試成果、建筑物的重要性等級、基底荷載、埋深等因素，并結(jié)合工程加固效果、經(jīng)濟費用、工程周期、環(huán)境影響等方面綜合考慮。對一般建筑而言，當填土厚度不大時，可采用換填法等淺層處理方法。如填土厚度較大，則可考慮用強夯法和孔內(nèi)強夯法(DDC法)加固地基;對于重要性較高建筑物，在高填方地段可考慮采用樁基礎(chǔ)。下面就幾種常用填土處理方法的機理和適用性進行技術(shù)、經(jīng)濟分析。

1)換填法:即將松軟的填土全部或局部挖除，然后采用級配砂石、灰土、素土分層碾壓至基底標高，并控制墊層的壓實系數(shù)。換填法的處理深度一般在3 m以內(nèi)比較經(jīng)濟。此法適用于地下水位以上的填土處理和輕型建筑物。確定墊層厚度時應(yīng)考慮置換軟弱土的厚度及下臥層的承載力;確定換填墊層的寬度時，應(yīng)考慮側(cè)面土的強度，防止墊層向側(cè)面擠出，通常是按擴散角法或根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗確定墊層寬度。在機理上換填法對填土地基的加固主要起到三個方面的作用:a.提高地基承載力;b.減少沉降量;c.調(diào)整了地基的均勻性。

2)強夯法:強夯法具有工期短、施工簡便、經(jīng)濟節(jié)省等突出優(yōu)點，在砂土、回填土、碎石類土、粘性土及濕陷性黃土等軟弱地基加固中得到廣泛應(yīng)用，尤其是應(yīng)用于回填土，設(shè)計及施工工藝均較成熟。一般來講在無深厚軟粘土下臥層，要求加固深度小于15 m的情況下，強夯法是加固松軟回填土的首選方法。強夯利用夯錘自由下落的巨大沖擊能和所產(chǎn)生的沖擊波使土體內(nèi)出現(xiàn)排水網(wǎng)絡(luò)，土的透水性驟然增大，孔隙水迅速排出，孔隙水壓力很快消散，從而產(chǎn)生很大的瞬間沉降，使土體壓密，強度大幅提高。由于夯擊能大，加固深度也比較大。近幾年在國內(nèi)一些采用強夯法加固粘性填土的工程實踐中，嘗試在夯前和每次夯完后添加一定量的渣石料等添加材料，通過動力置換，可以提高土的透水性，加強排水通道，從而大大改善粘性填土的加固效果，積累了一定的成功經(jīng)驗，值得借鑒。另外，采用強夯加固地基應(yīng)充分考慮施工振動和噪聲對周圍建筑物和環(huán)境帶來的不利影響。

3)孔內(nèi)深層強夯法(DDC法):此法是通過沖擊和振動等擠密成孔方法成孔至預定深度，然后自上而下分層填料強夯或邊填料邊強夯，形成高承載力的密實樁體和強力擠密的樁間土。其作用機理是通過擠密成孔使樁間松散土擠密，然后通過分層填料強夯或邊填料邊強夯，使樁間松散填土再次得到擠密，從而加快地基土的排水固結(jié)沉降速度，同時樁體和擠密后的地基土共同組成基礎(chǔ)下的復合地基，從而提高地基土的強度和減小地基變形。目前在山西省、陜西省內(nèi)孔內(nèi)深層強夯法加固軟弱地基運用十分廣泛，也取得了較好的效果。

4)鉆孔灌注樁基礎(chǔ):在深厚填土地段，對于建筑物重要性高的建筑物，可考慮鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，灌注樁穿透填土層，樁端支撐于堅實土層上，結(jié)構(gòu)荷載由樁基礎(chǔ)來承擔，從而減小建筑物沉降。此外，對于地基填土厚度變化較大的地段，應(yīng)考慮變剛度調(diào)平設(shè)計，即通過調(diào)整樁徑、樁長、樁距等改變樁基支撐剛度分布，以使建筑物沉降趨于均勻、承臺內(nèi)力降低的設(shè)計方法。同時也降低了工程造價，節(jié)省了成本。

4 結(jié)語

在工程勘察階段對填土的物理性狀和可利用性進行科學評價是地基處理和基礎(chǔ)設(shè)計的前提和關(guān)鍵，必須根據(jù)填土的不同種類和性質(zhì)確定適宜的勘察測試方法，具體實施時應(yīng)側(cè)重于多種手段的綜合運用。就填土地基處理而言，方法很多，各種處理方法都有它的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點。因此，對每一具體工程都要進行具體細致的分析，應(yīng)從建筑物特點、地基條件、設(shè)計要求、工程費用以及當?shù)夭牧稀C具來源等各方面進行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法，而地基土的特性及其對各種加固方法的適應(yīng)性則是最為重要的。

通過各種方案比較，定出基礎(chǔ)類型，同時按變形條件控制地基和基礎(chǔ)的設(shè)計，防止基礎(chǔ)可能因不均勻沉降引起建筑物開裂。另外要把地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)作為整體來考慮，使上下共同協(xié)調(diào)作用，調(diào)整建筑物的不均勻沉降。

目前，國內(nèi)外對各種填土地基處理方法在理論研究上尚不成熟，雖然在一些工程應(yīng)用中積累了一定的實踐經(jīng)驗，但是在加固機理的認識和設(shè)計理論的開發(fā)方面還處在半理論半經(jīng)驗的初級階段。本文僅對幾種常用填土地基處理方法從機理和適用性上做初淺的探討，僅供類似的工程參考。

[1]JBJ 79-2002，建筑地基處理規(guī)范[S].

[2]GB 50021-2002，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[3]CECS 197∶2006，孔內(nèi)深層強夯法技術(shù)規(guī)程[S].

[4]JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].