大面積雜填土地基處理方式研究

文/劉凱 河南省機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司 河南鄭州 451161

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雜填土是指土和其他材料的混合料，若對(duì)建筑垃圾和生活垃圾進(jìn)行填埋處理，則會(huì)產(chǎn)生典型的雜填土。雜填土具有組成成分復(fù)雜、各向異性、孔隙率大、密實(shí)度低等不良特性，若處理不當(dāng)則會(huì)引起建筑物的不均勻沉降，對(duì)結(jié)構(gòu)安全、生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅[1]。如何處理雜填土地基是當(dāng)今土木工程領(lǐng)域的一項(xiàng)難題。若待建工程坐落于少量雜填土地基上，則根據(jù)地質(zhì)情況換填素土或級(jí)配碎石等即可；若待建工程坐落于大面積雜填土地基上，換填法的經(jīng)濟(jì)性較差，因?yàn)槠浒瑮壨痢⑻钔岭p重費(fèi)用。沖擊碾壓法、強(qiáng)夯法和擠密渣土樁法是目前3種代表性的處理大面積雜填土地基的方法。本文從多角度分析了該3種處理方法的適用性。

1、沖擊碾壓法

沖擊碾壓法是利用沖擊式壓路機(jī)對(duì)地基進(jìn)行碾壓處理，裝載機(jī)帶動(dòng)巨大的非圓形沖擊輪，依靠沖擊輪的重力及慣性力對(duì)地面進(jìn)行重?fù)簦_(dá)到壓實(shí)土體的效果。影響沖擊碾壓效果的主要因素為機(jī)械沖擊勢(shì)能、碾壓遍數(shù)、牽引速度、土的彈性模量及粘聚力[2]。沖擊碾壓法對(duì)地基土的有效加固深度約為3.0m～4.0m，常用機(jī)械沖擊勢(shì)能為15kJ～25kJ，若分層回填土后采用沖擊碾壓法進(jìn)行地基處理，則分層厚度約為0.6m～1.5m，每層壓實(shí)遍數(shù)為20～40[3]。

沖擊碾壓法適用于處理大面積填土地基，地基土可為粉土、粉質(zhì)黏土、粉煤灰等級(jí)配良好的土，以及無腐蝕性、性能穩(wěn)定、質(zhì)地堅(jiān)硬的雜填土等。沖擊碾壓法正式施工前，宜做試驗(yàn)段選擇沖擊碾壓參數(shù)，參數(shù)的選擇要以處理后的地基土達(dá)到設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)，試驗(yàn)段結(jié)束后再進(jìn)行正式的沖擊碾壓施工作業(yè)。沖擊碾壓法使用的沖擊式壓路機(jī)主要包含沖擊輪和牽引機(jī)，不需提升設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)效率較高，整體運(yùn)行速度平均為3m/s～4m/s。綜上所述，對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)有的大面積雜填土地基，若現(xiàn)狀雜填土深度在1.5m以下，且要求經(jīng)濟(jì)性，可采用沖擊碾壓法進(jìn)行地基處理。

2、強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是使重錘從一定高度下落，利用重錘的沖擊勢(shì)能來加密土體，從而達(dá)到提高土體強(qiáng)度、減少壓縮性的效果。強(qiáng)夯正式施工前，需做試驗(yàn)段來判定適用性和處理效果，若滿足設(shè)計(jì)要求，則需選擇正式施工的強(qiáng)夯參數(shù)，參數(shù)的選取可結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算公式[4]。強(qiáng)夯的有效加固深度與夯擊能有關(guān)，一般為3.0m～11.0m。

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、黏土、素填土和雜填土等地基，且在相同外部環(huán)境下，其有效加固深度和對(duì)土體的加固效果要優(yōu)于沖擊碾壓法[4]。另一方面，強(qiáng)夯機(jī)械運(yùn)送到現(xiàn)場(chǎng)相對(duì)困難，且每次強(qiáng)夯皆伴隨著提升夯錘、校正夯錘、記錄夯沉量等工作，因此，強(qiáng)夯施工的成本相對(duì)較高和效率相對(duì)較低。此外，強(qiáng)夯產(chǎn)生的震動(dòng)和噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響不可忽略，可以采用開挖隔震溝等措施減弱這種影響。綜上所述，若大面積雜填土地基的現(xiàn)狀填土深度在3.0m～11.0m范圍內(nèi)，且施工地點(diǎn)較為偏僻，則可使用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理，但是相較于沖擊碾壓法，成本較高和效率較低，宜提前安排工期。對(duì)于具有高壓縮性、均勻性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差、現(xiàn)狀雜填土厚度在4m～5m的大面積雜填土地區(qū)，采用2000kN.m～2200kN.m的夯擊能進(jìn)行強(qiáng)夯處理較為經(jīng)濟(jì)可靠[6]。

3、擠密渣土樁法

擠密渣土樁法是指在地基上成孔，將建筑垃圾等雜填土填入樁孔底部，然后利用重錘將填料分層夯實(shí)的新型雜填土地基處理方法[7]。該方法和擠密碎石樁法的主要區(qū)別是填料不同，前者將渣土作為填料進(jìn)行二次重復(fù)利用，較為經(jīng)濟(jì)。擠密碎石樁法的成本相對(duì)于強(qiáng)夯法較高，擠密碎石樁法不適合處理大面積雜填土地基[8]。

擠密渣土樁法結(jié)合了強(qiáng)夯法和擠密碎石樁法的特點(diǎn)，夯錘對(duì)直徑較小的孔中渣土形成較大的夯擊能，由于渣土與樁間土成分不同，孔中渣土在夯錘的沖擊夯實(shí)下與樁間土交界處會(huì)形成類似于鋸齒狀的咬合面，二者的結(jié)合力得到增強(qiáng)，并共同承擔(dān)上部荷載，因此擠密渣土樁法的地基處理效果較同等強(qiáng)夯參數(shù)的強(qiáng)夯法更為明顯，處理深度也更大。部分學(xué)者就此進(jìn)行了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)擠密渣土樁參數(shù)在一定范圍內(nèi)（樁徑0.5m～0.6m，樁長(zhǎng)9m～10m，樁間距1.6m～1.8m）時(shí)，地基處理效果較好[7， 9]。但是因?yàn)閿D密渣土樁利用了渣土作為填料，對(duì)渣土的組成成分控制標(biāo)準(zhǔn)較高，不能含有腐蝕性的成分，避免后期土體中存在空洞現(xiàn)象。綜上所述，若對(duì)地基處理后的承載力有較高要求、現(xiàn)狀雜填土不適宜直接強(qiáng)夯、現(xiàn)狀雜填土深度較大（10m左右）且追求經(jīng)濟(jì)性的大面積雜填土地基處理情況，可采用擠密渣土樁法進(jìn)行地基處理。

結(jié)論：

沖擊碾壓法、強(qiáng)夯法和擠密渣土樁法為三種具有代表性的處理大面積雜填土地基的方法，沖擊碾壓法適用于處理雜填土埋深較小（現(xiàn)狀雜填土埋深1.5m以下、分層回填雜填土總埋深3.0m～4.0m以下）和對(duì)環(huán)境影響有限制的情況，強(qiáng)夯法適用于處理雜填土埋深較大（3.0m～11.0m）和施工對(duì)環(huán)境影響無較多限制的情況，擠密渣土樁法適用于對(duì)地基處理后的地基承載力要求較高（欲達(dá)到樁基處理效果）、雜填土埋深較大（10m左右）、施工對(duì)環(huán)境影響無較多限制和追求一定經(jīng)濟(jì)性的情況。