合肥地鐵4號(hào)線某車站填土厚度分布特征

李飛飛 牛真茹

摘 要：填土作為一種人為條件下形成的特殊性土，通常具有不均勻性、欠固結(jié)性、高壓縮性、工程性質(zhì)差等特性，不利于工程的安全建設(shè)。本文依托合肥地鐵4號(hào)線某車站巖土工程勘察及車站西端頭填土異常區(qū)探查成果，對(duì)該車站填土物質(zhì)成分及工程性質(zhì)進(jìn)行了研究，沿鉆孔剖面線方向?qū)μ钔梁穸瓤臻g分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明：場(chǎng)地內(nèi)填土層連續(xù)廣泛分布，主要為雜填土，回填材料不均勻、成分復(fù)雜、工程性質(zhì)差異性較大。車站西端頭井附近和A號(hào)出入口位置填土厚度較大，車站中部填土厚度分布較為均勻，沿鉆孔剖面線由西至東填土厚度呈減小的趨勢(shì)，由南至北填土厚度呈增大的趨勢(shì)。最后根據(jù)場(chǎng)地內(nèi)填土的工程性質(zhì)提出相關(guān)地基處理建議，研究成果對(duì)車站基坑的設(shè)計(jì)和施工具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地鐵車站;填土;分布特征;厚度異常;探查

Exploration and Distribution Characteristics of Anomaly Area of Artificial Fill in Shitai Road Station of Hefei Metro Line 4

Li Feifei1， Niu Zhenru2

（1. Beijing Urban Construction Exploration & Surveying Design Research Institute Co.， Ltd， Beijing 100101;

2. Tianjin North China Geological Exploration General Institute， Tianjin 300181）

Abstract： Artificial filled soil， as a special kind of soil formed under artificial conditions， usually has such the characteristics as non-uniformity， under-consolidation， high compressibility and poor engineering properties， which is not conducive to the safe construction of the project. Based on the geotechnical engineering investigation of the Station of Hefei Metro Line 4 and the exploration results of the anomaly area on the west end of the station， this paper studies the material composition and engineering properties of the station， calculates and analyzes the fill thickness distribution along the direction of Station Section Lines. The results show that： the soil filling in the site is widely distributed continuously， mainly as miscellaneous fill， the backfill materials are uneven， the composition is complex， and the engineering properties are quite different. The thickness of the fill soil near the west end of the station and the entrance and exit A is relatively large. The thickness of the fill in the middle of the station is relatively uniform. The thickness of the fill is decreasing from the west to the east along the cross section of the borehole. From south to north， the thickness of the fill is increasing. Finally， according to the engineering properties of the filling in the site， some suggestions for the treatment of embankment foundation are put forward， the results have certain guiding significance for the design and construction of the pit foundation of the station.

Keywords： Metro station; Artificial filled soil; Distribution characteristics; Thickness abnormality; Exploration

0前言

填土作為在工程建設(shè)中常見(jiàn)的特殊性土，一般具有堆積時(shí)間短、物質(zhì)成分復(fù)雜、空間分布不均勻（周軍紅等，2007）、力學(xué)性質(zhì)差異大，負(fù)摩阻力（劉渤等，2016）、承載力低（李浩等，2012）等特點(diǎn)，未經(jīng)處理不能直接作為基礎(chǔ)持力層使用。此外，當(dāng)土體接受地下水補(bǔ)給，會(huì)在土體內(nèi)形成匯水通道，導(dǎo)致土層中的細(xì)顆粒物被水沖刷帶走，引發(fā)地表塌陷，對(duì)工程的安全建設(shè)不利。

目前國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者、工程技術(shù)人員對(duì)填土的工程特性進(jìn)行了一系列理論及試驗(yàn)研究，Denissov（1965）通過(guò)對(duì)欠固結(jié)土的孔壓和強(qiáng)度特性進(jìn)行研究，指出了欠固結(jié)土與正常固結(jié)土固結(jié)機(jī)理的本質(zhì)區(qū)別;楊定國(guó)（2005）通過(guò)對(duì)雜填土的工程特性進(jìn)行研究，提出了應(yīng)分區(qū)域按單體建筑物進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上論述了如何利用雜填土地基;吳言軍（2011）通過(guò)對(duì)北京地區(qū)填土進(jìn)行分類，結(jié)合工程實(shí)踐，分析了影響其工程性質(zhì)的主要因素，并提出相關(guān)技術(shù)建議。黃昌乾等（2010）總結(jié)分析了填土的分類、不良工程特性，提出應(yīng)結(jié)合填土工程性質(zhì)分階段進(jìn)行針對(duì)性勘察。

合肥現(xiàn)正處于軌道建設(shè)大發(fā)展的時(shí)期，地鐵車站基坑開(kāi)挖一般都涉及到人工填土的工程處理，尤其是填土厚度差異性大的異常區(qū)，容易引發(fā)如基坑邊坡坍塌和地基基礎(chǔ)差異沉降、失穩(wěn)等工程問(wèn)題，必須引起高度重視。因此，查明填土異常區(qū)的范圍以及工程區(qū)填土厚度的空間分布特征，研究填土的物質(zhì)成分和工程特性，對(duì)后期基坑設(shè)計(jì)和施工具有一定的指導(dǎo)作用。

1填土的分類及工程特性

填土根據(jù)物質(zhì)組成和堆填方式，可以分為4類：素填土、雜填土、沖填土和壓實(shí)填土GB 50021-2001）。按照堆積時(shí)間劃分為古填土（堆積時(shí)間50年以上）、老填土（堆積時(shí)間在15～50年）和新填土（堆填時(shí)間不滿15年）（《工程地質(zhì)》編委會(huì)，2007）。

其中，素填土一般經(jīng)人工擾動(dòng)和搬運(yùn)堆填而成，物質(zhì)成分主要由碎石土、砂土、粉土和黏性土構(gòu)成，一般不含雜質(zhì)或僅含少量雜質(zhì)。素填土的工程性質(zhì)取決于它的均勻性和密實(shí)度，在堆填過(guò)程中，未經(jīng)人工壓實(shí)，密實(shí)度較差;一般超過(guò)10年的黏性素填土或超過(guò)5年的砂性素填土，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，可作為一般建筑物的天然地基。雜填土主要由建筑垃圾、生活垃圾組成，大多是由于人類生產(chǎn)、生活而在地表回填形成的填土層（戴韶生等，2002;唐仙，2008），其物質(zhì)成分復(fù)雜、性質(zhì)不均、厚度和密度變化大、物理參數(shù)和工程性質(zhì)差異性大，通常具有濕陷性，結(jié)構(gòu)較為松散，大多處于欠固結(jié)狀態(tài)，不采取一定的地基處理措施不能作為建筑物基礎(chǔ)的直接持力層，尤其是雜填土中含有機(jī)質(zhì)含量較高的生活垃圾和對(duì)基礎(chǔ)有腐蝕性的工業(yè)廢料，不宜作為天然地基（黨改紅等，2009）。

2工程概況

擬建工程位于合肥市市區(qū)，除場(chǎng)地西北側(cè)為一現(xiàn)狀建筑物，其他均為規(guī)劃用地。車站總長(zhǎng)約200m，車站共設(shè)置1座出入口結(jié)合風(fēng)亭，1座風(fēng)亭，3個(gè)出入口，主體結(jié)構(gòu)采用明挖法施工。根據(jù)前期勘察結(jié)果，55m勘探深度范圍內(nèi)地層主要為人工填土層、第四系沉積的黏性土、殘積土，下伏基巖為白堊系砂質(zhì)泥巖，其中，工程區(qū)表層人工填土層主要為雜填土，局部為素填土。地下水類型為上層滯水和基巖裂隙水，上層滯水主要賦存于表層人工填土層。

在車站主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁施工過(guò)程中，施工單位反映在車站西端頭井附近出現(xiàn)部分填土厚度異常、填土物質(zhì)成分差異較大的情況，對(duì)圍護(hù)樁施工和后期基坑明挖施工會(huì)有一定的影響，需對(duì)該填土異常區(qū)域進(jìn)行探查。根據(jù)前期車站詳勘成果并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，在西端頭井南側(cè)1號(hào)風(fēng)亭和A號(hào)出入口位置布置4個(gè)填土探查孔，北側(cè)布置1個(gè)填土探查孔，對(duì)車站填土異常區(qū)進(jìn)行探查，勘探孔布置圖見(jiàn)圖1。

3 填土物理性質(zhì)及空間分布特征

3.1 填土物理性質(zhì)

擬建工程地貌單元為南淝河二級(jí)階地，根據(jù)勘察成果，場(chǎng)地內(nèi)填土主要以雜填土為主，局部為素填土。雜填土為雜色，褐灰色局部灰黑色，松散，稍濕，物質(zhì)成分以建筑垃圾為主，局部夾粉質(zhì)黏土，表層為混凝土路面或?yàn)r青路面，回填材料不均勻、成分復(fù)雜、工程性質(zhì)差異性較大，填土層厚一般為1.6～3.0m，重度18.0kN/m3，大多呈松散至稍密狀，中—高壓縮性，巖芯照片見(jiàn)圖2。填土車站西端頭井附近雜填土主要以生活垃圾為主，鉆孔揭露有磚塊、塑料袋、碎布等，填土最厚可達(dá)6.0m，個(gè)別鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)地調(diào)查并向當(dāng)?shù)鼐用翊乖?，該厚填土區(qū)原為一水溝，水溝干涸后，陸續(xù)被生活生產(chǎn)垃圾填埋，而后在城市化過(guò)程中，又不斷被加高填筑，導(dǎo)致該片區(qū)域揭露填土厚度較大，且成分差異性大，工程性質(zhì)差。素填土主要在車站東端頭井附近局部揭露，灰褐、黃灰、黃褐色，一般呈可塑態(tài)，層厚約1.5m，車站典型地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖3。

3.2填土空間分布特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探成果，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)填土厚度和填土類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1，場(chǎng)地地形變化特點(diǎn)見(jiàn)圖4，根據(jù)填土厚度統(tǒng)計(jì)結(jié)果繪制場(chǎng)地內(nèi)填土厚度等值線圖（圖5），沿車站勘探孔4個(gè)典型剖面線方向繪制填土厚度變化趨勢(shì)圖（圖6、圖7），對(duì)填土空間分布特征進(jìn)行分析

由表1和圖4可知，場(chǎng)地孔口標(biāo)高在29.19～34.41m之間，整體地勢(shì)為東北高，西南低。場(chǎng)地內(nèi)填土以雜填土為主，部分地段在雜填土下分布有素填土，填土厚度在1.4～6.0m之間，平均厚度3.3m，整個(gè)場(chǎng)地填土厚度差異性較大。

由圖4至圖7可以看出，場(chǎng)地內(nèi)雜填土在西端頭井附近和A號(hào)出入口位置厚度較大，車站中部填土厚度分布較為均勻，厚度在2.0～3.0m之間;沿鉆孔剖面線由西至東填土厚度呈減小的趨勢(shì);場(chǎng)地沿剖面線由南至北，填土厚度呈增大的趨勢(shì)。因此，車站西端頭和A號(hào)出入口在基坑開(kāi)挖過(guò)程中需做好相應(yīng)的基坑支護(hù)措施，保證基坑施工安全。

4 工程建議

（1）場(chǎng)地內(nèi)填土主要為雜填土，含建筑垃圾和生活垃圾，結(jié)構(gòu)松散、回填材料不均勻、成分復(fù)雜、工程性質(zhì)差，在上層滯水的作用下，容易形成地下空洞和水囊，對(duì)基坑支護(hù)不利，易造成基坑淺部坍塌，施工時(shí)需及時(shí)做好支護(hù)，可采用土釘+錨桿或鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)方式，并對(duì)填土內(nèi)的上層滯水采取明排疏干措施。

（2）根據(jù)勘察結(jié)果，車站西端頭井附近和A號(hào)出入口位置填土厚度較大，填土成分復(fù)雜，含大量生活垃圾，工程性質(zhì)差，建議將人工填土全部清除，換填3∶7灰土，分層碾壓至基底標(biāo)高，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95，處理后的承載力需滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

（1）場(chǎng)地內(nèi)填土層連續(xù)廣泛分布，主要為雜填土，填土厚度在1.4～6.0m之間，成分復(fù)雜，以建筑垃圾和生活垃圾為主，土質(zhì)不均、結(jié)構(gòu)松散，工程性質(zhì)差。其物質(zhì)成分、堆積時(shí)間和地下水是影響其工程性質(zhì)的主要因素。

（2）根據(jù)勘察成果，場(chǎng)地整體地勢(shì)東北高、西南低;在西端頭井附近和A號(hào)出入口位置位置填土厚度較大，車站中部填土厚度分布較為均勻，沿鉆孔剖面線由西至東，填土厚度呈減小的趨勢(shì);沿剖面線由南至北，填土厚度呈增大的趨勢(shì)。尤其是車站西端頭井附近填土厚度最厚達(dá)6.0m，容易引發(fā)如基坑邊坡坍塌及地基基礎(chǔ)差異沉降等工程問(wèn)題，必須引起高度重視。

（3）車站西端頭井南側(cè)A號(hào)出入口位置填土厚度較大，均為雜填土，含大量生活垃圾，工程性質(zhì)差，建議將雜填土全部清除、換填，施工時(shí)需及時(shí)做好支護(hù)，可采用土釘+錨桿或鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)方式，并對(duì)填土內(nèi)的上層滯水采取明排疏干措施。

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