合肥地鐵4號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、欠固結性、高壓縮性、工程性質差等特性，不利于工程的安全建設。本文依托合肥地鐵4號線某車站巖土工程勘察及車站西端頭填土異常區探查成果，對該車站填土物質成分及工程性質進行了研究，沿鉆孔剖面線方向對填土厚度空間分布特征進行統計分析。結果表明：場地內填土層連續廣泛分布，主要為雜填土，回填材料不均勻、成分復雜、工程性質差異性較大。車站西端頭井附近和A號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，由南至北填土厚度呈增大的趨勢。最后根據場地內填土的工程性質提出相關地基處理建議，研究成果對車站基坑的設計和施工具有一定的指導意義。

關鍵詞：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中常見的特殊性土，一般具有堆積時間短、物質成分復雜、空間分布不均勻（周軍紅等，2007）、力學性質差異大，負摩阻力（劉渤等，2016）、承載力低（李浩等，2012）等特點，未經處理不能直接作為基礎持力層使用。此外，當土體接受地下水補給，會在土體內形成匯水通道，導致土層中的細顆粒物被水沖刷帶走，引發地表塌陷，對工程的安全建設不利。

目前國內外大量學者、工程技術人員對填土的工程特性進行了一系列理論及試驗研究，Denissov（1965）通過對欠固結土的孔壓和強度特性進行研究，指出了欠固結土與正常固結土固結機理的本質區別;楊定國（2005）通過對雜填土的工程特性進行研究，提出了應分區域按單體建筑物進行工程地質評價，并在此基礎上論述了如何利用雜填土地基;吳言軍（2011）通過對北京地區填土進行分類，結合工程實踐，分析了影響其工程性質的主要因素，并提出相關技術建議。黃昌乾等（2010）總結分析了填土的分類、不良工程特性，提出應結合填土工程性質分階段進行針對性勘察。

合肥現正處于軌道建設大發展的時期，地鐵車站基坑開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，容易引發如基坑邊坡坍塌和地基基礎差異沉降、失穩等工程問題，必須引起高度重視。因此，查明填土異常區的范圍以及工程區填土厚度的空間分布特征，研究填土的物質成分和工程特性，對后期基坑設計和施工具有一定的指導作用。

1填土的分類及工程特性

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

其中，素填土一般經人工擾動和搬運堆填而成，物質成分主要由碎石土、砂土、粉土和黏性土構成，一般不含雜質或僅含少量雜質。素填土的工程性質取決于它的均勻性和密實度，在堆填過程中，未經人工壓實，密實度較差;一般超過10年的黏性素填土或超過5年的砂性素填土，經檢驗合格后，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、生活而在地表回填形成的填土層（戴韶生等，2002;唐仙，2008），其物質成分復雜、性質不均、厚度和密度變化大、物理參數和工程性質差異性大，通常具有濕陷性，結構較為松散，大多處于欠固結狀態，不采取一定的地基處理措施不能作為建筑物基礎的直接持力層，尤其是雜填土中含有機質含量較高的生活垃圾和對基礎有腐蝕性的工業廢料，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，除場地西北側為一現狀建筑物，其他均為規劃用地。車站總長約200m，車站共設置1座出入口結合風亭，1座風亭，3個出入口，主體結構采用明挖法施工。根據前期勘察結果，55m勘探深度范圍內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泥巖，其中，工程區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。

在車站主體結構圍護樁施工過程中，施工單位反映在車站西端頭井附近出現部分填土厚度異常、填土物質成分差異較大的情況，對圍護樁施工和后期基坑明挖施工會有一定的影響，需對該填土異常區域進行探查。根據前期車站詳勘成果并結合現場施工情況，在西端頭井南側1號風亭和A號出入口位置布置4個填土探查孔，北側布置1個填土探查孔，對車站填土異常區進行探查，勘探孔布置圖見圖1。

3 填土物理性質及空間分布特征

3.1 填土物理性質

擬建工程地貌單元為南淝河二級階地，根據勘察成果，場地內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，物質成分以建筑垃圾為主，局部夾粉質黏土，表層為混凝土路面或瀝青路面，回填材料不均勻、成分復雜、工程性質差異性較大，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6.0m，個別鉆機在鉆進過程中出現塌孔現象。經實地調查并向當地居民垂詢，該厚填土區原為一水溝，水溝干涸后，陸續被生活生產垃圾填埋，而后在城市化過程中，又不斷被加高填筑，導致該片區域揭露填土厚度較大，且成分差異性大，工程性質差。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，層厚約1.5m，車站典型地質剖面圖見圖3。

3.2填土空間分布特征

根據現場勘探成果，對場地內填土厚度和填土類型進行統計，統計結果見表1，場地地形變化特點見圖4，根據填土厚度統計結果繪制場地內填土厚度等值線圖（圖5），沿車站勘探孔4個典型剖面線方向繪制填土厚度變化趨勢圖（圖6、圖7），對填土空間分布特征進行分析

由表1和圖4可知，場地孔口標高在29.19～34.41m之間，整體地勢為東北高，西南低。場地內填土以雜填土為主，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，整個場地填土厚度差異性較大。

由圖4至圖7可以看出，場地內雜填土在西端頭井附近和A號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;場地沿剖面線由南至北，填土厚度呈增大的趨勢。因此，車站西端頭和A號出入口在基坑開挖過程中需做好相應的基坑支護措施，保證基坑施工安全。

4 工程建議

（1）場地內填土主要為雜填土，含建筑垃圾和生活垃圾，結構松散、回填材料不均勻、成分復雜、工程性質差，在上層滯水的作用下，容易形成地下空洞和水囊，對基坑支護不利，易造成基坑淺部坍塌，施工時需及時做好支護，可采用土釘+錨桿或鉆孔灌注樁+內支撐支護方式，并對填土內的上層滯水采取明排疏干措施。

（2）根據勘察結果，車站西端頭井附近和A號出入口位置填土厚度較大，填土成分復雜，含大量生活垃圾，工程性質差，建議將人工填土全部清除，換填3∶7灰土，分層碾壓至基底標高，壓實系數不小于0.95，處理后的承載力需滿足設計要求。

5 結論

（1）場地內填土層連續廣泛分布，主要為雜填土，填土厚度在1.4～6.0m之間，成分復雜，以建筑垃圾和生活垃圾為主，土質不均、結構松散，工程性質差。其物質成分、堆積時間和地下水是影響其工程性質的主要因素。

（2）根據勘察成果，場地整體地勢東北高、西南低;在西端頭井附近和A號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;沿剖面線由南至北，填土厚度呈增大的趨勢。尤其是車站西端頭井附近填土厚度最厚達6.0m，容易引發如基坑邊坡坍塌及地基基礎差異沉降等工程問題，必須引起高度重視。

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

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