填土對(duì)建設(shè)工程的影響及填土勘察方法討論

陸 雙

(天津華勘巖土工程有限公司，天津 300181)

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填土對(duì)建設(shè)工程的影響及填土勘察方法討論

陸 雙

(天津華勘巖土工程有限公司，天津 300181)

簡(jiǎn)要論述了填土的工程地質(zhì)特性及其對(duì)建筑物的影響，并結(jié)合工程實(shí)例，系統(tǒng)分析了填土的工程地質(zhì)勘察主要的方法及具體步驟，對(duì)確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行有重要意義。

填土，工程特性，勘察，方法

填土根據(jù)物質(zhì)組成和堆填方式，可分為四類：素填土、雜填土、沖填土及壓實(shí)填土。工程建設(shè)中常見(jiàn)的是素填土和雜填土，沖填土是由于水力沖填而沉積的土，近年來(lái)多由于沿海灘涂開(kāi)發(fā)及河漫灘造地而形成。填土因其特殊的成因及性質(zhì)，對(duì)工程的影響較大，如常見(jiàn)的不均勻性、欠固結(jié)、濕陷性、強(qiáng)度低等，均是不利于工程安全的特性。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展及舊城改造的加速推進(jìn)，建設(shè)用地資源日趨短缺，一些分布有深大坑塘及深厚填土的場(chǎng)地也被用來(lái)開(kāi)發(fā)建設(shè)。由于對(duì)填土的成因、分布范圍及厚度、力學(xué)性質(zhì)等認(rèn)識(shí)不足，近年來(lái)因填土而引起的工程事故越來(lái)越多，造成的影響及損失也越來(lái)越大。為了降低填土對(duì)工程建設(shè)的影響，采取最為經(jīng)濟(jì)合理的處理措施，并為設(shè)計(jì)及建設(shè)方提供真實(shí)準(zhǔn)確的填土資料，對(duì)填土分布區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的勘察顯得尤其重要。在近期出現(xiàn)的一些由于填土而造成的工程事故中，很大一部分原因是由于對(duì)填土的性質(zhì)認(rèn)識(shí)不足及對(duì)填土的處理措施不當(dāng)而引起的。因此，在前期勘察時(shí)，應(yīng)采取多種勘察手段、原位測(cè)試方法及試驗(yàn)方法，充分的查明及分析填土的成因、分布范圍、填墊時(shí)間、工程力學(xué)性質(zhì)等，為后期的工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

1 工程實(shí)例分析

1.1 工程概況

某工程擬建物為洋房及高層住宅，單層地下室及地下車庫(kù)，項(xiàng)目位于天津市武清區(qū)下朱莊。據(jù)調(diào)查，此區(qū)域由于早期燒制泥土磚等原因，人工取土后留下了很多深坑，其中最深的20.0 m左右，且坑塘大小不一，分布沒(méi)有規(guī)律。近年來(lái)由于城市建設(shè)發(fā)展的需要，當(dāng)?shù)卣畬?duì)這些深坑進(jìn)行了回填，但在此項(xiàng)目的北側(cè)及東側(cè)仍留存有大坑未回填，形成了人工池塘，經(jīng)后期測(cè)量，最深處水深可達(dá)15.0 m左右。此項(xiàng)目的部分?jǐn)M建物位于回填后的深坑范圍內(nèi)，且緊鄰未回填的深水坑。

1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔勘察資料，該場(chǎng)地埋深65.0 m范圍內(nèi)，場(chǎng)地地層皆屬第四系松散堆積物，以人工填土、粉質(zhì)粘土、粉土及粉砂為主。本區(qū)淺層地下水為第四系松散堆積物中孔隙潛水。主要補(bǔ)給源為大氣降水，排泄以蒸發(fā)方式為主。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料：地下水位年變化幅度一般在0.50 m～1.00 m左右，穩(wěn)定水位埋深一般為1.4 m～1.9 m。

1.3 填土對(duì)擬建物的影響

在前期勘察時(shí)，勘察單位對(duì)深坑范圍內(nèi)的填土進(jìn)行了充分的調(diào)查與研究，采取了鉆探取樣、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探試驗(yàn)等勘察手段，并對(duì)填土區(qū)域內(nèi)的勘探孔進(jìn)行了加密處理，以便準(zhǔn)確的掌握填土的范圍及深度。在勘察報(bào)告中，對(duì)填土的成因、組成成分、厚度、分布范圍等進(jìn)行了詳盡的說(shuō)明，并對(duì)填土的各種性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比分析。在對(duì)填土進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)填土的處理措施也提出了建議，主要建議采取注漿法、重錘夯擴(kuò)擠密法、局部換填法等方法。同時(shí)，對(duì)填土對(duì)建筑物后期的影響做出了客觀的評(píng)價(jià)。在后期設(shè)計(jì)施工時(shí)，建設(shè)方出于對(duì)成本的考慮，并未對(duì)填土進(jìn)行處理就進(jìn)行了施工?；又ёo(hù)及止水帷幕采用雙軸水泥攪拌樁，樁基類型為載體樁。在施工過(guò)程中，由于填土的滲透性相對(duì)較差，降水的效果很不明顯，且北側(cè)的深水坑也未做處理，因此填土的含水率較高。在進(jìn)行土方開(kāi)挖時(shí)，由于對(duì)填土的影響認(rèn)識(shí)不足，未采取合理的開(kāi)挖方式，導(dǎo)致絕大部分工程載體樁傾倒、斷裂(見(jiàn)圖1)，基坑局部坍塌，臨時(shí)硬化道路塌陷及開(kāi)裂嚴(yán)重。

針對(duì)出現(xiàn)的工程事故，建設(shè)單位組織了專家論證，最終清除了斷裂的載體樁，并進(jìn)行了大量的補(bǔ)樁，重新修建了臨時(shí)道路，并對(duì)邊坡進(jìn)行了加固。造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上千萬(wàn)元，且嚴(yán)重影響了工期，加大了施工難度。此外，由于對(duì)填土未進(jìn)行處理，后期的附加沉降會(huì)很大，對(duì)后期的地下管線、小區(qū)道路等埋下了隱患。

2 填土的工程特性

由于填土形成原因的多樣性，組成成分的復(fù)雜性，堆填時(shí)間的不均性等原因，導(dǎo)致了填土有其特殊的性質(zhì)，主要包括以下幾個(gè)方面：1)不均勻性。在填土的各種性質(zhì)中，不均勻性尤為突出，對(duì)工程的影響也較為明顯。由于堆填時(shí)間、堆填物質(zhì)、原始地貌、堆填條件等的不同，造成了填土成分不一、固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)短不同，堆填厚度變化比較大等，這些特點(diǎn)對(duì)填土的處理造成了很大的困難，因此在巖土勘察時(shí)應(yīng)針對(duì)填土的不均勻性采取適當(dāng)?shù)拇胧?)欠固結(jié)及高壓縮性。填土由于沉積后經(jīng)歷年代不久，其自重固結(jié)尚未完成，填土中的有效應(yīng)力(顆粒承擔(dān)的應(yīng)力)小于土的自重應(yīng)力，隨時(shí)間增長(zhǎng)，孔隙水壓力消散，變形持續(xù)增大，形成了欠固結(jié)土。欠固結(jié)土具有較高的壓縮性，易引起后期的附加沉降，影響建筑物的正常使用。3)低強(qiáng)度。由于填土的成分復(fù)雜，顆粒間生活垃圾的腐爛及堆填的隨意性，導(dǎo)致填土局部孔隙較大，顆粒間相互作用力較小，導(dǎo)致填土的強(qiáng)度一般較低。因此，在基坑設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)填土的參數(shù)應(yīng)以經(jīng)驗(yàn)值為準(zhǔn)，取相對(duì)較小的數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)算基坑的穩(wěn)定性，保障施工的安全。4)濕陷性。填土因其自身的欠壓密性及較大的孔隙，在自重壓力作用下，自身很難達(dá)到完全固結(jié)。因此，填土在具有較高壓縮性的同時(shí)常伴有明顯的遇水濕陷性。與黃土的濕陷性類似，填土的濕陷也有自重濕陷和非自重濕陷。堆填時(shí)間短，結(jié)構(gòu)松散，這是填土遇水濕陷的主要原因。

3 填土的勘察方法

填土由于其自身特殊的性質(zhì)，在對(duì)填土進(jìn)行工程勘察時(shí)，應(yīng)采取多種勘察手段、原位測(cè)試方法及土工試驗(yàn)方法，綜合確定填土的成因、工程力學(xué)性質(zhì)等，為后期的設(shè)計(jì)及施工提供充分、真實(shí)的依據(jù)。針對(duì)填土的勘察，一般應(yīng)采取以下的步驟進(jìn)行：1)應(yīng)進(jìn)行擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)資料、水文地質(zhì)資料、氣象資料等的調(diào)查與研究，充分了解填土的形成原因、堆填時(shí)間、堆填厚度、填土的主要成分等，這樣才能有針對(duì)性的對(duì)填土進(jìn)行勘察，同時(shí)也節(jié)約了勘察成本及提高了勘察的準(zhǔn)確性。2)應(yīng)針對(duì)填土區(qū)域進(jìn)行鉆探取樣，對(duì)填土的深度、成分、范圍有大概的了解。在前期調(diào)查資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合鉆探資料，對(duì)填土的范圍應(yīng)準(zhǔn)確的掌握，并在總平面圖上標(biāo)明填土較為準(zhǔn)確的分布范圍，為后期的處理提供依據(jù)。此外，針對(duì)不同深度的填土應(yīng)采取足夠的填土試樣，保證后期試驗(yàn)的要求。3)采取各種原位測(cè)試方法，對(duì)填土的各種工程性質(zhì)進(jìn)行定性的描述，并取得準(zhǔn)確的指標(biāo)，為設(shè)計(jì)提供依據(jù)。a.填土的均勻性及密實(shí)度：對(duì)于以粘性土、粉土為主的填土，宜采用輕型動(dòng)力觸探和靜力觸探進(jìn)行輔助查明；對(duì)于以建筑垃圾、生活垃圾等物質(zhì)為主的填土，應(yīng)采用重型動(dòng)力觸探進(jìn)行輔助查明；b.填土的強(qiáng)度：對(duì)于填土的強(qiáng)度可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行輔助測(cè)定，通過(guò)對(duì)填土不同深度處的標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)的分析與對(duì)比，并結(jié)合土工試驗(yàn)，給出較為合理的剪切指標(biāo)，為基坑設(shè)計(jì)、樁基設(shè)計(jì)等提供準(zhǔn)確的依據(jù)。此外，對(duì)于以粘性土、粉土及砂土為主的素填土，也可采用旁壓試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)填土的強(qiáng)度及變形性質(zhì)。4)針對(duì)填土的不同工程力學(xué)性質(zhì)，采取不同的土工試驗(yàn)方法來(lái)確定填土的各項(xiàng)指標(biāo)。a.填土的壓縮性和濕陷性宜采用固結(jié)試驗(yàn)、室內(nèi)壓縮試驗(yàn)或浸水壓縮試驗(yàn)來(lái)確定；b.雜填土的密實(shí)度試驗(yàn)宜采用大容積法；c.對(duì)壓實(shí)填土，在壓實(shí)前應(yīng)測(cè)定填料的最優(yōu)含水量和最大干密度，壓實(shí)后應(yīng)測(cè)定其干密度，計(jì)算壓實(shí)系數(shù)；d.填土的剪切指標(biāo)應(yīng)采用固結(jié)剪切試驗(yàn)和直接剪切試驗(yàn)，有條件的可采用三軸試驗(yàn)。5)最后依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探試驗(yàn)及原位測(cè)試資料，并結(jié)合土工試驗(yàn)成果及工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)填土的各方面性質(zhì)進(jìn)行詳盡的說(shuō)明，對(duì)填土的物理力學(xué)指標(biāo)給出合理的取值，并對(duì)填土的處理方案給出合理的建議及措施。

4 結(jié)語(yǔ)

填土由于其特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，對(duì)工程建設(shè)有著極其重要的影響。然而在很多建設(shè)工程中，由于對(duì)其認(rèn)知不足、重視不夠等原因，再加上建設(shè)方出于對(duì)投資的考慮和僥幸的心理，往往造成很大的經(jīng)濟(jì)損失及安全事故。因此，在今后的巖土工程勘察中，對(duì)填土的勘察應(yīng)作為重點(diǎn)勘察的部分，力爭(zhēng)提供最為真實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及成果，保證工程建設(shè)的順利進(jìn)行。

[1]龔曉南，劉松玉，李廣信.土力學(xué).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]徐 超，石振明，高彥斌，等.原位測(cè)試.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2005.

[3]周景星，李廣信，虞石民，等.基礎(chǔ)工程.北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[4]GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范.

On influence of filled soil on construction projects and discussion of its survey methods

Lu Shuang

(TianjinHuakanGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Tianjin300181,China)

The paper indicates the engineering geological features of the filled soil and its influence on buildings, has the systematic analysis of the main methods and steps for the engineering geological survey by combining with projects, so as to be meaningful of ensuring the engineering construction.

filled soil, engineering feature, survey, method

1009-6825(2015)01-0094-03

2014-10-22

陸 雙(1985- )，男，助理工程師

TU412

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