人工填土所引發(fā)的工程問(wèn)題

■陸家寶 ■云南錫業(yè)設(shè)計(jì)院，云南 個(gè)舊 661099

在工程建設(shè)中，往往需要對(duì)斜坡場(chǎng)地通過(guò)挖高填低進(jìn)行整平，平坦場(chǎng)地的低洼地段也需要進(jìn)行回填整平，在這些過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生厚薄不一的人工填土。這些填土多具有均勻性差，壓縮性高，強(qiáng)度低的特點(diǎn)，如果對(duì)其利用和處置不當(dāng)，會(huì)引發(fā)很多工程地質(zhì)問(wèn)題。

1 人工填土的定義和分類(lèi)

人工填土是由于人類(lèi)活動(dòng)而形成的堆積土。物質(zhì)成分較雜亂，均勻性差，根據(jù)組成物質(zhì)或堆積方式，又可分為素填土(碎石、沙土、粘性土等)、雜填土(含大量建筑垃圾及工業(yè)、生活廢料)、沖填(水力充填)及壓實(shí)填土(分層壓實(shí)土)等。

根據(jù)填土的成因和物質(zhì)組成，作如下分類(lèi):

(1)素填土:主要由粘性土、砂或碎石組成，不含雜物或含雜物很少，有機(jī)質(zhì)含量不超過(guò)10%。素填土，按其堆積年限可分為新素填土和老素填土兩類(lèi)。當(dāng)年限不易確定時(shí)，可根據(jù)其孔隙比指標(biāo)判定其類(lèi)別;粘性老素填土:堆積年限在10 年以上或孔隙比≤1.10;非粘性老素填土:堆積年限在5 年以上或孔隙比≤1.0;新素填土:堆積年限少于上述年限或指標(biāo)不滿足上列數(shù)值的素填土。填土堆積時(shí)間愈長(zhǎng)，土的密實(shí)度愈好，作為地基的強(qiáng)度愈高。

(2)雜填土:主要為建筑垃圾、生活垃圾或工業(yè)廢料等，由于其組成物質(zhì)雜亂，分布缺乏規(guī)律性，造成雜填土的性質(zhì)極不均勻，一般是任意堆填。未經(jīng)充分壓實(shí)，故土質(zhì)松散，低密實(shí)度、高壓縮性和低強(qiáng)度，有時(shí)具有濕陷性。不宜作為建筑物地基，但經(jīng)過(guò)擠密、夯實(shí)等人工處理后，也可以利用。

(3)沖填土:用水力沖填法將水底泥砂等沉積物挖出沖填到江河兩岸堆積而成。這類(lèi)填土含水量大，常處于軟塑-流塑狀態(tài)，壓縮性大，強(qiáng)度低。但隨著固結(jié)時(shí)間的增長(zhǎng)，強(qiáng)度會(huì)有所提高。

(4)壓實(shí)填土:按一定標(biāo)準(zhǔn)控制材料成分、密度、含水量，分層壓實(shí)或夯實(shí)而成。

研究評(píng)價(jià)人工填土，主要是查明填土的成分、分布和堆積年代，判斷土體的均勻程度，結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)提出土質(zhì)改良的某些處理方法，采取與地基不均勻沉降相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)和措施。

2 人工填土的工程特性

2.1 素填土

素人工填土多是快速堆填而成，結(jié)構(gòu)松散，密實(shí)度低，壓縮性高。沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的填土，要想完成自重固結(jié)其過(guò)程需要將近十年的時(shí)間，并且堆填后的頭兩年，地下水位以上大多是具有濕陷性或者自重濕陷性。同時(shí)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理或者沒(méi)有完成自重壓密過(guò)程的粘性素填土，它的均質(zhì)性差，壓縮性高，強(qiáng)度在飽水后會(huì)顯著降低，性狀變壞。

2.2 雜填土

雜填土主要出現(xiàn)在一些比較老舊的工礦區(qū)以及住宅區(qū)內(nèi)，是人們的生產(chǎn)以及生活所遺留或堆放的垃圾土。這些垃圾土一般分為三類(lèi):即工業(yè)生產(chǎn)垃圾土、建筑垃圾土以及生活垃圾土。由于垃圾土的類(lèi)型不同、堆放的時(shí)間也不同，所以很難用統(tǒng)一的壓縮指標(biāo)、滲透性指標(biāo)、強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)描述。

雜填土有以下特點(diǎn):成分復(fù)雜、厚薄不均、性質(zhì)各異、規(guī)律性差、無(wú)規(guī)劃堆積。因而同一場(chǎng)地強(qiáng)度和壓縮性有明顯差異，極易造成地質(zhì)不均勻沉降，這種情況一般都需要進(jìn)行地基處理，常見(jiàn)的地基處理方法有沖振法、強(qiáng)夯法、水泥攪拌法等。

2.3 沖填土

沖填土因其大孔隙比、低密實(shí)度、飽水的特點(diǎn)而使其具低承載力、高壓縮性的特征。

3 人工填土引發(fā)的工程問(wèn)題

3.1 邊坡工程問(wèn)題

山區(qū)斜坡場(chǎng)地在整平過(guò)程中，會(huì)形成很高的填土邊坡，因?yàn)闆](méi)有對(duì)填土進(jìn)行很好的碾壓或夯實(shí)，引起地面及排水溝開(kāi)裂，雨水及生產(chǎn)用水大量滲入邊坡土體，引發(fā)滑坡或?qū)е聯(lián)跬翂κХ€(wěn)。例如某選礦廠，廠前人工土邊坡高達(dá)28m，主要由場(chǎng)地整平形成的素填土組成，邊坡僅坡腳部位設(shè)有3m 的擋土墻，坡面按1:1.25 放坡(中間設(shè)有兩個(gè)寬2.5m 的馬道)。選廠建成不久，坡頂平臺(tái)平后緣精礦車(chē)間前的排水溝因地面沉降面開(kāi)裂，雨季遇連續(xù)降雨，大量雨水經(jīng)裂縫滲入邊坡土體，引發(fā)滑坡，并導(dǎo)致精礦倉(cāng)拉裂最終只能拆除。

3.2 巖溶問(wèn)題

某縣民族中學(xué)食堂，建筑物四周邊的排水溝建在欠密實(shí)填土上，且直接以建物的外墻作內(nèi)側(cè)溝壁，建成幾年后水溝開(kāi)裂，水大量涌入地基土體，又流向東側(cè)擋土墻之后，因擋墻泄水孔不起作用，地下水無(wú)處可去，水壓力導(dǎo)致?lián)鯄w向外凸出。同時(shí)，在水壓力達(dá)至一定高度之后，地下水尋找下伏石灰?guī)r中的溶蝕裂隙通道，并向裂隙中排泄。在排泄過(guò)程不斷掏蝕土體形成土洞，最終在擋墻之后10m 左右的區(qū)域地面產(chǎn)生直徑約5m 塌陷區(qū)。

3.3 地面沉降問(wèn)題

軟土地區(qū)因大面積填土?xí)l(fā)地面沉降，同時(shí)建筑物樁基礎(chǔ)的樁身產(chǎn)生樁周負(fù)摩阻力，在負(fù)摩阻力的作用下導(dǎo)致建筑物發(fā)生不均勻沉降。例如昆明滇池路附近的某小區(qū)，場(chǎng)地原為菜地，場(chǎng)地整平時(shí)回填了約4m 的填土。小區(qū)內(nèi)的建筑物均采用樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)為30m，以第四系湖積可塑狀粉質(zhì)粘土為樁端持力層。建筑物建成后，地面產(chǎn)生較大的不均勻沉降。其中編號(hào)14 棟的住宅因樁周負(fù)摩阻力的作用，加上布樁未能很好結(jié)合上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生最大45mm 的差異沉降，多處梁、板產(chǎn)生裂縫，影響安全使用。該場(chǎng)地的地層:0～4m 為填土，4～6m 為第四系湖積可～硬塑的黃褐色粘土(硬殼層)、6～12m 為湖積軟～流塑的黑色泥炭、12～18m 為湖積稍密的灰褐色粉砂，18～25m 為湖積可～軟塑狀的黑灰色有機(jī)質(zhì)粘土，25～35m 為湖積可塑狀深灰色、褐灰色、蘭灰色粘土。

上面這幾方面的問(wèn)題，形成機(jī)制各有不同，但均是因?yàn)樘钔翞閷?dǎo)火索。所以填土合理利用和處置必須引起足夠的重視，不能隨意堆填了事。在斜坡上形成的填土應(yīng)充分碾壓、夯實(shí)，并做好地面的排水工作;在軟土地基上填土，除按要求碾壓、夯實(shí)之外，還應(yīng)給地基足夠的時(shí)間產(chǎn)生變形時(shí)間，之后再開(kāi)展正常的建設(shè)，否則就須結(jié)合具體情況，為后期的變形預(yù)留相應(yīng)的空間。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人類(lèi)建筑活動(dòng)空間的延伸，人工填土的分布范圍也會(huì)越來(lái)越廣。如何正確評(píng)價(jià)、處理這種特殊土，需要認(rèn)真對(duì)等，因?yàn)槟骋画h(huán)節(jié)稍有一點(diǎn)馬乎都可能帶來(lái)嚴(yán)重后果。作為巖土工程師，在勘察時(shí)應(yīng)根據(jù)總圖上的整平標(biāo)高，結(jié)合場(chǎng)地的地形地貌條件、地層情況、水文地質(zhì)條件，對(duì)新增填土的處置應(yīng)提出相應(yīng)的建議，作為設(shè)計(jì)方應(yīng)也應(yīng)對(duì)填土的施工順序、施工方法、填土的密實(shí)度提出相應(yīng)的要求，作為施工方則嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)要求，認(rèn)真做好相關(guān)工作。

［1］《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021 -2001(2009 版).

［2］中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范GB50007 -2002.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2002.

［3］相關(guān)工程的巖土工程勘察報(bào)告.