关于填土地基处理方法的探讨

徐大伟 王 佳

1 概述

填土是指由人类活动而堆积的土。按其回填成分可分为:杂填土、素填土、冲填土和压实填土。在工业与民用建筑勘察设计中经常遇到各种类型的回填土，由于回填土的土质构成复杂，堆积方式各异，规律性差、工程性质独特，因此对填土进行勘察评价与地基处理一直是工程地质工作的难点。近年来我们通过一些工程项目在这方面进行了有益的探索和实践，对填土地基的工程性质和如何处理提出一些初浅的看法和认识，供大家参考。

2 填土的工程性质

首先，填土的不均匀性是其突出的一个特点。由于其组成成分复杂，堆填的方法、时间和厚度的随意性，其中尤以杂填土的不均匀性最为显著，而素填土和冲填土的组成物质比较单一，不均匀性较杂填土略好一点。

其次，填土的抗剪强度和承载力低。填土是一种欠压密土，在自身重量和大气降水下渗的作用下有自行压密的特点，自重压密所需的时间长短与填土的物质成分和颗粒组成有关，一般粉土和粘性素填土需10年～15年，而含有大量有机质的生活垃圾填土的自重压密时间可长达30年以上。

再次，填土密度低，固结程度低。填土的压缩性则很高，与相同干密度的天然土相比，填土的压缩性比天然土要高得多。填土地基在上部荷载作用下，易产生较大沉降。

另外，填土由于土质疏松，孔隙率大，结构性差，在地下水位以上的稍湿填土，浸水后会产生较强的湿陷，新填土的湿陷性比老填土大，同时，浸水后湿陷量随上部荷载的增加而增大。

3 填土地基处理原则

填土地基的上述工程性质，常给基础设计和施工带来不少困难，因而在选择基础类型和处理措施时要特别慎重。填土地基处理方法多种多样，选择处理方法时应根据勘察测试成果、建筑物的重要性等级、基底荷载、埋深等因素，并结合工程加固效果、经济费用、工程周期、环境影响等方面综合考虑。对一般建筑而言，当填土厚度不大时，可采用换填法等浅层处理方法。如填土厚度较大，则可考虑用强夯法和孔内强夯法(DDC法)加固地基;对于重要性较高建筑物，在高填方地段可考虑采用桩基础。下面就几种常用填土处理方法的机理和适用性进行技术、经济分析。

1)换填法:即将松软的填土全部或局部挖除，然后采用级配砂石、灰土、素土分层碾压至基底标高，并控制垫层的压实系数。换填法的处理深度一般在3 m以内比较经济。此法适用于地下水位以上的填土处理和轻型建筑物。确定垫层厚度时应考虑置换软弱土的厚度及下卧层的承载力;确定换填垫层的宽度时，应考虑侧面土的强度，防止垫层向侧面挤出，通常是按扩散角法或根据地区经验确定垫层宽度。在机理上换填法对填土地基的加固主要起到三个方面的作用:a.提高地基承载力;b.减少沉降量;c.调整了地基的均匀性。

2)强夯法:强夯法具有工期短、施工简便、经济节省等突出优点，在砂土、回填土、碎石类土、粘性土及湿陷性黄土等软弱地基加固中得到广泛应用，尤其是应用于回填土，设计及施工工艺均较成熟。一般来讲在无深厚软粘土下卧层，要求加固深度小于15 m的情况下，强夯法是加固松软回填土的首选方法。强夯利用夯锤自由下落的巨大冲击能和所产生的冲击波使土体内出现排水网络，土的透水性骤然增大，孔隙水迅速排出，孔隙水压力很快消散，从而产生很大的瞬间沉降，使土体压密，强度大幅提高。由于夯击能大，加固深度也比较大。近几年在国内一些采用强夯法加固粘性填土的工程实践中，尝试在夯前和每次夯完后添加一定量的渣石料等添加材料，通过动力置换，可以提高土的透水性，加强排水通道，从而大大改善粘性填土的加固效果，积累了一定的成功经验，值得借鉴。另外，采用强夯加固地基应充分考虑施工振动和噪声对周围建筑物和环境带来的不利影响。

3)孔内深层强夯法(DDC法):此法是通过冲击和振动等挤密成孔方法成孔至预定深度，然后自上而下分层填料强夯或边填料边强夯，形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土。其作用机理是通过挤密成孔使桩间松散土挤密，然后通过分层填料强夯或边填料边强夯，使桩间松散填土再次得到挤密，从而加快地基土的排水固结沉降速度，同时桩体和挤密后的地基土共同组成基础下的复合地基，从而提高地基土的强度和减小地基变形。目前在山西省、陕西省内孔内深层强夯法加固软弱地基运用十分广泛，也取得了较好的效果。

4)钻孔灌注桩基础:在深厚填土地段，对于建筑物重要性高的建筑物，可考虑钻孔灌注桩基础，灌注桩穿透填土层，桩端支撑于坚实土层上，结构荷载由桩基础来承担，从而减小建筑物沉降。此外，对于地基填土厚度变化较大的地段，应考虑变刚度调平设计，即通过调整桩径、桩长、桩距等改变桩基支撑刚度分布，以使建筑物沉降趋于均匀、承台内力降低的设计方法。同时也降低了工程造价，节省了成本。

4 结语

在工程勘察阶段对填土的物理性状和可利用性进行科学评价是地基处理和基础设计的前提和关键，必须根据填土的不同种类和性质确定适宜的勘察测试方法，具体实施时应侧重于多种手段的综合运用。就填土地基处理而言，方法很多，各种处理方法都有它的适用范围、局限性和优缺点。因此，对每一具体工程都要进行具体细致的分析，应从建筑物特点、地基条件、设计要求、工程费用以及当地材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以确定合适的地基处理方法，而地基土的特性及其对各种加固方法的适应性则是最为重要的。

通过各种方案比较，定出基础类型，同时按变形条件控制地基和基础的设计，防止基础可能因不均匀沉降引起建筑物开裂。另外要把地基、基础和上部结构作为整体来考虑，使上下共同协调作用，调整建筑物的不均匀沉降。

目前，国内外对各种填土地基处理方法在理论研究上尚不成熟，虽然在一些工程应用中积累了一定的实践经验，但是在加固机理的认识和设计理论的开发方面还处在半理论半经验的初级阶段。本文仅对几种常用填土地基处理方法从机理和适用性上做初浅的探讨，仅供类似的工程参考。

[1]JBJ 79-2002，建筑地基处理规范[S].

[2]GB 50021-2002，岩土工程勘察规范[S].

[3]CECS 197∶2006，孔内深层强夯法技术规程[S].

[4]JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范[S].