浅谈城市道路中杂填土层的处理方法

浅谈城市道路中杂填土地基的处理方法
周清
摘要：随着城市规模的不断扩大和城市基础设施建设的发展，在建设的过程中产生了大量的建筑垃圾和弃方土体，给城市周边弃土场的再利用和再开发带来工程建设方面的一系列问题。

笔者总结了近几年来所遇到的杂填土地基处理经验，将杂填土地基从空间分布上划分为三类，并根据每一类的不同情况对其处理方法进行了介绍和分析，以期对类似工况的城市交通设施建设提供参考经验
1 引言
随着新昆明跨越式发展的进程，几年来*市上马了一大批城市基础设施建设，包括城市道路建设、轨道交通建设和城中村改造等，这一过程中必定伴随着“大拆大建”和大量的土方工程，建设的过程中不可避免会产生数量巨大的建筑垃圾和工程建设中不能直接使用的弃方土体，这类土体一方面消化于房屋基坑开挖后的部分回填，绝大部分则被丢弃于各弃土场，然而随着城市规模的扩大，这些弃土场又被重新开发、利用，作为城市的重要组成部分。

这样杂填土地基就给建设开发带来一系列的困难，例如：地基承载力低、均匀性差、地基压缩性高等。

若对其不进行应相应处理，日后建设于这类场地之上的建筑物将会产生不均匀沉降、房屋开裂、道路沉陷等一系列的工程问题。

2 定义
根据《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2002）[1]中规定，软弱地基指主要淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基，杂填土地基属软弱地基中的一种。

文献[2]对于杂填土和杂填土地基作出了如下描述：杂填土是人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等。

杂填土的成因不规律，组成的物质杂乱，颗
粒尺寸悬殊，颗粒间孔隙大小不一；回填前地貌高低起伏，形成填土高低不一；回填时间前后不一，取样不易、勘察工作困难，通畅无法提出地基承载力值。

3 工程性质
通过对相关文献[2] [3] [4] [5]的研究，对杂填土地基所具有的一些工程性质总结如下：（1）不均匀性：杂填土地基由各种弃方土体，包括建筑垃圾、生活垃圾及各种工程的弃方土料，成分复杂，回填方法，回填时间和厚度具有很大的随意性，所以不均匀性是其最大的特点。

（2）自重压密性：场内填筑时间较短，属欠固结压密土，在自身重力和大气降水的作用下发生重力固结。

（3）湿陷性：杂填土由于土质疏松，孔隙率高，在浸水后会产生较强的失陷，且年代越新的填土，湿陷性越强，杂填土由于失陷作用会在地面产生较大的沉降，从而危及工程安全。

（4）强度低，压缩性大:杂填土松散堆积，结构性很差，处于松散~稍密状态。

4 处理方法
4.1 杂填土地基的分类
对于杂填土的处理方法通常采用翻挖
换填，但是根据笔者近几年工程中所遇到的情况，认为可以按杂填土分布的厚度来进行分类，进而根据以下三类不同的杂填土空间厚度分布层次提出相应的、建议的处理措施。

第一类：杂填土地基厚度在6m以下的地基；
第二类：杂填土地基厚度在6～15m；
第三类：填土地基厚度在15m以上。

4.2 杂填土地基的处理方法
4.2.1 第一类杂填土
第一类杂填土地基其分布层厚在6m以下，根据笔者总结可有以下几种处理方法：（1）翻挖换填
该种处理方法指根据地质勘察的结果，将杂填土层挖除，分层碾压换填合格土料，并根据不同的道路等级确定土料的压实度，该类处理方法可用于建设场地面积较大，周
边建筑物离建设场地较远，可满足道路放坡开挖的要求。

该种处理方法的优点在于可最大程度的保证地基的回填质量，做到心中有数，但是作为回填地基仍然会产生一定的工后沉降，为此在进行回填施工的过程中，应根据下伏原状土的物理力学性质和填料的性质铺设多层格栅，以保证路基纵向和横向的刚度，以保证地基的协调变形和最大限度减少沉降。

（2）强夯法或强夯置换法
强夯法指使用吊升设备将一定质量的锤反复起吊至较大的高度（一般为10～
20m）后，使其自由下落，产生巨大的冲击能量和振动能量（一般为1100KJ～4000KJ,最大可达8000KJ）作用地基，给地基以冲击和振动，从而在一定范围内使地基的强度提高，压缩性降低，改善地基的受力性能[2]。

强夯法主要应用于欠固结地基和杂填土地基，应用于饱和软粘土地基是否使用必须要经过试验检测。

有效加固深度既是强夯处理的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。

可根据menard修正公式大体估算有效加固深度。

h
M
H⋅
=α
式中H——有效加固深度(m)；
M——夯锤重(t)；
h——落距(m)；
α——修正系数，须根据所处理地基土的性质而定，对一般粘性土、砂土为0.45～0.6。

根据工程实际操作经验和menard经验公式，强夯法加固土体的深度一般为6m 左右。

但是由于强夯法作用过程中产生巨大的振动，对土体的扰动和周边建筑物的干扰非常大，因此对施工场地的要求较为严格，必须要空旷的，建筑物稀少的场地进行，以防止强夯施工对已建建筑物的破坏。

（3）柱锤冲扩桩法[6]
柱锤冲扩桩法是一种相对较新的复合地基处理方法，主要在于其所采用的施工设备和工法。

根据《建筑地基处理技术规范》，柱锤冲扩桩法使用于处理杂填土、粉土、素填土和黄土地基，地基的处理深度不宜超过
6m，复合地基承载力不宜超过160KPa。

柱锤冲扩法是采用重1～8t，长度为2～6m的柱锤，反复对地基进行冲扩，所形成的桩径为30～50cm，桩间距为1.5～2.0m的复合地基，布桩可采用正方形或三角形。

桩体材料可采用碎砖三合土、级配砂石、矿渣、灰土、水泥混合土等。

柱锤冲扩法实际上是强夯法的进一步
延伸，其加固机理中包含两次压缩挤密，第一次为冲扩成孔过程中对周边土体起到了
挤压夯实的作用，第二次桩体的形成过程中，随着填料的不断进入，柱锤桩体的不断冲压和冲扩，使得桩体材料不断的向孔外挤压，形成二次挤密作用，大大的提高了地基处理的效率。

该方法的优点在于不需进行大方量土
方开挖，而且能充分利用各种建筑废料，造价低，但是实际施工必须经过专门的培训，施工技术含量较高。

4.2.2 第二类杂填土
第二类杂填土地基其杂填土的厚度相
对较大，达6~15m，对于这类工况，若采用翻挖换填则施工过程中，必须采用较缓的坡度进行杂填土开挖，土方量巨大，工程造价高，并且存在较大的安全隐患。

若采用强夯法和普通柱锤冲扩法，则作用深度又达不到预设的目标。

为此，针对此种工况应采用其它的方式对其进行处理。

（1）复合地基粒料桩
对厚度较大的杂填土层可采用CFG桩、混凝土桩等粒料置换桩对其进行相应处理，但在设计及施工过程中应注意以下几个方面的问题。

1）由于杂填土土性均匀性较差，存在较大变异性，为此，需要地勘部门对处理区域做详细的有针对性的地质勘察，并提出采用复合地基处理时杂填土土层物理力学性质指标的经验值。

2）由于杂填土未经过系统压实为欠固结土，土体自重作用的固结尚未完成，复合地基形成后，桩间土发挥作用有限，且会产生较大的负摩阻力，在设计过程中应充分考虑。

3）由于杂填土层的不均匀性，在正式
施工前一定要做试验段对设计进行验证或确定其适用性。

（2）孔内深层夯扩挤密桩
孔内深层夯扩桩主要适用于杂填土地基和湿陷性黄土地基，处理深度最高可达30m。

孔内深层夯扩挤密桩是一种基于强夯与灰土挤密桩两种加固技术之间的新型地基加固技术（DDC工法）。

其主要技术特征是先在地面引孔，再向孔内定量分层填料，用3t左右重锤在孔内进行冲击夯砸，使填料向孔底及孔侧向挤压，自下而上完成对桩及桩间土的挤密作用。

当孔内采用如碎砖、混凝土块、瓦、灰块、土等不含有机物的建筑垃圾作为夯填料时，该桩又称为渣土桩。

所形成的复合地基叫做渣土桩复合地基。

其加固机理为：孔内夯扩挤密渣土桩处理方法是采用专用施工机械, 首先利用重锤冲击成孔, 使桩身周围土体得到第一次挤密; 其次在孔中分层填入渣土, 提升重锤到一定高度, 令其自由下落, 夯击渣土到松散的填土地基, 使桩周围的土体得到第二次挤密; 依次填入、夯击, 直至夯填至设计高程。

利用此工法可有效消除填土的湿陷性, 改善土的物理力学指标, 提高地基土的承载能力和压缩模量, 减少地基土的压缩变形, 且由于采用重锤的质量一定, 提升的高度一定, 因此夯击填料时的能量就一定, 视为等能量。

二次挤密机理
该地基处理工法在北京动车段工程和
北京公路五环老山北路--阜石路主路及阜
石路立交桥等[3] [4] [5] [6] [7]几个工程中采用
均取得较好的效果，目前工程均已竣工运营，各方面指标均正常。

孔内深层夯扩桩突破了地基处理领域
内沿袭多年的传统观念，采用建筑垃圾处理地基，变废为宝，不用钢筋、水泥，节省工程投资，减少污染，保护环境，形成了具有绿色环保特征的地基处理新技术。

4.2.3 第三类杂填土
第三类杂填土一般称为厚大杂填土地。