淺議工程垃圾土的地基處理方案

朱昌偉張 艷

（1中冶賽迪建筑市政設(shè)計(jì)有限公司 結(jié)構(gòu)一所 2四川路橋城鄉(xiāng)建設(shè)投資有限公司 技術(shù)部，成都 610041）

淺議工程垃圾土的地基處理方案

朱昌偉1張 艷2

（1中冶賽迪建筑市政設(shè)計(jì)有限公司 結(jié)構(gòu)一所 2四川路橋城鄉(xiāng)建設(shè)投資有限公司 技術(shù)部，成都 610041）

工程垃圾土一般因?yàn)榻ㄔO(shè)遺留的廢棄物，以及道路施工遺留的粘土組成的扎填土。當(dāng)前對(duì)工程垃圾土的研究，大體上局限于對(duì)垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定和滲透的研究，對(duì)于工程垃圾土的地基處理措施的專研還有待深入。一般而言，工程垃圾土有機(jī)物質(zhì)的含量非常高，隨著其埋入土地內(nèi)的時(shí)間長短發(fā)生相應(yīng)的物理、生物、化學(xué)變化，同時(shí)隨著不同地區(qū)的氣候、地質(zhì)、人群生活習(xí)慣的不同，與其它土作比較，工程垃圾土存在著大孔間隙和離散型較高的主要特性。因此，本論文總結(jié)了工程垃圾土的物理、化學(xué)、工程性質(zhì)，同時(shí)著重解析了二灰樁擠密法和注漿法對(duì)工程垃圾土地基處理方案的有效性。

工程垃圾土 大孔間隙 離散型 二灰樁擠密法 注漿法

引言

工程垃圾土是人們建筑生產(chǎn)過程中遺留下來的廢棄物，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，越來越多的工程垃圾土由之而生。我國正處于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展時(shí)期，而我國人口基數(shù)較大，工程垃圾土形成堆積的現(xiàn)象。而傳統(tǒng)的觀念是通過垃圾統(tǒng)一集中傾倒的方式，然而這種方式嚴(yán)重的導(dǎo)致資源浪費(fèi)，也間接性的破壞了生態(tài)環(huán)境，直接影響到了人們的生存環(huán)境。但是，對(duì)于工程垃圾土的地基處理方式還沒有展開深入的探討，并沒有形成統(tǒng)一的方式方法。本文是針對(duì)工程垃圾土的處理方式展開研究和分析，針對(duì)工程垃圾土的物理性質(zhì)、含水量的分析、與天然孔隙比較、以及垃圾土的重量，進(jìn)行了針對(duì)的的探討和研究，通過對(duì)二灰樁擠密法和注漿法的介紹，對(duì)工程垃圾土的地基處理方案展開探討。

1 工程垃圾土的物理特性

1.1.1固體廢棄物的組成

固體廢棄物主要由混泥土、石磚以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的粘土組成。目前主要分布我國發(fā)達(dá)城市，例如北京、上海、廣州、深圳、南京等地區(qū)。

1.1.2 工程垃圾土的水含量

工程垃圾土的含水量與地域、天氣、位置密切相關(guān)，水含量數(shù)值變化程度也是非常大的，一般含水量為50%～100%[1]，同一位置的工程垃圾土含水量類似，但隨著埋藏深度的增加而減小。主要原因在于：淺層工程垃圾土受到氣候和降水量的影響很大，垃圾土中的有機(jī)質(zhì)分解生成滲濾液通過滲濾層流出，導(dǎo)致水含量的下降。

1.1.3 工程垃圾土的自然孔隙比

同自然泥土相比較，工程垃圾土具有孔隙比大的特點(diǎn)。而孔隙比會(huì)隨著垃圾埋入深度的增加而變小。主要原因在于：伴隨著填埋時(shí)間和深度的增長，處于上方的垃圾土自然比重壓力擴(kuò)大，同時(shí)有機(jī)質(zhì)的分解變得更加完整，導(dǎo)致下方的垃圾土結(jié)構(gòu)精密孔隙比縮小。

1.2 工程垃圾土的工程特性

1.2.1 壓縮性

除了本文上述物理特性之外，工程垃圾土還與室外氣溫、pH值有著重大的關(guān)聯(lián)[2]。工程垃圾土的壓縮和變形分成兩個(gè)方面：一部分和自然土類似，與上方荷載相互作用，土內(nèi)氣體和水含量逐漸排除，從而至相互間的孔隙變形實(shí)現(xiàn)壓縮。另一方面：垃圾土有機(jī)質(zhì)不斷的分解，使得上方水分得不到供給和補(bǔ)充，而有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步分解，使得結(jié)構(gòu)變得緊密。

1.2.2滲透性

工程垃圾土主要由建筑廢棄物磚石組成，結(jié)果較為復(fù)雜。同普通粘土相比較，滲透性要大很多。工程垃圾土的滲透系數(shù)范圍，主要控制住在2×10-4～4×10-3cm/s的范圍內(nèi)[3]，滲透性隨著埋藏時(shí)間的增長和埋藏深度的增加而縮小。

1.2.3 工程垃圾土的重度

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：天然垃圾土的重度不會(huì)隨著埋藏深入而增大，重度主要和含水量相關(guān)，埋藏越深反而減小。工程垃圾土的干重量則不同，與埋藏深度相關(guān)，將隨著埋藏深度的增加而增加，不過增大的趨勢(shì)和一般粘土不同，存在著離散性大的特點(diǎn)。

2 工程垃圾土的地基處理方案專研

通過專業(yè)分析了解，工程垃圾土的孔隙率與含水率有大關(guān)聯(lián)，其滲透系數(shù)可根據(jù)為低滲透性。因此，在本論文中我們選擇二灰樁擠密法和注漿法進(jìn)行有效的分析和介紹。

2.1 二灰樁擠密法

2.1.1 樁的分配

通過粉煤灰和石灰作為主要物質(zhì)，結(jié)合少量添加劑均勻攪拌從而生成二灰樁，插入泥土深度控制在15.0m范圍中，二灰樁在高速公路路基處理中尤為適用。樁的布置分為三角形和正方形兩種，此目的是為了更好地使樁與土地均勻分布，將其布置為等邊三角形。

2.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)

1）根據(jù)北京某垃圾填埋場(chǎng)的測(cè)試[4]，了解到各層干重度測(cè)試值為8kN/m3;

2）通過查閱參考文獻(xiàn)了解，加密之后干重度要大于15kN/m3，但是垃圾土中還存在有機(jī)質(zhì)和其它物質(zhì)，因此選擇干重度為16kN/m3，通過計(jì)算得知L=0.671。

L是樁距；d是樁孔直接，cm；rd天然土的干重度，kN/m3；rdo是擠密后天然土的平均干重度，kN/m3；m是復(fù)合地基的置換率。

結(jié)合數(shù)據(jù)了解，如果使用二灰樁擠密法處理工程垃圾土，垃圾土置換率非常高，對(duì)施工的設(shè)備和科技要求極高，因此所需要的經(jīng)濟(jì)成本非常大。此外，工程垃圾土的水含量大約在60%～100%之間，遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)水含量，而擠壓導(dǎo)致的超凈間隙水使土地很難壓縮，易導(dǎo)致頸縮的情況出現(xiàn)。所以，二灰樁擠密法處理工程垃圾土具有很多的局限性，并不適合工程垃圾土的地基處理。

2.2 注漿法

通過液壓、氣壓、結(jié)合注漿管平均注入地層內(nèi)。讓漿液滲透至地層內(nèi)，使垃圾土內(nèi)的空氣、水分、土粒的間隙縮小，人工控制一段時(shí)間之后，漿液讓原本松散的泥土和間隙結(jié)合成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，形成化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、防水功能強(qiáng)的結(jié)石體。此法具有操作簡單、施工時(shí)間短暫、費(fèi)用少的優(yōu)勢(shì)。而一般的注漿大多采用的是硅酸鹽水泥，常用的4種方法分別是噴射注漿、壓密注漿、滲透注漿和劈裂注漿。根據(jù)北京某工程垃圾土的化學(xué)物理性質(zhì)，一般采用滲透注漿和劈裂注漿的施工方法進(jìn)行。

2.2.1 滲透注漿

工程垃圾土的滲透系數(shù)要小于砂土，所以我們?cè)谶x擇較為適用的砂層進(jìn)行分析，選取漿液擴(kuò)散半徑Maag 公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，公式如下所示：

假設(shè)某漿液在30min內(nèi)粘度不變，則t=30min，根據(jù)對(duì)垃圾土相關(guān)性質(zhì)分析選取n=0.75，k=10-3cm/s,h1=100m,r0=2.5cm,β=2.5,代入上述公式解得：r1=41.6cm。

滲透系數(shù)成為了影響擴(kuò)散半徑的重要因素，通過變動(dòng)漿液配比減少漿液和水粘度比的方法得知，這種方法對(duì)增加分散半徑效果不明顯。有上述論述所知，滲透注漿法也不適用于工程垃圾土的地基處理之中。

2.2.2 壓密注漿法

把工程垃圾土的滲透性增大到k=10-2cm/s，代入公式（1）中，計(jì)算得知r1=193.1cm；

由于擴(kuò)散半徑符合要求，在只有固定作用的情況之下，注入垃圾土的體積可按照下述公式計(jì)算：

r1為漿液的擴(kuò)散半徑，cm;p0為灌漿壓力，kPa;u為孔隙水壓力，kPa;mv為土的體積壓縮系數(shù)，kPa-1。通過上述公式得知，在壓力下工程垃圾土的滲透系數(shù)加大，此時(shí)擴(kuò)散半徑將提高到標(biāo)準(zhǔn)水平內(nèi)，注入的漿液體積是可以滿足工程需求和經(jīng)濟(jì)需求的。

3 結(jié)論

通過對(duì)三種方法的研究和分析，二灰樁擠密法和滲透漿注法無論是物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，都無法滿足工程需求，且這兩種方法具有經(jīng)濟(jì)成本高、操作難度大、要求設(shè)備先進(jìn)等缺點(diǎn)。而壓密注物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)都滿足工程需求，該方法能夠使?jié){液滲透半徑提高到滿足工程需求的水平，而漿液將原本松散的垃圾土和裂隙結(jié)合成一個(gè)緊密的整體，很好的支撐起地基的沉重量和載重能力，因此可以判斷壓密注漿法是可以滿足工程垃圾土的地基處理的。

[1]嚴(yán)樹.垃圾土的工程性質(zhì)研究[D].武漢：中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，2005：1-18.

[2]孟海燕，王琳.關(guān)于我國垃圾土工程性質(zhì)的探討[J].有色金屬設(shè)計(jì)，2005，32(3).

[3]周健，吳世明，徐建平.環(huán)境與巖土工程[M].北京：中國建筑出版社，2001：23-34.

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1007-6344（2015）04-0350-01