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計有限公司 結構一所 2四川路橋城鄉建設投資有限公司 技術部，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計有限公司 結構一所 2四川路橋城鄉建設投資有限公司 技術部，成都 610041）

工程垃圾土一般因為建設遺留的廢棄物，以及道路施工遺留的粘土組成的扎填土。當前對工程垃圾土的研究，大體上局限于對垃圾填埋場穩定和滲透的研究，對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，工程垃圾土有機物質的含量非常高，隨著其埋入土地內的時間長短發生相應的物理、生物、化學變化，同時隨著不同地區的氣候、地質、人群生活習慣的不同，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，本論文總結了工程垃圾土的物理、化學、工程性質，同時著重解析了二灰樁擠密法和注漿法對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過程中遺留下來的廢棄物，隨著城市建設的不斷發展，越來越多的工程垃圾土由之而生。我國正處于經濟建設的快速發展時期，而我國人口基數較大，工程垃圾土形成堆積的現象。而傳統的觀念是通過垃圾統一集中傾倒的方式，然而這種方式嚴重的導致資源浪費，也間接性的破壞了生態環境，直接影響到了人們的生存環境。但是，對于工程垃圾土的地基處理方式還沒有展開深入的探討，并沒有形成統一的方式方法。本文是針對工程垃圾土的處理方式展開研究和分析，針對工程垃圾土的物理性質、含水量的分析、與天然孔隙比較、以及垃圾土的重量，進行了針對的的探討和研究，通過對二灰樁擠密法和注漿法的介紹，對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、石磚以及結構穩定的粘土組成。目前主要分布我國發達城市，例如北京、上海、廣州、深圳、南京等地區。

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，水含量數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，垃圾土中的有機質分解生成滲濾液通過滲濾層流出，導致水含量的下降。

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。而孔隙比會隨著垃圾埋入深度的增加而變小。主要原因在于：伴隨著填埋時間和深度的增長，處于上方的垃圾土自然比重壓力擴大，同時有機質的分解變得更加完整，導致下方的垃圾土結構精密孔隙比縮小。

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值有著重大的關聯[2]。工程垃圾土的壓縮和變形分成兩個方面：一部分和自然土類似，與上方荷載相互作用，土內氣體和水含量逐漸排除，從而至相互間的孔隙變形實現壓縮。另一方面：垃圾土有機質不斷的分解，使得上方水分得不到供給和補充，而有機質進一步分解，使得結構變得緊密。

1.2.2滲透性

工程垃圾土主要由建筑廢棄物磚石組成，結果較為復雜。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范圍，主要控制住在2×10-4～4×10-3cm/s的范圍內[3]，滲透性隨著埋藏時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

科學研究發現：天然垃圾土的重度不會隨著埋藏深入而增大，重度主要和含水量相關，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，將隨著埋藏深度的增加而增加，不過增大的趨勢和一般粘土不同，存在著離散性大的特點。

2 工程垃圾土的地基處理方案專研

通過專業分析了解，工程垃圾土的孔隙率與含水率有大關聯，其滲透系數可根據為低滲透性。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，結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 設計參數

1）根據北京某垃圾填埋場的測試[4]，了解到各層干重度測試值為8kN/m3;

2）通過查閱參考文獻了解，加密之后干重度要大于15kN/m3，但是垃圾土中還存在有機質和其它物質，因此選擇干重度為16kN/m3，通過計算得知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是復合地基的置換率。

結合數據了解，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，對施工的設備和科技要求極高，因此所需要的經濟成本非常大。此外，工程垃圾土的水含量大約在60%～100%之間，遠大于標準水含量，而擠壓導致的超凈間隙水使土地很難壓縮，易導致頸縮的情況出現。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、結合注漿管平均注入地層內。讓漿液滲透至地層內，使垃圾土內的空氣、水分、土粒的間隙縮小，人工控制一段時間之后，漿液讓原本松散的泥土和間隙結合成為一個整體結構，形成化學性質、物理性質、防水功能強的結石體。此法具有操作簡單、施工時間短暫、費用少的優勢。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。根據北京某工程垃圾土的化學物理性質，一般采用滲透注漿和劈裂注漿的施工方法進行。

2.2.1 滲透注漿

工程垃圾土的滲透系數要小于砂土，所以我們在選擇較為適用的砂層進行分析，選取漿液擴散半徑Maag 公式進行相關計算，公式如下所示：

假設某漿液在30min內粘度不變，則t=30min，根據對垃圾土相關性質分析選取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。

滲透系數成為了影響擴散半徑的重要因素，通過變動漿液配比減少漿液和水粘度比的方法得知，這種方法對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，計算得知r1=193.1cm；

由于擴散半徑符合要求，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算：

r1為漿液的擴散半徑，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，kPa-1。通過上述公式得知，在壓力下工程垃圾土的滲透系數加大，此時擴散半徑將提高到標準水平內，注入的漿液體積是可以滿足工程需求和經濟需求的。

3 結論

通過對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和化學性質，都無法滿足工程需求，且這兩種方法具有經濟成本高、操作難度大、要求設備先進等缺點。而壓密注物理性質和化學性質都滿足工程需求，該方法能夠使漿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合成一個緊密的整體，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]嚴樹.垃圾土的工程性質研究[D].武漢：中國科學院武漢巖土力學研究所，2005：1-18.

[2]孟海燕，王琳.關于我國垃圾土工程性質的探討[J].有色金屬設計，2005，32(3).

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

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1007-6344（2015）04-0350-01