人工填土所引發的工程問題

■陸家寶 ■云南錫業設計院，云南 個舊 661099

在工程建設中，往往需要對斜坡場地通過挖高填低進行整平，平坦場地的低洼地段也需要進行回填整平，在這些過程中，會產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，強度低的特點，如果對其利用和處置不當，會引發很多工程地質問題。

1 人工填土的定義和分類

人工填土是由于人類活動而形成的堆積土。物質成分較雜亂，均勻性差，根據組成物質或堆積方式，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、生活廢料)、沖填(水力充填)及壓實填土(分層壓實土)等。

根據填土的成因和物質組成，作如下分類:

(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，有機質含量不超過10%。素填土，按其堆積年限可分為新素填土和老素填土兩類。當年限不易確定時，可根據其孔隙比指標判定其類別;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不滿足上列數值的素填土。填土堆積時間愈長，土的密實度愈好，作為地基的強度愈高。

(2)雜填土:主要為建筑垃圾、生活垃圾或工業廢料等，由于其組成物質雜亂，分布缺乏規律性，造成雜填土的性質極不均勻，一般是任意堆填。未經充分壓實，故土質松散，低密實度、高壓縮性和低強度，有時具有濕陷性。不宜作為建筑物地基，但經過擠密、夯實等人工處理后，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。這類填土含水量大，常處于軟塑-流塑狀態，壓縮性大，強度低。但隨著固結時間的增長，強度會有所提高。

(4)壓實填土:按一定標準控制材料成分、密度、含水量，分層壓實或夯實而成。

研究評價人工填土，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，結合當地建筑經驗提出土質改良的某些處理方法，采取與地基不均勻沉降相適應的結構和措施。

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，結構松散，密實度低，壓縮性高。沒有經過處理的填土，要想完成自重固結其過程需要將近十年的時間，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，沒有經過處理或者沒有完成自重壓密過程的粘性素填土，它的均質性差，壓縮性高，強度在飽水后會顯著降低，性狀變壞。

2.2 雜填土

雜填土主要出現在一些比較老舊的工礦區以及住宅區內，是人們的生產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:即工業生產垃圾土、建筑垃圾土以及生活垃圾土。由于垃圾土的類型不同、堆放的時間也不同，所以很難用統一的壓縮指標、滲透性指標、強度指標來描述。

雜填土有以下特點:成分復雜、厚薄不均、性質各異、規律性差、無規劃堆積。因而同一場地強度和壓縮性有明顯差異，極易造成地質不均勻沉降，這種情況一般都需要進行地基處理，常見的地基處理方法有沖振法、強夯法、水泥攪拌法等。

2.3 沖填土

沖填土因其大孔隙比、低密實度、飽水的特點而使其具低承載力、高壓縮性的特征。

3 人工填土引發的工程問題

3.1 邊坡工程問題

山區斜坡場地在整平過程中，會形成很高的填土邊坡，因為沒有對填土進行很好的碾壓或夯實，引起地面及排水溝開裂，雨水及生產用水大量滲入邊坡土體，引發滑坡或導致擋土墻失穩。例如某選礦廠，廠前人工土邊坡高達28m，主要由場地整平形成的素填土組成，邊坡僅坡腳部位設有3m 的擋土墻，坡面按1:1.25 放坡(中間設有兩個寬2.5m 的馬道)。選廠建成不久，坡頂平臺平后緣精礦車間前的排水溝因地面沉降面開裂，雨季遇連續降雨，大量雨水經裂縫滲入邊坡土體，引發滑坡，并導致精礦倉拉裂最終只能拆除。

3.2 巖溶問題

某縣民族中學食堂，建筑物四周邊的排水溝建在欠密實填土上，且直接以建物的外墻作內側溝壁，建成幾年后水溝開裂，水大量涌入地基土體，又流向東側擋土墻之后，因擋墻泄水孔不起作用，地下水無處可去，水壓力導致擋墻墻體向外凸出。同時，在水壓力達至一定高度之后，地下水尋找下伏石灰巖中的溶蝕裂隙通道，并向裂隙中排泄。在排泄過程不斷掏蝕土體形成土洞，最終在擋墻之后10m 左右的區域地面產生直徑約5m 塌陷區。

3.3 地面沉降問題

軟土地區因大面積填土會引發地面沉降，同時建筑物樁基礎的樁身產生樁周負摩阻力，在負摩阻力的作用下導致建筑物發生不均勻沉降。例如昆明滇池路附近的某小區，場地原為菜地，場地整平時回填了約4m 的填土。小區內的建筑物均采用樁基礎，樁長為30m，以第四系湖積可塑狀粉質粘土為樁端持力層。建筑物建成后，地面產生較大的不均勻沉降。其中編號14 棟的住宅因樁周負摩阻力的作用，加上布樁未能很好結合上部結構特點，導致建筑物產生最大45mm 的差異沉降，多處梁、板產生裂縫，影響安全使用。該場地的地層: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質粘土，25～35m 為湖積可塑狀深灰色、褐灰色、蘭灰色粘土。

上面這幾方面的問題，形成機制各有不同，但均是因為填土為導火索。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充分碾壓、夯實，并做好地面的排水工作;在軟土地基上填土，除按要求碾壓、夯實之外，還應給地基足夠的時間產生變形時間，之后再開展正常的建設，否則就須結合具體情況，為后期的變形預留相應的空間。

4 結語

隨著人類建筑活動空間的延伸，人工填土的分布范圍也會越來越廣。如何正確評價、處理這種特殊土，需要認真對等，因為某一環節稍有一點馬乎都可能帶來嚴重后果。作為巖土工程師，在勘察時應根據總圖上的整平標高，結合場地的地形地貌條件、地層情況、水文地質條件，對新增填土的處置應提出相應的建議，作為設計方應也應對填土的施工順序、施工方法、填土的密實度提出相應的要求，作為施工方則嚴格執行設計要求，認真做好相關工作。

［1］《巖土工程勘察規范》GB50021 -2001(2009 版).

［2］中華人民共和國建設部.建筑地基基礎規范GB50007 -2002.中國建筑工業出版社，2002.

［3］相關工程的巖土工程勘察報告.