大面積雜填土地基處理方式研究

文/劉凱 河南省機場集團有限公司 河南鄭州 451161

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雜填土是指土和其他材料的混合料，若對建筑垃圾和生活垃圾進行填埋處理，則會產生典型的雜填土。雜填土具有組成成分復雜、各向異性、孔隙率大、密實度低等不良特性，若處理不當則會引起建筑物的不均勻沉降，對結構安全、生命財產安全造成威脅[1]。如何處理雜填土地基是當今土木工程領域的一項難題。若待建工程坐落于少量雜填土地基上，則根據地質情況換填素土或級配碎石等即可；若待建工程坐落于大面積雜填土地基上，換填法的經濟性較差，因為其包含棄土、填土雙重費用。沖擊碾壓法、強夯法和擠密渣土樁法是目前3種代表性的處理大面積雜填土地基的方法。本文從多角度分析了該3種處理方法的適用性。

1、沖擊碾壓法

沖擊碾壓法是利用沖擊式壓路機對地基進行碾壓處理，裝載機帶動巨大的非圓形沖擊輪，依靠沖擊輪的重力及慣性力對地面進行重擊，達到壓實土體的效果。影響沖擊碾壓效果的主要因素為機械沖擊勢能、碾壓遍數、牽引速度、土的彈性模量及粘聚力[2]。沖擊碾壓法對地基土的有效加固深度約為3.0m～4.0m，常用機械沖擊勢能為15kJ～25kJ，若分層回填土后采用沖擊碾壓法進行地基處理，則分層厚度約為0.6m～1.5m，每層壓實遍數為20～40[3]。

沖擊碾壓法適用于處理大面積填土地基，地基土可為粉土、粉質黏土、粉煤灰等級配良好的土，以及無腐蝕性、性能穩定、質地堅硬的雜填土等。沖擊碾壓法正式施工前，宜做試驗段選擇沖擊碾壓參數，參數的選擇要以處理后的地基土達到設計要求為準，試驗段結束后再進行正式的沖擊碾壓施工作業。沖擊碾壓法使用的沖擊式壓路機主要包含沖擊輪和牽引機，不需提升設備，運轉效率較高，整體運行速度平均為3m/s～4m/s。綜上所述，對于場地內現有的大面積雜填土地基，若現狀雜填土深度在1.5m以下，且要求經濟性，可采用沖擊碾壓法進行地基處理。

2、強夯法

強夯法是使重錘從一定高度下落，利用重錘的沖擊勢能來加密土體，從而達到提高土體強度、減少壓縮性的效果。強夯正式施工前，需做試驗段來判定適用性和處理效果，若滿足設計要求，則需選擇正式施工的強夯參數，參數的選取可結合經驗和計算公式[4]。強夯的有效加固深度與夯擊能有關，一般為3.0m～11.0m。

強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、黏土、素填土和雜填土等地基，且在相同外部環境下，其有效加固深度和對土體的加固效果要優于沖擊碾壓法[4]。另一方面，強夯機械運送到現場相對困難，且每次強夯皆伴隨著提升夯錘、校正夯錘、記錄夯沉量等工作，因此，強夯施工的成本相對較高和效率相對較低。此外，強夯產生的震動和噪聲對周圍環境的影響不可忽略，可以采用開挖隔震溝等措施減弱這種影響。綜上所述，若大面積雜填土地基的現狀填土深度在3.0m～11.0m范圍內，且施工地點較為偏僻，則可使用強夯法進行地基處理，但是相較于沖擊碾壓法，成本較高和效率較低，宜提前安排工期。對于具有高壓縮性、均勻性和結構強度差、現狀雜填土厚度在4m～5m的大面積雜填土地區，采用2000kN.m～2200kN.m的夯擊能進行強夯處理較為經濟可靠[6]。

3、擠密渣土樁法

擠密渣土樁法是指在地基上成孔，將建筑垃圾等雜填土填入樁孔底部，然后利用重錘將填料分層夯實的新型雜填土地基處理方法[7]。該方法和擠密碎石樁法的主要區別是填料不同，前者將渣土作為填料進行二次重復利用，較為經濟。擠密碎石樁法的成本相對于強夯法較高，擠密碎石樁法不適合處理大面積雜填土地基[8]。

擠密渣土樁法結合了強夯法和擠密碎石樁法的特點，夯錘對直徑較小的孔中渣土形成較大的夯擊能，由于渣土與樁間土成分不同，孔中渣土在夯錘的沖擊夯實下與樁間土交界處會形成類似于鋸齒狀的咬合面，二者的結合力得到增強，并共同承擔上部荷載，因此擠密渣土樁法的地基處理效果較同等強夯參數的強夯法更為明顯，處理深度也更大。部分學者就此進行了試驗研究，發現擠密渣土樁參數在一定范圍內（樁徑0.5m～0.6m，樁長9m～10m，樁間距1.6m～1.8m）時，地基處理效果較好[7， 9]。但是因為擠密渣土樁利用了渣土作為填料，對渣土的組成成分控制標準較高，不能含有腐蝕性的成分，避免后期土體中存在空洞現象。綜上所述，若對地基處理后的承載力有較高要求、現狀雜填土不適宜直接強夯、現狀雜填土深度較大（10m左右）且追求經濟性的大面積雜填土地基處理情況，可采用擠密渣土樁法進行地基處理。

結論：

沖擊碾壓法、強夯法和擠密渣土樁法為三種具有代表性的處理大面積雜填土地基的方法，沖擊碾壓法適用于處理雜填土埋深較?。ìF狀雜填土埋深1.5m以下、分層回填雜填土總埋深3.0m～4.0m以下）和對環境影響有限制的情況，強夯法適用于處理雜填土埋深較大（3.0m～11.0m）和施工對環境影響無較多限制的情況，擠密渣土樁法適用于對地基處理后的地基承載力要求較高（欲達到樁基處理效果）、雜填土埋深較大（10m左右）、施工對環境影響無較多限制和追求一定經濟性的情況。