填土的工程地質勘察探析

高羽

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司東北分院，哈爾濱150006）

1 引言

隨著我國經濟建設的快速發展，我國鐵路交通工程中大批城際鐵路、電氣化高鐵項目迅速立項開工，形成全國鐵路線網全面鋪開、擴展、延伸和提速改造的局面。同時，以高架、內環和地鐵為標志的現代市政工程相繼大量出現。建筑工程的類型和環境趨于復雜和多樣性。任何工程建設方式、規模和類型都受到建筑場地的工程地質條件所制約，工程地質勘察作為各類設計工作的關鍵性依據，是工程建設中的重要環節。新形勢下，地質勘察工作者應深入研究各種地質條件的特點與工程性質，選用有針對性的勘察手段，總結出應對不同地質條件的勘察方法。

在各類地質環境中，常出現垃圾廠、棄土廠、人工填筑土地段等地質情況。筆者結合自身工作經驗，就工程地質勘察工作中填土這種特殊巖土現象，做如下總結。

2 填土的分類及工程性質

填土是指因人類活動遺留或堆積形成的土。按照堆填時間50 a以上、15~50 a、15 a以下分為古填土、老填土和新填土；按照堆積方式分為計劃填土和無計劃填土。根據其物質組成和堆填方式主要分為素填土、雜填土和沖填土。工程地質勘察工作中主要針對素填土、雜填土和沖填土這3類填土進行研究和評價。

2.1 素填土

素填土一般由碎石土、砂類土、黏性土、粉土或殘積土等一種或幾種土組成，成分種類較少。一般不含雜質或含雜質較少。大部分為天然土由人工擾動和搬運堆積、填筑而成。特點為不具天然土的結構和層理。常見于鐵路路基下和道路路面下，或一些建筑場地表層。其工程性質取決于不同類型素填土的均勻性和密實度。一般按照使用目的，依照一定層序有計劃堆填，并經人工壓實的素填土，可以作為一般構筑物的地基使用。一些雖未經壓實，堆填時間滿足10 a以上的黏性土、滿足5 a以上的砂類土，也具有一定程度的密實度和強度，可作為一般構筑物的天然地基。使用前需進行相關檢驗，檢驗合格后可以使用。

2.2 雜填土

雜填土一般含有大量建筑垃圾、工業廢料或生活垃圾等雜質。普遍分布在人類生活區或工業區，主要由建筑、工業廢料殘留或人為拋棄堆積。雜填土是由人類活動造成的無規律積累物形成的，成分主要為碎磚、瓦礫、混凝土塊、礦渣、煤渣、爐灰、陶瓷片、塑料物。一般含有機質和未分解的腐殖質。成分復雜，填筑堆積方式，時間和范圍的隨機性較大。其工程性質為成分不均，厚度、密度變化大，變形大，具有濕陷性、壓縮性大、強度低、孔隙比大、滲透性不均等特點。

2.3 沖填土

沖填土由水力沖填泥沙形成。物質組成隨水中泥砂的來源而變化。一般沿著出口至外側顆粒成分由粗變細。由于充填過程中沖填物的不同及水力的強弱變化，形成平縱方向上的物質不均，致使其特點為層序分布不均勻，普遍呈現為透鏡體和薄層。其工程性質為顆粒不均勻，透水性弱，排水固結差。

3 填土的勘察

3.1 主要勘察內容

搜集區域地質圖及地形圖，調查歷史上區域內地形的變化情況和地物的變遷情況，走訪區域內產權單位，充分了解填土的來源、堆填時間、堆填方式，計劃堆填目的或非計劃堆填的成因背景。調查區域內是否存在地下設施、舊基礎、滲水井、填埋坑、暗溝、暗塘。

搜集有關區域地質資料及既有鐵路、公路以及工民建等工程地質勘察成果，詳細分析，結合具體實物勘察，查明厚度、范圍、物質組成種類、堆填結構、顆粒級配、均勻性、密實性、壓縮性、濕陷性、局部變形可能性。如區域內存在沖填土，還應查明沖填土排水和固結程度。查明地下水類型，變化規律，補給和排泄條件。確定地下水和地基土對建筑材料的腐蝕性。地表水和地下水之間的水力聯系。

3.2 勘探點布置

依據區域資料的調查結果，擬定勘察范圍。由于填土的特殊性，一般工程應按復雜場地布置勘探點。初步勘察階段勘探點間距30～50 m，詳細勘察階段勘探點間距10～15 m。當物質成分不均土層變化較大時，應依實際情況縮短孔間距，加密勘察點。鉆孔應穿透填土層至天然土層。當下部為軟弱土時，勘探點深度應適當加深。

3.3 勘探方法

勘探方法應根據不同種類填土的特點確定。對于以細顆粒、黏性為主的填土，如粉土和黏性土，可采用鉆探取樣、小螺紋鉆與原位測試相結合的方法。對于含較多粗顆粒成分的素填土、雜填土或缺乏經驗的區域，可采用動力觸探、鉆探、挖探，并選擇局部有代表性區域開挖探井。注意辨別物質成分種類，區分建筑垃圾、工業垃圾及其他包含物，確定填土的物質組成結構。

3.4 原位測試

原位測試方法應根據其不同種類填土的特點確定。填土的均勻性和密實度可用觸探測定。黏性、粉性填土應以輕型動力觸探、標準貫入試驗為主。粗顆粒填土應以重型動力觸探為主。沖填土、黏性土。素填土應以靜力觸探為主。有條件的情況下，應增加地球物理勘探的方法對填土的均勻性進行定性。填土承載力、壓縮性和濕陷性可采用現場載荷試驗和室內固結試驗確定。

3.5 室內試驗

土工試驗應根據不同種類填土的特點選擇試驗項目，主要有密度、相對密度、含水率、塑性指數、液性指數、壓縮性、抗剪強度、有機質含量、濕陷性、膨脹性、滲透性等項目。試驗項目開始前，應仔細檢查土樣，防止土樣中夾雜其他物質，確保試驗成果數據有效性。

4 填土的地基評價

4.1 填土地基的選用

經過壓實處理或堆填時間較長已完成自重壓密，均勻、密實的素填土和沖填土，包括物質成分穩定，結構穩定，均勻、密實的雜填土，可作為一般建筑物的天然地基。利用其作為地基時，應采取簡單的建筑體形，選擇面積大、整體剛度較好的基礎形式，并應適當增加上部結構剛度等相應措施。以提高建筑物對地基變形的適應能力。

未經過壓實處理，堆填時間較短，均勻性、密實性較差，有機質含量較大，具有腐蝕性的雜填土，不宜作為建筑物的天然地基。

填土底面坡度大于20%時，受填土影響有發生滑動的可能性。應注意計算坡面的穩定性，消除引起填土滑動的隱患。

4.2 填土地基承載力的確定

填土的地基承載力應利用現場勘探、原位測試、土工試驗，結合區域經驗，按照不同類別工程規范、標準進行判定。其中現場載荷試驗對填土地基承載力的判定較為直觀，判定成果誤差較小，應首先考慮使用現場載荷試驗。

5 填土地基的檢驗

由于填土工程性質的特殊性，處理后的填土地基應進行質量檢查。可在現場進行載荷試驗或采用其他原位測試手段進行檢查。驗槽工作，應配備經驗豐富的工程師對槽底進行檢查，對復雜場地可以選取關鍵部位進行勘探驗證。

6 工程實例

某鐵路工程全長24.24 km，起點與濱綏鐵路接軌為二級單線鐵路。在工程地質定測勘察階段對正常地段均進行了地質勘察工作，對城區村鎮可能存在零星填土的段落也進行了調查和勘察工作并取得了相應的勘察成果。該鐵路的各項工作在有關領導的大力推進下，各種關系得以協調，在建設單位和地方有關部門的積極支持下，該鐵路補定測階段的地質勘察工作得以順利展開。在補定測工作中加強了地質調查和勘察工作。

在走訪調查中發現，城區外一處地表外觀與其他地段無較大差別的段落，原為多年前廢棄的林區儲木場。線路通過地段已變成較寬的鄉間砂石道路，且與郊區其他的砂石路基本相同，兩側已成農田和草地。定測階段由于外部條件復雜協調困難等因素的限制只做了少量鉆探和簡易勘探工作，沒有按填土勘察原則及方法布設勘察工作量，也沒有布設橫斷面勘察。補定測階段通過走訪了解到此處原為儲木場的低洼（溝）處，后經儲木場多年的使用擴建逐漸填平并用于堆放木材。調查了解到此信息后，對此段按填土勘察原則布設勘探工作量和勘察橫斷面。通過實地勘探，得出填土厚度主段落為3.3~4.2 m，大小里程方向兩側過渡段為0.5~1.2 m。填土成分為表層0.5~0.8 m砂礫石及黏性土，下部3.3~4.2 m為儲木場的加工后的樹皮、鋸末、煤灰、雜草、少許雜土、砂礫石及建筑垃圾等，其成分復雜，填土種類為雜填土。經過補定測階段按填土原則進行勘察，最終確定了填土的平面范圍、埋深和填土性質，并對其做出相應評價，形成了DK3+105~DK3+945段填土的工點勘察報告。設計專業根據工點報告對此段落按特殊工點進行了重新設計，對雜填土進行挖除換填處理，保證了工程的安全質量。該路段自鐵路建成以來運行良好。

某南站為濱綏鐵路和拉濱鐵路上的重要編組站，隨著某主車站改造工程的進行對南站也進行了對應的升級改造。其新建工程包括運轉整備綜合樓、整備地勤房屋、設備機床間、教育樓、材料庫、汽車庫等生產、生活房屋及與其相關的配套工程等。在某站房工程勘察時發現，同一場地內土質和其他部位的土質在結構感觀上、外業鑒別上存在細微差別感。因為差別感較小，判斷起來非常困難。此站為使用多年的老站，建成時間久遠，經歷了多次的改擴建。為了達到提高勘察精度及不留工程質量安全隱患的目的，加強了資料的搜集和調查走訪工作。經調查現場地面外觀雖然平整，但此處歷史地貌形態為松花江南岸崗阜狀地貌，原始地形并不平坦，在后來的改擴建過程中進行了就地整平，用原土進行移挖作填并對回填部位的基底進行清理。因為用原土進行回填處理，所以初期勘探時未發現回填界線。調查清楚后調整了勘察方案和勘察方法，并在建筑物平面外側加布一定數量的勘探孔，同時加強原位測試、土工試驗、特別是壓縮和剪切等試驗工作。并與其他部位的站房鉆探測試和試驗結果進行對比分析找出差異，通過調查、鉆探、原位測試、土工試驗等確定此處填土為單一粉質黏土回填的素填土，確定其平面分布范圍和深度，對其壓縮性、抗剪性、承載力及地基基礎方案做出了綜合評價。對于處在填土區的低層安全性等級不高的建筑物采用對基底進行夯實處理方案，對安全等級高的重要建筑物采用換填處理和采用樁基方案，通過施工和建成監測至今運行良好。

7 結語

各種填土的成因、時間、成分具有復雜多變性，所以，在對填土的勘察工作中，不論是鐵路、公路及工民建工程，都應廣泛搜集資料，加強地質調查和走訪工作，采用多種勘察方法和勘察手段來查明填土的分布范圍、厚度、來源、堆積方法和堆積年限，并確定填土的工程性質。

總體來說，通過上述2個工程實例證明，各類工程的勘察工作中只要在思想上高度重視填土勘察，在實際勘察過程中加強地質調查和走訪工作，隨時調整勘察方案和勘察方法及手段，就能夠有效地查清填土的性質、分布情況及工程地質意義，做出科學合理的評價并準確提出可靠的巖土參數和處理方案，為設計和施工提供科學依據。