肖 楊

（安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 230051）

0 引言

雜填土工程性質(zhì)表現(xiàn)為強(qiáng)度低、壓縮性高，往往均勻性也差，這類填土未經(jīng)處理不宜作為建筑物地基[1-2]。本文結(jié)合合肥高新區(qū)現(xiàn)有的路基處理研究經(jīng)驗(yàn)，分析了合肥高新區(qū)雜填土的基本特征；并結(jié)合工程實(shí)際情況，提出一套適用于合肥高新區(qū)淤泥質(zhì)土及粉質(zhì)土的固化處理方案，可為后續(xù)合肥市高新區(qū)類似工程地基或路基處理提供良好的借鑒方案。

1 換填法在路基雜填土處理中的應(yīng)用

雜填土的物理力學(xué)特性表現(xiàn)為高壓縮性，即在自重壓力或較小的外部壓力作用下，雜填土的體積會(huì)發(fā)生明顯的壓縮[3]，并且伴隨著水體的排出。多數(shù)情況下，雜填土內(nèi)部還伴隨著生活垃圾及腐殖質(zhì)，化學(xué)成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)性能不穩(wěn)定[4]。

建筑用地周邊的雜填土成分會(huì)因?yàn)榻ㄖ梁凸I(yè)廢料土的加入變得更為復(fù)雜，由于建筑垃圾土和工業(yè)垃圾土的存在，該區(qū)域的雜填土強(qiáng)度會(huì)表現(xiàn)出明顯的差異性，工程上也無(wú)法對(duì)含有磚頭和瓦片等建筑垃圾的雜填土進(jìn)行分類利用，該類雜填土置換后的堆放處理，也是工程上常見(jiàn)的問(wèn)題[5]。混合填土的材料組成往往也十分復(fù)雜，且會(huì)因?yàn)槠涠逊e時(shí)間短、結(jié)構(gòu)松散而造成濕陷和大變形，不同的材料組成將直接影響混合填土的工程性質(zhì)—以磚為主要成分的建筑垃圾土，工程性質(zhì)優(yōu)于與之組成成分相同的普通土壤；建筑廢土和工業(yè)廢土工程性質(zhì)一般優(yōu)于生活廢土，因?yàn)樯顝U土含有大量的有機(jī)質(zhì)和未分解的植物物質(zhì)，因此具有較大的壓縮性和較低的強(qiáng)度。

一般路基施工中，對(duì)于厚度不大的雜填土，可進(jìn)行清除處理，厚度較大的雜填土，需要在清除一定厚度后，按照上部結(jié)構(gòu)對(duì)路基的要求，進(jìn)行必要的加固或改良，提高地基土的承載能力，保證地基穩(wěn)定，減少上部結(jié)構(gòu)不均勻沉降，換填法便是路基雜填土處理中最常見(jiàn)的方法。

1.1 換填法的優(yōu)勢(shì)

（1）提高地基承載力。淺基礎(chǔ)地基承載力主要與地基下土體的抗剪強(qiáng)度有關(guān)，砂、礫石和其他填料具有較高剪切強(qiáng)度，利用這些材料代替軟土層，可以提高地基的壓縮模量，提高地基的承載力。

（2）減少沉降。路基淺部沉降在整個(gè)沉降中占有很大比例，如果采用砂級(jí)或其他高等級(jí)、高密實(shí)度的材料代替淺層軟土，可以有效地減少路基沉降。密集砂、石層或其他填筑材料具有高密實(shí)性，荷載作用下路基中的應(yīng)力通過(guò)此類填筑材料得到擴(kuò)散，作用在深厚土層上的應(yīng)力相應(yīng)減小，換填之后的軟土路基的沉降也會(huì)隨之減少。

（3）加速軟土層排水固結(jié)。當(dāng)路基與透水性軟弱土層直接接觸時(shí)，軟弱土層中的水不能迅速排出，采用透水性好的路基填料對(duì)軟土路基進(jìn)行換填處理后，能夠有效排出與路基直接接觸的軟弱土層中的水，加速該層軟土的排水固結(jié)，提高路基承載力。

（4）防止凍脹。由于緩沖材料的粒徑較大，顆粒間孔隙較大，一般不易發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象。因此，當(dāng)墊層深度滿足局部?jī)鼋Y(jié)深度要求時(shí)，換填法可防止寒冷地區(qū)土壤凍脹[6-7]。

（5）消除較差路基土的濕陷脹縮。當(dāng)用素土或石灰土換填濕陷性黃土?xí)r，填充物破壞了原有的土結(jié)構(gòu)，消除了部分被換填土的濕陷性。此外，換填材料還能吸收一些水分，減少軟弱底層的水浸，從而減少或消除原有基礎(chǔ)的濕陷性，同樣，采用非膨脹填料替代膨脹土，也可以消除或減少路基的膨脹收縮[8]。

1.2 換填法的適用范圍

當(dāng)路基范圍內(nèi)軟土層較淺時(shí)，可完全換填，路基范圍內(nèi)有古井、墳?zāi)沟忍厥饨Y(jié)構(gòu)時(shí)采用局部換填。換填法的處理深度一般控制在3m 以內(nèi)，超過(guò)3m 后，需換填的路基范圍和填筑工程量會(huì)大大增加，工期延長(zhǎng)，成本增加。另外，在實(shí)際施工中，大體積回填土的土壤均勻性、雜質(zhì)含量和含水率難以嚴(yán)格控制，且施工質(zhì)量和施工進(jìn)度受天氣影響很大，在城區(qū)范圍內(nèi)，土方運(yùn)輸和環(huán)境保護(hù)也會(huì)受到嚴(yán)格管控。因此，當(dāng)軟弱層厚度超過(guò)一定厚度時(shí)，應(yīng)考慮其他處置方式。

1.3 換填法在淤泥質(zhì)軟土和粉質(zhì)土處理中的應(yīng)用

淤泥質(zhì)軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的統(tǒng)稱，淤泥質(zhì)軟土的物理力學(xué)性能極差，表現(xiàn)為含水率和孔隙比大，滲透性和強(qiáng)度低，具有很強(qiáng)的觸變性和流變性。粉質(zhì)土是指天然含水量大于液限，天然孔隙比在1.0～1.5 之間的黏質(zhì)土，粉質(zhì)土壓縮性高，強(qiáng)度低，如果采用粉質(zhì)土做為路基填料會(huì)導(dǎo)致路基不均勻沉降，容易造成路面開(kāi)裂。

當(dāng)路基段存在淤泥質(zhì)軟土?xí)r，淤泥層厚度在4m 以內(nèi)時(shí)，可將淤泥土層全部挖除，換填合格路基填料，當(dāng)淤泥質(zhì)土層厚度較大且不易換填時(shí)，可采用沉井基礎(chǔ)處置深部淤泥，工程經(jīng)驗(yàn)表明：小于3m 厚的淤泥土層采用換填法處理具有很好的效果，工程上也沿用至今。粉質(zhì)土的處理方法主要有充填、脫水、化學(xué)處理等，在粉質(zhì)土處理中，先將路基下一定深度的軟土去除，然后用滿足要求的材料進(jìn)行填筑壓實(shí)。換填法在針對(duì)淤泥質(zhì)土的處置時(shí)，可采用砂墊層或者拌合土墊層處理需要換填的路基段：采用砂墊層換填有提高淺基礎(chǔ)承載力、減少土體沉降量、加速軟弱土的排水固結(jié)等優(yōu)勢(shì)；采用拌合土墊層換填，可以達(dá)到節(jié)約材料、控制土體性質(zhì)等目的。

換填法作業(yè)如圖1 所示，典型淤泥質(zhì)土如圖2 所示。

圖1 換填法作業(yè)

圖2 典型淤泥質(zhì)土

2 換填法在不良地質(zhì)土工程中的應(yīng)用研究

2.1 研究背景

近年來(lái)，合肥高新區(qū)圍繞“服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、服務(wù)民生改善”，分區(qū)施策、統(tǒng)籌推進(jìn)，持續(xù)提升建成區(qū)域路網(wǎng)，升級(jí)服務(wù)功能，密織示范區(qū)路網(wǎng)，拓展服務(wù)范圍，促進(jìn)區(qū)域內(nèi)外高效對(duì)接。隨著高新區(qū)工程建設(shè)集中迸發(fā)式的發(fā)展，該地區(qū)的粉質(zhì)土、淤泥質(zhì)土等不良土層的處理問(wèn)題逐漸凸顯。傳統(tǒng)的路基處理，會(huì)將淤泥質(zhì)土、建筑垃圾等雜填土進(jìn)行清除，會(huì)造成大規(guī)模的土方外運(yùn)，在運(yùn)輸過(guò)程中，也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染與影響。過(guò)量的挖方、填方還會(huì)大大增加施工周期，對(duì)高新區(qū)整體規(guī)劃建設(shè)將產(chǎn)生不利影響，并且會(huì)增加施工投資。

2.2 項(xiàng)目巖土層概況

菖蒲路（孔雀臺(tái)路-大龍山路）為城市支路，總長(zhǎng)約1.36km。道路規(guī)劃紅線寬度32m，雙向4 車道，設(shè)計(jì)時(shí)速40km/h，道路兩側(cè)多規(guī)劃為工業(yè)用地。

根據(jù)野外鉆探取芯觀測(cè)、靜力觸探試驗(yàn)并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)成果，依其強(qiáng)度及巖土層物理力學(xué)性質(zhì)不同，將場(chǎng)地巖土層自上而下分述如下：

①1 層雜填土（Q4ml）：層厚0.6～2.5m，層底標(biāo)高25.46～41.83m，灰褐、灰、褐黃、黃褐等。雜色、松散狀態(tài)（軟塑）為主，局部稍密狀態(tài)，很濕，以黏性土回填為主，部分地段含有碎混凝土塊，場(chǎng)地為新近堆填，尚未完成自重固結(jié)。

①2 層含淤泥質(zhì)填土（Q4ml）：層厚0.6～11.0m，層底標(biāo)高18.00～35.05m，灰黃、褐黃、灰及黑灰色等，松散狀態(tài)（軟塑-流塑狀態(tài)），飽和，含腐殖質(zhì)，有臭味，該層土主要分布于原地勢(shì)低洼的溝渠、水塘范圍及其周邊；局部地段的新近回填土因受雨水長(zhǎng)期浸泡，工程性質(zhì)與該層土相似，并入該層。

②1 層粉質(zhì)粘土（Q4al）：厚度0.7-3.8m，層底標(biāo)高22.19-28.06m，褐灰、黃灰色等，以軟塑-可塑狀態(tài)，飽和，含氧化鐵、鐵錳質(zhì)染斑等，稍有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性低，該層土主要分布于坳溝內(nèi)。

③1 層粉土夾粉細(xì)砂（Q4al）：該層未鉆，最大控制層厚4.0m，灰褐、灰白、灰紅色，其中所夾粉細(xì)砂稍密～中密狀態(tài)，稍密～中密狀態(tài)，濕-很濕，氧化鐵、粉質(zhì)等，無(wú)光澤，搖振反應(yīng)一般，干強(qiáng)度及韌性低，該層部分地段底部鈣質(zhì)結(jié)核富集。

④1 層強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖（J2s）：該層部分鉆孔未鉆穿，最大控制層厚7.5m，褐紅、棕紅色，密實(shí)狀態(tài)，濕，含云母、長(zhǎng)石及少量石英，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，構(gòu)造層理不甚清晰，膠結(jié)不致密，手捏易碎，一般無(wú)完整巖芯。

菖蒲路工程地質(zhì)剖面見(jiàn)圖3 所示。

圖3 菖蒲路（孔雀臺(tái)路-大龍山路）工程地質(zhì)剖面圖

2.3 勘察結(jié)論及施工建議

（1）本工程經(jīng)過(guò)場(chǎng)地未發(fā)現(xiàn)活動(dòng)斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性較好；在本工程擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)巖溶、滑坡、崩塌、地震液化、采空區(qū)、水庫(kù)坍岸等影響本工程場(chǎng)地整體穩(wěn)定性的不良地質(zhì)問(wèn)題。

（2）擬建道路沿線地貌屬江淮丘陵地貌單元。

（3）在本工程擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)，無(wú)影響場(chǎng)地整體穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。

（4）路基部分：擬建道路可按照一般路基進(jìn)行設(shè)計(jì)。道路設(shè)計(jì)、施工時(shí)，宜清除或部分清除①1 層及①2層溝塘淤泥后進(jìn)行換填；對(duì)于部分清除填土的地段，應(yīng)對(duì)原填土層進(jìn)行加固處理。黏土層可作為路基淺基礎(chǔ)持力層，黏土層具有弱膨脹性，道路路基設(shè)計(jì)、施工時(shí)，應(yīng)按照《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》膨脹土地區(qū)路基進(jìn)行設(shè)計(jì)，做好路基結(jié)構(gòu)防排水與濕度控制措施設(shè)計(jì)，連續(xù)施工，及時(shí)封閉。

2.4 路基加固設(shè)計(jì)

綜上所述，結(jié)合地勘報(bào)告，具體路基處理方式如下：

（1）樁號(hào)0+00～2+90、3+20～13+61.247 段：清除沿線①1 層雜填土、①2 層含淤泥質(zhì)填土及。機(jī)動(dòng)車道采用4%石灰改良土回填至距路床頂面下80cm 處，其后用6%石灰改良土回填至路床頂面；不足80cm 處，需超挖到80cm。非機(jī)動(dòng)車道及人行道采用4%石灰改良土回填至距路床頂面下40cm 處，其后用6%石灰改良土回填至路床頂面，不足40cm 需超挖到40cm。

（2）樁號(hào)2+90～3+20 段溝塘：在施工時(shí)應(yīng)將地表水排干，徹底清除淤泥后，在塘底鋪設(shè)20cm 道砟石墊層，再鋪設(shè)20cm 碎石。然后按上述方法進(jìn)行路基施工。對(duì)于沿線施工時(shí)無(wú)法填埋的溝塘，需按設(shè)計(jì)要求對(duì)路基做好護(hù)砌。膨脹土路段應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工，做好封閉、保水、保濕工作。膨脹土路段改良后的脹縮總率應(yīng)小于0.7%?；靥钔寥缫粚訅簩?shí)達(dá)不到規(guī)定的壓實(shí)度要求，必須分層壓實(shí)。確保機(jī)動(dòng)車道路床頂土基回彈模量不小于30MPa。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，換填法加固處理方法與傳統(tǒng)的道路路基處理方法相比，對(duì)淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)土等不良雜填土層進(jìn)行部分清除處理，利用改良土對(duì)原有土層進(jìn)行加固處理的方式，具有縮短工期、提高環(huán)保性、節(jié)省投資等諸多優(yōu)勢(shì)。該方法應(yīng)用在合肥菖蒲路（孔雀臺(tái)路-大龍山路）路基雜填土的處理中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。