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1、第 20 章填土地基的岩土工程评价20.1 填土分布概况与研究意义由于人类活动所堆填的土称为人工填土 ，简称填土。填土是一定的地质、 地貌和社会历史条件下， 由于人类活动而堆填的土。我国幅员广大， 历史悠久，在我国大多数古老城市的地表面，广泛覆盖着各种类别的填土层。 这种填土层无论从堆填方式、 组成成分、分布特征及具工程性质等方面， 均表现出一定的复杂性。 各地区填土的分布和物质组成特征， 在一定程度上可反映出城市地形、 地貌变迁、发展历史和建筑特点，例如在我国的上海、大律、杭州、宁波、福州 等地，填土分布和特征都各有其特点，但也有共性。在一般的岩土工程勘察与设计工作中， 如何正确评价、 利用
2、和处理填土层，将直接影响到基本建设的经济效益和环境效益。在我国三四十年代以前，对填土常不分情况一律采取挖除换土，或采用其它人工地基， 大大增加了工程造价， 并给环境条件带来麻烦。到50年代，随着我国国民经济的发展， 在利用表层填土作为天然地基方面取得不少好经验， 这些经验已逐步反映在一些地区的地基设计规范或技术条例中。20.2 填土的分类和工程性质1. 填土的分类和特征岩土工程勘察规范（GB50021 2001）中填土的分类填土根据物质组成和堆填方式可分为四类： 素填土 ：由碎石土、砂土、粉土和黏性土等一种或几种土料组成，不含杂物或含杂物很少； 杂填土 ：含有大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾等
3、杂物； 冲填土 ：由水力冲填泥砂形成； 压实填土 ：按一定标准控制土料成分、密度、含水量，分层压实或夯实而成。压实填土 是根据工程需要特意处理堆填的， 即按一定标准控制土料成分、密度和含水量，并经分层压实或夯实而成的填土。由于人类活动所弃置而随意堆填的填土，又称统为人工弃填土 ，包括素填土、杂填土和冲填土。人工填土主要分布于城镇等人类生活区域、 或工矿等人类生产与工程活动区域以及疏浚河道的排淤区。人工填土的物质成分复杂， 堆填方式和堆填厚度具有随意性， 堆填年限具不确定性，可能是一次堆填，也可能经过多次堆填。1）素填土素填土是指由碎石土、 砂土、粉土及黏性土等一种或几种土料组成的填土。素填土是
4、由天然土经人类活动的扰动后堆填而成， 故一般不含杂质或杂质含量很少。素填土与天然土的区别，在于其不具有天然土的结构和层理特征，其颜色通常较相应的天然土暗些，并可能含有少量人为的杂质。素填土按其 主要物质成分 可分为碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土和黏性素填土 。2）杂填土杂填土是指含有大量建筑垃圾、 工业废料或生活垃圾等杂物的填土。杂填土中由于含有大量各种各样的杂质， 一般根据填土的外观和物质成分较容易鉴别。杂填土按其主要物质成分可分为建筑垃圾土、 工业废料土和生活垃圾土。建筑垃圾土 主要由碎砖、 瓦砾、混凝土块或朽木等建筑垃圾夹土组成的填土，有机质含量较少。工业废料土 主要由工业生产的废渣
5、、 废料夹少量土组成的填土。这些废渣、废料包括矿渣、煤渣、电石渣及其它工业生产过程中下脚料。生活垃圾土主要由大量人类生活中的废弃物夹少量土组成的填土。这些生活废弃物包括炉灰、陶瓷片、布片、纸片、兽骨、菜皮等杂物，物质组成极其混杂， 通常含较多的有机质及未分解的腐殖质。3）冲填土冲填土是指由水力冲填泥砂而形成的填土，又称吹填土。在整治、疏浚江河航道， 或填平、填高江河沿岸或沿海某些地段进行人工造地时，用高压泥浆泵将挖泥船挖出的泥砂，通过输泥管道排送到泥砂堆积区或需要填高的地段，排放的泥砂经沉淀排水后即形成冲填土。2. 人工填土的工程性质人工填土的工程性质主要表现为不均匀性，包括物质成分、 颗粒大
6、小、密实程度和空间分布等多方面的不均匀性；土质较疏松，具较高的压缩性和低强度特性；常处于欠压密状态，并可能具湿陷性；部分杂填土化学性质不稳定，甚至具腐蚀性。1）素填土的工程性质素填土的工程性质主要取决于物质成分、密实度和均匀性 ，其密实度通常与 堆填年限 有关。堆填年限较短、 未经压实的素填土，密实度较差，往往处于明显的欠压密状态，且表现出一定的湿陷性。堆积年限较长的素填土，由于土的自重压密作用，也能达到一定的密实度。素填土的不匀匀性，表现在同一建筑场地内， 填土的物理力学性质指标 （如干密度、强度、压缩模量等）往往均具有较大的分散性。堆填年限超过 10年的黏性土、超过 5年的粉土、超过 2年
7、的砂土，均具有一定的密实度和强度， 通常可作为一般建筑物的天然地基。 利用素填土地基的关键问题是控制地基的不均匀变形。2）杂填土的工程性质杂填土的工程性质与 其物质成分、不均匀程度、化学性质的稳定性及堆填年限 等有关。杂填土的工程性质与颗粒本身的强度和变形有关。天然土，即自然沉积土，其颗粒强度远大于土的结构强度，土的工程性质主要受土的结构强度控制。当土发生强度破坏时，土颗粒本身并不破坏；土的变形主要是土骨架变形， 即土的孔隙比改变，而并非土颗粒本身变形。因此，对一般天然地基土，不考虑土颗粒本身的强度和变形问题。但对杂填土往往要考虑颗粒本身强度和变形，如炉渣之类工业垃圾， 颗粒本身为多孔轻质材料
8、， 在不很高的压力下即可能破碎；而含大量瓦片的杂填土，由于瓦片间空隙较大，当土中压力达到一定程度时，往往由于瓦片被压碎而产生较大的变形，并造成地基沉陷。杂填土具有显著的不均匀性， 其不均匀性表现在土的分布、 物质成分和工程性质等诸多方面。 自然沉积土的分布具有一定规律性， 而杂填土由于堆填的随意性， 其平面分布和厚度变化缺乏规律， 往往在很小的范围内变化悬殊， 但杂填土的分布和厚度变化常与填积前的原始地形密切相关。杂填土物质成分混杂，颗粒大小、形状极不规则，既有天然的土颗粒， 也有碎砖、瓦片及人类生产和生活所弃置的各种垃圾。由于杂填土颗粒成分复杂，排列又无规律，瓦砾、石块、炉渣间常具有较大空隙
9、， 且充填程度不一， 从而造成杂填土的密实度和力学性质极度不均匀。某些杂填土的化学性质较活泼， 且不稳定。部分工业废料土可能具腐蚀性。生活垃圾土中常含大量有机质， 各种有机质的腐化分解速度彼此不同，且由于埋藏条件、地下水情况各异，造成其分解过程极其复杂。当杂填土中有机质含量较高， 或有机质成分主要是半分解或未分解的生物残骸， 则不仅极大降低杂填土的强度， 而且还将影响地基沉降达到稳定的时间。杂填土的工程性质也与堆填年限有关。 堆填年限越久， 土的自重压密性越好，且土中有机质的分解越完全。对于杂填土的利用应持慎重态度。建筑垃圾土或性能稳定的工业废料土，当密实度和均匀性较好时，可利用作为地基持力层
10、；否则，应进行适当的地基处理。有机质含量较多的生活垃圾土或对建筑材料具腐蚀性工业废料土，未经处理不宜作为地基持力层。3）冲填土的工程性质冲填土的工程性质与其均匀性、颗粒组成、排水固结条件及冲填年限等有关。冲填土一般比同类自然沉积饱和土的强度低、压缩性高。冲填土的不均匀性主要表现在颗粒粗细分布不均匀。 冲填土的颗粒组成包括砂粒、粉粒和黏粒等，随泥砂来源而变化。其分布特点是靠近输泥管道排放口处，沉积的颗粒较粗，甚至含有石块，顺着排放口向外围颗粒逐渐变细。 经多次冲填而成的冲填土， 往往产生纵横方向上的不均匀性，土层多呈透镜体状或薄层状构造，并常形成 1/1000 左右的坡度，砂性较重的土，其坡度亦
11、较大。冲填土一般含水量较高、透水性较弱、排水固结性差，常呈软塑或流塑状态。土中成分以砂土为主的冲填土，其工程性质相对较好，且土的工程性质随堆填时间而较快提高。 土中成分以黏性土为主的冲填土，其工程性质较差，类似高压缩性的软土。当土中黏粒含量较多时，不易排水， 故堆填初期土呈流塑状态。随后表面土层虽经蒸发干缩龟裂，但下部土体由于水分不易排出，仍处于流塑状态，稍加扰动即易发生触变现象。此类冲填土多属未完成自重固结的高压缩性软土。土的结构需要有一定时间进行再组合， 土中的有效应力需经排水固结后才能提高。离输泥管道出口处越远，冲填土的土粒组成越细，因而排水固结性越差。冲填土的排水固结条件除了与土粒组成
12、有关外， 还与堆填前的原始地面形态有着密切关系。 当原始地面高低不平或局部低洼， 冲填后土内的水分不易排出， 土则长时间处于饱和状态。 当冲填于易排水地段或采取排水措施时，土的排水固结进程加快。尽管冲填土一般工程性质较差， 但并不排除利用其作为天然地基的可能性。对于冲填时间较长、排水固结较好的冲填土，当密实度和均匀性较好时，可利用作为地基持力层。20.3 填土地基的勘察与评价当工程建设需要利用和评价人工填土时，应专门对人工填土进行勘察。人工填土是人类活动中任意堆填形成的土，在物质成份、分布特征及物理力学性质方面都与天然形成的各类土有很大差别，因此，与天然土的勘察相比， 人工填土的勘察有一定的特
13、殊要求。不同地区的人工填土又具有各自的地域性特点，各地区往往积累一定的地区性工程经验，因此， 对人工填土进行评价时，应尽量借鉴成熟的地区工程经验。1. 人工填土的勘察内容1）搜集资料、调查访问搜集资料，调查地形和地物的变迁、填土的来源、堆积年限和堆积方式，了解地区工程经验。人工填土的勘察应特别注重搜集资料、调查访问工作，因为原始的地形地物、填土的来源、堆积年限和地区工程经验等无法通过勘探和测试等技术手段查明，只能通过搜集资料和调查访问来查实。2）查明填土的特性查明人工填土的平面分布和厚度变化、物质成分、颗粒级配等，重点查明其均匀性、密实性、压缩性和湿陷性，并判定地下水对建筑材料的腐蚀性。2. 人工填土的勘探和取样1）人工填土场地的勘探工作量布置应根据场地已有勘探程度、 填土的复杂程度和工程要求而定，尤其应针对人工填土的特点。 通常对素填土宜按中等复杂场地或复杂场地考虑，对杂填土宜按复杂场地考虑，对冲填土可参照软土的勘探要求。对于勘探点的间距，应在常规天然土的基础上加密勘探点，以确定暗埋的塘、浜、坑的范围；勘探孔的深度应穿透填土层。2）人工填土的勘探方法应根据土类及其性质特点确定。对由粉土或黏性土组成的素填土，可采用钻探取样、静力触探
