基本介紹
- 中文名：人工填土
- 外文名：artificial fill
- 學科：工程地質學
- 分類：素填土、雜填土
- 含義：由於人類活動而形成的堆積土
- 套用：填土勘察
簡介,分類,施工方案,成品保護,技術要求,成果分析與評價,不良工程性質,套用,
簡介
填土通常指人類工程和生活活動過程中隨機堆填而成的無規則的無序堆積體，在建設工程中，填土位於地層的頂部，或作為新建建（構）築物的基礎持力層，或作為基坑邊坡的坡體結構與荷載。填土因其特殊的成因，工程意義上有其特殊性，如常見的不均勻、欠固結、濕陷等，均是不利於工程安全的特性。在早期工程建設中遇到填土時，經常採用換填的方法解決填土存在的問題，工程勘察常常也只說明填土的厚度、範圍、主要成分，很少對填土做更多的工作。隨著城市化進程、舊城改造的加速推進，建設用地資源日趨緊張，土地價格日趨昂貴，原來一些閒置的深厚填土場地開始開發建設，許多城市的老城區由於歷史原因，也存在許多不同厚度的填土場地。當深厚填土作為地基土使用時，若採用換填處理，則工程造價高、工期長、換填質量難控制；若深厚填土場地周邊存在建（構）築物、管線等，採用換填方案時，會出現基坑邊坡的安全穩定問題；若換填深度內遇到地下水時，問題更多、難度更大。因此，在充分調查了解填土特性的基礎上，提出針對性的合理利用和處理方案，就可將這種“無用”的廢棄填土場地變為有用之地，既可以節約土地資源，又可以保護周邊建（構）築物，並改善區域環境。
為了達到充分利用填土場地的目的，需在進行岩土工程勘察時，對於這些具有特殊性質的填土予以特別關注，進行有針對性的詳細勘測，方可為後期合理利用提供科學依據。近年來，筆者在進行填土場地岩土工程設計時，發現很多工程勘察報告對填土的勘察缺少手段、成果不夠深度、難以滿足為充分利用填土而進行岩土工程設計的需要。可以認為，目前勘察人員在思想意識上仍然未能擺脫傳統的填土不可利用的思想，對填土場地的勘察往往簡單化。
分類
根據填土的成因和物質組成分類：
（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。
判斷土體的均勻程度，結合當地建築經驗提出土質改良的某些處理方法，採取與地基不均勻沉降相適應的結構和措施。
新素填土：堆積年限少於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：主要為建築垃圾、生活垃圾或工業廢料等，由於其組成物質雜亂，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，故土質鬆散，低密實度、高壓縮性和低強度，有時具有濕陷性。不宜作為建築物地基，但經過擠密、夯實等人工處理後，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，常處於軟塑－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，結合當地建築經驗提出土質改良的某些處理方法，採取與地基不均勻沉降相適應的結構和措施。
施工方案
1、施工準備
（1）材料及主要機具：
土：優先利用基槽中挖出的土，但不得含有有機雜質。使用前應過篩，其粒徑不大於50mm，含水率應符合規定。
主要機具有：蛙式或柴油打夯機、手推車、篩子（孔徑40～60mm）、木耙、鐵鍬（尖頭與平頭）、2m靠尺、膠皮管、小線和木摺尺等。
（2）作業條件：
施工前應根據工程特點、填方土料種類、密實度要求、施工條件等，合理地確定填方土料含水率控制範圍、虛鋪厚度和壓實遍數等參數；重要回填土方工程，其參數應通過壓實試驗來確定。
回填前應對基礎、箱型基礎牆或地下防水層、保護層等進行檢查驗收，並且要辦好隱檢手續。其基礎混凝土強度應達到規定的要求，方可進行回填土。
房心和管溝的回填，應在完成上下水、煤氣的管道安裝和管溝牆間加固後，再進行。並將溝槽、地坪上的積水和有機物等清理乾淨。
施工前，應做好水平標誌，以控制回填土的高度或厚度。如在基坑（槽）或管溝邊坡上，每隔3m釘上水平板；室內和散水的邊牆上彈上水平線或在地坪上釘上標高控制木樁。
2、操作工藝
（1）填土前應將基坑（槽）底或地坪上的垃圾等雜物清理乾淨；肥槽回填前，必須清理到基礎底面標高，將回落的鬆散垃圾、砂漿、石子等雜物清除乾淨。
（2）檢驗回填土的質量有無雜物，粒徑是否符合規定，以及回填土的含水量是否在控制的範圍內；如含水量偏高，可採用翻鬆、晾曬或均勻摻入乾土等措施；如遇回填上的含水量偏低，可採用預先灑水潤濕等措施。
（3）回填土應分層鋪攤。每層鋪土厚度應根據土質、密實度要求和機具性能確定。一般蛙式打夯機每層鋪土厚度為200～250mrn；人工打夯不大於200mm。每層鋪攤後，隨之耙平。
（4）回填上每層至少夯打三遍。打夯應一夯壓半夯，窮夯相接，行行相連，縱橫交叉。並且嚴禁採用水澆使土下沉的所謂“水夯”法。
（5）深淺兩基坑（槽）相連時，應先填夯深基礎；填至淺基坑相同的標高時，再與淺基礎一起填夯。如必須分段填夯時，交接處應填成階梯形，梯形的高寬比一般為1∶2。上下層錯縫距離不小於1.0m。
（6）基坑（槽）回填應在相對兩側或四周同時進行。基礎牆兩側標高不可相差太多，以免把牆擠歪；較長的管溝牆，應採用內部加支撐的措施，然後再在外側回填土方。
（7）回填房心及管溝時，為防止管道中心線位移或損壞管道，套用人工先在管子兩側填土夯實；並應由管道兩側同時進行，直至管項0.5m以上時，在不損壞管道的情況下，方可採用蛙式打夯機夯實。在抹帶接口處，防腐絕緣層或電纜周圍，應回填細粒料。
（8） 回填土每層填土夯實後，應按規範規定進行環刀取樣，測出乾土的質量密度；達到要求後，再進行上一層的鋪土。
（9）修整找乾：填土全部完成後，應進行表面拉線找平，凡超過標準高程的地方，及時依線剷平；凡低於標準高程的地方，應補土夯實。
（10）雨、冬期施工：
①基坑（槽）或管溝的回填土應連續進行，儘快完成。施工中注意雨情，雨前應及時夯完已填土層或將表面壓光，並做成一定坡勢，以利排除雨水。
②施工時應有防雨措施，要防止地面水流入基坑（糟）內，以免邊坡塌方或基土遭到破壞。
③冬期回填土每層鋪土厚度應比常溫施工時減少20%～50%；其中凍土塊體積不得超過填土總體積的15%；其粒徑不得大於150mm。鋪填時，凍土塊應均勻分布，逐層壓實。
④填土前，應清除基底上的冰雪和保溫材料；填土的上層套用未凍土填鋪，其厚度應符合設計要求。
⑤管溝底至管頂0.5m範圍內不得用含有凍土塊的士回填；室內房心、基坑（槽）或管溝不得用含凍土塊的土回填。
⑥回填土施工應連續進行，防止基土或已填土層受凍，應及時採取防凍措施。
成品保護
1、施工時，對定位標準樁、軸線引樁、標準水準點、龍門板等，填運土時不得撞碰，也不得在龍門板上休息。並應定期複測和檢查這些標準樁點是否正確。
2、夜間施工時，應合理安排施工順序，設有足夠的照明設施，防止鋪填超厚，嚴禁汽車直接倒土入槽。
3、基礎或管溝的現澆混凝土應達到一定強度，不致因填土而受損壞時，方可回填。
4、管溝中的管線，肥槽內從建築物伸出的各種管線，均應妥善保護後，再按規定回填土料，不得碰壞。
技術要求
1、地基與樁基礎工程
對於地基與樁基礎工程，在對填土進行勘察前，應掌握建築結構與基礎形式、基礎基底標高、基底壓力和變形要求等的初步設計條件。地基勘察時，要求查明地基基礎影響範圍內有無古河道、暗塘、河浜、滲井、舊基礎以及古墓等；查明填土的物質成分、顆粒大小，包含物的性質、含量和大小，特別是生活垃圾和有機質的含量、有無有害氣體，查明填土的空間分布、厚度、含水量、密實度（容重、空隙比）、壓縮模量、濕陷性、均勻性、承載能力；查明地下水類型、水位、含水層厚度、水質及其對建築材料的腐蝕性，與相鄰地表（下）水體的聯繫等。
若建築物基底標高在填土層底面以下，或擬定採用換填地基方案時，則主要查明填土的空間分布範圍、主要物質成分和地下水分布特徵等即可。
2、基坑邊坡工程
當基礎開挖深度範圍記憶體在較厚填土，對基坑邊坡穩定有影響時，勘察前應掌握或了解基坑開挖深度、基坑周邊管線、建（構）築物等環境條件。勘察時應主要查明基坑開挖深度影響範圍內填土的空間分布、厚度、密實度（容重）、抗剪強度、濕陷性、均勻性；查明填土的物質成分，特別是大塊建築垃圾含量、塊體大小等；查明地下水類型、水位、含水層厚度，與相鄰地表（下）水體的聯繫等。
3、路基與市政管溝工程
對於路基、市政管溝工程，一般情況下，因其對地基土的承載力要求較低，勘察主要查明基礎工程影響範圍內填土的空間分布、厚度、濕陷性、均勻性；查明填土的物質成分，包含物的性質和含量，生活垃圾和有機質的含量、有無有害氣體；查明地下水類型、水位、含水層厚度，與相鄰地表（下）水體的聯繫等。
對於深開挖管溝存在邊坡穩定問題時，勘察要求同基坑邊坡。對於填方路基，則需要查明路基地基土的強度。
成果分析與評價
填土有著諸多不良特性，由於堆填物來源、時間、方式等不同，即使相鄰很近，其特性也可能差別極大，一般難以根據經驗判斷其特性。現場勘察對填土特性有著最直觀的感受、最深刻的認識，因而，填土的分析和評價應在充分調查、現場勘察、現場測試並結合試驗成果的基礎上進行。評價的內容要結合工程特點、填土的可能利用方式和使用要求，以便滿足岩土工程設計的需要，主要內容如下。
（1）物質成分：物質成分與其物理力學性質直接相關，也直接影響到岩土工程設計、處理方法的選擇；應分析和評價填土的可利用性及可能對工程施工的影響。
（2）堆填時間與方式：應分析和評價堆填時間與方式對填土的密實度、強度、均勻性、濕陷性、壓縮性等的影響。
（3）均勻性：應分析和評價填土物質組成的差異性、填土分布範圍與堆填厚度等的變化，可通過平面分布圖、剖面圖、等值線圖等形式表示。
（4）濕陷性：應根據室內和現場試驗結果，分析和評價填土是否具有濕陷性、濕陷程度等。
（5）壓縮性：根據壓縮試驗或載荷試驗結果，結合工程經驗，分析和評價填土的壓縮特性，提出填土的壓縮係數、壓縮模量或變形模量等參數。
（6）地基承載能力：為基礎結構設計、地基處理、樁基礎設計提供參考依據。
（7）抗剪強度：主要是為基坑邊坡支護設計計算提供依據，對以粘性土和粉土等為主的填土，應進行取樣試驗。
（8）地基與基礎方案：根據勘察成果，分析和評價填土特性及利用填土進行地基處理的可能性，提出地基處理、樁基礎設計與施工應注意的問題和建議措施。
（9）地下水：應分析評價對基礎材料的腐蝕性，對地基處理、樁基礎施工及基坑開挖的影響。 考慮到填土的變異性大，填土特性應儘可能分層、分區評價。
不良工程性質
填土由於其特殊的成因和相對較短的堆填時間，形成多種不良的工程特性，主要包括不均勻、欠固結、濕陷、高壓縮、低強度以及自腐蝕變質等特性。
（1）不均勻。在填土的各種特性中，不均勻尤為突出。由於堆填物的來源、堆填時間、原始地貌等的不同，常造成物質組成、分布範圍、密實度、厚度、滲透性等在空間分布上的極不均勻。
（2）欠固結、高壓縮和低強度。填土層因堆填時間遠小於天然沉積土層，故填土中空隙較多且大，孔隙比大，自身沒有完成固結，處於欠密實狀態，其強度遠低於天然沉積土層，具有較高的壓縮性成為必然。如果沒有經過人為干預，填土層堆填時間越短，密實度越差、強度越低、壓縮性越高。
（3）濕陷性。填土因其欠壓密，在自重壓力下，很難達到完全固結。一般具有較高壓縮性的同時常伴有明顯的遇水濕陷性。與黃土類似，填土的濕陷也有自重濕陷和非自重濕陷。以建築垃圾為主的雜填土其濕陷性一般小於其他填土。
（4）自腐蝕變質性。當填土中有大量的有機質生活垃圾時，一些有機質生活垃圾會隨時間的增加而腐蝕變質，最終會消失，這就是含有有機質填土層中存在一些空洞的原因。
此外，填土層常會因填土的種類不同，滲透性差別極大。以建築垃圾為主的雜填土、粗顆粒的素填土常具有較大的滲透係數，若其下有一定厚度的隔水層，常會成為富水的含水層。以粘土、重粉質粘土及粉質粘土等為主的素填土，若堆填時間較長，其滲透性就較差，常可成為一相對隔水層。
套用
1、填土勘察的主要內容
一般來講，填土場地的勘察工作主要內容為：調查地形和地物的變遷過程，堆填物的來源，堆填方法和年份，當地建築經驗；調查有無古河道、暗塘、河浜、滲井、舊基礎以及古墓等；劃分地層層次，查明物質成分，包含物的性質、大小和含量；查明填土的分布範圍、厚度、均勻性、密實度、壓縮性、濕陷性和承載能力；查明地下水水位、含水層厚度、水質及其與相鄰地表（下）水體的聯繫等，沖填土的排水條件和固結狀態等，判定對建築材料的腐蝕性。對於不同的填土、不同的工程特點，需要查明的側重點有所不同，實際工作中，應根據工程需要有所選擇。
2、填土勘察的主要方法
填土勘察的主要方法概括起來包括：（1）收集和調查場地有關地形地物變遷資料、氣象資料以及工程經驗等；（2）鑽探、取樣；（3）開挖探查，如井探、槽探等；（4）試驗，包括原位試驗，如靜力觸探、輕型動力觸探、標準貫入試驗、重型動力觸探、現場載荷試驗、大容積法密度試驗，以及室內土工試驗等；（5）工程物探，包括地質雷達探測、剪下波速測試、面波測試等。
對於以粗粒土和建築垃圾為主的雜填土，應以開挖探查、重型動力觸探為主，結合工程物探方法。
3、填土勘察的工作流程
為了多、快、好、省地進行填土場地的勘察，需要有一個合理的工作流程，建議如下：（1）前期準備。主要是收集和調查有關地形地物變遷資料、氣象資料以及工程經驗等，目的是從巨觀上掌握填土的空間分布、堆填時間、經歷冬雨季次數等、臨近已有工程的設計施工經驗等，熟悉擬建工程的結構及地基基礎設計要求。（2）現場調查。調查有無古河道、暗塘、河浜、滲井、舊基礎以及古墓等，調查填土層的物質成分、分布範圍、地形地物、地表水、周邊環境條件等。（3）進行初步勘察，包括鑽探、開挖探查、現場試驗。根據現場調查結果，結合收集到的資料，布置適當數量的鑽探（查）孔和現場試驗工作，以查明和驗證地層分布、物質成分、地下水以及其它不良工程特性。（4）根據初步勘察成果，分析後有針對性的確定詳細勘察工作量，包括鑽探、探井、探槽、現場試驗和工程物探等，目的是查明填土的分布範圍、密實度、剪下波速等的空間分布。（5）在查明填土的分布範圍、物質成分、地下水以及其它不良工程特性的基礎上，綜合分析場地填土特性，提出適宜和可供填土地基處理設計所需的岩土工程參數及處理方法建議，最終形成詳細勘察報告。
