5填土

第五节填土一、填土的分类及工程性质(一)填土的分类：填土系指由人类活动而堆积的土。填土根据其物质组成和堆填方式分为素填土、杂填土和冲填土、压实填土四类。1．素填土：由碎石土、砂土、粉土和粘性土等一种或几种材料组成的填土，其中不含杂质或含杂质很少。按主要组成物质分为：碎石素填土，砂性素填土，粉性素填土，粘性素填土。2．杂填土：含有大量建筑垃圾，工业废料或生活垃圾等杂物的填土。按其组成物质成分和特征分为：(1)建筑垃圾土：主要为碎砖、瓦砾、朽木等建筑垃圾夹土组成，有机物含量较少。(2)工业废料土：由现代工业生产的废渣、废料堆积而成，如矿渣、煤渣、电石渣等以及其它工业废料夹少量土类组成。(3)生活垃圾土：填土中由大量居民生活中抛弃的废物，诸如炉灰、布片、菜皮、陶瓷片等杂物夹土类组成，一般含有机质和未分解的腐殖质较多。3．冲填土冲填土又称吹填土，是由水力冲填泥砂形成的填土，它是我国沿海一带常见的人工填土之一，主要是由于整治或疏通江河航道，或因工农业生产需要填平或填高江河附近某些地段时，用高压泥浆泵将挖泥船挖出的泥砂；通过输泥管、排送到需要填高地段及泥砂堆积区，前者为有计划、有目的地填高，而后者则为无目的堆积，经沉淀排水后形成大片冲填土层。上海的黄浦江，天津的海河、塘沽，广州的珠江等河流两岸及滨海地段不同程度的分布着这类土。4．压实填土：经分层压实的填土称为压实填土。(二)填土的工程性质1．素填土的工程性质：取决于它的均匀性和密实度。在堆填过程中，未经人工压实者，—般密实度较差，但堆积时间较长，由于土的自重压密作用，也能达到一定密实度。如堆积时间超过10年的粘性土，超过5年的粉土，超过2年的砂性土，均具有一定的密实度和强度，可以作为一般建筑物的天然地基。2．杂填土的工程性质(1)性质不均厚度及密度变化大，由于杂填土的堆积条件、堆积时间，特别是物质来源和组成成分的复杂和差异，造成杂填土的性质很不均匀，密度变化大，分布范围及厚度的变化均缺乏规律性，带有极大的人为随意性，往往在很小范围内，变化很大。当杂填土的堆积时间愈长，物质组成愈均匀，颗粒愈粗，有机物含量愈少，则作为天然地基的可能性愈大。(2)变形大并有湿陷性，就其变形特性而言，杂填土往往是一种欠压密土，一般具有较高的压缩性。对部分新的杂填土，除正常荷载作用下的沉降外，还存在自重压力下沉降及湿陷变形的特点；对生活垃圾土还存在因进一步分解腐殖质而引起的变形。在干旱和半干旱地区，干或稍湿的杂填土，往往具有浸水湿陷性。堆积时间短、结构疏松，这是杂填土浸水湿陷和变形大的主要原因。(3)压缩性大强度低，杂填土的物质成分异常复杂，不同物质成分，直接影响土的工程性质。当建筑垃圾土的组成物以砖块为主时，则优于以瓦片为主的土。建筑垃圾土和工业废料土，在一般情况下优于生活垃圾土。因生活垃圾土物质成分杂乱，含大量有机质和未分解的腐殖质，具有很大的压缩性和很低的强度。即使堆积时间较长，仍较松软。3．冲填土的工程性质(1)不均匀性：冲填土的颗粒组成随泥砂的来源而变化，有砂粒也有粘土粒和粉土粒。在吹泥的出口处，沉积的土粒较粗，甚至有石块，顺着出口向外围则逐渐变细。在冲填过程中由于泥砂来源的变化，造成冲填土在纵横方向上的不均匀性，故土层多呈透镜体状或薄层状出现。当有计划有目的地预先采取一些措施后而冲填的土，则土层的均匀性较好，类似于冲积地层。(2)透水性能弱，排水固结差，冲填土的含水量大，一般大于液限，呈软塑成流塑状态。当粘粒含量多时，水分不易排出，土体形成初期呈流塑状态，后来虽土层表面经蒸发干缩龟裂，但下面土层由于水分不易排出，仍处于流塑状态，稍加触动即发生触变现象。因此冲填土多属未完成自重固结的高压缩性的软土。土的结构需要有一定时间进行再组合，土的有效应力要在排水固结条件下才能提高。土的排水固结条件，也决定于原地面的形态，如原地面高低不平或局部低洼，冲填后土内水分排不出去，长时间仍处于饱和状态，如冲填于易排水的地段或采取了排水措施时，则固结进程加快。4．压实填土的工程性质利用压实填土作地基时，不得使用淤泥、耕土、冻土、膨胀性土以及有机物含量大于8％的土作填料，当填料内含有碎石土时，其粒径一般不大于200mm。若填料的主要成分为易风化的碎石土时，应加强地面排水和表面覆盖等措施。压实填土的工程性质，取决于填土的均匀性，压实时的含水量和密度。以及压实时质量检验情况。二、填土地基的评价填土地基的评价包括下列内容：(一)填土的均匀性和密实度：这与填土的组成性质、分布特征和堆积年代有密切关系。必要时尚应按厚度、强度和变形特性指标进行分层和分区评价。（二）填土的堆积时间与组成物的关系：对于堆积年限较长的素填土、冲填土、以及由建筑垃圾和性能稳定的工业废料组成的杂填土，当较均匀和较密实时，可考虑作为天然地基。由有机质含量较多的生活垃圾和对基础有腐蚀作用的工业废料组成的杂填土，不宜作为天然地基。(三)大面积黄土质填土的利用：对于大面积黄土质填土的均匀、密实程度的检验和评价工作，山西煤矿设计院提出用静力触探测得的比贯入阻力pS判定填土地基的均匀密实度。即静力触探比贯入阻力pS2.9MPa的碾压填土，局部地段的湿陷性都大，沉降值达8.5~19.5cm，其上的建筑物多发生较大的变形；而比贯入阻力pS3MPa的填土湿陷性都小，建筑物只有轻微变形，因之以pS≥3MPa作为控制填土质量的界限值。通过载荷试验建立了E0与pS的关系式即：E0=2.05pS+13.5(2-5-1)此式适用条件为pS≤6MPa。用静力触探指标检验素填土的均匀性，是按建筑物单元内的psmax和psmin的比值为控制指标，凡psmax／psmin≤1.55者，为均匀填土，反之，则按不均匀填土考虑。当pS值超过6MPa时可适当放宽该比值，但最大不超过1.8。用此法检验素填土的均匀性，经过多年实践证明判别是成功的。(四)压实填土的地基评价1．利用压实填土作地基时，在平整场地以前，必须根据结构类型、填料性能、现场条件提出压实填土地基的质量要求，未经检验的及不符合质量要求的压实填土，不得作为天然地基。2．压实填土的质量以压实系数λc控制，并应根据结构类型和压实填土所在部位按表2-5-1的数值确定。压实填土的质量控制表2-5-1结构类型填土部位压实系数λc控制含水量(%)砌体承重结构和框架结构在地基主要受力层范围内≥0.97wop±2在地基主要受力层范围以下≥0.95排架结构在地基主要受力层范围内≥0.96在地基主要受力层范围以下≥0.943．压实填土的最大干密度和最优含水量，宜采用击实试验确定。当无试验资料时，最大干密度可按下式计算：sopswddwdp01.01max(2-2-2)式中：η----经验系数，对于粘土：η=0.95,粉质粘土：η=0.96，粉土：η=0.97；ρ---水的密度；ds—-土粒相对密度（比重）;wop---填料的最优含水量（%）。当压实填土围碎石或卵石，其最大干密度可取20~22kN/m3。4．压实填土的边坡允许值，应根据其厚度、填料性质等因素，按表2-5-2的数值确定。压实填土的边坡允许值表2-5-2填料性质边坡允许值(高宽比)填土厚度H(m)H≤55H≤1010H≤1515H≤20碎石、卵石0.94~0.971:1.251:1.501:1.751:2.00砂夹石(其中碎石、卵石占全重30%~50%)1:1.251:1.501:1.751:2.00土夹石（其中碎石、卵石占全重30%~50%）0.94~0.971:1.251:1.501:1.751:2.00粉质粘土、粘粒含量ρc≥10%的粘土1:1.501:1.751:2.001:2.255．压实填土地基承载力应根据现场原位测试（静载荷试验、静力触探等）结果确定。(五)当填土底面的天然坡度大于20％时，应验算其沿坡面的稳定性，并应判定原有斜坡受填土影响引起滑动的可能性。三、填土地基的利用、处理与检验(一)填土地基的利用：利用填土作为天然地基时，宜采取一定的建筑和结构措施，以提高和改善建筑物对填土地基不均匀沉降的适应能力。作为填土地基时，基坑开挖后，应进行施工验槽。(二)填土地基的处理：其方法的选择，应从加固效果、经济费用、工程周期、环境影响，以及地区经验等方面综合比较，并参照下列条件确定：1．换土——垫层适用于地下水位以上，可减少和调整地基不均匀沉降。2．机械碾压，重锤夯实及强夯主要适用于加固浅埋的松散低塑性或无粘性填土。3．挤密土桩、灰土桩适用于地下水位以上，砂、碎石桩适用于地下水位以下，处理深度一般可达6~8m。(三)填土地基的检验：处理后的填土地基应进行质量检验。检验工作应按《建筑地基基础设计规范》和有关规定进行。常用的检验手段有轻便动力触探，微型贯入仪、动力和静力触探，以及取样分析等。对复合地基，宜采用大面积的载荷试验。压实填土地基的检验，必须随施工进程分层进行。根据工程需要每100~500m2内应有一个检验点，检验其干密度和含水量。开挖基坑后，尚应进行施工验槽，发现问题及时处理。