浅议工程垃圾土的地基处理方案

朱昌伟张 艳

（1中冶赛迪建筑市政设计有限公司 结构一所 2四川路桥城乡建设投资有限公司 技术部，成都 610041）

浅议工程垃圾土的地基处理方案

朱昌伟1张 艳2

（1中冶赛迪建筑市政设计有限公司 结构一所 2四川路桥城乡建设投资有限公司 技术部，成都 610041）

工程垃圾土一般因为建设遗留的废弃物，以及道路施工遗留的粘土组成的扎填土。当前对工程垃圾土的研究，大体上局限于对垃圾填埋场稳定和渗透的研究，对于工程垃圾土的地基处理措施的专研还有待深入。一般而言，工程垃圾土有机物质的含量非常高，随着其埋入土地内的时间长短发生相应的物理、生物、化学变化，同时随着不同地区的气候、地质、人群生活习惯的不同，与其它土作比较，工程垃圾土存在着大孔间隙和离散型较高的主要特性。因此，本论文总结了工程垃圾土的物理、化学、工程性质，同时着重解析了二灰桩挤密法和注浆法对工程垃圾土地基处理方案的有效性。

工程垃圾土 大孔间隙 离散型 二灰桩挤密法 注浆法

引言

工程垃圾土是人们建筑生产过程中遗留下来的废弃物，随着城市建设的不断发展，越来越多的工程垃圾土由之而生。我国正处于经济建设的快速发展时期，而我国人口基数较大，工程垃圾土形成堆积的现象。而传统的观念是通过垃圾统一集中倾倒的方式，然而这种方式严重的导致资源浪费，也间接性的破坏了生态环境，直接影响到了人们的生存环境。但是，对于工程垃圾土的地基处理方式还没有展开深入的探讨，并没有形成统一的方式方法。本文是针对工程垃圾土的处理方式展开研究和分析，针对工程垃圾土的物理性质、含水量的分析、与天然孔隙比较、以及垃圾土的重量，进行了针对的的探讨和研究，通过对二灰桩挤密法和注浆法的介绍，对工程垃圾土的地基处理方案展开探讨。

1 工程垃圾土的物理特性

1.1.1固体废弃物的组成

固体废弃物主要由混泥土、石砖以及结构稳定的粘土组成。目前主要分布我国发达城市，例如北京、上海、广州、深圳、南京等地区。

1.1.2 工程垃圾土的水含量

工程垃圾土的含水量与地域、天气、位置密切相关，水含量数值变化程度也是非常大的，一般含水量为50%～100%[1]，同一位置的工程垃圾土含水量类似，但随着埋藏深度的增加而减小。主要原因在于：浅层工程垃圾土受到气候和降水量的影响很大，垃圾土中的有机质分解生成渗滤液通过渗滤层流出，导致水含量的下降。

1.1.3 工程垃圾土的自然孔隙比

同自然泥土相比较，工程垃圾土具有孔隙比大的特点。而孔隙比会随着垃圾埋入深度的增加而变小。主要原因在于：伴随着填埋时间和深度的增长，处于上方的垃圾土自然比重压力扩大，同时有机质的分解变得更加完整，导致下方的垃圾土结构精密孔隙比缩小。

1.2 工程垃圾土的工程特性

1.2.1 压缩性

除了本文上述物理特性之外，工程垃圾土还与室外气温、pH值有着重大的关联[2]。工程垃圾土的压缩和变形分成两个方面：一部分和自然土类似，与上方荷载相互作用，土内气体和水含量逐渐排除，从而至相互间的孔隙变形实现压缩。另一方面：垃圾土有机质不断的分解，使得上方水分得不到供给和补充，而有机质进一步分解，使得结构变得紧密。

1.2.2渗透性

工程垃圾土主要由建筑废弃物砖石组成，结果较为复杂。同普通粘土相比较，渗透性要大很多。工程垃圾土的渗透系数范围，主要控制住在2×10-4～4×10-3cm/s的范围内[3]，渗透性随着埋藏时间的增长和埋藏深度的增加而缩小。

1.2.3 工程垃圾土的重度

科学研究发现：天然垃圾土的重度不会随着埋藏深入而增大，重度主要和含水量相关，埋藏越深反而减小。工程垃圾土的干重量则不同，与埋藏深度相关，将随着埋藏深度的增加而增加，不过增大的趋势和一般粘土不同，存在着离散性大的特点。

2 工程垃圾土的地基处理方案专研

通过专业分析了解，工程垃圾土的孔隙率与含水率有大关联，其渗透系数可根据为低渗透性。因此，在本论文中我们选择二灰桩挤密法和注浆法进行有效的分析和介绍。

2.1 二灰桩挤密法

2.1.1 桩的分配

通过粉煤灰和石灰作为主要物质，结合少量添加剂均匀搅拌从而生成二灰桩，插入泥土深度控制在15.0m范围中，二灰桩在高速公路路基处理中尤为适用。桩的布置分为三角形和正方形两种，此目的是为了更好地使桩与土地均匀分布，将其布置为等边三角形。

2.1.2 设计参数

1）根据北京某垃圾填埋场的测试[4]，了解到各层干重度测试值为8kN/m3;

2）通过查阅参考文献了解，加密之后干重度要大于15kN/m3，但是垃圾土中还存在有机质和其它物质，因此选择干重度为16kN/m3，通过计算得知L=0.671。

L是桩距；d是桩孔直接，cm；rd天然土的干重度，kN/m3；rdo是挤密后天然土的平均干重度，kN/m3；m是复合地基的置换率。

结合数据了解，如果使用二灰桩挤密法处理工程垃圾土，垃圾土置换率非常高，对施工的设备和科技要求极高，因此所需要的经济成本非常大。此外，工程垃圾土的水含量大约在60%～100%之间，远大于标准水含量，而挤压导致的超净间隙水使土地很难压缩，易导致颈缩的情况出现。所以，二灰桩挤密法处理工程垃圾土具有很多的局限性，并不适合工程垃圾土的地基处理。

2.2 注浆法

通过液压、气压、结合注浆管平均注入地层内。让浆液渗透至地层内，使垃圾土内的空气、水分、土粒的间隙缩小，人工控制一段时间之后，浆液让原本松散的泥土和间隙结合成为一个整体结构，形成化学性质、物理性质、防水功能强的结石体。此法具有操作简单、施工时间短暂、费用少的优势。而一般的注浆大多采用的是硅酸盐水泥，常用的4种方法分别是喷射注浆、压密注浆、渗透注浆和劈裂注浆。根据北京某工程垃圾土的化学物理性质，一般采用渗透注浆和劈裂注浆的施工方法进行。

2.2.1 渗透注浆

工程垃圾土的渗透系数要小于砂土，所以我们在选择较为适用的砂层进行分析，选取浆液扩散半径Maag 公式进行相关计算，公式如下所示：

假设某浆液在30min内粘度不变，则t=30min，根据对垃圾土相关性质分析选取n=0.75，k=10-3cm/s,h1=100m,r0=2.5cm,β=2.5,代入上述公式解得：r1=41.6cm。

渗透系数成为了影响扩散半径的重要因素，通过变动浆液配比减少浆液和水粘度比的方法得知，这种方法对增加分散半径效果不明显。有上述论述所知，渗透注浆法也不适用于工程垃圾土的地基处理之中。

2.2.2 压密注浆法

把工程垃圾土的渗透性增大到k=10-2cm/s，代入公式（1）中，计算得知r1=193.1cm；

由于扩散半径符合要求，在只有固定作用的情况之下，注入垃圾土的体积可按照下述公式计算：

r1为浆液的扩散半径，cm;p0为灌浆压力，kPa;u为孔隙水压力，kPa;mv为土的体积压缩系数，kPa-1。通过上述公式得知，在压力下工程垃圾土的渗透系数加大，此时扩散半径将提高到标准水平内，注入的浆液体积是可以满足工程需求和经济需求的。

3 结论

通过对三种方法的研究和分析，二灰桩挤密法和渗透浆注法无论是物理性质和化学性质，都无法满足工程需求，且这两种方法具有经济成本高、操作难度大、要求设备先进等缺点。而压密注物理性质和化学性质都满足工程需求，该方法能够使浆液渗透半径提高到满足工程需求的水平，而浆液将原本松散的垃圾土和裂隙结合成一个紧密的整体，很好的支撑起地基的沉重量和载重能力，因此可以判断压密注浆法是可以满足工程垃圾土的地基处理的。

[1]严树.垃圾土的工程性质研究[D].武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所，2005：1-18.

[2]孟海燕，王琳.关于我国垃圾土工程性质的探讨[J].有色金属设计，2005，32(3).

[3]周健，吴世明，徐建平.环境与岩土工程[M].北京：中国建筑出版社，2001：23-34.

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1007-6344（2015）04-0350-01