临湖道路路基深厚填土处理方法探讨

熊 辉，马玉飞，付艳青

(济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250101)

随着城市化进程的不断发展，工程建设中经常遇到人工填土地基。人工填土是在城市发展建设及人类生产活动中产生的表层填土，主要由生活垃圾、建筑垃圾、工业垃圾等组成。填土具有厚度不均、堆填方式随意、成分复杂、颗粒大小悬殊、密实状态差、均匀性差等特点，导致处理难度较大、处理费用较高[1]。工程建设过程针对填土需采取适宜、经济、可行的加固处理措施，控制场地沉降以满足建构筑物的正常使用要求。深厚填土的地基处理恰当与否，关系到整个工程的质量、投资和进度，因此其重要性已越来越多的被人们所重视。

1 工程概况

1.1 项目概况

济南市规划三号路位于北卧牛山西南侧，道路红线45m，为城市主干道，路面设计标高27.30～34.42m。据调查，道路桩号K0+300～K0+800之间存在多个采石坑，自30年前停止采石后逐渐被回填至今。

本段道路开工前地势南高北低，现状地面标高25.88～37.18m，道路表层堆积有较多渣土及建筑垃圾。

1.2 工程地质条件

填土成分以建筑垃圾、建材废料、块石、碎石以及切割石材残留的岩粉等为主，堆填过程中未经碾压夯实，均匀性差，密实度差。勘察时，修正后的动探击数为1.9～15.4击，平均值5.6击，呈松散～稍密状态，最大层底深度为34.0m，层底标高1.87～30.04m，典型工程地质剖面图如图1所示。利用理正勘察软件生成填土层底标高等值线图(如图3所示)，可见本段道路整体上跨越了3个深度约20～30m的不规则深坑，与调查的废弃采石坑分布情况相符。

图1 代表性剖面图

图2 填土底面等值线图

勘察时，场地未见地下水，后期将在道路西侧开挖一人工湖：华山湖，华山湖水面设计标高21.5m，湖泊蓄水后，本道路路基下填土将会浸水湿陷导致路面沉降。

1.3 本工程填土的特点

(1)填土厚度大。本段道路工程穿越辉长岩采石坑区域，填土最大厚度可达34m，。

(2)填土成分复杂。采石坑回填过程经历时间长，填土成分极不均匀，从细小的岩粉到巨大的块石，且混有部分建筑垃圾或建材废料，均匀性差。

(3)空间分布不均匀。场地内采石坑原为当地开采辉长岩石材使用，采石坑形态不规则，深度不均，导致填埋后填土空间分布极不均匀，易引发路面不均匀沉降。

1.4 填土处理必要性

(1)由于填土的分布及性质不均匀，常在很小的范围内出现较大差异，工程性质控制困难。

(2)填土在填埋过程中未经压实，密实度较差，且后期华山湖开挖蓄水后，路基下填土将被浸泡，填土孔隙率较大，遇水湿陷。若不采取处理措施，在浸水或受到路面荷载作用的条件下产生较大变形，造成路基沉陷、管道破裂等危害。

(3)填土力学性质较差，在雨污水及其他市政管线沟槽开挖时易导致基坑边坡失稳破坏，造成人员伤亡等安全事故。

2 路基处理方案

2.1 常用处理方案

目前，在工程建设过程中对于人工填土的处理方式分为2种：①对其进行地基处理；②采用桩基础穿越填土层。对于本工程，若采用桩基础来处理填土路基，由于桩和桩间土之间的压缩性差异较大，在受到路面荷载的作用下，会产生差异沉降，导致道路起伏不平，且费用较高，因此利用桩基础来处理路基填土是不适宜的[2]。

对于路基填土的地基处理方式主要有换填垫层法、强夯法以及注浆加固法[3]。

(1)换填垫层法是将软弱土层或不均匀土层挖除后，回填强度高、压缩性较低的材料来达到处理软弱路基的目的[4]。对于杂填土较薄的路基，该方法具有简便、快速、经济、有效的特点。对于杂填土较厚的路基，若仅置换上部填土，下部填土在荷载作用下的长期变形依然很大；若将填土全部换填，则换填基坑开挖深度大，放坡范围大或需要进行支护，易引起临近地面、管道及建筑物等沉降变形破坏，且施工土方量大、工程费用高、工期长、对环境影响大。

(2)强夯法是将夯锤提升到一定高度后使其自由落下，给地基冲击和振动的能量，从而达到提高承载力并降低其压缩性的目的[5-7]。强夯法适用于处理碎石土、砂土、湿陷性黄土、低饱和度的粘性土和粉土以及填土等，具有加固效果显著、设备简单、工期短、费用低等优点。强夯法的处理深度与夯锤重、落距以及夯击次数和遍数等有关，其最大处理深度可达十余米。强夯法的缺点是场地地下水位对强夯法的施工及处理效果有较大影响，且目前理论尚不成熟，施工前需进行试夯或试验性施工，施工时产生较大的振动和噪声，对周边环境存在一定的影响。

(3)注浆加固法是在压力的作用下，将具有充填和胶结性能的浆液以渗透或压密的方式充填于土体的孔隙，与原土体胶凝固化形成一种强度高的新土体，以此来达到加固软弱路基的目的[8-9]。注浆加固法适用于砂土、粉土以及人工填土等地基的加固。济南地区常用的加固材料为水泥浆液。注浆加固法具有加固效果显著，施工质量易于保证，且施工简便、经济合理的优点。但在加固填土层时，常因填土成分不均、结构松散而出现跑浆、漏浆等现象，致使加固效果不理想，增加了施工成本，延长了工期。

2.2 本工程处理方案

经过技术、经济、工期各方面比选，本工程选用分层强夯法处理深厚填土。针对不同的回填厚度选用不同的强夯参数，详见表1。

表1 深厚填土路基分层强夯方案

3 处理后效果

强夯处理结束2周后，采用重型圆锥动力触探试验和平板载荷试验对路基进行了质量检测，处理后动探修正击数达到15.6～26.3击，表明强夯处理后填土密实度有了大幅提高。现场进行平板载荷试验，结果表明地基承载力均能达到设计要求的130kPa。

该道路于2017年初建成通车，华山湖于2018年建成蓄水，至今已经过5年的时间，目前道路平顺无颠簸，路基未见明显沉陷，配套市政管道亦无不均匀沉降引发的破裂渗漏现象。由此可见，采用分层强夯法处理深厚路基填土可达到较好的处理效果。

4 结论

文中以深厚填土地基上的道路工程为例，分析比较了常用填土地基处理方法的优缺点，并通过相应检测手段验证了地基处理效果，得到以下结论：

(1)填土因其成分复杂、均匀性差、力学性质差，不宜直接作为持力层，设计时应综合考虑地质条件、实际需要以及工期和成本等因素，选择经济合理的地基处理方法对其进行加固处理。

(2)本工程填土厚度大，成分复杂，采用分层强夯法处理后填土性质得到了有效改善，密实度与承载力均得到大幅提高，达到了设计要求。

(3)分层强夯法处理厚层路基填土具有加固效果显著、设备简单、工期短、费用低等优点，可为类似工程提供参考。

(4)进行强夯处理时，应结合所处理地层的性质、处理厚度确定合适的分层厚度、夯击能及夯击遍数等施工参数。