人工填土

人工填土是由于人类活动而形成的堆积土。物质成分较杂乱，均匀性差，根据组成物质或堆积方式，又可分为素填土（碎石、沙土、粘性土等）、杂填土（含大量建筑垃圾及工业、生活废料）、冲填土（水力充填）及压实填土（分层压实土）等。填土堆积时间愈长，土的密实度愈好，作为地基的强度愈高。

简单介绍

填土通常指人类工程和生活活动过程中随机堆填而成的无规则的无序堆积体，在建设工程中，填土位于地层的顶部，或作为新建建（构）筑物的基础持力层，或作为基坑边坡的坡体结构与荷载。填土因其特殊的成因，工程意义上有其特殊性，如常见的不均匀、欠固结、湿陷等，均是不利于工程安全的特性。在早期工程建设中遇到填土时，经常采用换填的方法解决填土存在的问题，工程勘察常常也只说明填土的厚度、范围、主要成分，很少对填土做更多的工作。随着城市化进程、旧城改造的加速推进，建设用地资源日趋紧张，土地价格日趋昂贵，原来一些闲置的深厚填土场地开始开发建设，许多城市的老城区由于历史原因，也存在许多不同厚度的填土场地。当深厚填土作为地基土使用时，若采用换填处理，则工程造价高、工期长、换填质量难控制；若深厚填土场地周边存在建（构）筑物、管线等，采用换填方案时，会出现基坑边坡的安全稳定问题；若换填深度内遇到地下水时，问题更多、难度更大。因此，在充分调查了解填土特性的基础上，提出针对性的合理利用和处理方案，就可将这种“无用”的废弃填土场地变为有用之地，既可以节约土地资源，又可以保护周边建（构）筑物，并改善区域环境。

为了达到充分利用填土场地的目的，需在进行岩土工程勘察时，对于这些具有特殊性质的填土予以特别关注，进行有针对性的详细勘测，方可为后期合理利用提供科学依据。近年来，笔者在进行填土场地岩土工程设计时，发现很多工程勘察报告对填土的勘察缺少手段、成果不够深度、难以满足为充分利用填土而进行岩土工程设计的需要。可以认为，目前勘察人员在思想意识上仍然未能摆脱传统的填土不可利用的思想，对填土场地的勘察往往简单化。

分类简介

根据填土的成因和物质组成分类：

（1）素填土：主要由粘性土、砂或碎石组成，不含杂物或含杂物很少，有机质含量不超过10%。素填土，按其堆积年限可分为新素填土和老素填土两类。当年限不易确定时，可根据其孔隙比指标判定其类别。

新素填土：堆积年限少于上述年限或指标不满足上列数值的素填土。填土堆积时间愈长，土的密实度愈好，作为地基的强度愈高。

（2）杂填土：主要为建筑垃圾、生活垃圾或工业废料等，由于其组成物质杂乱，分布缺乏规律性，造成杂填土的性质极不均匀，一般是任意堆填，未经充分压实，故土质松散，低密实度、高压缩性和低强度，有时具有湿陷性。不宜作为建筑物地基，但经过挤密、夯实等人工处理后，也可以利用。

（3）冲填土：用水力冲填法将水底泥砂等沉积物挖出冲填到江河两岸堆积而成。这类填土含水量大，常处于软塑－流塑状态，压缩性大，强度低。但随着固结时间的增长，强度会有所提高。

（4）压实填土：按一定标准控制材料成分、密度、含水量，分层压实或夯实而成。

研究评价人工填土，主要是查明填土的成分、分布和堆积年代，判断土体的均匀程度，结合当地建筑经验提出土质改良的某些处理方法，采取与地基不均匀沉降相适应的结构和措施。

施工方案

1、施工准备

（1）材料及主要机具：

土：优先利用基槽中挖出的土，但不得含有有机杂质。使用前应过筛，其粒径不大于50mm，含水率应符合规定。

主要机具有：蛙式或柴油打夯机、手推车、筛子（孔径40～60mm）、木耙、铁锹（尖头与平头）、2m靠尺、胶皮管、小线和木折尺等。

（2）作业条件：

施工前应根据工程特点、填方土料种类、密实度要求、施工条件等，合理地确定填方土料含水率控制范围、虚铺厚度和压实遍数等参数；重要回填土方工程，其参数应通过压实试验来确定。

回填前应对基础、箱型基础墙或地下防水层、保护层等进行检查验收，并且要办好隐检手续。其基础混凝土强度应达到规定的要求，方可进行回填土。

房心和管沟的回填，应在完成上下水、煤气的管道安装和管沟墙间加固后，再进行。并将沟槽、地坪上的积水和有机物等清理干净。

施工前，应做好水平标志，以控制回填土的高度或厚度。如在基坑（槽）或管沟边坡上，每隔3m钉上水平板；室内和散水的边墙上弹上水平线或在地坪上钉上标高控制木桩。

2、操作工艺

（1）填土前应将基坑（槽）底或地坪上的垃圾等杂物清理干净；肥槽回填前，必须清理到基础底面标高，将回落的松散垃圾、砂浆、石子等杂物清除干净。

（2）检验回填土的质量有无杂物，粒径是否符合规定，以及回填土的含水量是否在控制的范围内；如含水量偏高，可采用翻松、晾晒或均匀掺入干土等措施；如遇回填上的含水量偏低，可采用预先洒水润湿等措施。

（3）回填土应分层铺摊。每层铺土厚度应根据土质、密实度要求和机具性能确定。一般蛙式打夯机每层铺土厚度为200～250mrn；人工打夯不大于200mm。每层铺摊后，随之耙平。

（4）回填上每层至少夯打三遍。打夯应一夯压半夯，穷夯相接，行行相连，纵横交叉。并且严禁采用水浇使土下沉的所谓“水夯”法。

（5）深浅两基坑（槽）相连时，应先填夯深基础；填至浅基坑相同的标高时，再与浅基础一起填夯。如必须分段填夯时，交接处应填成阶梯形，梯形的高宽比一般为1∶2。上下层错缝距离不小于1.0m。

（6）基坑（槽）回填应在相对两侧或四周同时进行。基础墙两侧标高不可相差太多，以免把墙挤歪；较长的管沟墙，应采用内部加支撑的措施，然后再在外侧回填土方。

（7）回填房心及管沟时，为防止管道中心线位移或损坏管道，应用人工先在管子两侧填土夯实；并应由管道两侧同时进行，直至管项0.5m以上时，在不损坏管道的情况下，方可采用蛙式打夯机夯实。在抹带接口处，防腐绝缘层或电缆周围，应回填细粒料。

（8）回填土每层填土夯实后，应按规范规定进行环刀取样，测出干土的质量密度；达到要求后，再进行上一层的铺土。

（9）修整找干：填土全部完成后，应进行表面拉线找平，凡超过标准高程的地方，及时依线铲平；凡低于标准高程的地方，应补土夯实。

（10）雨、冬期施工：

①基坑（槽）或管沟的回填土应连续进行，尽快完成。施工中注意雨情，雨前应及时夯完已填土层或将表面压光，并做成一定坡势，以利排除雨水。

②施工时应有防雨措施，要防止地面水流入基坑（糟）内，以免边坡塌方或基土遭到破坏。

③冬期回填土每层铺土厚度应比常温施工时减少20%～50%；其中冻土块体积不得超过填土总体积的15%；其粒径不得大于150mm。铺填时，冻土块应均匀分布，逐层压实。

④填土前，应清除基底上的冰雪和保温材料；填土的上层应用未冻土填铺，其厚度应符合设计要求。

⑤管沟底至管顶0.5m范围内不得用含有冻土块的士回填；室内房心、基坑（槽）或管沟不得用含冻土块的土回填。

⑥回填土施工应连续进行，防止基土或已填土层受冻，应及时采取防冻措施。

成品保护

1、施工时，对定位标准桩、轴线引桩、标准水准点、龙门板等，填运土时不得撞碰，也不得在龙门板上休息。并应定期复测和检查这些标准桩点是否正确。

2、夜间施工时，应合理安排施工顺序，设有足够的照明设施，防止铺填超厚，严禁汽车直接倒土入槽。

3、基础或管沟的现浇混凝土应达到一定强度，不致因填土而受损坏时，方可回填。

4、管沟中的管线，肥槽内从建筑物伸出的各种管线，均应妥善保护后，再按规定回填土料，不得碰坏。

技术要求

1、地基与桩基础工程

对于地基与桩基础工程，在对填土进行勘察前，应掌握建筑结构与基础形式、基础基底标高、基底压力和变形要求等的初步设计条件。地基勘察时，要求查明地基基础影响范围内有无古河道、暗塘、河浜、渗井、旧基础以及古墓等；查明填土的物质成分、颗粒大小，包含物的性质、含量和大小，特别是生活垃圾和有机质的含量、有无有害气体，查明填土的空间分布、厚度、含水量、密实度（容重、空隙比）、压缩模量、湿陷性、均匀性、承载能力；查明地下水类型、水位、含水层厚度、水质及其对建筑材料的腐蚀性，与相邻地表（下）水体的联系等。

若建筑物基底标高在填土层底面以下，或拟定采用换填地基方案时，则主要查明填土的空间分布范围、主要物质成分和地下水分布特征等即可。

2、基坑边坡工程

当基础开挖深度范围内存在较厚填土，对基坑边坡稳定有影响时，勘察前应掌握或了解基坑开挖深度、基坑周边管线、建（构）筑物等环境条件。勘察时应主要查明基坑开挖深度影响范围内填土的空间分布、厚度、密实度（容重）、抗剪强度、湿陷性、均匀性；查明填土的物质成分，特别是大块建筑垃圾含量、块体大小等；查明地下水类型、水位、含水层厚度，与相邻地表（下）水体的联系等。

3、路基与市政管沟工程

对于路基、市政管沟工程，一般情况下，因其对地基土的承载力要求较低，勘察主要查明基础工程影响范围内填土的空间分布、厚度、湿陷性、均匀性；查明填土的物质成分，包含物的性质和含量，生活垃圾和有机质的含量、有无有害气体；查明地下水类型、水位、含水层厚度，与相邻地表（下）水体的联系等。

对于深开挖管沟存在边坡稳定问题时，勘察要求同基坑边坡。对于填方路基，则需要查明路基地基土的强度。

成果分析评价

填土有着诸多不良特性，由于堆填物来源、时间、方式等不同，即使相邻很近，其特性也可能差别极大，一般难以根据经验判断其特性。现场勘察对填土特性有着最直观的感受、最深刻的认识，因而，填土的分析和评价应在充分调查、现场勘察、现场测试并结合试验成果的基础上进行。评价的内容要结合工程特点、填土的可能利用方式和使用要求，以便满足岩土工程设计的需要，主要内容如下。

（1）物质成分：物质成分与其物理力学性质直接相关，也直接影响到岩土工程设计、处理方法的选择；应分析和评价填土的可利用性及可能对工程施工的影响。

（2）堆填时间与方式：应分析和评价堆填时间与方式对填土的密实度、强度、均匀性、湿陷性、压缩性等的影响。

（3）均匀性：应分析和评价填土物质组成的差异性、填土分布范围与堆填厚度等的变化，可通过平面分布图、剖面图、等值线图等形式表示。

（4）湿陷性：应根据室内和现场试验结果，分析和评价填土是否具有湿陷性、湿陷程度等。

（5）压缩性：根据压缩试验或载荷试验结果，结合工程经验，分析和评价填土的压缩特性，提出填土的压缩系数、压缩模量或变形模量等参数。

（6）地基承载能力：为基础结构设计、地基处理、桩基础设计提供参考依据。

（7）抗剪强度：主要是为基坑边坡支护设计计算提供依据，对以粘性土和粉土等为主的填土，应进行取样试验。

（8）地基与基础方案：根据勘察成果，分析和评价填土特性及利用填土进行地基处理的可能性，提出地基处理、桩基础设计与施工应注意的问题和建议措施。

（9）地下水：应分析评价对基础材料的腐蚀性，对地基处理、桩基础施工及基坑开挖的影响。考虑到填土的变异性大，填土特性应尽可能分层、分区评价。

不良工程性质

填土由于其特殊的成因和相对较短的堆填时间，形成多种不良的工程特性，主要包括不均匀、欠固结、湿陷、高压缩、低强度以及自腐蚀变质等特性。

（1）不均匀。在填土的各种特性中，不均匀尤为突出。由于堆填物的来源、堆填时间、原始地貌等的不同，常造成物质组成、分布范围、密实度、厚度、渗透性等在空间分布上的极不均匀。

（2）欠固结、高压缩和低强度。填土层因堆填时间远小于天然沉积土层，故填土中空隙较多且大，孔隙比大，自身没有完成固结，处于欠密实状态，其强度远低于天然沉积土层，具有较高的压缩性成为必然。如果没有经过人为干预，填土层堆填时间越短，密实度越差、强度越低、压缩性越高。

（3）湿陷性。填土因其欠压密，在自重压力下，很难达到完全固结。一般具有较高压缩性的同时常伴有明显的遇水湿陷性。与黄土类似，填土的湿陷也有自重湿陷和非自重湿陷。以建筑垃圾为主的杂填土其湿陷性一般小于其他填土。

（4）自腐蚀变质性。当填土中有大量的有机质生活垃圾时，一些有机质生活垃圾会随时间的增加而腐蚀变质，最终会消失，这就是含有有机质填土层中存在一些空洞的原因。

此外，填土层常会因填土的种类不同，渗透性差别极大。以建筑垃圾为主的杂填土、粗颗粒的素填土常具有较大的渗透系数，若其下有一定厚度的隔水层，常会成为富水的含水层。以粘土、重粉质粘土及粉质粘土等为主的素填土，若堆填时间较长，其渗透性就较差，常可成为一相对隔水层。

主要应用

1、填土勘察的主要内容

一般来讲，填土场地的勘察工作主要内容为：调查地形和地物的变迁过程，堆填物的来源，堆填方法和年份，当地建筑经验；调查有无古河道、暗塘、河浜、渗井、旧基础以及古墓等；划分地层层次，查明物质成分，包含物的性质、大小和含量；查明填土的分布范围、厚度、均匀性、密实度、压缩性、湿陷性和承载能力；查明地下水水位、含水层厚度、水质及其与相邻地表（下）水体的联系等，冲填土的排水条件和固结状态等，判定对建筑材料的腐蚀性。对于不同的填土、不同的工程特点，需要查明的侧重点有所不同，实际工作中，应根据工程需要有所选择。

2、填土勘察的主要方法

填土勘察的主要方法概括起来包括：（1）收集和调查场地有关地形地物变迁资料、气象资料以及工程经验等；（2）钻探、取样；（3）开挖探查，如井探、槽探等；（4）试验，包括原位试验，如静力触探、轻型动力触探、标准贯入试验、重型动力触探、现场载荷试验、大容积法密度试验，以及室内土工试验等；（5）工程物探，包括地质雷达探测、剪切波速测试、面波测试等。

对于以粗粒土和建筑垃圾为主的杂填土，应以开挖探查、重型动力触探为主，结合工程物探方法。

3、填土勘察的工作流程

为了多、快、好、省地进行填土场地的勘察，需要有一个合理的工作流程，建议如下：（1）前期准备。主要是收集和调查有关地形地物变迁资料、气象资料以及工程经验等，目的是从宏观上掌握填土的空间分布、堆填时间、经历冬雨季次数等、临近已有工程的设计施工经验等，熟悉拟建工程的结构及地基基础设计要求。（2）现场调查。调查有无古河道、暗塘、河浜、渗井、旧基础以及古墓等，调查填土层的物质成分、分布范围、地形地物、地表水、周边环境条件等。（3）进行初步勘察，包括钻探、开挖探查、现场试验。根据现场调查结果，结合收集到的资料，布置适当数量的钻探（查）孔和现场试验工作，以查明和验证地层分布、物质成分、地下水以及其它不良工程特性。（4）根据初步勘察成果，分析后有针对性的确定详细勘察工作量，包括钻探、探井、探槽、现场试验和工程物探等，目的是查明填土的分布范围、密实度、剪切波速等的空间分布。（5）在查明填土的分布范围、物质成分、地下水以及其它不良工程特性的基础上，综合分析场地填土特性，提出适宜和可供填土地基处理设计所需的岩土工程参数及处理方法建议，最终形成详细勘察报告。