合肥地铁4号线某车站填土厚度分布特征

李飞飞 牛真茹

摘 要：填土作为一种人为条件下形成的特殊性土，通常具有不均匀性、欠固结性、高压缩性、工程性质差等特性，不利于工程的安全建设。本文依托合肥地铁4号线某车站岩土工程勘察及车站西端头填土异常区探查成果，对该车站填土物质成分及工程性质进行了研究，沿钻孔剖面线方向对填土厚度空间分布特征进行统计分析。结果表明：场地内填土层连续广泛分布，主要为杂填土，回填材料不均匀、成分复杂、工程性质差异性较大。车站西端头井附近和A号出入口位置填土厚度较大，车站中部填土厚度分布较为均匀，沿钻孔剖面线由西至东填土厚度呈减小的趋势，由南至北填土厚度呈增大的趋势。最后根据场地内填土的工程性质提出相关地基处理建议，研究成果对车站基坑的设计和施工具有一定的指导意义。

关键词：地铁车站;填土;分布特征;厚度异常;探查

Exploration and Distribution Characteristics of Anomaly Area of Artificial Fill in Shitai Road Station of Hefei Metro Line 4

Li Feifei1， Niu Zhenru2

（1. Beijing Urban Construction Exploration & Surveying Design Research Institute Co.， Ltd， Beijing 100101;

2. Tianjin North China Geological Exploration General Institute， Tianjin 300181）

Abstract： Artificial filled soil， as a special kind of soil formed under artificial conditions， usually has such the characteristics as non-uniformity， under-consolidation， high compressibility and poor engineering properties， which is not conducive to the safe construction of the project. Based on the geotechnical engineering investigation of the Station of Hefei Metro Line 4 and the exploration results of the anomaly area on the west end of the station， this paper studies the material composition and engineering properties of the station， calculates and analyzes the fill thickness distribution along the direction of Station Section Lines. The results show that： the soil filling in the site is widely distributed continuously， mainly as miscellaneous fill， the backfill materials are uneven， the composition is complex， and the engineering properties are quite different. The thickness of the fill soil near the west end of the station and the entrance and exit A is relatively large. The thickness of the fill in the middle of the station is relatively uniform. The thickness of the fill is decreasing from the west to the east along the cross section of the borehole. From south to north， the thickness of the fill is increasing. Finally， according to the engineering properties of the filling in the site， some suggestions for the treatment of embankment foundation are put forward， the results have certain guiding significance for the design and construction of the pit foundation of the station.

Keywords： Metro station; Artificial filled soil; Distribution characteristics; Thickness abnormality; Exploration

0前言

填土作為在工程建设中常见的特殊性土，一般具有堆积时间短、物质成分复杂、空间分布不均匀（周军红等，2007）、力学性质差异大，负摩阻力（刘渤等，2016）、承载力低（李浩等，2012）等特点，未经处理不能直接作为基础持力层使用。此外，当土体接受地下水补给，会在土体内形成汇水通道，导致土层中的细颗粒物被水冲刷带走，引发地表塌陷，对工程的安全建设不利。

目前国内外大量学者、工程技术人员对填土的工程特性进行了一系列理论及试验研究，Denissov（1965）通过对欠固结土的孔压和强度特性进行研究，指出了欠固结土与正常固结土固结机理的本质区别;杨定国（2005）通过对杂填土的工程特性进行研究，提出了应分区域按单体建筑物进行工程地质评价，并在此基础上论述了如何利用杂填土地基;吴言军（2011）通过对北京地区填土进行分类，结合工程实践，分析了影響其工程性质的主要因素，并提出相关技术建议。黄昌乾等（2010）总结分析了填土的分类、不良工程特性，提出应结合填土工程性质分阶段进行针对性勘察。

合肥现正处于轨道建设大发展的时期，地铁车站基坑开挖一般都涉及到人工填土的工程处理，尤其是填土厚度差异性大的异常区，容易引发如基坑边坡坍塌和地基基础差异沉降、失稳等工程问题，必须引起高度重视。因此，查明填土异常区的范围以及工程区填土厚度的空间分布特征，研究填土的物质成分和工程特性，对后期基坑设计和施工具有一定的指导作用。

1填土的分类及工程特性

填土根据物质组成和堆填方式，可以分为4类：素填土、杂填土、冲填土和压实填土GB 50021-2001）。按照堆积时间划分为古填土（堆积时间50年以上）、老填土（堆积时间在15～50年）和新填土（堆填时间不满15年）（《工程地质》编委会，2007）。

其中，素填土一般经人工扰动和搬运堆填而成，物质成分主要由碎石土、砂土、粉土和黏性土构成，一般不含杂质或仅含少量杂质。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，密实度较差;一般超过10年的黏性素填土或超过5年的砂性素填土，经检验合格后，可作为一般建筑物的天然地基。杂填土主要由建筑垃圾、生活垃圾组成，大多是由于人类生产、生活而在地表回填形成的填土层（戴韶生等，2002;唐仙，2008），其物质成分复杂、性质不均、厚度和密度变化大、物理参数和工程性质差异性大，通常具有湿陷性，结构较为松散，大多处于欠固结状态，不采取一定的地基处理措施不能作为建筑物基础的直接持力层，尤其是杂填土中含有机质含量较高的生活垃圾和对基础有腐蚀性的工业废料，不宜作为天然地基（党改红等，2009）。

2工程概况

拟建工程位于合肥市市区，除场地西北侧为一现状建筑物，其他均为规划用地。车站总长约200m，车站共设置1座出入口结合风亭，1座风亭，3个出入口，主体结构采用明挖法施工。根据前期勘察结果，55m勘探深度范围内地层主要为人工填土层、第四系沉积的黏性土、残积土，下伏基岩为白垩系砂质泥岩，其中，工程区表层人工填土层主要为杂填土，局部为素填土。地下水类型为上层滞水和基岩裂隙水，上层滞水主要赋存于表层人工填土层。

在车站主体结构围护桩施工过程中，施工单位反映在车站西端头井附近出现部分填土厚度异常、填土物质成分差异较大的情况，对围护桩施工和后期基坑明挖施工会有一定的影响，需对该填土异常区域进行探查。根据前期车站详勘成果并结合现场施工情况，在西端头井南侧1号风亭和A号出入口位置布置4个填土探查孔，北侧布置1个填土探查孔，对车站填土异常区进行探查，勘探孔布置图见图1。

3 填土物理性质及空间分布特征

3.1 填土物理性质

拟建工程地貌单元为南淝河二级阶地，根据勘察成果，场地内填土主要以杂填土为主，局部为素填土。杂填土为杂色，褐灰色局部灰黑色，松散，稍湿，物质成分以建筑垃圾为主，局部夹粉质黏土，表层为混凝土路面或沥青路面，回填材料不均匀、成分复杂、工程性质差异性较大，填土层厚一般为1.6～3.0m，重度18.0kN/m3，大多呈松散至稍密状，中—高压缩性，岩芯照片见图2。填土车站西端头井附近杂填土主要以生活垃圾为主，钻孔揭露有砖块、塑料袋、碎布等，填土最厚可达6.0m，个别钻机在钻进过程中出现塌孔现象。经实地调查并向当地居民垂询，该厚填土区原为一水沟，水沟干涸后，陆续被生活生产垃圾填埋，而后在城市化过程中，又不断被加高填筑，导致该片区域揭露填土厚度较大，且成分差异性大，工程性质差。素填土主要在车站东端头井附近局部揭露，灰褐、黄灰、黄褐色，一般呈可塑态，层厚约1.5m，车站典型地质剖面图见图3。

3.2填土空间分布特征

根据现场勘探成果，对场地内填土厚度和填土类型进行统计，统计结果见表1，场地地形变化特点见图4，根据填土厚度统计结果绘制场地内填土厚度等值线图（图5），沿车站勘探孔4个典型剖面线方向绘制填土厚度变化趋势图（图6、图7），对填土空间分布特征进行分析

由表1和图4可知，场地孔口标高在29.19～34.41m之间，整体地势为东北高，西南低。场地内填土以杂填土为主，部分地段在杂填土下分布有素填土，填土厚度在1.4～6.0m之间，平均厚度3.3m，整个场地填土厚度差异性较大。

由图4至图7可以看出，场地内杂填土在西端头井附近和A号出入口位置厚度较大，车站中部填土厚度分布较为均匀，厚度在2.0～3.0m之间;沿钻孔剖面线由西至东填土厚度呈减小的趋势;场地沿剖面线由南至北，填土厚度呈增大的趋势。因此，车站西端头和A号出入口在基坑开挖过程中需做好相应的基坑支护措施，保证基坑施工安全。

4 工程建议

（1）场地内填土主要为杂填土，含建筑垃圾和生活垃圾，结构松散、回填材料不均匀、成分复杂、工程性质差，在上层滞水的作用下，容易形成地下空洞和水囊，对基坑支护不利，易造成基坑浅部坍塌，施工时需及时做好支护，可采用土钉+锚杆或钻孔灌注桩+内支撑支护方式，并对填土内的上层滞水采取明排疏干措施。

（2）根据勘察结果，车站西端头井附近和A号出入口位置填土厚度较大，填土成分复杂，含大量生活垃圾，工程性质差，建议将人工填土全部清除，换填3∶7灰土，分层碾压至基底标高，压实系数不小于0.95，处理后的承载力需满足设计要求。

5 结论

（1）场地内填土层连续广泛分布，主要为杂填土，填土厚度在1.4～6.0m之间，成分复杂，以建筑垃圾和生活垃圾为主，土质不均、结构松散，工程性质差。其物质成分、堆积时间和地下水是影响其工程性質的主要因素。

（2）根据勘察成果，场地整体地势东北高、西南低;在西端头井附近和A号出入口位置位置填土厚度较大，车站中部填土厚度分布较为均匀，沿钻孔剖面线由西至东，填土厚度呈减小的趋势;沿剖面线由南至北，填土厚度呈增大的趋势。尤其是车站西端头井附近填土厚度最厚达6.0m，容易引发如基坑边坡坍塌及地基基础差异沉降等工程问题，必须引起高度重视。

（3）车站西端头井南侧A号出入口位置填土厚度较大，均为杂填土，含大量生活垃圾，工程性质差，建议将杂填土全部清除、换填，施工时需及时做好支护，可采用土钉+锚杆或钻孔灌注桩+内支撑支护方式，并对填土内的上层滞水采取明排疏干措施。

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