引言
腳踏“實(shí)”地——一個(gè)耳熟能詳?shù)某烧Z，意思是腳踏在堅(jiān)實(shí)的土地上，比喻人做事要踏實(shí)、認(rèn)真。人如此，建筑更是如此。
建筑設(shè)計(jì)及施工過程中，部分項(xiàng)目因施工周期緊張、施工作業(yè)面局促，回填土填料進(jìn)料困難，材料質(zhì)量及施工質(zhì)量不規(guī)范等各種因素，引起后期地面沉降（如基坑肥槽回填區(qū)域），造成地面道路、景觀、門廳、臺(tái)階、散水、管道等位置持續(xù)下沉甚至開裂，影響小區(qū)及建筑物的正常使用。
回填土的沉降持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、后期處理難度大、費(fèi)用高，因此需要我們提前關(guān)注。本文研究回填土沉降的原因，從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)角度入手，分析如何預(yù)防或減少回填土地面沉降及地面發(fā)生沉降后的處理措施，為解決回填土地面沉降問題提供參考。
圖 1 回填土區(qū)域地基沉降問題
一、回填土沉降原因
解決回填土沉降，必須首先明確沉降的原因，找到原因才能按方抓藥，有的放矢�；靥钔脸两抵饕邢率鲈颍�
1. 土密實(shí)度不夠
回填土沉降的最大原因就是回填土的密實(shí)度不夠，施工過程中未對(duì)回填土進(jìn)行分層夯實(shí)或未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)系數(shù)。
圖 2 土的三相組成
自然界的土是由土粒、土中水、土中氣組成，自然狀態(tài)下一般經(jīng)歷長(zhǎng)期自沉壓縮方可達(dá)到密實(shí)狀態(tài)，經(jīng)過開挖后其體積因松散而增加，在回填過程中，經(jīng)過分層碾壓、夯實(shí)，可最大限度的壓縮松散土的體積，但夯實(shí)后的回填土體積雖接近但仍大于自然狀態(tài)下的土體體積，這種現(xiàn)象稱為土的可松性。
表 1 土方可松性系數(shù)
從上表可知，分層夯實(shí)的填土和松散的填土體積差20%左右，完全未夯實(shí)的填土地面最終沉降量將達(dá)到回填深度的20%左右，所以分層夯實(shí)能有效減少后期回填土的沉降量，也是最有效、最經(jīng)濟(jì)的控制回填土沉降的方法。
2. 回填土填料不符合質(zhì)量要求
實(shí)際施工過程中回填土材料可能摻雜淤泥、耕土、凍土、膨脹土、濕陷性黃土及生活垃圾等，摻雜上述材料的回填土具有高壓縮性，并具有高含水率、觸變性、流變性、不均勻性等不利特性。濕陷性黃土受水浸濕后結(jié)構(gòu)迅速破壞，強(qiáng)度降低，產(chǎn)生顯著附加下沉。作為建筑地基的凍土，當(dāng)土中水凍結(jié)時(shí)，其體積約增加原水體積的9%，這種膨脹作用會(huì)破壞地基土的穩(wěn)定性，造成地基基礎(chǔ)的不均勻沉降。而對(duì)于很軟的土，尤其是土中含有一些有機(jī)質(zhì)（如膠態(tài)腐殖質(zhì)等），次固結(jié)沉降同樣不可忽視。
回填土的填料應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求選用，禁止上述土質(zhì)作為填料施工。
3. 回填土的固結(jié)沉降
地基的最終沉降量通常是由三個(gè)部分組成：瞬時(shí)沉降+固結(jié)沉降+次固結(jié)沉降。
飽和黏土在外荷載作用下，土體內(nèi)部水、氣緩慢地排出，體積逐漸減小，在土體自重作用下沉降趨于穩(wěn)定，這一現(xiàn)象稱為土體的固結(jié)。
干凈砂土孔隙水?dāng)D出很快，且次固結(jié)現(xiàn)象不顯著，所以沉降量幾乎全在加載后即使發(fā)生。
一般建筑物在施工期間完成的土體固結(jié)沉降量與最終沉降量的關(guān)系，對(duì)于砂土地基基本相當(dāng)，對(duì)于低壓縮黏土地基已完成50%~80%，對(duì)于中壓縮性黏土地基已完成20%~50%，對(duì)于高壓縮性黏土已完成5%~20%。
對(duì)要求嚴(yán)格控制沉降的回填土區(qū)域，可采用砂土材料，避免固結(jié)沉降的影響。
二、回填土地基沉降的預(yù)防
地面沉降引起的結(jié)構(gòu)下沉及開裂是建筑質(zhì)量的硬傷，且后期處理起來難度大，因此需在設(shè)計(jì)和施工過程中充分考慮以避免地面沉降的不利影響，主要措施和建議如下：
1.主樓下回填土地基在設(shè)計(jì)及施工階段一般比較重視，通常采用分層碾壓、強(qiáng)夯、CFG樁、振沖碎石樁等地基處理措施，并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)處理后的回填土地基承載力，以滿足設(shè)計(jì)要求；或采用樁基礎(chǔ)，穿越回填土層，將回填土層下堅(jiān)硬土層作為樁端持力層等措施。
2.基坑開挖后，肥槽回填土區(qū)域內(nèi)的陽臺(tái)、入口大堂、門廊、道路等建筑部位需格外引起注意。
1）基坑支護(hù)采用護(hù)坡樁等直立支護(hù)時(shí)，地下室外墻距離基坑邊緣一般2m左右，肥槽回填土區(qū)域內(nèi)的入口門廊、道路、臺(tái)階下可設(shè)置地面零層板的方式，零層板兩端分別位于地下室外墻和支護(hù)樁之上，利用零層板避免回填土后期沉降帶來的不利影響。
圖 3 設(shè)置零層板避免后期地基沉降
2）基坑采用放坡開挖時(shí)，肥槽回填區(qū)域面積較大，兩層地下室時(shí)，肥槽頂部寬度最大可達(dá)十幾米。此時(shí)為避免肥槽內(nèi)回填土后期沉降的影響，可采取下列措施：
圖 4 基坑開挖肥槽回填示意
a) 靠近建筑外墻的臺(tái)階可采用從主體結(jié)構(gòu)上向外懸挑梁、板支撐的方式。
b) 入口大堂、門廊部位在回填土區(qū)域內(nèi)可利用門頭柱在地面位置設(shè)置零層板。
c) 肥槽區(qū)域內(nèi)的道路，建議同樣設(shè)置零層板，板兩端分別支撐于建筑主體和原狀、堅(jiān)硬持力層上，基坑肥槽頂部寬度建議不大于8m。
d) 對(duì)于大面積需嚴(yán)格控制地面沉降且馬上投入使用，回填土無固結(jié)時(shí)間的肥槽區(qū)域，如售樓處前廣場(chǎng)及景觀位置，建議采用級(jí)配砂石分層碾壓，級(jí)配砂石可采用中粗砂+碎石或礫石，分層碾壓也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件采用水撼法施工代替，水撼法施工同樣需要分層，且每層需充分振搗并取樣檢測(cè)密實(shí)度。
e) 考慮經(jīng)濟(jì)因素，大面積回填也可就地取材，利用開山的碎、塊石及爆破開采的巖石碎屑，但為保證夯、壓密實(shí)，應(yīng)限制其最大粒徑，分層壓實(shí)時(shí)其最大粒徑不宜大于200mm，分層夯實(shí)時(shí)最大粒徑不宜大于400mm，骨料含量大于70%，級(jí)配碎石顆粒級(jí)配不均勻系數(shù)Cu不小于15。
圖 5 碎石土回填地基
f) 工期緊張時(shí)也可采用預(yù)拌流態(tài)固化土進(jìn)行肥槽回填，預(yù)拌流態(tài)固化土每立方單價(jià)高于級(jí)配砂石，但施工工藝簡(jiǎn)單、工期短，相關(guān)設(shè)計(jì)及施工要求可參考《預(yù)拌流態(tài)固化土填筑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》T/BGEA 001-2019。
g) 對(duì)后期回填土沉降控制要求不高的回填土區(qū)域，如綠地、景觀等位置，可采用素土回填并分層壓實(shí)，降低回填成本。
3）加強(qiáng)回填土的施工管理�；靥钔撂盍�、碾壓施工的質(zhì)量對(duì)控制后期沉降非常關(guān)鍵，由土的可松性表可知，分層夯實(shí)的填土和松散的填土體積差20%左右，控制回填土沉降必須對(duì)填料和密實(shí)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，并及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)，保證回填土施工滿足設(shè)計(jì)要求。
三、回填土后期沉降的處理措施
回填土沉降的處理措施，目的是避免沉降的進(jìn)一步發(fā)展，保證建筑物的正常使用，也算是亡羊補(bǔ)牢的做法。
地基處理方法的具體選用，應(yīng)以地基條件、設(shè)計(jì)要求、處理指標(biāo)及范圍、工程費(fèi)用、工程進(jìn)度、材料來源和當(dāng)?shù)丨h(huán)境多方面綜合考慮，基于經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的原則，對(duì)比分析選用。
主要處理方法如下：
1. 墊高沉降地面方案
項(xiàng)目完成后出現(xiàn)的回填土地面沉降，往往由于項(xiàng)目已投入使用，施工周期、施工場(chǎng)地、處理成本等約束因素，采用在已沉降的地面墊級(jí)配砂石并壓實(shí)的處理措施，可根據(jù)已經(jīng)沉降的時(shí)間，估算地基未來的沉降量，并將處理后的地面墊高，之后再做硬化地面，可采用小塊的透水磚鋪地，允許磚縫之間變形。
此方法處理簡(jiǎn)單，施工周期短，成本也低，需提前預(yù)估后期的地基沉降量，并隨著地面繼續(xù)沉降，可能需繼續(xù)處理2~3次，直至地基沉降穩(wěn)定。
2. 高壓旋噴樁加固方案
高壓旋噴樁加固方案就是在預(yù)定深度（樁徑上部Φ600、下部Φ800、樁長(zhǎng)8/12.5m），利用旋噴裝置中注漿管產(chǎn)生的能量高度集中的高壓噴射流，連續(xù)切割基底以下土體，盡可能置換出充分的土體，以提高地基的整體抗脹、抗陷的復(fù)合強(qiáng)度�；A(chǔ)間設(shè)鋼筋混凝土梁以增加整體剛度，增強(qiáng)基礎(chǔ)的變形協(xié)調(diào)能力。此方法的缺點(diǎn)是施工周期長(zhǎng)、容易污染環(huán)境且成本高，優(yōu)點(diǎn)為處理后無后期沉降，可處理深層地基、復(fù)雜地基，適用于砂土、粘性土、黃土及人工填土等。
圖 6 高壓旋噴樁示意圖
3. 換土墊層法加固方案
換土墊層法是挖除淺層軟土，用級(jí)配砂石、灰土等強(qiáng)度較高的土料代替，以提高持力層土的承載力，減少部分沉降的地基處理方法。根據(jù)所用土料的不同，墊層主要有級(jí)配砂石墊層、級(jí)配碎石墊層、灰土墊層（灰土比2：8或3：7）等類型。換土墊層法的施工步驟是：先挖運(yùn)原軟弱土，清凈基坑水土，再回填砂石，并逐層振壓碾實(shí)。該方法適用于處理淺層軟弱土地基。
4. 微型樁+注漿加固方案
微型樁是一種用壓漿方法成樁的小直徑鉆孔灌注樁，其直徑通常為100～250mm，有時(shí)也采用300mm的樁徑。樁體主要由壓力灌注的水泥（砂）漿或細(xì)石無砂混凝土與加勁材組成，加勁材料可采用鋼管或型鋼等，其長(zhǎng)度一般為6~20m。微型樁經(jīng)過壓力注漿后可與地基土緊密結(jié)合，漿液通過填充、滲進(jìn)和擠密等方式，驅(qū)走裂縫、孔隙中的水分和氣體，并填充其位置，硬化后將巖土膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)強(qiáng)度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的巖土體。具有承載力高、沉降量小、所需施工場(chǎng)地小、費(fèi)用相對(duì)較低、樁孔直徑小、施工噪音及引起震動(dòng)小、適用不同的土質(zhì)條件的特點(diǎn)。
5. 振沖碎石樁加固方案
振沖碎石樁加固砂層的原理：
1）依靠振沖器的強(qiáng)力震動(dòng)使飽和砂層發(fā)生液化，砂土顆粒重新排列，空隙減少，密度增加；
2）依靠振沖器的水平振動(dòng)力，使加固填料把砂層擠壓加密。振沖碎石樁加固地基的主要機(jī)理是：擠密作用、排水減壓作用、砂基預(yù)振效應(yīng)。適用于松砂、雜填土、顆粒含量不多的粘性土。缺點(diǎn)為施工噪音較大，對(duì)鄰近建筑物有一定影響。
圖 7 振沖碎石樁法加固地基示意
6. 松木樁法加固
在原木比較豐富的地區(qū)，可采用松木樁法加固回填土地基。通過松木樁擠密并與回填土層共同承擔(dān)荷載，要求最小處松木樁直徑為100mm，長(zhǎng)為4~5米，打樁時(shí)小頭朝下，并保證樁身垂直。
如若回填層過厚，需加密樁間間距，間距500mm左右。
回填土層薄處可采取換土處理，如若采取松木樁法，最小處松木樁直徑不小于80mm。
圖 8 松木樁法加固地基
四、回填土地基預(yù)防及后期處理施工工期
在設(shè)計(jì)和施工階段預(yù)防回填土地基沉降的措施可于項(xiàng)目整體施工工期內(nèi)消化，對(duì)項(xiàng)目整體施工工期無影響。
表 2 沉降預(yù)防措施對(duì)工期的影響
回填土地基沉降發(fā)生后的局部處理施工工期可參考下表：
表 3 地基沉降處理施工參考工期
五、回填土地基處理成本
回填土地基各種處理措施成本可參考下列表4、表5，實(shí)際選擇回填土地基處理方案時(shí)可結(jié)合工期綜合考慮。
表 4 回填材料及處理成本單價(jià)表
兩層地下室放坡開挖時(shí)，基坑深度約10m，基坑肥槽回填區(qū)域橫截面積約為70m2，沿基坑周長(zhǎng)方向每米回填或處理成本可參考表5：
表 5 基坑每延米回填或處理成本
表5回填項(xiàng)目中，素土回填并分層壓實(shí)成本最低，當(dāng)后期因?yàn)槌两翟蛐柽M(jìn)行地基處理，增加的成本中地面墊高處理成本最低，但此處理方法有后期沉降，需持續(xù)幾次處理，直至地面沉降穩(wěn)定，其它相對(duì)經(jīng)濟(jì)的處理方法有設(shè)置零層板、水泥土攪拌樁和振沖碎石樁，其中設(shè)置零層板即可提前預(yù)防設(shè)置，也可后期設(shè)置。
五、結(jié)語
一個(gè)項(xiàng)目不可避免會(huì)出現(xiàn)回填土區(qū)域，如何避免后期使用過程中回填土的沉降，需要每一個(gè)工程技術(shù)人員去詳細(xì)的剖析原因并在設(shè)計(jì)、施工中提前預(yù)防，最終實(shí)現(xiàn)完美的建筑作品。這也是我們工程技術(shù)人員所追求的，精益求精的匠人精神。
