淺談南匯區東南沿海淺層地基加固方法

肖玉蘭

1 概況

隨著浦東國際機場、磁懸浮工程及洋山深水碼頭等重大項目的建成,南匯區成了又一片投資熱土,倉儲服務業和加工業將迎來一個建設高峰。這類投資的擬建建筑以輕鋼結構或排架結構為主,具層次低、荷載較小、對地基承載力要求不高的特點,采用天然地基或進行適當的淺層地基加固是這類建筑首選的基礎方式。而南匯區東南沿海處于地下水位高、土質軟弱、河浜發育,且大部分場地為近代圍海灘涂,上海地區常見的“硬殼層”很薄或缺失。因此,地基加固是該區域內擬建建筑基礎面對的共同課題。如何選擇適當地基加固方法,對擬建建筑的安全、經濟及場地的選擇具有重要的實際價值。

2 南匯區東南沿海淺層土的分布特點

本文所指南匯區東南沿海區域主要是指東海鎮—老港鎮—新港鎮—書院鎮和蘆潮港鎮以東及南的大陸架,該區域屬長江入海口東南前緣地貌,為沖海積平原,淺部土層為第四系松散沉積,可細分為兩個地貌亞單元,即潮坪地貌(Ⅰ區)和河口沙咀沙島地貌(Ⅱ區),兩區劃分基本以人民塘為劃分界線。

Ⅰ區：其淺部地層結構為①層流塑、松散的圍海填土,厚度0.5 m～4.0 m,其下部②3層為稍～中密砂質粉土或粉砂,上部有輕微液化的砂質粉土層,厚度3 m～4 m,②3層下臥層為③層淤泥質粉質黏土,局部夾砂質粉土,土質不均,厚度 2 m～3 m,再下為④層流塑狀淤泥質黏土層,厚度大于10 m。土層結構見圖1,土層結構及一般物理力學參數見表1。

Ⅱ區：淺部地層結構為：①層松散素填土或耕作土,厚0.3 m～0.5 m,②層(包括②1,②2)“硬殼層”,軟可塑～軟塑,厚0.5 m～1.0 m,其下臥層為②3層粉土或粉砂,可細分為兩個亞層,上部顆粒較細為粉土,稍密,厚度4 m～6 m,局部具輕微液化,下部顆粒較粗為粉砂(局部達到細砂),中密,顆粒較均勻,砂質較純,厚度2 m～8 m,分布不穩定;再下部為④層流塑狀淤泥質黏土層,厚度大于8 m。土層結構見圖2,土層結構及一般物理力學參數見表2。

表1 Ⅰ區土層及一般物理參數表

表2 Ⅱ區土層及一般物理參數表

3 主要不良工程地質現象的分布特點

1)無論是Ⅰ區還是Ⅱ區,表部地基土土質含水量均較高、孔隙比較大,土質軟弱,均勻性差,地基承載力低,均一般不宜直接作為擬建建筑的基礎持力層。2)淺部均有飽和粉土分布,其厚度有從北往南增厚趨勢,厚度為7 m～11 m左右,Ⅰ區和Ⅱ區上部3 m左右性質均較差;下部Ⅰ區和Ⅱ區均為中密狀砂質粉土或粉砂,局部達到細砂,分布均不穩定,特別是北部分布厚度極不穩定,均有從北往南增厚趨勢,厚約2 m～8 m。本區域粉土具強度低、不均勻沉降及輕微液化、施工時有流砂現象等問題,不能滿足工程需要,須進行地基加固處理。3)南匯區屬長江三角洲東南沿海前緣地貌,為水網地區,明、暗浜較發育,但深度較淺,一般為自然地坪下3 m左右,浜底均為粉性土。4)本區域地下水均為孔隙潛水,水位埋藏較淺,且隨季節變化。

4 本區域常用地基加固方法

4.1 換填法

根據本區域內淺層土的分布情況,對于Ⅰ區淺層土來說,如果采用換填法,基坑開挖工程量較大,費用較高,處理深度不足,故本區換填法基本不適用;而對于Ⅱ區,若②層土分布具有一定的厚度,如能夠滿足擬建物的荷載及變形要求,換填法可用于Ⅱ區內的明、暗浜區的加固處理。

4.2 樁基

樁基具承載力高、質量較易控制,但相對基礎投資較大,對于荷載較大的擬建物較為經濟合理,對于輕型建筑就顯得基礎費用較高,而不盡合理。鑒于本區域內淺部粉性土均勻性差、夾黏性土,并具有輕微液化問題,不宜作為樁基持力層。對于本區域的地基加固采用樁基,其基礎投資的比例相對較高,而且沒有充分利用區域內粉性土強度相對較好的特點,對將來區域內可能的擬建建筑,樁基的地基加固方法可能相對較小。

4.3 強夯法

強夯法加固軟弱地基,因其設備簡單、操作方便、效果顯著、質量容易控制、經濟效益好,得到廣泛應用。強夯法適用于碎石土、砂土、一般黏性土、雜填土的加固,對于飽和粉土需輔以配合手段,如降低地下水或填石,可以取得良好效果。

根據區域內淺層土的分布情況及場地地下水較高的特點,本區域強夯法可采用降水強夯和填石強夯兩種方法。

分析Ⅰ區內淺層土的分布特點,宜采用填石強夯法,即在淤積土上填石形成硬殼層后強夯。

對于Ⅱ區淺層土層的分布特點來說,降水強夯和填石強夯均適用。因Ⅱ區表部分布相對較好的②層土,采用降水強夯更為經濟,但對于Ⅱ區內的明、暗浜區的地基加固,宜采用填石強夯。

根據我院在同類型場地的試驗研究,只要夯擊能配備適當(2 000 kN～4 000 kN),強夯后土層的各種指標均有不同程度的提高,原位試驗的靜探和標貫指標增長最為明顯,土體強度明顯增加而且趨于均一,其中地表下2 m～5 m間指標增幅最大,7 m以上各種指標有變化,7 m以下不明顯。可見,對于南匯區東南沿海淺層土地基加固采用強夯法較為適宜,既解決了淺部土強度低、不均一的問題,而且可能消除淺層粉土的液化,若強夯能配備適當(2 000 kN～4 000 kN),處理影響效果深度與本區域內不良地質現象分布深度基本相適應。

5 結語

1)南匯東南沿海淺層土地基加固采用強夯法較為經濟適宜,但應根據不同表層土的分布情況,采用不同的強夯方案。2)應根據場地內不良地質現象的分布深度,采用不同的夯擊能,有針對性地進行強夯,可達到理想的效果。3)區域內的擬建建筑,宜根據其荷載情況及其設計參數,確定采用強夯法還是樁基進行地基加固,而換填法在本區域內僅宜用于局部處理。

[1] DGJ 08-37-2002,巖土工程勘察規范[S].

[2] DGJ 08-40-94,地基處理技術規范[S].

[3] DGJ 08-11-1999,地基基礎設計規范[S].

[4] GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規范[S].

[5] GB 50021-2001,巖土工程勘察規范[S].