浅谈南汇区东南沿海浅层地基加固方法

肖玉兰

1 概况

随着浦东国际机场、磁悬浮工程及洋山深水码头等重大项目的建成,南汇区成了又一片投资热土,仓储服务业和加工业将迎来一个建设高峰。这类投资的拟建建筑以轻钢结构或排架结构为主,具层次低、荷载较小、对地基承载力要求不高的特点,采用天然地基或进行适当的浅层地基加固是这类建筑首选的基础方式。而南汇区东南沿海处于地下水位高、土质软弱、河浜发育,且大部分场地为近代围海滩涂,上海地区常见的“硬壳层”很薄或缺失。因此,地基加固是该区域内拟建建筑基础面对的共同课题。如何选择适当地基加固方法,对拟建建筑的安全、经济及场地的选择具有重要的实际价值。

2 南汇区东南沿海浅层土的分布特点

本文所指南汇区东南沿海区域主要是指东海镇—老港镇—新港镇—书院镇和芦潮港镇以东及南的大陆架,该区域属长江入海口东南前缘地貌,为冲海积平原,浅部土层为第四系松散沉积,可细分为两个地貌亚单元,即潮坪地貌(Ⅰ区)和河口沙咀沙岛地貌(Ⅱ区),两区划分基本以人民塘为划分界线。

Ⅰ区：其浅部地层结构为①层流塑、松散的围海填土,厚度0.5 m～4.0 m,其下部②3层为稍～中密砂质粉土或粉砂,上部有轻微液化的砂质粉土层,厚度3 m～4 m,②3层下卧层为③层淤泥质粉质黏土,局部夹砂质粉土,土质不均,厚度 2 m～3 m,再下为④层流塑状淤泥质黏土层,厚度大于10 m。土层结构见图1,土层结构及一般物理力学参数见表1。

Ⅱ区：浅部地层结构为：①层松散素填土或耕作土,厚0.3 m～0.5 m,②层(包括②1,②2)“硬壳层”,软可塑～软塑,厚0.5 m～1.0 m,其下卧层为②3层粉土或粉砂,可细分为两个亚层,上部颗粒较细为粉土,稍密,厚度4 m～6 m,局部具轻微液化,下部颗粒较粗为粉砂(局部达到细砂),中密,颗粒较均匀,砂质较纯,厚度2 m～8 m,分布不稳定;再下部为④层流塑状淤泥质黏土层,厚度大于8 m。土层结构见图2,土层结构及一般物理力学参数见表2。

表1 Ⅰ区土层及一般物理参数表

表2 Ⅱ区土层及一般物理参数表

3 主要不良工程地质现象的分布特点

1)无论是Ⅰ区还是Ⅱ区,表部地基土土质含水量均较高、孔隙比较大,土质软弱,均匀性差,地基承载力低,均一般不宜直接作为拟建建筑的基础持力层。2)浅部均有饱和粉土分布,其厚度有从北往南增厚趋势,厚度为7 m～11 m左右,Ⅰ区和Ⅱ区上部3 m左右性质均较差;下部Ⅰ区和Ⅱ区均为中密状砂质粉土或粉砂,局部达到细砂,分布均不稳定,特别是北部分布厚度极不稳定,均有从北往南增厚趋势,厚约2 m～8 m。本区域粉土具强度低、不均匀沉降及轻微液化、施工时有流砂现象等问题,不能满足工程需要,须进行地基加固处理。3)南汇区属长江三角洲东南沿海前缘地貌,为水网地区,明、暗浜较发育,但深度较浅,一般为自然地坪下3 m左右,浜底均为粉性土。4)本区域地下水均为孔隙潜水,水位埋藏较浅,且随季节变化。

4 本区域常用地基加固方法

4.1 换填法

根据本区域内浅层土的分布情况,对于Ⅰ区浅层土来说,如果采用换填法,基坑开挖工程量较大,费用较高,处理深度不足,故本区换填法基本不适用;而对于Ⅱ区,若②层土分布具有一定的厚度,如能够满足拟建物的荷载及变形要求,换填法可用于Ⅱ区内的明、暗浜区的加固处理。

4.2 桩基

桩基具承载力高、质量较易控制,但相对基础投资较大,对于荷载较大的拟建物较为经济合理,对于轻型建筑就显得基础费用较高,而不尽合理。鉴于本区域内浅部粉性土均匀性差、夹黏性土,并具有轻微液化问题,不宜作为桩基持力层。对于本区域的地基加固采用桩基,其基础投资的比例相对较高,而且没有充分利用区域内粉性土强度相对较好的特点,对将来区域内可能的拟建建筑,桩基的地基加固方法可能相对较小。

4.3 强夯法

强夯法加固软弱地基,因其设备简单、操作方便、效果显著、质量容易控制、经济效益好,得到广泛应用。强夯法适用于碎石土、砂土、一般黏性土、杂填土的加固,对于饱和粉土需辅以配合手段,如降低地下水或填石,可以取得良好效果。

根据区域内浅层土的分布情况及场地地下水较高的特点,本区域强夯法可采用降水强夯和填石强夯两种方法。

分析Ⅰ区内浅层土的分布特点,宜采用填石强夯法,即在淤积土上填石形成硬壳层后强夯。

对于Ⅱ区浅层土层的分布特点来说,降水强夯和填石强夯均适用。因Ⅱ区表部分布相对较好的②层土,采用降水强夯更为经济,但对于Ⅱ区内的明、暗浜区的地基加固,宜采用填石强夯。

根据我院在同类型场地的试验研究,只要夯击能配备适当(2 000 kN～4 000 kN),强夯后土层的各种指标均有不同程度的提高,原位试验的静探和标贯指标增长最为明显,土体强度明显增加而且趋于均一,其中地表下2 m～5 m间指标增幅最大,7 m以上各种指标有变化,7 m以下不明显。可见,对于南汇区东南沿海浅层土地基加固采用强夯法较为适宜,既解决了浅部土强度低、不均一的问题,而且可能消除浅层粉土的液化,若强夯能配备适当(2 000 kN～4 000 kN),处理影响效果深度与本区域内不良地质现象分布深度基本相适应。

5 结语

1)南汇东南沿海浅层土地基加固采用强夯法较为经济适宜,但应根据不同表层土的分布情况,采用不同的强夯方案。2)应根据场地内不良地质现象的分布深度,采用不同的夯击能,有针对性地进行强夯,可达到理想的效果。3)区域内的拟建建筑,宜根据其荷载情况及其设计参数,确定采用强夯法还是桩基进行地基加固,而换填法在本区域内仅宜用于局部处理。

[1] DGJ 08-37-2002,岩土工程勘察规范[S].

[2] DGJ 08-40-94,地基处理技术规范[S].

[3] DGJ 08-11-1999,地基基础设计规范[S].

[4] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[5] GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].