软弱地基堆载预压加固处理分析*

 李鑫奎1，王伟良1，马  盛2

 （1．上海建工集团股份有限公司，上海201114；2．上海市机械施工集团有限公司，上海200072）

[摘要]中国博览会会展综合体室外展场地基天然承载力不能满足使用要求，设计采用堆载预压法对软弱地基进行处理。施工过程中采取了一系列措施，用以提高预压效果并防止不均匀沉降，同时对预压全程进行了监测，根据预压效果总结了堆载预压法施工关键点。

[关键词]地基；加固；堆载预压；沉降；监测

[中图分类号]TU753 [文章编号]1002-8498(2016)07-0082-03

1工程概况

 中国博览会会展综合体室外展场项目位于上海市虹桥商务区规划范围内，设计面积为10万m2，其中7万m2为35kPa荷载使用区，3万m2为50kPa荷载使用区，针对50kPa荷载使用区进行堆载预压处理，设计堆载压力为50kPa，按实际土方密度折算堆载高度为3. 3m。堆载时间不少于180d，且连续5d实测沉降速率≤1.5mm/d，总沉降量达到400mm方可卸载。

2  工程地质条件

 地质勘察资料显示，该场地大部分位于正常地层分布区，局部受古河道切割，在所揭露的65. 30m深度范围内，属第四纪上更新世Q3至全新世Q4沉积物，主要由黏性土、粉性土及砂土组成。堆载预压主要针对第3层淤泥质粉质黏土以及第4层淤泥质黏土进行处理。场地土层物理力学性质如表1所示。

3  施工工艺

3.1  施工工艺流程

 50kPa荷载使用区承载力要求高，为达到设计要求，首先对原地表进行清理，清除原地面种植土和杂填土，清除厚度约为1m（河塘、暗浜清淤至原状土），然后分层碾压回填至4. 600m设计标高，除清淤区域外，其他区域平均回填厚度约为1.5m。

 回填至设计标高后开挖排水盲沟，之后回填50cm厚砂垫层，盲沟和砂垫层用于孔隙水的汇集和排出。砂垫层铺设完成后打设塑料排水板，塑料排水板为孔隙水渗流提供通道，排水板打设完成后铺设土工布，最后进行土方堆载预压。

 工艺流程为：表面清理→碾压回填→回填检验→开挖盲沟→回填砂垫层→打设排水板→铺土工布→安装监测仪器→堆载→卸载。

3. 2分层回填

 分层碾压回填是地基处理一个关键环节，回填施工质量直接影响地基处理的效果。分层碾压回填主要影响因素有：回填土质量、土体含水率、分层厚度、平整度、碾压遍数等。大面积回填施工前需要进行试验段施工，通过试验段确定回填碾压参数。经试验段验证，松铺厚度为30cm，土体含水率在12%～18%，压实度均能满足要求。

 由于场地内存在河道和暗浜，该部分回填土与周围原状土密实度不同，极易造成不均匀沉降，经研究分析采用了适当放缓边坡、加大台阶的方法，增大了搭接长度，有效避免了不均匀沉降。

 经过理论计算，表面预压后场地中心沉降>500mm，边缘沉降为350mm，如果场地按统一标高回填，堆载后则形成锅底形低洼，因此回填时需要根据预测的沉降量加大回填标高，方能确保堆载预压后场地标高与设计相符。严格按沉降曲线进行回填以及严格控制超填部分压实度，是超高回填施工的重点。

3.3  排水盲沟及排水板施工

 堆载时在压力作用下土体中的孔隙水沿排水板排出，土体逐渐固结，地基发生沉降，同时地基强度逐步提高。沿排水板排出的水经汇流后进入盲沟，然后沿盲沟排出堆载区域外，因此盲沟和排水板施工质量直接影响到堆载预压的效果。

 排水板施工应严格按设计深度和密度进行，由于堆载预压区域广，地层起伏变化大，排水板插入深度需要根据地质勘察报告分别控制，防止排水板打入深度不够影响最终预压效果。

 为确保孔隙水能够顺利排出，应适当加密盲沟布置，控制盲沟开挖截面，加大盲沟开挖坡度。另外，盲沟开挖坡度的确定需要剔除场地中心与边缘沉降不同导致的坡度损失。排水盲沟回填碎石的级配和密实度也是控制的关键点之一，直接影响盲沟排水性能和盲沟位置的不均匀沉降。

3.4堆载

 堆载在整个施工环节中往往不受重视，实际上土方堆载在很大程度上也影响着预压效果。土方堆载应分层进行，避免造成局部地面压力突然增大，破坏原状地基。另外，要确保回填土方的密度，避免堆载荷载达不到设计要求。根据实际工程经验，土方堆载后需要在顶部修筑排水坡和排水沟，并做好边坡防护，防止雨水冲刷造成边坡破坏，本工程采用了黑网加植草的防护方式，实践证明这种做法既能保护边坡、防止扬尘又能美化环境。

4施工监测

 为掌握堆载预压效果，预压过程中对堆土顶面沉降、堆载地面沉降、土体分层沉降、分层孔隙水压力等进行监测。其中，堆土顶面布置42个测点，堆载地面布置42个测点，土体分层沉降布置8个测点，分层孔隙水压力布置8个测点，测点布置如图1所示。

 为了与人工测点进行校验，本工程选取各测量项目中1个测点采用自动监测系统，该系统基于Zigbee协议研发，具有无人值守、自动不间断测量的优点，图1中圆圈为自动化测点布置位置。

5堆载效果分析

 土方加载完成后7d，各盲沟排水端开始出水，起初水流量较小，随着堆载时间的增加，出水量逐渐增大，至堆载45d左右出水量达到最大，持续7d后水量开始减小。堆载至第5个月，各排水口不再有水流出。

 堆载180d后，堆载地面测点总沉降量最大值为547. 6mm（场地中心位置），最小值为331. 2mm（场地边缘），平均值为452. 1mm，其中沉降量>400mm的测点比例为86. 9%；堆载地面测点最近7d实测最大沉降量为5. 6mm，速率为0.8mm/d。

 加载开始至加载结束，各测点的孔隙水压力基本呈上升趋势，上升趋势持续时间为7~ 14d，各测点孔隙水压力达到最大值后便陆续开始下降。其中，最大超孔隙水压力数值为15. 2kPa，堆载180d后所有测点的超孔隙水压力均<0，孔隙水压力呈现消散状态，且各测点的孔隙水压力变化均比较平稳，堆载面沉降与某测点不同深度孔隙水压力变化如图2，3所示。

土方卸载后进行了荷载试验，试验最大加载为140kPa，荷载板大小为1m×1m，试验结果显示各项数据均达到了设计要求，S4测点P-s曲线及s-1gt曲线如图4，5所示。

6结语

 中国博览会会展综合体室外展场项目50kPa荷载使用区，经过180d堆载预压，卸载后经平板荷载试验检验，各项参数均达到设计要求，预压加固效果达到了预期目标，能够满足后续使用要求。该工程所处位置具有典型的湖沼深层软弱地基的特点，堆载预压的成功实施对其他类似工程具有典型的借鉴意义。

 1)原地面清表、清淤要彻底，避免种植土及淤泥混入回填土中，否则极易造成碾压不密实。

 2)场地回填标高及排水盲沟开挖坡度需要考虑堆载中心与边缘沉降不同对场地标高的影响，确保场地平整及盲沟顺利排水。

 3)排水板插入深度严格按设计标准控制，遵循宁深勿浅的原则，防止所处理地层固结不彻底，造成使用过程中过大沉降或不均匀沉降。

 4)土方堆载应严格按分层堆载施工，并确保堆载土方的密实度，确保预压荷载达到设计要求。

 5)堆载土方顶部做好排水坡和排水沟，并做好护坡，防止雨季边坡冲刷。根据本工程经验，在边坡进行植被防护效果较好，不仅可以起到护坡作用，还能有效避免扬尘。