臨海大面積水系場地的建筑地基處理施工技術

潘志灝

1. 同濟大學 上海 200092；2. 上海同濟建設有限公司 上海 200092

1 工程概況

本工程位于上海浦東新區(qū)老港鎮(zhèn)東，施工現(xiàn)場內(nèi)部及場地周邊為養(yǎng)殖蝦塘，四周較空曠。場地東側為東海海岸線，圍墻紅線距東海海堤約340 m，北側為規(guī)劃中的拱極路，現(xiàn)為5 m寬的混凝土機耕路。

本工程基地面積133 820 m2，總建筑面積7 359.63 m2，分為辦公區(qū)和庫房區(qū)：

（a）辦公區(qū)總占地面積16 827 m2，建筑面積1 401.5 m2；

（b）庫房區(qū)總占地面積116 993 m2，建筑面積5 958.13 m2，主要建筑是16 棟獨立的倉庫以及與之相對應的防爆混凝土墻；

（c）本工程所有建筑物均設計為采用PHC預應力管樁樁端承載的基礎體系，樁端持力層為第⑦層。

整個施工場地內(nèi)密布養(yǎng)殖蝦塘以及河道，大面積水系占整個基地面積的95%，且水系的平均深度在2.5 m左右，自然地面標高為3.9～4.1 m，即塘底標高平均在1.4～1.6 m之間，按照設計室外地面5.5 m的標高計算，回填的高度達3.9～4.1 m，整個場地的平整土方量達60 萬m3。

擬建場地以蝦塘為主，紅線范圍內(nèi)蝦塘面積占總面積約95%。塘埂地勢有一定起伏，勘察期間測得地面標高一般為3.36～4.76 m，蝦塘水面標高一般為2.31～3.31 m。

因擬建場地長時間作為養(yǎng)殖類蝦塘使用，因此在塘底部淤積有一定厚度的淤泥，塘埂為雜填土堆積形成。在塘底淤泥下厚2.0～4.0 m為新近吹填土，同時擬建場地缺失第⑥層硬土層分布，屬古河道沉積區(qū)。

2 工程技術難點

（a）由于施工工期緊，倉庫區(qū)必須在6 個月內(nèi)交付使用，且本工程場地平整土方回填量近60 萬m3，而進出場地的道路僅為一條鄉(xiāng)村機耕路，場地平整工作量巨大，如何在最短時間內(nèi)完成施工場地的平整工作是本工程的難點。

（b）傳統(tǒng)的回填土方或者吹砂回填方法要求回填完成后需要較長的后期地基處理時間，在地基處理期間，工程將陷入待工的境地，無論從時間上還是經(jīng)濟上均不經(jīng)濟，如采用傳統(tǒng)的后期處理方法將嚴重耽誤本工程按時完工、按時交付使用。因此如何在最短的時間內(nèi)完成對大面積水系場地的回填后地基處理，以及如何在回填完畢后在最短的時間內(nèi)能夠進行建筑物的基礎階段的施工工作是本工程的主要難點。

3 施工方案選定[1-6]

經(jīng)比較，本工程場地回填方案確定為干砂回填+土方回填+吹砂回填的綜合性施工方法，如圖1所示。

3.1 各回填方式范圍的確定

因辦公區(qū)靠近施工場地的出入口，因此首先回填辦公區(qū)部分，并且向南依次推進至南側用地紅線，該區(qū)域為干砂回填區(qū)域，利于辦公區(qū)首先進行樁基礎施工。

圖1 不同回填區(qū)域劃分

北側20#、22#蝦塘用于綠化土的儲備，并按施工情況將8#蝦塘回填完畢。綠化土用于5.0～5.5 m標高的回填。

其他部位采用吹砂回填方式進行場地回填，21#、23#蝦塘作為備用砂儲備區(qū)進行吹砂回填。備用砂用于3.9～5.0 m標高的回填。

3.2 干沙回填區(qū)域回填后處理方案

干沙回填區(qū)每回填厚600 mm即采用40 t 震動碾壓壓路機往返振動碾壓14 遍，碾壓完畢后再進行回填施工，如此反復操作直至回填至滿足樁基施工所要求的標高。

3.3 吹砂回填區(qū)域回填后處理方案

（a）集水井+井點降水。采用預先布置集水井的方式排水，集水井采用鋼筋籠外包透水土工布的形式，在吹填之前，預先固定于原蝦塘底部，每700 m2布置1 口集水井。采取必要措施保證吹填過程中集水井不被沖走，集水井不會被吹填砂掩埋。吹填完畢后，及時用水泵排出集水井積水。排水流向：集水井→強排水到場地外。利用輕型井點系統(tǒng)，對新吹填土進行井點降水。井點降水應從吹填完成開始直至整個施工完成。降水設備及其部件在組裝前，必須檢查和清洗，濾管在運輸、裝卸和堆放時應防止損壞。井管安裝完畢后，應進行試抽，并全面檢查管路接頭質量、出水狀況和機械運轉情況，及時維修或更換故障設備。

（b）鋪設40 cm 建筑垃圾墊層。吹填完成，并經(jīng)過一定時間降水，場地土性有一定提高，能滿足建筑垃圾鋪設施工條件后，在打樁區(qū)域的場地表層鋪設40 cm 建筑垃圾。建筑垃圾應嚴格控制其塊粒大小，以免影響后期施工。

（c）振動碾壓。水位下降至地表下2 m，采用14 t 壓路機往返靜壓5～7 遍，每遍間隔時間不少于1 d；靜壓之后，采用14 t壓路機往返振動碾壓5～7 遍，每遍間隔時間不少于1 d；壓路機行走速度不超過4 m/s，按回環(huán)重疊式碾壓路線重復振動碾壓。碾壓施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場施工效果，可以作適當調(diào)整。

3.4 黏土回填區(qū)域回填后處理方案

本工程黏土區(qū)域回填后經(jīng)過擊實試驗，確定黏土填料的最大干密度和最優(yōu)含水量，最優(yōu)含水量為20%。當實際含水量超過20% 時，采用摻入適量的石灰并分層攤鋪碾壓，每層攤鋪厚度不超過30 cm。碾壓壓實系數(shù)不小于0.94。石灰樁采用洛陽鏟或用鋼管打入擠壓成孔，Φ200 mm，入土深度3 m，間距1.0 m，梅花形布置。

石灰樁采用新鮮生石灰，有效氧化鈣（CaO）含量不低于70%，粒徑不應大于70 mm， 含粉量（即消石灰）不超過15%。生石灰與摻合料的體積比為1∶2，摻和料含水量控制在30%左右。

4 主要創(chuàng)新點

4.1 場地回填平整創(chuàng)新點

因為工期緊迫，本工程場地回填平整采用了回填干砂+回填土方+吹砂回填3 種施工措施相結合的方法進行場地平整處理，將施工時間及空間資源利用至最大化。并且合理安排回填施工流程，根據(jù)回填方法的效率以及建筑基礎結構的埋置深度安排第一次回填標高，既能確保建筑基礎結構能夠在回填后以最快的速度開始施工，做到回填與基礎結構施工零間隔，又避免了基礎結構施工時開挖深度過深對基礎施工帶來的影響，而且節(jié)省了基礎開挖的工作量及時間。

4.2 吹砂回填場地地基處理創(chuàng)新點

4.2.1 排出吹砂場地自由水體的創(chuàng)新點

采用集水井+井點降水的方式排出吹砂過程中帶入場地內(nèi)的水體，由于施工時間原因，無法在場地內(nèi)預先布置盲溝、明排水溝等形成網(wǎng)格狀的排水體系，因此采用了成型的集水井收集砂體內(nèi)的自由水，再由抽水泵排出場地外，該成型集水井采用鋼筋籠外包透水土工布的形式，根據(jù)吹砂的區(qū)域劃分可以重復使用，再配合輕型井點對場地進行降水。經(jīng)過10 d降水后基本能滿足挖土機的行走。

4.2.2 對場地進一步碾壓

吹填完成后并經(jīng)過10 d降水，場地土性有一定提高，能滿足建筑垃圾鋪設施工條件后，在打樁區(qū)域的場地表層鋪設40 cm 建筑垃圾。但建筑垃圾應嚴格控制其塊粒大小，以免影響沉樁施工。建筑垃圾鋪設完畢后采用14 t 壓路機往返靜壓5～7 遍，每遍間隔時間不少于1 d；靜壓之后，采用14 t 壓路機往返振動碾壓5～7 遍，每遍間隔時間不少于1 d；壓路機行走速度不超過4 m/s，按回環(huán)重疊式碾壓路線重復振動碾壓。碾壓施工參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場施工效果，可以作適當調(diào)整。

5 主要實施成果

5.1 場地回填平整實施效果

（a）通過3 種方法結合施工的情況下在1 個月內(nèi)回填干砂15 萬m3、土方共6.5 萬m3（其中用于場地紅線內(nèi)的土方3 萬m3，3.5 萬m3作為綠化儲備用土暫時堆放在紅線外空地上）吹砂回填共18 萬m3，總的工作量遠超單一施工方法的工作量。

（b）由于干砂回填采用砂粒徑大于0.075 mm的顆粒超過總質量85%、小于0.075 mm的顆粒含量小于總質量5%的細沙，經(jīng)過碾壓后很快形成承載力，在1 個月內(nèi)完成后期的場地地基處理，滿足下部工序即樁基礎施工的要求，滿足300 t靜壓樁機的施工條件，按照建筑物位置劃分區(qū)域，完成一塊施工一塊，避免工人出現(xiàn)待工現(xiàn)象，于此同時吹砂場地正在進行吹砂工作，從而形成流水施工，加快了施工進度。

5.2 吹砂回填場地地基處理實施效果

通過集水井+輕型井點降水對吹填場地近15 d的處理，場地土性有很大程度提高，根據(jù)現(xiàn)場實測，吹填砂平均Ps值達到1.0 MPa左右，能滿足建筑垃圾鋪設施工條件，通過約5 d的鋪設作業(yè)，再經(jīng)過碾壓整平，可以滿足一般施工設備的操作要求，達到300 t靜載樁機的行走及施工要求，每個吹填砂區(qū)域的吹填作業(yè)及后期地基處理時間僅使用了1 個月左右，相比其他處理方法速度提高很多。

6 結語

臨海大面積水系場地的建筑地基處理施工技術的成功應用具有十分積極的意義，對類似工程的建設具有一定的參考意義。