大型植物園項目高堆土巖土工程評價實錄

賈 海

(上海申元巖土工程有限公司，上海 200040)

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大型植物園項目高堆土巖土工程評價實錄

賈 海

(上海申元巖土工程有限公司，上海 200040)

以上海辰山植物園項目工程為背景，結(jié)合場地的地質(zhì)條件，從綠環(huán)堆筑體區(qū)段劃分、綠環(huán)堆筑體Ⅰ，Ⅱ區(qū)段、綠環(huán)堆筑體Ⅰ，Ⅱ區(qū)段過渡區(qū)域等方面，對綠環(huán)堆筑區(qū)進行了巖土工程評價，得出了一些有價值的結(jié)論。

植物園，綠環(huán)堆筑區(qū)，巖土工程，地基處理

1 工程概況

擬建某大型植物園項目位于上海市松江區(qū)佘山山系中的辰山地帶，總規(guī)劃面積約201.655 hm2。擬建建(構(gòu))筑物包括建筑工程、橋梁工程、人工地形堆筑(綠環(huán))、河道開挖及整治工程、人工湖等景觀項目。該植物園最大的特色之一是圍繞整個公園布置的高約12 m的綠環(huán)，如此大規(guī)模的綠環(huán)對巖土工程勘察提出了很高的要求，綠環(huán)對相鄰建筑的影響、對基礎(chǔ)的影響成為了勘察的重點。

2 地質(zhì)條件概述

擬建場區(qū)內(nèi)辰山位于上海西南部青浦、松江一帶的北干(竿)山—鳳凰山—薛山—東佘山—西佘山的山丘帶上，該山丘帶近乎平行于近側(cè)北東約50°方向的楓涇—川沙大斷裂帶，屬沿大斷裂噴發(fā)的沿北東方向展布的火山錐。根據(jù)本工程地質(zhì)調(diào)查成果，擬建場區(qū)內(nèi)辰山坡面平緩(坡度約20°～30°)，巖性為火山熔巖，地質(zhì)構(gòu)造簡單，有柱狀節(jié)理(傾角約80°)，節(jié)理、裂隙發(fā)育程度較弱(不足2%)，裂隙面間距小且無連通性，巖體較完整。經(jīng)本次勘察表明，擬建場區(qū)地層結(jié)構(gòu)主要由第四紀(jì)松散堆積物和其下隱伏的侏羅系上統(tǒng)的火山熔巖(主要為酸性流紋巖，局部夾凝灰?guī)r及火山碎屑巖等)構(gòu)成；在山區(qū)及沿山區(qū)域基巖直接出露。根據(jù)本次揭露，擬建場區(qū)主要為全新統(tǒng)(Q4)、上更新統(tǒng)(Q3)及侏羅系上統(tǒng)基巖(J3j)地層。綠環(huán)區(qū)域為全新統(tǒng)地層，主要由沖海積的粘性土組成，上部為褐黃～灰黃色粘土層；中部自上而下為灰色淤泥質(zhì)土層、灰色粘土層及暗綠～草黃色硬土層；下部為海積的灰色粘土層，局部區(qū)域還沉積灰色砂質(zhì)粉土及粉砂層。

3 綠環(huán)堆筑區(qū)巖土工程評價

3.1 綠環(huán)堆筑體區(qū)段劃分

根據(jù)堆土對建筑的影響把綠環(huán)堆筑體劃分為兩個區(qū)段：

Ⅰ區(qū)段：鄰近擬建各主要(建)構(gòu)筑物的堆筑體，若處理不當(dāng)，該區(qū)堆土易引起擬建主入口建筑較大的附加沉降，使其樁基產(chǎn)生負摩阻力和水平推力作用，并使擬建物基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的不均勻沉降，是本工程地基處理的重點和難點，下文均簡稱為Ⅰ區(qū)；

Ⅱ區(qū)段：遠離擬建各主要(建)構(gòu)筑物的綠環(huán)堆筑區(qū)，該區(qū)堆土?xí)茐脑械鼗恋钠胶鉅顟B(tài)，產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力和工后沉降，但對擬建建筑無明顯影響，下文均簡稱為Ⅱ區(qū)。

3.2 綠環(huán)堆筑體Ⅰ區(qū)段的主要巖土工程問題及解決方案

根據(jù)設(shè)計方案，堆土與建筑物兩側(cè)緊密銜接，兩側(cè)土體將對擬建各主要(建)構(gòu)筑物產(chǎn)生較大的水平荷載，同時兩側(cè)土體產(chǎn)生的超載也會引起擬建各主要(建)構(gòu)筑物兩側(cè)較大的附加沉降，從而引起樁側(cè)負摩阻力等一系列的巖土工程問題：

1)高填土對建筑上部結(jié)構(gòu)的水平應(yīng)力問題；2)高填土引起的地基土水平附加應(yīng)力問題；3)高填土引起的地基土附加沉降及擬建物樁基負摩阻力問題；4)高填土引起的地基土體差異沉降問題。

防治及處理方案：由于以上巖土工程問題主要由堆土體自重產(chǎn)生的荷載引起，因此其解決方案從根本上可采用以下原則進行處理：1)加強整體剛度(即進行整體加固，包括綠環(huán)堆筑體坡體加固、擬建科研中心樁基加固、堆筑區(qū)地基土加固等)；2)減小堆筑體荷載(即減輕堆筑體自重，為堆筑區(qū)采用適當(dāng)?shù)妮p質(zhì)堆填材料)，一般可綜合采用以上兩個原則進行治理；3)合理安排施工順序，即先進行Ⅰ區(qū)段的綠環(huán)堆土，待變形穩(wěn)定后再進行科研中心的施工。

對本工程而言，Ⅰ區(qū)段的巖土工程問題可以采用多種方案進行解決：

1)局部輕質(zhì)EPS材料+表層覆土方案。2)地基處理+分級堆土方案：塑料排水板+分級堆載加固方案；水泥攪拌樁方案；路堤樁(沉降控制復(fù)合樁基)方案。

本工程地基處理問題較為復(fù)雜，具體的地基處理方案，設(shè)計方可綜合考慮處理效果、經(jīng)濟、工期等各方面因素進行比較后選用，或者選用其他有設(shè)計經(jīng)驗的地基處理方案。為減小綠環(huán)堆筑對擬建溫室主體部分樁基的影響，宜先進行綠環(huán)堆筑體和擋土墻的施工，在固結(jié)穩(wěn)定后再進行建筑部分的施工。

3.3 綠環(huán)堆筑體Ⅱ區(qū)段主要巖土工程問題及解決方案

經(jīng)本次勘察發(fā)現(xiàn)，擬建場區(qū)地面下深部20.0 m范圍內(nèi)分布均為粘性土，淺部土層(埋深14 m以內(nèi))的土質(zhì)軟弱、含水量大、壓縮性較高。Ⅱ區(qū)堆筑體堆土范圍較大，堆土高度一般約5.5 m～16.0 m(絕對標(biāo)高)，對地基土?xí)a(chǎn)生較大的超載，易引起軟弱土層的剪切破壞形成滑移面，從而造成地基土失穩(wěn)現(xiàn)象。同時，在堆筑體堆筑過程中施工不當(dāng)時，也有可能產(chǎn)生堆筑體自身坡體失穩(wěn)現(xiàn)象。

針對以上問題，在綠環(huán)堆筑區(qū)施工時可采用如下解決方案：

1)分級加載方案。擬建場地淺部地基土土質(zhì)差、地基承載力較低、壓縮性較高，而本場地堆土范圍較大，堆土高度較高(最高可達12.5 m左右)，一次性加載場地存在整體穩(wěn)定問題，需要考慮分級加載，每級堆載的高度和加載時間由地基固結(jié)情況和高填土地基整體穩(wěn)定情況來確定，下一級填土堆載必須在前一級填土堆載穩(wěn)定后方可實施。2)地基處理方案。本工程綠環(huán)堆筑必然會引起地基土的沉降問題和穩(wěn)定性問題，由于Ⅱ區(qū)堆筑體對沉降控制沒有特殊要求，因此穩(wěn)定性問題(即加強地基土固結(jié)度問題)成為地基處理的控制因素。本工程Ⅱ區(qū)堆筑體從工期、經(jīng)濟性角度出發(fā)，可盡量實現(xiàn)自然堆筑，如工期限制或有其他需要，可適當(dāng)采取地基處理方案，并結(jié)合一定措施加快地基土固結(jié)。

3.4 綠環(huán)堆筑體Ⅰ，Ⅱ區(qū)段過渡區(qū)域的主要巖土工程問題及解決方案

Ⅰ區(qū)綠環(huán)堆筑與Ⅱ區(qū)堆筑由于離擬建各主要(建)構(gòu)筑物的遠近不同，采取的處理方式和控制標(biāo)準(zhǔn)可能有一定的差別，因此兩區(qū)段過渡區(qū)域需根據(jù)施工工況采取相應(yīng)的處理措施。

若Ⅰ區(qū)采用輕質(zhì)材料進行填充，那么Ⅰ，Ⅱ區(qū)地面荷載將存在較大的差異，建議過渡區(qū)分區(qū)接觸面采用臺階式緩坡處理，使堆載有一個漸變過程，從而使變形、沉降更加均勻；若Ⅰ區(qū)不采用輕質(zhì)材料填充，而是以地基處理方式為主，則兩區(qū)之間的差異主要在于處理后的地基土強度差異，此時兩區(qū)過渡段宜采用相同的處理方法，在一些設(shè)計參數(shù)如排水板長度、間距等分區(qū)逐步過渡。

3.5 綠環(huán)堆筑區(qū)最終方案

通過勘察成果建議和設(shè)計計算比較，最終本工程實施針對性方案如下：

1)主體建筑物基礎(chǔ)采用樁基；2)緊鄰主體建筑的綠環(huán)實施減沉路堤的地基處理方法；3)遠離主體建筑的綠環(huán)實施預(yù)排水固結(jié)地基處理方法；4)路堤樁范圍外綠環(huán)盡可能先行堆筑，減少工后沉降；5)通過多種途徑使得擋土墻水平力相互平衡，包括加筋土直立擋墻。

4 結(jié)語

1)近綠環(huán)的擬建各主要(建)構(gòu)筑物基礎(chǔ)采用樁基，根據(jù)擬建物周邊環(huán)境，擬建物樁基礎(chǔ)的樁型宜首選預(yù)制樁(方樁或PHC管樁)。在采用預(yù)制樁時，沉樁過程中應(yīng)控制預(yù)制樁施工周圍道路的影響，施工過程中可選用擠土效應(yīng)相對較小的PHC管樁，或在沉樁流程中合理安排沉樁順序，并對周圍道路及管線采取一定的保護措施，對靠近河流的樁基施工時，尤其要注意對河岸進行防護。

2)本工程大面積的綠環(huán)堆筑體根據(jù)其對鄰近建筑體的影響可分為兩個區(qū)域，即對擬建物有明顯影響的Ⅰ區(qū)和對擬建物無明顯影響的Ⅱ區(qū)。Ⅰ區(qū)堆筑體由于堆土高、離建筑體較近，易使鄰近建筑體樁基產(chǎn)生較大的附加沉降、明顯的不均沉降及樁基負摩阻力等問題，相應(yīng)的解決方案可考慮采用輕質(zhì)局部EPS輕質(zhì)材料+表層覆土方案，或采用塑料排水板+分期堆載加固方案、水泥攪拌樁方案及路堤樁方案等地基處理手段。最終確定緊鄰主體建筑的綠環(huán)Ⅰ區(qū)實施減沉路堤的地基處理方法。

3)綠環(huán)Ⅱ區(qū)堆筑體由于堆土較高、堆土面積大，一次性堆筑易引發(fā)地基土地不穩(wěn)定等問題，因此在施工時宜實行分級堆筑，盡量自然堆筑，也可考慮采用文中所提到的地基處理手段，同時還需注意對堆筑體坡體穩(wěn)定性控制，加強坡體穩(wěn)定性和坡面防護。在綠環(huán)施工時應(yīng)注意施工監(jiān)測，實行信息化施工，以保證施工安全。最終確定遠離主體建筑的綠環(huán)Ⅱ區(qū)實施預(yù)排水固結(jié)地基處理方法。

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[5] 賈水鐘,李 偉,李亞明,等.辰山植物園主入口建筑西側(cè)高填土不利影響的控制處理措施[J].工業(yè)建筑,2011,41(11):20-24.

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On evaluation record of tall mound geotechnical engineering of some large-scale botanic garden

Jia Hai

(ShanghaiShenyuanGeotechnicalEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200040,China)

Taking Chenshan botanic garden project in Shanghai as the background, the paper combines the geological conditions of the sites, undertakes the geotechnical engineering evaluation from the classification of green-ring mound, green-ring mound Ⅰ, green-ring mound Ⅱ, and transitional section of Ⅰ District and Ⅱ District, so as to provide some valuable conclusion.

botanic garden, green-ring mound , geotechnical project, foundation treatment

1009-6825(2016)16-0087-02

2016-03-28

賈 海(1980- )，男，工程師

P642

A