陈鹏飞

上海勘察设计研究院（集团）有限公司 上海 200093

在高填土状态下，大面积堆载将在邻近一定范围内引起土体和建筑物的沉降与水平位移，同时由于不同位置点产生的沉降量存在较大差异，故可能引起建（构）筑物的倾斜或管线拉断。此外，高填方在软弱地基上产生的水平位移或水平力会在建筑物桩基上产生较大的水平剪力或弯矩，对建筑物的桩基稳定性产生负面影响。

因此，在大面积堆土工程中，为保证建筑物的稳定性并能如期投入正常使用，需要对高填土引起的竖向和水平变形进行估算分析，并实施有效的控制措施。杨石飞[1]通过收集并分析多项实测资料，并结合工程实际，总结了大面积堆载变形的一般规律，发现与小面积堆载相比，大面积堆载具有变形量大、影响范围广、固结时间较长等特点。唐燕蕾等[2]采用有限元计算方法分析了大面积堆载引起的沉降和水平位移发展规律，以及各影响因素对变形量空间分布的影响，并通过与实测资料对比，获得了大面积堆载对周边环境影响的定量分析方法。罗国权[3]对某重工业厂房由于大面积堆载所造成的最终变形量进行测算，提出地基整体加固法的事故治理方案，给出了采用深层搅拌桩对地基进行加固处理的原理及实施方案。

本文以上海市临港地区南汇新城星空之境海绵公园DBO项目为背景，阐述了不采取任何措施下的堆土变形。然后在不同地基处理方法下对堆土的沉降和水平位移进行估算分析，并进行同期变形量比较，最后总结了2种处理方法的优、缺点，可为同类工程提供参考。

1 工程概况

拟建南汇新城星空之境海绵公园DBO项目实施用地面积约为574 658 m2，其中绿地面积约为413 230 m2，水域面积为161 428 m2。本工程地理位置如图1所示。

图1 工程地理位置

本工程共有5处较大的堆土区域，分别为律动星球（最大堆高10.0 m）、星动广场（最大堆高9.0 m）、观天之丘（最大堆高6.0 m）、星际迷宫（最大堆高6.0 m）以及活力之丘（最大堆高5.0 m）。其中，律动星球堆土区域中建有环形建筑（2层）。除以上区域，场地内还分布有其他零星堆土区，但最大堆高均小于3.0 m。另外，场地内有1处挖方区域（星海荡漾），挖深约2.5 m。本项目的堆土与挖方区域位置及高度如图2所示。

图2 项目堆土与挖方区域位置及高度

2 场地工程地质条件

经勘察揭露，在深度76.30 m范围内地基土主要由黏性土、粉性土和砂土组成，分布较稳定，一般具有成层分布的特点。按其沉积年代、成因类型及物理力学性质的差异，依据上海市工程建设规范DG J08-37—2012《岩土工程勘察规范》相关条款，可划分为7个主要层次。

3 竖向和水平变形分析

3.1 不采取任何措施下的堆土变形量

根据上海地区工程经验，在与本工程相似的地质条件下，如果不采取任何加固措施：堆载高度4～5 m时，堆载中心将产生50～70 cm的最终地面沉降；堆载高度8～10 m时，堆载中心将产生120 cm以上的最终地面沉降；当堆载高度达到10 m以上时，堆载中心将产生150 cm以上的最终地面沉降；堆载施工结束时土体的固结度大概为70%，工后残余变形较大。

此外，堆载还将引起周围邻近区域内土体的水平位移。根据上海地区工程经验和实测资料，若不采取地基处理措施而仅通过施工控制加以调节，堆载高度在4～5 m时，堆体边坡处地面将产生20 cm左右的水平位移；堆载高度在8～10 m时，堆体边坡处地面将产生40 cm左右的水平位移；堆载高度达到10 m以上时，堆体边坡处地面将产生50 cm以上的水平位移；堆载对周边环境的影响范围一般为30～50 m，超出此范围，堆载的影响并不显著。

3.2 不同地基处理方案的提出

为有效控制堆土变形，以保障邻近堆载区域拟建建筑物的安全，根据场地地基土分布规律、周围环境条件和已有工程经验，本工程地基处理可能选用的几种方案如下：

1）采取合理的堆载施工控制措施，让不利于周边环境的土体变形尽早发生，以尽量减少工后变形，从而减少堆载对建筑物的不利影响。可采用分级加载的方式，即每级加载后记录监测沉降量、水平位移、超孔隙压力等数据，待稳定后再加下级荷载。

2）采取复合地基处理措施，即采用桩基进行加固，在地基中设置预制桩等竖向增强体，桩身穿越深厚的软黏性土层，桩端位于第⑥层或第⑦层，可有效减少地基变形。

3.2.1 分级加载方案

采用分级加载可提高地基承载力，控制总沉降量。以本项目纯堆土区域（最高9 m）为例，建议可分三级加载，每级堆载时间及估算沉降量如表1所示。

表1 分级堆载时间及估算沉降量

堆土期间对竖向变形、水平位移及孔隙水压力进行监测，根据监测结果控制堆土速度。竖向变形每天不宜超过10～15 mm，水平位移每天不宜超过4～7 mm，孔隙水压力系数不宜大于0.6。

设置竖向排水通道，如插入塑料排水板，以加快土体固结速度，缩短工期。塑料排水板施工应进行专项设计。拟建场地浅部分布有土性较佳的第②3层粉土、砂土层，厚度较大，应选用适宜的插板机。

由于浅部第②3层粉土、砂土为良好的透水层，有利于土体的固结和孔隙水压力消散，因此在工期允许的情况下，也可不设置竖向排水通道。

堆载结束后休止2个月以上，使土体变形大部分发生，保证地基土稳定，控制工后残余变形，之后开始拟建建（构）筑物施工，施工过程中主要考虑对桩基的保护和对建筑物差异沉降的控制。

3.2.2 桩基加固方案

采用桩基进行加固，对于浅部地基，桩型可采用（200 mm×200 mm）～（250 mm×250 mm）的预制方桩，布桩间距为（2 m×2 m）～（2.5 m×2.5 m），桩端位于第②3层，其地基强度一般可加固至设计要求。对于覆土建筑或高堆土区域（6.0～10.0 m），可结合拟建建筑物桩型，采用φ400～φ500 mm的PHC管桩，布桩间距为（3 m×3 m）～（4 m×4 m），桩身穿过较弱的第④、⑤层黏性土，桩端位于第⑥层或第⑦1层，可显著提高地基承载力及减少沉降。

3.3 2种方案变形量的估算分析比较

根据本次详勘揭露地层资料，结合类似工程经验，以上2种地基处理方法的部分典型区域堆土估算变形量如表2所示。

从表2可以看出：若采用预制桩复合地基法，可有效减少堆土变形40%～70%（桩越长效果越好），且土体工后残余变形小，有利于降低堆土对周边拟建建（构）筑物的影响，缺点是造价高，且预制桩施工时有明显的挤土效应。

表2 不同地基处理方法的估算变形量

4 结语

1）高填土会在邻近一定范围内引起堆土和建（构）筑物的沉降和水平位移，目前的主要变形控制方案有分级加载和复合地基处理法。前者是为了让不利变形尽早发生，以减少工后变形，保证建筑物的稳定性，后者是设置预制桩等竖向增强体来直接减少地基变形。

2）分级加载方案具有价格较低、消耗材料较少的特点，但施工周期较长，总沉降量和水平位移均较大，可能会对环境造成一定的影响。预制桩加固方案的地基处理深度可根据设计要求确定，施工快捷，加固效果佳，且加固范围可大可小，但加固费用较高，施工期间对环境有一定的影响（沉桩挤土）。

3）经变形量估算分析，采用预制桩复合地基法的变形控制效果更好，且在同等条件下，桩越长变形量越小，且残余变形小，但是造价相对较高。设计时应综合考虑变形控制、工期、造价等多种因素，选择适宜的地基处理方法。