软基处理的现状及其若干进展

软基处理的现状及其若干进展——以上海地区为例介绍

孙 钧

一、 前言

1. 就全国大范围言，即使对沿海软弱地基，受各地域自然条件和当地施工经验的制约，各类软基的加固、处理方法都有很大不同。现只从上海地区局部情况作扼要介绍，谨供参考。

2. 上海地区属长江下游第四纪软土地带，多年来已有一些较为经济、快速、质量容易保证达到地基加固要求而又施工操作性好的地基处理实践，教训也不少。还有市区施工对环保的要求等，尽可能以实例说明。 3. 各种软基处理方法的本身已为大家所熟悉，且限于时间，这里就不谈了。只介绍它们的应用情况与今后的发展展望。 二、 土性与土力学指标和软基沉降估计 这是对软土作地基加固处理的主要依据 （一）上海市、郊地区的土性和土力学指标

1. 上海市区和近郊、沿海（江）滨一带，软土层厚达～40m及以上；其地表以下（25～30）m内的软土，一般不适合作为重大建（构）筑物和工业场栈的持力层。

2. 地表下（从地表直至－5～－10）m，为粘砂质或粉（砂）质粘土（亚粘土）；而（－5～－20）m一层，为灰色、软塑∕流塑、高压缩性、孔隙比大、接近饱水，土体强度又低的淤泥质粘土，其 天然含水量w=（40～60）％；

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孔隙比 e = 1.12~1.67; 压缩系数 α

-1

0.1～0.2＝（0.55～1.65）MPa；

压缩模量 E0.1～0.2＝（1.32～3.58）MPa；

抗剪强度指标 c固快＝（11.5～15.7）kPa；φ固快＝8.5°～16.9°； 无侧限抗压强度 qu＝（42～77）kPa； 地基承载力 p＝（55～80）kPa（老8吨）。 －30m以下，土的上述各项指标则较好。

3．对上述淤泥质粘土层，多数为欠压密土，其流变时效明显，在恒载下将产生较大差异沉降和工后沉降；如不作处理，工程地基的次固结和流变沉降将持续十数年，乃至几十年，或导致地基失稳与土体结构强度破坏。 （二）上海地区软基沉降变形的特征

按土层沉降特征，则可区分为以下3种类型的地基土： ? 正常的饱水淤泥质软粘土（夹粉砂）地基——I 区地基土； ? 浅层砂分布地基（指：浅层土含 ②3 层为砂质粉土和粉砂，厚度(6～15)m——Ⅱ区地基土；

这层土有利于地基的附加应力扩散、排水固结条件好、可有效控制基础沉降；但土质分布不均匀、局部地域的土性变异性较大。

? 软弱地基——Ⅲ 区地基土，按各个分区内其软弱下卧层和压缩层土性的差异，该区地基又分为5个亚区，即

Ⅲ－1（最软弱）～Ⅲ－5 （土性接近Ⅰ区）。 从地基土的压缩性方面作比较，则有 Ⅱ区＜Ⅰ区＜Ⅲ区

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（三） 地基沉降历时曲线与分析

对上述三区不同的地基土类型，在多层住宅楼（8层以下）采用天然地基时，其典型的s—t 沉降时程曲线，如后图所示。

从后图可见：

（1） Ⅱ区地基土的天然地基沉降，一般﹤15cm，且在竣工2年后已可达基本稳定；

（2） Ⅰ区地基土的沉降量，一般则可达～(35－50)cm，且需持续4年～5年左右，才达基本稳定；

（3） Ⅲ区地基土的沉降量，将达(60－80)cm以上；即使在7年～10年以后，仍未能达到稳定的收敛值，一般需施作桩基或复合地基。

图 不同天然地基类型：Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ各区的s-t沉降曲线

（四）各类地基土在附加荷载作用下的沉降量

（以竖向压缩变形为主）

1．饱和软粘土地基承受建筑物附加荷载（自重、楼面活荷载）产生的总沉降量S∞，含：

S∞= Sd+Sc+Sa

式中：Sd——施工期的瞬时沉降（弹/弹塑性变形）——按8个月～1年计

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算，此时间内占总荷载～80％上的结构静、活载已完成；

Sc——竣工初期（工后1～2年或稍长）的主固结沉降（孔隙水压消散而土体孔隙比减小），结构自重和活载均已施加完成，故（Sd+Sc）/S∞约占(70～80)%;

Sa ——长期使用期间仍有持续发展的土体次固结沉降（土体颗粒骨架随时间而增长发展的粘弹 / 粘弹塑性流变）。

2．对上述3个区不同的地基土，Sd/S∞的比例各不相同，据统计有： 对Ⅰ区地基土：～（20－40）％；

对Ⅱ区地基土：～（40－70）％；大部分沉降已在施工期间完成； 而对Ⅲ区地基土：～（15－30）％，后续的大部分沉降，都要在竣工后的长期使用期间内再发生。

3．竣工后期的使用阶段，荷载已不再增长，沉降速率一般将逐步减小，因土体次固结的流变沉降量呈渐趋稳定，约需(3～10)年或更长时间。

4．采用实测沉降资料作回归延伸分析，可得总沉降量S∞对3种不同区地基土的统计数据，如下表所示：

表 地基类型与总沉降量统计

地基土 类 型 Ⅰ类区 Ⅱ类区 总沉降量S∞ (mm) 300－450（500） 100－150 (250) 400 400－600 600－950 多数6层 个别7层 层数，长高比 6层、7层 6层、7层 L/h≤2 L/h＝2-3 L/h＞3,平面形状复杂，偏心率＞15‰ Ⅲ类区 （五）各层土的沉降分配比

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? 上海地区的③、④、⑤1三层土，属饱水淤泥质软塑性粘土层，但也是浅基的持力层或软弱下卧层。其特征是：

含水量大，抗剪 / 抗压强度低，压缩性高，孔隙比大，又具施工扰动引起的土体触变性，这些特征是建筑物天然地基产生沉降量过大的主要原因。

? 经众多住宅楼天然地基的沉降统计，可得各层土的分层沉降量的分配比例关系：

（1） ②—表层硬壳层土，其分配沉降量仅占总沉降的（6～9）％； （2） Ⅲ区的 ③ 、④、⑤1三层土，属淤泥质粘土，上项分配比达（85～90）％；

（3）Ⅰ区的 ③、④ 两层土，分配比占 (80～85)％； （4）Ⅱ区的第④层土，分配比则占(35－45)％。

（5） ⑤2和⑥层土，其分配沉降量极小，仅占（1～3）％；故对沉降变形无特殊要求的建筑物，一般都取第⑥层土（暗褐色或灰绿色亚粘土、质硬）的层面上界面作为检算上复压缩层的下限。

以上数据，是确定地基处理深度要求的主要参考依据。 三、 地基处理技术的现状及其若干进展 （一）过去实践的回忆：

1．解放前老的较高层的建筑物、水塔、码头、船坞、堆场等多采用木桩基础，φ（20~50）cm ；L＝（9～35）m 。

（1）当满足老8吨地基承载力要求的可只作天然地基：采用砂垫层改善地基浅部应力分布，并有利于附加应力扩散和排水固结，但对地基土

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性并无改善。

2．上世纪60年代，用矽（硅）化土加固堆场，使作为挡土和承重地基，对淤泥质粘土层的加固效果不理想，且费用较高，后未推广；

轻型井点降水，使孔隙水压消散而土体固结，土体有效应力提高，为大面积地基处理时常用；但因开敝式施工易跑气，现已不再多用。

3．上世纪70～80年代，开始出现“强夯法”（法国引进）、振动挤密砂桩法、大面积堆载预压法等。下面再作简单介绍。 ? 以强夯法在粘土地基采用为例：

地基承载力提高2～3倍，可达（150～200）kPa以上；

施工期内可完成最终沉降量的（70～80）％，工后沉降和差异沉降均大为减少；

加固作业工期仅合堆载预压法的1/3。

目前，仅上海市已有数十处较大工程，约130万m2以上软基采用强夯加固处理，取得成功，它对港口和矿石堆场、机场跑道和场坪等大面积地域最为适用。

? 再以振动挤密砂（柱）桩（VCP 桩，vibro-compaction pile）为例： 1974～75年间，宝钢矿山堆场，采用此法加固后的地基承载力＞（300～350）kPa,标贯击数N63.5＞15，从日本引进20多台设备，后经几次大型堆载试验，取得成功。

（二） 近年来上海地区最常用的几种软基处理方法的使用情况及近年来的若干进展 1． 强夯法

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属快速、经济类加固手段

采用前支架方法，可只用小吊机来改吊大锤，对锤型的改造形式也已有十多种，以适应不同的地基土。

对不同土基，选用不同的夯击工艺，例：

由张华浜码头集装箱堆场的大型生产型试验和观测数据，得出： ? 在深厚粘土地基上采用2次夯击工艺，其有效加固深度达（12～15m）以上，比仅作1次夯击提高约40％；而2次夯比1次夯的土体压缩量可提高约30％。

? 在上港十区仓库地基加固中，在条形地基上采用“方形插档”工序，试验得出的地基承载力＞170kPa；用此法代替了桩基加固，节约了资金投入～65％，又在外高桥4期集装箱码头地基采用“低能量排夯法”也收效明显。

? 在远洋公司和上港14区集装箱堆场，采用打设塑料排水板或用袋装砂井与强夯法相结合，可使加固深度提高1倍。此成果已编入“上海地基基础设计规范”和“上海软土地基处理技术规范”（1994）。

? 强夯法对粘性地层的有效加固深度，一直是一个深化探究的难点。它除取决于锤重、落距、锤底面积、夯点布置与间距、夯击遍数、和间隙时间以外，在夯击力反复冲击作用下，各类土的冲击动力特性及其影响因素均需作深化综合性探讨。

* 对以减小地基沉降为目的的强夯言，宜按地基规范关于压缩层厚度的规定，取“每米厚土层的压缩量”占“强夯时地面总的平均沉降量”为2.5％的这一土层深度为压缩层厚度；

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* 对粉细砂地基以抗地震液化为目的的强夯言，其“有效加固深度”标准，则可取经强夯后不再发生液化的土层最大深度为基准。

* 要加速发展可供信息化施工采用的强夯效果检测方法，使施工参数可得到及时、有效的修正和调整。 2．真空预压法

? 上海用此法加固地基始于1985年，在上港14区码头堆场软基，当时打入L＝25m，φ7cm的袋装砂井，并堆土加载约30kPa；通过60天的抽水预压，地基固结度达80％以上，承载力和变形亦均满足要求。

? 上海首次在大楼地基中采用真空预压法加固则在1991年，替代原设计的桩基。为提高加固深度，打入L＝17m @ 1.5m间距的塑料排水板，通过真空预压，大大降低（原设计采用桩基）了工程造价，地基承载力和变形均满足设计要求。92年在上海石洞口电厂粉煤灰地基上也进行了真空预压加固的大范围试验，成果亦很满意。

? 要研究排水固结（如塑料排水板）预压法与真空预压相结合的地基处理方法，以进一步提高加固后的地基承载力并减少工后沉降。

对油罐地基，由于底面积大、而地基荷载高（＞200kPa），利用上海软粘土内夹有粉细砂薄层而具有水平向渗透固结的特性，采用罐内分级充水作预压的方法，仅用50天时间，使原先的地基土承载力由60kPa提高到210kPa以上。实施中，以“实测的孔压增量”小于“加荷增量”的60％，作为“控制加荷预压”的标准，这样，即可保证地基的稳定性，除计算沉降变形外，一般都再作稳定分析，验算其稳定安全系数。最近，上海老港垃圾堆场也有类此问题。

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（早在20世纪30年代，Terzaghi 就提出过油罐地基可以不打桩，而采用砂垫层和钢筋混凝土环墙——现在可用水泥搅拌桩作罐周地基围护），上述的“控制充水预压”法（另有一些加用碎石桩或水泥土搅拌桩以加固深层软土）对地基土加固的成功实践，证明了这一点。 3．深层搅拌桩法与复合地基

? 它是一种复合地基。1991年在太阳广场基坑围护中，首次采用双轴搅拌桩形成重力式坑壁围护结构，当时开挖深度为6.7m，搅拌桩长15m，重力挡墙式围护壁宽达6.2m，除作挡土外，又作基坑外防渗之用，现在的采用搅拌桩围护的坑挖深度已可达（10～12m）以上。

? 在与灌注桩或土钉联合使用，可形成复合式的坑壁，对深大基坑可收到防渗、挡土双重效果。浦东正大商业广场，坑深达19m，搅拌桩与灌注桩复合形成深坑围护。锚喷支护和土钉墙在上海用得不多，但与搅拌桩复合也曾用于挖深6m（徐家汇花苑），效果不错。

? 附带一提SMW（Soil Mixing Wall）工法——在一排相互连续搭接的现地灌筑的水泥土板桩式挡墙内，插打可以拔出、回收的H型钢（或其他加强芯材）它是另一种地下墙法，这些年已多有采用。在外高桥造船基地等处用于代替钻孔灌注排桩和地下连续墙，防渗、挡土与连续墙一样有效，而经济方便，用于的坑深稍浅，但也已达15m以上。它无泥浆污染、止水性好，噪声小而工期短、造价低，施工适应性广，能较好适应环保要求。在上海高层基坑、地铁敞开段、合流污水治理和轻轨高架等工程中均可用作基坑围护。进口的SMW工法为三轴，其钻头与钻扦上加有螺旋叶片和搅拌叶片，使水泥土搅拌可充分、均匀，H型钢容易插打入土。

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由于搅拌动力大，成桩深度已达28m左右（墙厚一般由双排桩组成整体），配合履带式打桩架，工效高，一次成墙面积大，成桩工期较短。现在更已有国产组合式SMW工法的四轴深层搅拌机。

? 复合地基的深化研究与应用

* 如何改善深厚软土层的深层土体强度（不只是浅层）。复合地基能将外力较合理地下传，直至需要加固土层的全厚，并可按桩（柱）体的刚度大小和置换率的不同，由桩柱承受外力的主体部分，减轻土层直接受载。采用深层搅拌桩和预制树根桩均可形成这类复合地基，在日本已有许多成功实践。水泥搅拌桩加固软基的合适深度一般不超过20m，原地基土承载力提高通常不大于（140～180）kPa，多用于在淤泥质粘土层以浅采用，置换率30％左右，桩长（18－20）m。

* 在上海市地基处理技术规范中，已列了水泥土搅拌桩复合地基无侧限抗压强度的试验方法。上海软土地区，建筑物地基都是在满足强度要求条件下，以沉降进行控制设计，而对这种复合地基的变形，包括 ① 搅拌桩群体自身的压缩变形；和 ② 桩端以下未加固土软弱下卧层的压缩变形，两者之和，可用多种计算压缩变形的方法作比较。在设计中，还有最优置换率、最优桩体刚度和有效桩长等，要从不只是单桩分析，而要考虑群桩效应和桩土间相互作用等问题，已有一些进一步的细化探讨。

复合地基桩的不足，是基础的后期沉降还比较大；对饱和粘性土中采用，只是起置换作用为主；由于粘性土的渗透性差，桩周土的抗剪强度低，又往往使桩身达不到所需的径向支持力，因而地基土的固结时间较长；如土层中地下水与地面水体相联系或是承压水，则在见受荷后对土的排水固

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结作用也不利。 4．旋喷桩法

? 70年代在宝钢施工中开始试验，近年来有较多采用（浦东张扬路等），最近拟用于M4线修复工程，防治地下承压水（大面积旋喷，加固均匀性是个问题）。对灌注排桩和地连墙每幅墙段间的接头等处的密封防水（如润扬大桥地连墙接头外防水）采用均不错。目前此法费用还比较高。 ? 高压喷射注浆工程的实践，表明旋喷、定喷和摆喷等三种型式，各有其不同的适用场合，实践表明： 定喷只适用于粉土和砂土；

摆喷和旋喷则还适用于砾石和卵、碎石地层；

对淤泥质粘性土层中的桩间止水、建筑物纠偏，以及多数情况下的地基防渗加固，用三管旋喷法施工的工效可以更好、质量也更有保证。 5．振动碾压与降水联合法（吹填砂质土加固）

? 近年来，多采用大面积江砂、海砂吹填，形成码头堆场（港务局各个港区、外高桥集装箱各期堆场等）以及浦东机场二期跑道等，都是砂质土吹填地基，此法已多有采用，并有推广采用之势。

? 其他，如基底原状土强度可以，只吹填部分的含水量高，要求排水和加固，则用水平分层铺设的塑料排水板，并用压路机分层滚动碾压的方法，进行吹填土的加固，可达快速、质量好的效果（西亚一外包堆场工程）。

6．几种主要的软基处理方法，其单位面积的加固费用和作业工期的对比：

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表 几种主要软基处理方法的单位面积造价和时间比

处理方法 比较项目 强夯 0.3 0.1 振冲 0.5 0.3 真空 预压 0.7 0.2 搅拌桩 1 0.2 堆载 预压 1 1 桩基 3 0.2 化学 注浆 3 0.8 造 价 工 期 四、 对上海软基处理发展态势的认识

上海地区软基需作加固处理的层厚达30m以上，特别是（－5～－20）m一层属淤泥质粘土，其渗透系数变化大，最小只约10－7cm/s，很难采用动力快速固结法。另外，地基承受较大堆载长期持续作用，而软粘土的流变下限低，地基的后期次固结变形很大，对长条形地基（如浦东机场跑道长4000m，要求20年内不大修，对工后沉降和纵向差异沉降的控制要求很高，——此处插讲一下主固结和流变机理——，是个比较突出的问题。 (一) 浅层地基处理效果

上海市和近郊地表下的浅部约有（5～10）m一层的粉质性粘土（亚粘土），该层土性相对较好；而对（－5～－20）m的淤泥质土则采用一般处理方法达不到加固目的。故而，如能对表层上约10m内的一层硬壳层作强化处理，形成强度更高、超压密的“硬壳土”，使较大的附加应力可由这层加固土来承受，在许多场合和情况下，已能满足工程对地基的要求。这是因为，由于这层“硬壳”的铺垫作用，可使软弱下卧层沉降均匀，差异沉降情况可以得到改善和减小；即使总沉降大些，如能沉降均匀、差异沉降小些，对一般性工程也就可以通过了。

这种强化表层地基处理的效果较好，也较易满足，工艺相对简单而方法也较多，费用投入比较低。因此，对强夯、真空预压和短桩等方法的浅层加固效果及其变形机理方面，也都有进一步的深入研究。

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（二） 与环保要求结合的软基处理方法的选择

1．在市区人口密集、地下管线众多的情况下，都不能采用如打入桩、静力挤压桩、真空降水、坑外降水和强夯等地基加固处理方法。对打桩言，如必须采用，施工中应保证实施以下措施：对打桩或静压挤土桩的工程措施上，要先钻设应力释放孔（长达1/4~1/3桩长）；加设防止超孔隙水压力积聚、升高的消散（消孔压）措施：如合理安排打桩工序（倒向环保对象打桩）、降低台班成桩速度，和加挖防振沟（内填松砂）以阻断振动波传播，等等。

2． 真空预压”和“真空－堆载联合预压”法对周围环境影响分析 真空预压法处理地基，首先在原地基表面铺设砂垫层及排水管道，作为水平向排水体，再在土体中打入袋装砂井或塑料排水板，作为竖向排水体。将不透气的薄膜铺设在需要加固的软土地基表面的砂垫层上，薄膜四周埋入土中。借埋设于砂垫层中的管道，将薄膜下土体间的空气抽出，使其形成相对负压；由于砂井渗透性较大，该负压能够快速传递到砂井中，从而在砂井和砂井周围土体之间形成孔压差，使土体中的孔隙水流入砂井并被排出，以达到土体固结。真空－堆载联合预压法（多采用于本来就要填土的场合）则是在真空预压施工的基础上，在膜上下压差（真空度）达到设计要求并稳定后再进行堆载预压施工，这时真空和堆载将联合作用，直到满足固结度要求为止。因此，对于堆载预压，增加的有效应力是由于土体总应力增加；而对于真空预压，则总应力不变，而孔压降低，使得土体有效应力增加。

在真空预压因素的作用下，加固区外的周围土体，由于负压吸力作用

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会发生向加固区方向由侧向向内的挤入变形，以致发生周围地表沉陷、开裂，影响周围建（构）物的安全；如果真空预压后再进行堆载，即作“真空－堆载预压”联合处理，堆载又会使周侧土体向外挤出变形，因此，如果加固区影响范围内埋有地下管线或者地面建（构）筑物而又比较接近加固区，土体的这种往复的内－外变形更有可能造成管线破坏和结构物裂缝的发展。

在上述十分不利的情况下，用打设搅拌桩等隔离墙方式可以很好地减轻抽真空和堆载对周围土体的影响。它一方面起挡土墙作用，阻挡周侧土体的向内和加固区土体向外变形；同时，可以在抽真空时阻止真空度往外传递和地下水向内渗透，防止周侧土体中地下水位的过多下降，从而有效地减少周侧土体的变形。如果在桥头等地段采用真空预压处理时，应先进行真空预压处理并卸真空后再进行桥头桩的施工，否则有可能引起桥头桩的偏移。

3．施工措施：在工序和施工组织安排上，要有利周边建（构）筑物和地下设施的安全，加强监测∕预测与施工变形控制，做好信息化、智能化设计施工。现已能根据强夯或打桩时实测的孔压和振动参数，定量计算施工时周边建（构）筑物、地下设施等的安全度评价，改变了过去只是凭经验判断的定性估计方法。对深大基坑的施工变形，采用智能方法，藉调整基坑施工参数（而不需作额外注浆）来进行变形预测和变形控制（这些内容，将在明天的报告会上作介绍）。 （三）另外几种软基处理方法

化学注浆法造价高、堆载预压法则耗时长，已不多再用；而强夯法等

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价廉、工期短其前景可喜。此外，在多轴深层搅拌机具及其配套设备方面，为适应不同的土性地质条件，要提高其驱动功率，开发密封性好，使用、维护方便的多缸、和大流量输出的注浆泵，以提高工效，适应成桩直径要求更大的SMW法的施工需要，完善施工质量。

（1） 在刚已完建的一处特大型（69×51）m2, 挖深达29m的深大基坑围护结构——润扬长江大桥南锚碇基坑（2001年）中，采用φ1.5m密排钻孔灌注桩排桩，内加7道内支撑挡土，再用冻土薄壁隔水的新方案，开拓了冻结法在深大基坑止水防渗中得到成功采用；此外，冻结法在上海地铁区间隧道联络通道和盾构进出洞段也多有采用，一般都可与注浆加固或用降水工法进行技术经济比较。在此，基坑的隔水防渗设计中有关冻胀力对围护结构的作用、围护桩中的温度应力，以及事后冻融时引起的地面沉降等问题均是研究、设计施工中的要点。当时，在润扬大桥南锚以及上海M4线区间隧道施工中出现的问题和事后的解决措施，可以作为经验教训汲取：有如，① 冻结法与桩体间距； ② 冻胀力释放孔设置； ③ 围护桩的让压措施和 ④ 冻结工艺上的问题等等，亦均要求进一步研讨。 （2） 土工合成材料在地基加固处理方面的应用

对护岸和闸堤的加固：应用编织布结合聚氯乙烯网绳，用砼块或级配碎石料、砂袋等为压重，组成“软体排”，以防范江岸和堤脚冲刷，在长江口深水航道治理工程中已成功采用了多年，并已有与之相应的专用铺排船。这一经验和做法现也已开始应用于软基加固：用内装砂石料的土工编织布，做成土枕 / 石枕来置换一定范围内的劣质土。

这方面，对防汛堤岸的管涌和塌坡机理，以及江洪抢护措施与对策方

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面，也均要求深化研究。 （四）研究工作的若干进展

（1）要开展土体施工扰动对软土的结构性和灵敏度、触变性等影响的研究。土体受施工扰动后，其强度有的可降低（50～60）％，并因而引起的附加沉降高达总沉降的（10～15）％以上。

（2） 研究工后沉降和差异沉降问题，合理分析计算工后沉降量，为此，必须对软粘土的流变次固结性状有深入的理解和实验依据，并研制配套的粘弹∕塑性专用软件（如软土地基上隧道框架结构、机场跑道的纵向设计等）。

（3） 应用系统工程的“量化评分法”优选软基处理方法

任一种软基处理方法不能普遍地适用。从上海地区的土质土性、土层厚、土层分布、含水量，以及各项处理方法在技术、造价、工期和施工难度上的比较，以及加固要求的不同，对具体某特定的工程地基，采用上港设计院所研制的按系统工程作逐一“量化分析评分”进行分析，最终优化抉择。已在上海新港址、上港14区等处成功采用，对优选出最佳地基处理方案收效很好。

附一：快速软地基处理工法——“高真空击密法”

软土地基处理面广量大，不同的处理方法有不同的效果、造价和工期。快速“高真空击密法”软地基处理公法是一种质量可控（能有效控制软土含水量、密实度、工前沉降、差异沉降），造价低（常规方法的60％～80％），工期快（常规方法的1/2）的软地基处理工法。几年来，在上海、广东、

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浙江、江苏、山东等重大工程软土地基处理中成功应用面积已超一千万平方米。

“高真空击密法”工法是一种快速加固软土地基的新技术，它是通过数遍的高真空，并结合数遍合适的变能量击密，达到降低土层的含水量，提高密实度、承载力，减少地基工后和差异沉降量的目的。其特色可以归结为：

（1）在夯前采用高真空系统，合理控制施工参数，减小了饱和土的饱和度，突破了规范“饱和软土不宜强夯”的规定；

（2）高真空结合合适的变能量动力击密，扩大了规范的真空井点在低渗透性软土中排水的应用范围；

（3）由于数遍高真空的作用，缩短了软粘土二遍夯击间隙时间，软土强夯的间隔时间从规范“不小于3～4周”缩短为“5～6天”，大大节约了工期；

（4）通过高真空击密，使浅层地基（10m内）形成超固结硬壳层，改善地基的受力性能。由于深层软土不形成排水通道，深层软土工后沉降将明显减小；

（5）大面积加固，对地基有一定的降水预压作用。 附二：陆、海域大面积地基加固处理施工参数与质量监测

根据洋山深水港工程的特点、回填砂层厚度、要求的加固深度以及堆场使用要求，进行了“多组振冲、联合振动碾压”现场试验（包括浅层振冲、深层振冲、加填料振冲和不加填料振冲等四种情况）。为了及时了解地基加固程度并动态调整有关施工工艺与相应的各技术参数，在现场试验

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过程中和试验后，还进行了室内土工试验、孔隙水压力测量、地下水位测量、地面沉降测量、分层沉降测量、干密度试验、静力触探试验、标准贯入试验和静载荷试验等方面的测试。通过这些试验和测试，改进了传统振冲法的有关施工工艺和技术参数，将“无外加填料振冲法”成功地拓宽应用于本工程的粉细砂土吹填海域地基处理与加固实践；并通过现场试验，确定了相应的振冲机械、最佳施工工艺和施工参数，及其质量检验方法和各项参数、各项指标的控制标准等等，为后续大面积海、陆域的地基处理提供了重要依据。

（一）大面积施工方案及其施工参数

对于港区回填砂层厚度大于6m的区域，采用了“多组振冲联合振动碾压法”进行地基加固；对于港区回填砂层厚度小于6m的区域，则采用传统上已习惯惯用的强夯法进行加固。此处，对于振冲法，结合现场试验成果，在进行此处的大面积振冲施工中不再区分深填区和浅填区。其有关的振冲深度、振冲方式和振点间距、工艺流程以及振冲施工技术参数与碾压方式等，现一一制定如下： 1．振冲深度

对于回填区深度不大于15m的区域（可根据水深测量数据来确定海床泥面标高），振冲深度取地表砂面至泥面标高以上0.5m。

对于填区深度大于15m的区域，振冲加固深度应不小于砂面以下15m。 2．振冲方式和振点间距

根据现场试验结果，综合考虑加固效果、施工效率和工期等因素，在大面积振冲施工中，采用了“双点共振”方式，振冲点间距酌取为3.0m。

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3．工艺流程

大面积振冲施工中，采用了如下的施工工艺流程：

（1）灌水：在振冲施工前3～4小时，对将要施工的区域先进行灌水，以提高表面干砂层的饱和度，以改善上部松散干砂的振冲效果。

（2）定位：冲头要对准振冲孔位，其误差要求不超过半个振冲器直径。 （3）成桩：

① 慢速振冲下沉（1～1.5m/分钟）至地面以下15m处，留振20秒； ② 慢速振冲上拔（1～1.5m/分钟）至孔口处，留振120秒； ③ 慢速振冲下沉至14.5m处，留振20秒； ④ 慢速振冲上拔0.5m，留振15～20秒；

⑤ 依此类推，每段上拔0.5m，每段留振15～20秒； ⑥ 直至孔口处，再留振60秒； ⑦ 再振冲下沉至10m处，留振20秒；

⑧ 慢速振冲上拔0.5m处，留振15～20秒，依此类推，即：每段上拔0.5m，每段留振15～20秒；

⑨ 直至孔口处，再留振60秒（在第三次上拔过程结束以后，用人工或机械向桩孔内灌填砂密实，以保证不形成空穴、孔洞）；

⑩ 成桩结束，关闭水泵及振冲器，移至下一根桩位。 4．振冲施工技术参数

（1） 振冲方式：大面积施工采用“双点共振法”进行，采用了ZCQ55型（对浅区）以及75、100和125等各型（对深区）多种不同功率的振冲器；

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（2） 留振时间：为保证加固效果，建议留振时间取15～20秒； （3） 下沉和上提速度：1～1.5m/分钟；

（4） 水压：上部2m成孔时，水压为0.3MPa； 2m以下水压为0.2MPa； （5） 提升间距：每段提升高度为0.5m 。 5．碾压方式

振冲结束后，采用激振力不小于400kN的振动压路机对浅层吹填砂土进行振动碾压。具体碾压要求为：根据现场浅层吹填砂土干燥程度，先适当加水至最优含水量，然后先稳压一遍，再振动碾压4遍，每遍间隔时间不小于12小时。振动碾压机一个来回为一遍。碾压搭接宽度不小于20cm，相邻碾压遍间采用正交行驶方向作交错碾压。

（二）大面积振冲施工中的质量检验方法、检验频度和检验标准 为了严格控制地基振冲加固的施工质量，在进行此处大面积施工时，对于振冲联合振动碾压施工，除了为振冲器配备自动记录仪，并在振冲过程中严格控制振冲深度、留振时间、振冲器下沉速率和上提速率等。（对于强夯，除了严格控制夯锤高度、夯点位置和夯点间距等参数外，还必须选择强夯法中已经制定的质量检验方法对用强夯法作地基加固的效果进行检测。）振冲施工的质检工作主要含：

1．检验方法

根据规范要求和检测方法可靠、简单、方便的原则，进行大面积振冲联合振动碾压施工时，在振冲加固结束28天后，采用以静力触探试验为主、标准贯入试验和静载荷试验为辅的方法，对地基加固效果进行检测。

2．检验频度

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静力触探试验、标准贯入试验和静载荷试验的具体检测频度为：静力触探试验每2500m2一点、标准贯入试验每5000m2一点、静载荷试验每10万m2一点。

3．检验标准

根据港口堆场对地基承载力的要求，并从粉细砂土抗振动液化性能出发，结合前述的振冲试验结果，同时计及地基土体的承载力随深度将不断增加，制定深区振冲施工的检测标准如下： （1） 静力触探的比贯入阻力：Ps≥7.0MPa； （2） 标贯击数：N≥18击；

（3） 允许地基承载力：[R]＝180～200kPa 。

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静力触探试验、标准贯入试验和静载荷试验的具体检测频度为：静力触探试验每2500m2一点、标准贯入试验每5000m2一点、静载荷试验每10万m2一点。

3．检验标准

根据港口堆场对地基承载力的要求，并从粉细砂土抗振动液化性能出发，结合前述的振冲试验结果，同时计及地基土体的承载力随深度将不断增加，制定深区振冲施工的检测标准如下： （1） 静力触探的比贯入阻力：Ps≥7.0MPa； （2） 标贯击数：N≥18击；

（3） 允许地基承载力：[R]＝180～200kPa 。

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