王海波

(桂林理工大學(xué)勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西 桂林 541004)

0 引言

軟土是具有特定含義的土類，是指沿海濱海相、三角洲相、溺谷相、內(nèi)陸河流相、湖泊相、沼澤相等，主要由細(xì)粒土組成孔隙比大、天然含水量高、壓縮性高、強(qiáng)度低、靈敏度高的結(jié)構(gòu)性土層［1］，主要分布在我國福州、深圳、杭州、武漢、廣州、上海等沿海和內(nèi)陸地區(qū)，而且分布面積很廣泛。這些地區(qū)的絕大多數(shù)的建(構(gòu))筑物都是建設(shè)在這些軟土地基上。這些建(構(gòu))筑物不但對地基承載力有要求，還對地基的沉降有嚴(yán)格要求。因此，建(構(gòu))筑物建造之前，必須對這些軟土地基進(jìn)行處理。在眾多的軟基處理方法中，塑料排水板堆載預(yù)壓法是一種常用的軟基處理方法，能夠?qū)浕M(jìn)行有效地處理。由于建(構(gòu))筑物對地基的承載力和沉降變形均有嚴(yán)格要求，在軟基處理中，必須嚴(yán)格控制處理后地基的承載力和沉降變形。處理后的軟基承載力一般能夠得到較大提高，滿足建(構(gòu))筑物的承載力方面的要求，但是沉降變形卻不一定能夠滿足要求。因此，如何運(yùn)用軟基處理中的監(jiān)測數(shù)據(jù)來對軟基處理的沉降變形進(jìn)行預(yù)測，并求得各種預(yù)測方法所產(chǎn)生的誤差，這將具有重要的實(shí)踐意義。

1 沉降預(yù)測方法

為了控制堆載施工進(jìn)度，指導(dǎo)工程后期施工與安排，同時(shí)為了保證軟基的穩(wěn)定性，需要對軟基最終沉降量進(jìn)行計(jì)算預(yù)測。常用的沉降預(yù)測曲線擬合法如下所示。

1.1 三點(diǎn)法［2，3］

三點(diǎn)法的固結(jié)度表達(dá)式如下:

其中，α，β 的取值均依賴于排水條件。

t 時(shí)刻的固結(jié)度的計(jì)算公式如下:

式中:St——t 時(shí)刻的沉降量;

Sd——瞬時(shí)沉降量;

S∞——最終沉降量。

在實(shí)測沉降S—t 上，取荷載停止施加后三點(diǎn)(ti，Si)，要求t3－t2=t2－t1，代入前面的公式求得α 和β 值后便可以求得有關(guān)沉降值。

1.2 雙曲線法［4-6］

雙曲線法是一種曲線配合方法，其假設(shè)荷載穩(wěn)定后地基沉降過程近似為雙曲線關(guān)系，對實(shí)測沉降數(shù)據(jù)采用雙曲線進(jìn)行擬合，然后根據(jù)擬合得到的雙曲線方程，對軟基某一時(shí)刻的沉降量或最終沉降量進(jìn)行推算。

一般采用的公式如下:

式中:t——預(yù)測時(shí)間;

t0——起始時(shí)間;

St——t 時(shí)刻沉降量;

S0——t0時(shí)刻沉降量;

a，b——(t－t0)/(St－S0)與(t－t0)關(guān)系直線的截距和斜率。

2 工程概況

2.1 工程地質(zhì)條件

深圳市寶安區(qū)圖書館場地地層分布情況如下:

①人工填土(Qml):灰黃～褐黃色，黏性土為主，局部夾有碎磚塊等建筑垃圾，稍濕，松散，厚0.40 m～5.60 m;

②淤泥(Qm4):灰～灰黑色，可見少量貝殼碎片，局部混少量石英砂，流塑狀態(tài)，厚4.00 m～10.50 m;

③粉質(zhì)黏土(Qal+pl3):褐紅～褐黃，局部含石英砂，可塑狀態(tài)，厚1.50 m～5.70 m;

④含黏性土礫砂(Qal+pl3):灰白～褐黃色，磨圓度一般，不均勻混黏性土，飽和，稍密，厚1.80 m～11.90 m。

各土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)表

2.2 軟基處理設(shè)計(jì)

本工程塑料排水板采用正三角形布置，塑料排水板寬度為1.0 m，厚度為4 mm，間距為1.0 m，平均長度為10.0 m，打穿淤泥層，至淤泥下臥層中至少0.50 m，上露出砂墊層0.50 m。砂墊層厚0.50 m。預(yù)壓荷載設(shè)計(jì)高度為3.60 m，分級(jí)加載。軟基處理平面簡圖見圖1。

3 沉降預(yù)測結(jié)果分析

以深圳市寶安圖書館軟基處理工程淺層沉降板SS3 沉降監(jiān)測資料為預(yù)測樣本，運(yùn)用前面兩種預(yù)測方法進(jìn)行沉降預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行比較分析，同時(shí)計(jì)算每個(gè)預(yù)測計(jì)算點(diǎn)的相對誤差，相應(yīng)的預(yù)測結(jié)果如圖2，圖3 所示。

由圖3 可得，t0=65 d 和t0=95 d 時(shí)，預(yù)測誤差比較大，所選數(shù)據(jù)越靠近沉降穩(wěn)定期時(shí)，預(yù)測精度就越高;沉降計(jì)算點(diǎn)的選取對結(jié)果影響很大。擬合樣本跨度越靠后預(yù)測精度越高，沉降預(yù)測結(jié)果精度越高;三點(diǎn)法預(yù)測值與時(shí)間起點(diǎn)t0的選擇有關(guān)，當(dāng)時(shí)間間隔取值相對較大時(shí)，計(jì)算結(jié)果越接近實(shí)測值。

圖1 軟基處理平面圖

圖2 三點(diǎn)法在不同t0下的沉降預(yù)測曲線

圖3 三點(diǎn)法在不同t0下沉降預(yù)測誤差曲線

由圖4，圖5 可得，不同的時(shí)間起點(diǎn)t0，以恒載后80 d 為t0時(shí)推算得到的沉降的相對誤差較小;當(dāng)t0為恒載后20 d 時(shí)，預(yù)測得到的相對誤差較大;當(dāng)t0為恒載后50 d 時(shí)，預(yù)測得到的相對誤差較t0為恒載后20 d 時(shí)的小，且最后一個(gè)點(diǎn)的預(yù)測沉降比實(shí)測值略大。初始時(shí)間的選擇對計(jì)算結(jié)果影響較大，同時(shí)恒載時(shí)間的長短對最終結(jié)果的影響很大，推算所用的恒載期越長，其推算值越接近實(shí)測值。

圖4 雙曲線法在不同t0下的沉降預(yù)測曲線

圖5 雙曲線法在不同t0下預(yù)測曲線的相對誤差

4 結(jié)語

沉降預(yù)測起始時(shí)間相同，初始時(shí)間的選擇對兩種預(yù)測方法的預(yù)測結(jié)果影響均較大。雙曲線法中恒載時(shí)間的長短對最終結(jié)果的影響很大，推算所用的恒載期越長，其推算值越接近實(shí)測值;三點(diǎn)法擬合樣本跨度越靠后預(yù)測精度越高，沉降預(yù)測結(jié)果精度越高，當(dāng)時(shí)間間隔取值相對較大時(shí)，計(jì)算結(jié)果越接近實(shí)測值。對于同一預(yù)測樣本，雙曲線法預(yù)測結(jié)果所產(chǎn)生的相對誤差比三點(diǎn)法所產(chǎn)生的相對誤差小。

［1］馬天駿，陳先華.巖土工程勘察［M］.成都:電子科技大學(xué)出版社，1996.

［2］孫昊月.堆載預(yù)壓法處理軟土地基沉降量預(yù)測研究［D］.長春:吉林大學(xué)建設(shè)工程學(xué)院博士學(xué)位論文，2010.

［3］張儀萍，俞亞南.沉降預(yù)測中的灰色模型理論與Asaoka 法［J］.系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2002(9):141-144.

［4］崔海麗.高速公路軟土地基沉降預(yù)測方法的研究及其應(yīng)用［D］.濟(jì)南:山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009.

［5］涂 帆，常方強(qiáng)，李小鵬.指數(shù)法和雙曲線法組合預(yù)測單樁極限承載力［J］.福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，4(1):21-23.

［6］周 剛，陳謙應(yīng)，周一勤，等.軟基路堤超載預(yù)壓路段工后沉降預(yù)測［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，22(4):53-56.