余虔

（中國民航機場建設(shè)集團公司，北京 100029）

南京某機場軟土地基沉降預(yù)測及應(yīng)用

余虔

（中國民航機場建設(shè)集團公司，北京 100029）

規(guī)范法計算地基沉降變形通常是在分層總和法的基礎(chǔ)上乘以沉降修正系數(shù)，其建議的修正系數(shù)為范圍值，取值范圍依據(jù)基底附加應(yīng)力和變形計算深度范圍內(nèi)壓縮模量當量值。然而，該方法不適用于機場大面積填土，目前機場軟土地基沉降修正系數(shù)取值一般根據(jù)經(jīng)驗，具有較大的隨意性。該文依托南京某機場擴建工程，根據(jù)沉降觀測資料，利用雙曲線法預(yù)測了地基最終總沉降量；對比分層總和法計算的地基沉降量，反演推算出了沉降修正系數(shù)，對類似工程具有參考價值。

軟土地基；沉降預(yù)測；沉降修正系數(shù)；反演推算

0 引言

目前，軟土地基沉降計算主要采用基于一維固結(jié)沉降理論的分層總和法，先按分層總和法計算出地基沉降量，再乘以相應(yīng)的沉降修正系數(shù)，即得到地基最終沉降量，是規(guī)范推薦且常用的一種方法。該方法的計算精度往往取決于所選取的沉降修正系數(shù)，且計算結(jié)果關(guān)系到地基處理方案的選定，進而影響工程造價、工期等，所以沉降修正系數(shù)的正確選取是一項很重要的工作。

規(guī)范法中沉降修正系數(shù)取值依據(jù)基底附加應(yīng)力和變形計算深度范圍內(nèi)壓縮模量當量值，該方法對機場大面積填土不適用，目前機場軟土地基沉降修正系數(shù)取值一般根據(jù)經(jīng)驗，由于地基條件的差異性，單一的取相同的沉降修正系數(shù)具有很大的隨意性，不符合工程的實際需要。本文依據(jù)南京某機場擴建工程的沉降觀測資料，利用目前常見的基于沉降實測數(shù)據(jù)的數(shù)值擬合方法，預(yù)測地基的最終沉降量，針對分層總和法計算的沉降量，反演推算沉降修正系數(shù)。將反演推算沉降修正系數(shù)與設(shè)計時選取的修正系數(shù)進行對比，判斷設(shè)計修正系數(shù)的適宜性，為類似工程提供參考。

1 工程概況

南京某機場擴建工程場區(qū)地貌分為秦淮河漫灘、階地和坳溝三個地貌單元，秦淮河漫灘區(qū)其地勢低洼，溝塘密布，地形較為平坦。漫灘區(qū)覆蓋層厚度相對較大，填土層之下主要為全新世沖積成因的粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉土，工程性質(zhì)較差。根據(jù)勘察資料，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土或軟粉質(zhì)粘土是工程的軟弱土層，主要土層物理力學指標：天然含水量為39.9%，孔隙比為1.101，快剪C值為11.3kPa，快剪Φ為5.7°，高壓固結(jié)系數(shù)為0.29，土層在0kPa、50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa壓力對應(yīng)的孔隙比分別為1.10、1.00、0.95、0.88、0.83、0.80。 設(shè)計采用塑料排水板堆載預(yù)壓進行軟土地基處理，消除工后沉降及差異沉降問題。

2 分層總和法計算地基沉降量

計算地基變形時，地基內(nèi)的應(yīng)力分布，可采用各向同性均質(zhì)線性變形體理論。其沉降量可按下式[1]進行計算：

式中：s-按分層總和法計算出的地基沉降量（mm)；

n-地基沉降計算深度范圍內(nèi)劃分的土層數(shù)；

Esi-基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量(MPa)，應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加應(yīng)力之和的壓力段計算；

zi、zi-1-基礎(chǔ)底面至第i層土、第i-1層土底面的距離(m)；

根據(jù)上述方法計算沉降觀測點對應(yīng)的勘察鉆孔進行地基沉降計算，計算結(jié)果見表1。

3 沉降觀測與預(yù)測

3.1 沉降觀測

為了掌握場區(qū)地基變形的分布和發(fā)展規(guī)律，為確定預(yù)壓時間及評價地基處理效果提供基礎(chǔ)資料，該次監(jiān)測項目共設(shè)置12個原地面沉降觀測點，2012年3月開始進行觀測，該次分析依據(jù)的觀測資料至2013年3月。

3.2 沉降預(yù)測

沉降預(yù)測常見的數(shù)值擬合方法有雙曲線法、三點法等，文章采用兩種方法對地基總沉降進行預(yù)測。

（1）雙曲線法：地基沉降資料表明其沉降與時間的關(guān)系曲線接近于雙曲線，雙曲線的經(jīng)驗公式[2]如下：

式中：st-時刻t時沉降量(mm)；

s∞-地基最終總沉降量(mm)；

α-待定系數(shù)。

確定式中兩個待定參數(shù)s∞和α可按以下步驟進行：

可將式（2）化為：

以t為橫坐標，以t/st為縱坐標，將以掌握的st~t實測數(shù)據(jù)值按此坐標點繪制在坐標系中，然后根據(jù)這些點做出一回歸直線，根據(jù)直線的斜率a=1/s∞、截距b=α/s∞即可求得s∞。

（2） 三點法：在st-t曲線上，取最大荷載時間段的t1、t2、t3所對應(yīng)的沉降量s1、s2、s3，且使得t3-t2=t2-t1，最終總沉降量s∞可用下式[3]表示：

雙曲線法和三點法預(yù)測地基總沉降量結(jié)果見表1及圖1。

圖1 各監(jiān)測點監(jiān)測沉降與預(yù)測沉降曲線圖

表1 地基總沉降量預(yù)測結(jié)果

根據(jù)表1及圖1，大部分監(jiān)測點已趨于沉降穩(wěn)定期，但JC17點監(jiān)測沉降量與預(yù)測沉降量有較大差距，該點處勘察鉆孔顯示軟土厚度為10.5m，填筑完成時間為2012年11月，綜合考慮地層及施工工期，該點沉降現(xiàn)象符合理論原理。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，對比沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線，參考相關(guān)工程經(jīng)驗[3-4]，雙曲線法預(yù)測結(jié)果更接近該工程軟土地基條件，故此，后文中沉降修正系數(shù)推算選用雙曲線法預(yù)測結(jié)果。

4 沉降修正系數(shù)反演推算

規(guī)范法計算沉降量如下式[1]：

式中：s∞-地基最終總沉降量(mm)；

S-分層總和法計算的地基沉降量(mm)；

ψs-沉降計算修正系數(shù)。

根據(jù)式（5）可以推算沉降修正系數(shù)ψs：

根據(jù)上述雙曲線預(yù)測最終沉降量與分層總和法計算地基沉降推算沉降修正系數(shù)如表2所示。

上述計算表明，超載預(yù)壓+排水板、等載預(yù)壓+排水板、正常土方預(yù)壓+排水板推算的沉降修正系數(shù)平均值分別為0.66、0.60、0.59，與理論上的修正系數(shù)有所偏差，一般情況下，其范圍值為1.1～1.7[5]，該工程設(shè)計時選取的沉降修正系數(shù)為1.3，經(jīng)計算可知該取值對于該工程并不適宜。

表2 沉降修正系數(shù)推算表

5 結(jié)論

（1）對于不同地質(zhì)條件、不同工況條件，利用規(guī)范法計算地基沉降變形時，不能單一選取沉降修正系數(shù)，應(yīng)結(jié)合工程實際情況。

（2）雙曲線法在軟土地基沉降預(yù)測結(jié)果與真實觀測數(shù)據(jù)相近。

（3）根據(jù)監(jiān)測資料采用數(shù)值擬合方法預(yù)測地基最終總沉降量，結(jié)合分層總和法計算地基沉降量，可以推算沉降修正系數(shù)。

（4）相同地質(zhì)條件、相同工況條件下的不同監(jiān)測點推算的沉降修正系數(shù)有所偏差，應(yīng)取相同條件下沉降修正系數(shù)的平均值作為參考值范圍選取的依據(jù)，地基采用塑料排水板處理時建議取0.60～0.80（其中軟土條件較差時建議取大值）[6-7]。

（5）該工程為機場工程，與其他工民建工程具有一定的差異性，所以不能作為工民建工程沉降計算的參考依據(jù)。

[1]中華人民共和國住建部.GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：26-29.

[2]高大釗，袁聚云.土質(zhì)學與土力學[M].北京：人民交通出版社，2008：114-115.

[3]李凡，吳志昂，孫四平.軟土地基路堤最終沉降量推算方法研究[J].合肥工業(yè)大學學報，2003，26（2）：277-280.

[4]袁輝明，戴少平.雙曲線法預(yù)測高速公路軟基沉降[J].山西建筑，2010，36（30）：292-293.

[5]吳雄偉，曾熙敏，黃康華，等.基于指數(shù)曲線模型的沉降修正系數(shù)推求 [J].浙江水利水電?？茖W校學報，2010，22（1）：30-32.

[6]中華人民共和國交通部.JTG D30-2004公路路基設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004：69-70.

[7]趙海燕，蔣華忠.關(guān)于路基沉降修正系數(shù)的計算方法探討[J].公路，2011（6）：5-7.

責任編輯：孫蘇，李紅

智慧工程建設(shè)

重慶市啟動“智慧工地”建設(shè)

農(nóng)民工上班“刷臉卡”、給塔吊裝“黑匣子”、安全帶沒扣好會發(fā)出預(yù)警……未來三年，重慶市的建筑工地將越來越“耳聰目明”。近日，市城鄉(xiāng)建委下發(fā)了《關(guān)于印發(fā)“智慧工地”建設(shè)工作方案的通知》，2017年至2019年，將分三階段建設(shè)“智慧工地”，將信息管理平臺、智能技術(shù)、智能設(shè)備廣泛應(yīng)用到全市建筑工程施工現(xiàn)場中。

“智慧工地”建設(shè)包括門禁刷卡、揚塵監(jiān)控、遠程視頻監(jiān)控、施工升降機智能識別、危大工程（即市政工程危險性較大的分部分項工程）管理等“智慧應(yīng)用”，這些先進技術(shù)將讓工地長出“眼睛”、“耳朵”、“鼻子”，看得見違章、聽得見噪音、嗅得到隱患。

據(jù)介紹，2017年為重慶市“智慧工地”建設(shè)第一階段，全市范圍內(nèi)將打造至少200個“智慧工地”。其中，兩江新區(qū)在建房屋市政工程項目總數(shù)20%的項目試點打造為“智慧工地”；主城九區(qū)、經(jīng)開區(qū)、高新區(qū)各至少打造2個“智慧工地”；其他各區(qū)縣至少各打造1個“智慧工地”。

2018年為第二階段，將主城九區(qū)、兩江新區(qū)、經(jīng)開區(qū)、高新區(qū)建筑面積2萬m2以上的房屋建筑工程和造價2000萬元以上的市政基礎(chǔ)設(shè)施工程打造為“智慧工地”；其他各區(qū)縣至少各打造2個“智慧工地”。

2019年為第三階段，將全市建筑面積2萬m2以上的房屋建筑工程和造價2000萬元以上的市政基礎(chǔ)設(shè)施工程全部打造為“智慧工地”。（摘自：《重慶日報》）

Settlement Prediction and Application of Soft Soil Foundation in a Nanjing Airport

To calculate the foundation settlement deformation,the specification-based approach usually multiples the settlement correction factor by the calculation result of the layer-wise summation method,the suggested correction factor is a range value,and the range is based on the quantity value of the compression modulus within the additional contact stress and the calculated deformation depth.However,this method is not applicable to the large filling of airport.At present,the settlement correction factor value of the soft soil foundation of the airport is generally based on experience,quite random.Based on theextension project of an airport in Nanjing,and combined with themonitoring dataon settlement,thispaper predictsthefinal total settlement amount of thefoundation with thehyperbolamethod,and deducesthesettlement correction factor by comparing the settlement amount calculated with thelayer-wisesummation method,providing somereferencesfor similar projects.

soft soil foundation;settlement prediction;settlement correction factor;inversion deduction

TU447

A

1671-9107（2017）10-0030-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.10.030

2017-06-16

余虔（1984-），男，安徽桐城人，研究生，工程師，主要從事機場工程設(shè)計工作。