徐馮君

（浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院，浙江 蕭山 311215）

0 引言

堤防工程能抵御沿海地區(qū)風(fēng)暴潮災(zāi)害的侵襲。在我國沿海地區(qū)，軟土分布十分廣泛。軟土含水率高，孔隙比大，壓縮性大，抗剪強度低，固結(jié)時間長，且流變性顯著。由于這些特性，軟土地基上的堤防工程需進(jìn)行軟土地基處理以及沉降分析。根據(jù)堤防的特性和使用要求預(yù)測施工期和工后沉降，成為此類項目施工和管理的重要內(nèi)容之一。

堤防工后沉降指堤防竣工驗收后軟土地基的固結(jié)沉降量，工后沉降過大，海堤防潮、防洪就達(dá)不到設(shè)計要求。軟土地基處理中要解決的兩個關(guān)鍵問題就是地基變形和地基穩(wěn)定。對于深厚的軟土地基，地基的沉降計算及工后沉降控制是該類地基處理的核心問題。由于軟土的復(fù)雜性，對于軟土地基的變形或沉降計算的準(zhǔn)確性一般。目前，計算理論相對成熟，但設(shè)計和工程實際之間仍有差別。

本文結(jié)合現(xiàn)場實測原位觀測數(shù)據(jù)與理論計算，充分考慮實際施工條件，對堤防工程全線的工后沉降進(jìn)行分析。

1 堤防工程工后沉降控制現(xiàn)狀

目前以理論計算為主，常見方法有：

1）采用平面應(yīng)變有限單元法對海堤位移和地基強度的發(fā)展變化進(jìn)行研究分析[1]。計算結(jié)果表明，在海堤地基固結(jié)過程中，隨著土體有效應(yīng)力的提高，土體抗剪強度相應(yīng)增大，且上覆土層越厚，土體抗剪強度增長越大。計算結(jié)果與實測資料較為接近，驗證了有限元模型及參數(shù)的合理性，對海堤地基評價有現(xiàn)實意義。

2）數(shù)學(xué)歸納法。根據(jù)施工期現(xiàn)場原位觀測實測數(shù)據(jù)，分析堤身荷載作用下地基土體壓縮沉降變化趨勢，利用雙曲線公式和指數(shù)曲線模型推算地基土體的工后沉降量，確保軟土地基堤防的高程滿足設(shè)計要求。分析表明，指數(shù)曲線模型優(yōu)于雙曲線模型[2]。

3）在室內(nèi)試驗和實測沉降的基礎(chǔ)上，采用plaxis有限元軟件對實際工程項目全過程施工進(jìn)行模擬，采用粘性土彈塑性模型對堤壩沉降變形進(jìn)行平面應(yīng)變情況的模擬,與實測結(jié)果比較接近,并能很好地模擬工后沉降,解決由經(jīng)驗判斷產(chǎn)生的較大誤差。

4）建立基于MATLAB的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-實時跟蹤組合預(yù)測算法模型,并用原型觀測數(shù)據(jù)對其進(jìn)行校核和檢驗,最后將該算法結(jié)果與灰色理論中的GM(1,1)模型結(jié)果進(jìn)行比較，對海堤工程工后沉降進(jìn)行預(yù)測。

但是，上述理論計算都建立在理想條件下，結(jié)合勘察報告與原位觀測成果，針對某幾個沉降點和斷面進(jìn)行計算。而實際的堤防工程線路長，地基千變?nèi)f化，前期勘察難以面面俱到。特別是海堤工程，施工周期長，政策處理難度大[3-4]。在潮水的作用下，四五年前的勘察結(jié)論可能與施工期的地基存在較大的變化。建設(shè)方和施工方的管理也是制約工后沉降的重要因素。

2 幾個海堤原位觀測數(shù)據(jù)分析比較

分析浙江沿海近幾年的海堤原位觀測的沉降數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，大部分沉降點位的實測總沉降量與理論計算值基本吻合，但不同斷面，特別是不同標(biāo)段的沉降量差異明顯。究其原因，首先是地基條件不同，其次是不能全線同時加載。

對于建設(shè)和監(jiān)理單位，存在政策處理的干擾。部分堤線可能施工條件理想，可按設(shè)計要求按部就班、分層填筑施工，在現(xiàn)場原位觀測數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下，輔以理論計算，工后沉降能有效預(yù)測和控制。而部分堤線由于政策處理、施工條件不理想等原因延遲開工，整個項目周期的中途甚至尾期才開始趕工，沉降難以控制，甚至存在地基穩(wěn)定隱患。

對于施工單位，出于施工條件、成本控制等因素的考慮，施工過程中不能完全按照設(shè)計和規(guī)范要求合理安排全線同時施工，各施工段填筑厚度、分層填筑控制、間歇時間控制等差異較大，全線路工后沉降難以統(tǒng)一計算和控制。軟基處理如果采取土工布、塑料排水板+碎石排水等方式，后續(xù)加載若不能及時跟進(jìn)，會造成淤積，影響排水深度和速度，進(jìn)而影響施工期沉降和工后沉降，與理論計算值也會形成差異。

由以上三個海堤工程的原位觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以看出，同一個圍涂項目，完工時全線不均勻沉降現(xiàn)象明顯，最大差值達(dá)到140.4cm，排除地基條件差異等影響因素，施工不同步是主要原因。在荷載基本相同、設(shè)計高程相同的條件下，施工期沉降與工后沉降之和理論上應(yīng)趨于一致。如果不一致或差距較大，工后不均勻沉降也很明顯，個別斷面在幾年后甚至達(dá)不到設(shè)計高程，影響使用。

表1 各堤防項目實測沉降量統(tǒng)計表

圖1 大嵩各斷面總沉降量曲線（4年、7.9公里）

圖2 洞頭環(huán)島西片各斷面總沉降量曲線（4.5年、3.8公里）

圖3 峙南各斷面總沉降量曲線（3.5年、1.5公里）

3 工后不均勻沉降的影響

軟土地基上部在初期加載時，沉降速度快，沉降量大，如果整個項目做不到平行加載，則施工期的沉降量差異巨大，堤頂高程很難達(dá)到完工時統(tǒng)一的驗收要求。即使驗收時能夠做到高程統(tǒng)一，工后不均勻沉降也存在隱患。

施工期地基的總沉降量如果差別明顯，全線地質(zhì)條件又無顯著差異，則對整個堤防的工后沉降有很大影響。一是延誤工期，需等待施工進(jìn)度緩慢造成沉降滯后的堤段穩(wěn)定以后才能進(jìn)行路面施工和綠化等面子工程；二是帶來安全隱患，個別施工單位為了趕進(jìn)度，會超載施工，造成地基孔隙水壓力超標(biāo)，影響穩(wěn)定；三是工后沉降差異大，驗收時全線高程統(tǒng)一達(dá)到設(shè)計要求，但運行期內(nèi)不均勻沉降嚴(yán)重，一段時間后個別斷面甚至低于設(shè)計要求，達(dá)不到防潮要求。

綜上所述，軟土地基上堤防工程的工后沉降，不僅受到理論計算方法的制約，在某些情況下，工程施工管理還是主要影響因素。如果不均勻、不同步加載現(xiàn)象嚴(yán)重，驗收后一段時間內(nèi)全線路會出現(xiàn)較大的不均勻沉降，既影響堤防的穩(wěn)定、防汛防潮等規(guī)范要求，行車舒適度和美觀性也達(dá)不到要求。

4 結(jié)語

對于軟土地基上的堤防工程，施工期和工后沉降，目前的理論計算與實測值總量基本接近，但時間節(jié)點很難統(tǒng)一。原位觀測單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、業(yè)主等各參建單位應(yīng)把握全局，結(jié)合實測原位數(shù)據(jù)，理論計算實時修正，指導(dǎo)和督促各施工單位統(tǒng)籌安排，最大限度保證施工的一致性，確保在合理的工期范圍內(nèi)做到同時沉降，同時驗收。確保堤防在相當(dāng)一段時間的運營期內(nèi)，工后沉降達(dá)到設(shè)計和使用要求，減少不均勻沉降，提高堤防的穩(wěn)定性、使用安全性和美觀性。