施工围堤及吹填的地基沉降计算分析

施工围堤及吹填的地基沉降计算分析摘要：围海工程中，围堤以及吹填陆域的地基沉降直接影响着工程的进度和安全。为了有效的控制围堤堤顶标高以及吹填施工中的地基沉降量，本文结合中化泉州吹填项目的设计说明文件，通过目前普遍采用的分层总和法计算地基的最终沉降量和施工期沉降量，计算结果和设计给出的结果进行校核，为工程的顺利展开提供必要的理论依据。关键词：围堤；吹填；地基沉降；分层总和法1、工程概况中化泉州中下游配套项目回填工程（外走马埭垦区）一期吹填工程，位于福建省泉州市惠安县湄洲湾西岸，东桥、辋川旧盐场，目前一部分是滩涂地，一部分是水域。外走马埭围垦大堤已经建成。根据规划，外走马埭垦区位于泉惠石化工业区，是福建省重点规划和建设的石化基地，工程位置图见图1。其中吹填区的地质较差，表层主要为淤泥层，揭露厚度为2.60～11.00m，平均厚度5.22m，该淤泥层含水率高，压缩系数大，是引起地基沉降的主要土层。图1工程位置示意图2、地基沉降计算原理在外荷载作用下，地基土层中的孔隙发生压缩变形，引起地基的沉降。目前计算地基沉降的方法很多，其中分层总和法由于计算方法简便以及计算结果能满足工程的需要而被相关规范所推荐使用[1]。本文就通过该方法计算地基的最终沉降量，其中计算公式为：（1）上式中：──地基的最终沉降量（mm）；──压缩层范围的计算分层，根据土层的性质进行合理划分；──第i土层在平均自重应力作用下的孔隙比；──第i土层在平均自重应力和平均附加应力共同作用下的孔隙比；──第i土层的厚度（m）；──修正系数。一般地基m=1.0，对于海堤软土地基可采用1.3～1.6，根据本地的实际经验修正系数m=1.3。3、计算参数吹填区各土层物理计算参数主要采用设计提供的地质勘查报告中的数据，土层的物理参数指标见表1，压缩曲线采用地质勘查报告中统计的综合压缩曲线[2]，各土层的具体e-p曲线见图2-图4。表1吹填区主要土层物理力学指标表图2淤泥层压缩曲线图3粉质粘土压缩曲线图4残积土压缩曲线4、围堤计算结果与设计结果复核。由于堤顶兼做车辆的施工通道，计算中考虑了10kpa的施工超载，并考虑了堤顶超高对地基沉降的影响。经计算，围堤中心处地基最终沉降量与设计沉降计算值见表2。表2各侧堤的核算沉降量与设计最终沉降量对比一览表有表2可以看出，除了南侧堤和1#施工通道计算结果差异较大外（其中南堤设计给出的沉降量较大，相差26cm，1#施工通道设计给出沉降量偏小，相差12cm），其他堤的沉降计算结果和设计给出的沉降结果相差不大。南堤、西堤、北堤的最终沉降盆型曲线在图5-图7中给出，其他堤身断面没有给出，由最终沉降的盆型曲线可知，沉降曲线形状大致类似，由堤中心到堤两侧逐渐减小，具体沉降值由于堤身结构的不同而有所差异。图5南侧堤最终沉降盆型曲线图6西侧堤最终沉降盆型曲线图7北侧堤最终沉降盆型曲线5、吹填区沉降计算结果分析由于吹填区面积较大，各区底面高程不同，为此可取吹填区典型区位进行沉降计算，以各区位断面的中心点沉降量代表整个区位的沉降量。各个代表分区以地质参数相差不大为宜，计算宽度可取为50m，因为当宽度为50m时计算宽度对计算区位中心点的沉降量基本没影响[3,4]。这里主要计算五个主要断面，计算结果见表3。表3吹填区典型断面施工期沉降量计算结果有上表可以看出，吹填区地基施工期沉降量在30cm左右，需要特别说明的是，由于施工吹填中，计算参数选取的不同，对计算结果也是有差异的，另外，计算结果是吹填结束后施工期的沉降，地基并未完全固结，吹填结束后还会有残余沉降发生。结论及建议本文通过分层总和法对吹填区围堤的地基最终沉降量和吹填的施工期沉降量进行了计算，并与设计的计算结果进行了复核，结果显示：计算结果和设计给出的计算结果相差不大，可知本文计算的结果是合理的，可为其他类似工程所借鉴，另外地基沉降受制因素较多，实际施工中由于施工条件的不同，计算的沉降量和实际沉降量也会有差别，建议在具体施工过程中对地基的沉降进行原型观测，为更好的控制施工加载速率提供数据支持。参考文献：[1]中华人民共和国水利部.滩涂治理和海堤工程技术规范,2007.[2]中交上海航道勘查设计研究院有限公司.中化泉州中下游配套项目回填工程（外走马埭垦区）一期吹填初步设计报告,2012,4.[3]袁成明