方子杰,姜建芳,張超杰

(1.浙江省水利發(fā)展規(guī)劃研究中心,浙江 杭州 310012;2.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

海堤軟土地基總沉降量包含瞬時(shí)沉降、主固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降,理論計(jì)算中一般僅計(jì)算海堤設(shè)計(jì)斷面荷載產(chǎn)生的主固結(jié)沉降,再乘以沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù)作為地基總沉降量,應(yīng)按式(1)計(jì)算:

Sc為主固結(jié)沉降,mS為修正系數(shù)。沉降修正系數(shù)依據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定取值[1-2],其中設(shè)計(jì)人員的工程經(jīng)驗(yàn)不可低估,缺乏一個(gè)科學(xué)的、系統(tǒng)的選取依據(jù)[3-4]。海堤工程實(shí)際施工中,流泥層在海堤填筑初期階段大多被擠出,相當(dāng)于海堤建基面降低了流泥層厚度,海堤填筑層增加了流泥層厚度,第一層堤基壓縮層減少了流泥層厚度。海堤建基面如以原涂面高程計(jì)算,則擠出產(chǎn)生的沉降可視為瞬時(shí)沉降,而壓縮層厚度減小以及海堤填筑料替代原有流泥層都對主固結(jié)沉降產(chǎn)生影響,可見流泥層對主固結(jié)沉降量及沉降修正系數(shù)取值均有影響,而以往設(shè)計(jì)中一般未予以考慮。本文以海堤工程A為例,對流泥層厚度對主固結(jié)沉降的影響進(jìn)行分析。

2 工程A概況

海堤工程A順堤堤線長2 479.14 m,海堤采用直立式土石混合壩結(jié)構(gòu),涂面高程-1.00m,堤頂高程7.00 m,堤頂寬6.00 m,地基采用塑料排水板+土工布+鎮(zhèn)壓層的處理方法,塑料排水板間距1.30 m,深度25.00 m,斷面示意見圖1,地基土層見表1。圖1中沉降板從左向右編號為T1～T8,表2為各沉降計(jì)算點(diǎn)在典型斷面中的水平位置 (堤軸線處為坐標(biāo)0點(diǎn),向右為正,向左為負(fù))。

圖1 海堤工程A典型斷面示意圖

表1 海堤工程A地基土層表

表2 沉降計(jì)算點(diǎn)位置表

3 分層總和法計(jì)算基礎(chǔ)

主固結(jié)沉降采用分層總和法進(jìn)行計(jì)算,如式(2):

海堤工程A順堤下臥軟基計(jì)算厚度取100.00 m,計(jì)算分層厚度取1.00～2.00 m,土層e-p曲線見圖2。

圖2 海堤工程A的土層試驗(yàn)e-p曲線圖

4 流泥層厚度對沉降的影響

現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定土體壓縮層厚度取附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的0.2倍止,對于軟土壓縮層厚度取附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的0.1倍止。本次分析流泥層厚度分別選用0.00,0.20,0.40及0.60m進(jìn)行分層總和法計(jì)算比較。表3、表4分別為取應(yīng)力比0.2、0.1時(shí)不同流泥層厚度下的計(jì)算沉降表。

表3 應(yīng)力比0.2時(shí)不同流泥層厚度計(jì)算沉降表 m

由表3可知,隨著流泥層厚度的增加,各點(diǎn)沉降增量增大,流泥層厚度從0.00 m變化到0.60 m時(shí),沉降增量為0.154～0.306 m,沉降增量分布規(guī)律為兩端小中間大。

表4 應(yīng)力比0.1時(shí)不同流泥層厚度計(jì)算沉降表 m

由表4可知,流泥層厚度從0.00 m變化到0.60 m時(shí),沉降增量為0.150～0.286 m。

表3、表4中沉降未考慮流泥擠出產(chǎn)生的沉降量,即表中沉降未計(jì)入擠出的流泥層厚度。如計(jì)入該流泥層擠出引起的沉降,當(dāng)浮泥層厚度為0.60 m時(shí),堤中心點(diǎn)沉降約增加0.90 m,則2種應(yīng)力比下沉降增量分別為原沉降量的32.38%和30.24%,均大于30.00%,可見流泥層對沉降的影響非常大,設(shè)計(jì)中應(yīng)慎重考慮。

5 結(jié) 語

根據(jù)以上分析,可以得到以下結(jié)論:

(1)隨著流泥層厚度的增加,表層沉降增大。本文實(shí)例中,軟基計(jì)算深度取至應(yīng)力比0.1時(shí),流泥層厚度從0.00 m變化到0.60 m時(shí),沉降增量為0.150～0.286 m。

(2)沉降計(jì)算時(shí)如計(jì)入流泥層擠出引起的沉降,當(dāng)流泥層厚度為0.60 m時(shí),堤中心點(diǎn)沉降約增加0.90 m,則應(yīng)力比0.2與0.1下沉降增量分別為原沉降量的32.38%和30.24%,均大于30.00%,可見流泥層對沉降的影響非常明顯。

(3)流泥層的厚度在沉降量諸多影響因素中舉足輕重,以某圍涂工程為例,拋石單價(jià)38.34元/m3,土方單價(jià)23.76元/m3,如果考慮流泥層,會使得沉降誤差達(dá)到50 cm,則每1km就相差34 134 m3拋石、23 884m3閉氣土方,造價(jià)就相差387.6萬元,該工程11.6 km長海堤將因?yàn)榱髂鄬拥拇嬖?造價(jià)就有4 000萬元以上的差距。

(4)利用分層總和法推算理論沉降時(shí),灘涂表面流泥層的存在對沉降計(jì)算結(jié)果影響不可忽視,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮浮泥層的影響效應(yīng)。

[1]中華人民共和國水利部.SL 438—2008海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范 [S].北京:中國水利水電出版社,2008.

[2]中華人民共和國水利部.SL 389—2008灘涂治理工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,2008.

[3]王永和,李珍玉,胡萍,等.地基沉降修正系數(shù)的 Bayes概率推斷 [J].巖土力學(xué),2009,30(2):323-327.

[4]趙海燕,蔣華忠.關(guān)于路基沉降修正系數(shù)的計(jì)算方法探討[J].公路,2011(6):5-8.