超軟淤泥地基最終沉降量探討

朱群峰，何 寧，王年香，高長(zhǎng)勝，楊守華

（1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210024；2.水文水資源與水利工程國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，江蘇 南京 210029）

超軟淤泥地基最終沉降量探討

朱群峰1，2，何 寧1，2，王年香1，2，高長(zhǎng)勝1，2，楊守華1，2

（1.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210024；2.水文水資源與水利工程國家重點(diǎn)試驗(yàn)室，江蘇 南京 210029）

超軟淤泥地基的計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)定，沉降計(jì)算條件比較復(fù)雜，造成其最終沉降量難以精確計(jì)算，一般根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降資料來進(jìn)行推算，工程中常用的推算方法有三點(diǎn)法、Asaoka法和雙曲線法。本文根據(jù)工程實(shí)測(cè)沉降資料分別采用上述三種方法來推求超軟淤泥地基的最終沉降量，三點(diǎn)法推求結(jié)果和Asaoka法推求結(jié)果基本一致，雙曲線法推求結(jié)果明顯大于三點(diǎn)法。建議采用雙曲線法推求超軟淤泥地基的最終沉降量。

超軟淤泥地基；最終沉降量；三點(diǎn)法；Asaoka法；雙曲線法

1 研究背景

超軟淤泥地基的計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)定、沉降計(jì)算涉及的條件比較復(fù)雜［1］，以至于精確計(jì)算超軟淤泥地基的最終沉降量還比較困難［2-5］。工程中一般根據(jù)實(shí)測(cè)沉降資料采用曲線擬合法來推求最終沉降量，常用的曲線擬合法有三點(diǎn)法、Asaoka法和雙曲線法等等［6］。

對(duì)于超軟淤泥地基，特別是圍海造地形成的新吹填淤泥地基，自重沉積固結(jié)［7］尚未完成，究竟采用哪種推算方法更符合工程實(shí)際，目前還存在不同意見［8］。本文結(jié)合具體工程分別采用上述三種方法對(duì)超軟淤泥地基的最終沉降量進(jìn)行分析，以期能找到適合超軟淤泥地基的最終沉降量推算方法。

2 推算方法

2.1三點(diǎn)法三點(diǎn)法即傳統(tǒng)的指數(shù)曲線法［8］，它是假定土體的壓縮過程符合指數(shù)曲線，可以推算出最終沉降量S∞的關(guān)系式如下：

S1、S2、S3為恒載后的沉降～時(shí)間過程線上等時(shí)間間隔選取的三個(gè)沉降值，即△t=t2－t1=t3－t2，且△t越大，推算結(jié)果的精度越高［9］。

2.2Asaoka法1978年Asaoka提出了一種利用已有沉降觀測(cè)資料來預(yù)測(cè)最終沉降量的新方法［10］—Asaoka法。Asaoka法將實(shí)測(cè)的S-T曲線橫軸（T）劃分成相等的時(shí)間間隔△T（△T通常在10～100 d之間），讀出相應(yīng)于時(shí)間T1，T2…，Tn時(shí)的沉降量S1，S2…，Sn，并制成表格。在軸Si和Si+1的坐標(biāo)系中將沉降值S1，S2…，Sn，以點(diǎn)（Si，Si+1）畫出，同時(shí)作出與橫軸成45°的直線。將點(diǎn)（Si，Si+1）擬合成直線，45°的直線與擬合直線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值即為所推求的最終沉降量S∞，即：

利用Asaoka法推算沉降需要相對(duì)較長(zhǎng)的恒載預(yù)壓期，恒載時(shí)間越長(zhǎng)，推算精度越高［5］。圖解過程如圖1所示：

圖1 Asaoka法圖解示意圖

圖2 雙曲線法圖解示意圖

2.3雙曲線法雙曲線法是假定恒載后的沉降曲線符合雙曲線，則下式成立：t′=a+bt′/S′ （3）

采用雙曲線法推算最終沉降可以最大限度地利用觀測(cè)資料，減小任意性，使計(jì)算結(jié)果更趨合理［11］。雙曲線法圖解過程如圖2所示。

3 工程概況

工程地塊原始地貌類型屬港灣灘涂（潮間帶區(qū)域），地勢(shì)平坦開闊，并向海域方向微傾斜，地面坡度小于3°。本工程的主要目的是利用現(xiàn)有海灘和前線海堤采用吹填淤泥造地，造地面積約20萬m2。

吹填淤泥厚度約3～5 m不等，由于吹填淤泥處于流動(dòng)狀態(tài)，工程性質(zhì)極差，因此，為滿足地基穩(wěn)定、工后沉降和工程進(jìn)度等使用要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)采用真空預(yù)壓法對(duì)新吹填淤泥地基進(jìn)行加固處理。排水板間距為1.0 m，正方形布置，打穿淤泥層。

為了及時(shí)掌控地基加固進(jìn)程及效果，結(jié)合真空預(yù)壓的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)布置監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見表1。

4 沉降分析

現(xiàn)場(chǎng)布置的監(jiān)測(cè)儀器較多，本文主要對(duì)地表沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。典型的地表沉降過程線見圖3。

表1 監(jiān)測(cè)儀器布置數(shù)量匯總表

圖3 典型的地表沉降過程線

4.1最終沉降量推算根據(jù)實(shí)測(cè)沉降過程線，分別采用三點(diǎn)法、Asaoka法和雙曲線法來推算各測(cè)點(diǎn)的最終沉降量，推算結(jié)果見表2。

表2 最終沉降量推算結(jié)果匯總表

從表2中可以看出三點(diǎn)法推求結(jié)果與Asaoka法推求結(jié)果基本一致，雙曲線法推求結(jié)果明顯大于三點(diǎn)法推求結(jié)果。

4.2最終沉降量對(duì)比分析根據(jù)表2的結(jié)果可以作出三點(diǎn)法與Asaoka法、三點(diǎn)法與雙曲線法推求最終沉降量的相關(guān)關(guān)系圖，見圖4和圖5。

圖4 三點(diǎn)法與Asaoka法推求最終沉降量相關(guān)關(guān)系圖

圖5 三點(diǎn)法與雙曲線法推求最終沉降量相關(guān)關(guān)系圖

圖中S3為三點(diǎn)法推求最終沉降量；Sa為Asaoka法推求最終沉降量；S2為雙曲線法推求最終沉降量；R為線性相關(guān)系數(shù)。

從圖4中可以得出S3和Sa的線性相關(guān)系數(shù)R=0.9899，可見二者的線性相關(guān)性極好，且有下式成立：

式（5）說明三點(diǎn)法的推求結(jié)果與Asaoka的推求結(jié)果基本一致。

從圖5中可以得出S2和S3的線性相關(guān)系數(shù)R=0.9369，可見二者的線性相關(guān)性較好，且有下式成立：

式（6）說明雙曲線法的推求結(jié)果明顯大于三點(diǎn)法的推求結(jié)果。

4.3最終沉降量確定從上面的對(duì)比分析中可以看出，三點(diǎn)法和Asaoka法的結(jié)果基本一致，雙曲線法的結(jié)果明顯大于三點(diǎn)法。究竟以哪個(gè)結(jié)果作為最終沉降量比較合適呢？

沿海地區(qū)存在大量的吹填淤泥地基加固工程，目前比較流行的加固方法是采用真空預(yù)壓，工程設(shè)計(jì)中，很多設(shè)計(jì)人員喜歡采用三點(diǎn)法或Asaoka法的推算結(jié)果作為最終沉降量。因?yàn)樵诠こ淘O(shè)計(jì)中，真空預(yù)壓的停泵標(biāo)準(zhǔn)一般都采用被加固軟土地基的平均固結(jié)度達(dá)到某一設(shè)計(jì)值為準(zhǔn)，采用這一結(jié)果就比較容易滿足固結(jié)度的要求，以達(dá)到節(jié)約工期、降低工程造價(jià)的目的。實(shí)際上并非如此，而是由于三點(diǎn)法推求結(jié)果偏小，造成地基平均固結(jié)度虛高而已，地基加固實(shí)際效果可能并未達(dá)到預(yù)期的效果。

大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明：在真空預(yù)壓加固吹填淤泥地基中，普遍存在真空度傳遞比較困難［12］、排水板周圍形成淤泥抱團(tuán)［13］、深層加固效果不太理想等現(xiàn)象［14］。如果繼續(xù)采用三點(diǎn)法或Asao?ka法的推算結(jié)果作為最終沉降量，表面看來地基的平均固結(jié)度已滿足設(shè)計(jì)要求，而實(shí)際上可能并沒有達(dá)到預(yù)期的加固效果。如果采用雙曲線法推算結(jié)果作為最終沉降量，將會(huì)對(duì)吹填淤泥地基的加固效果更有利。這也符合真空預(yù)壓加固軟土地基相關(guān)規(guī)范［15］的要求，基于此，建議在超軟淤泥地基加固工程中采用雙曲線法推算結(jié)果作為最終沉降量。

本文推算最終沉降量引用的工程實(shí)測(cè)資料相當(dāng)有限，還需要積累更多的工程實(shí)踐資料來建立相應(yīng)的概率模型［16］來進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)論的可靠性。

5 結(jié)論

通過具體工程對(duì)超軟淤泥地基的最終沉降量進(jìn)行了初步探討研究，有以下主要結(jié)論：

（1）超軟淤泥地基的計(jì)算參數(shù)難以準(zhǔn)確測(cè)定，沉降計(jì)算條件比較復(fù)雜，造成超軟淤泥地基的最終沉降量難以精確計(jì)算，采用實(shí)測(cè)資料來推求超軟淤泥地基的最終沉降量是一種行之有效的方法。

（2）實(shí)測(cè)資料分析結(jié)果表明，常用的三點(diǎn)法和Asaoka法推求結(jié)果基本一致，雙曲線法推求結(jié)果明顯大于三點(diǎn)法。

（3）從有利于地基加固效果的方向出發(fā)，綜合考慮現(xiàn)行規(guī)范的要求，建議在超軟淤泥地基加固工程中采用雙曲線法來推求地基的最終沉降量。

（4）本文中引用的實(shí)測(cè)沉降資料數(shù)量還很有限，得出的結(jié)論可能還存在一定的局限性，建議進(jìn)一步積累工程實(shí)測(cè)資料，以驗(yàn)證結(jié)論的可靠性。

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Discussion on the final settlement of super-soft foundation

ZHU Qunfeng1，2，HE Ning1，2，WANG Nianxiang12，GAO Changsheng1，2，YANG Shouhua1，2
（1.Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China；2.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering，Nanjing 210029，China）

It is difficult to confirm the calculation parameters of super-soft silt foundation accurately，and the settlement calculation condition is comparatively complex.So，the final settlement of the foundation can not be calculated precisely.It is predicted according to the measured settlement data generally in real engi?neering，and the three-point method，the Asaoka method and the hyperbolic method are the common meth?ods.In this paper，the final settlement of super-soft silt foundation is predicted using the above three meth?ods respectively，according to the measured data.Calculating results show that，the calculated results of three-point method are basically identical to the results of Asaoka method，and the calculated results of hy?perbolic method are significantly greater than thoese of the three-point method.The hyperbolic method is recommend to be the calculating method for final settlement prediction of super-soft silt foundation.

super-soft silt foundation；final settlement；three-point method；Asaoka method；hyperbolic method

TU433

：Adoi：10.13244/j.cnki.jiwhr.2015.03.006

1672-3031（2015）03-0189-05

（責(zé)任編輯：李福田）

2015-05-15

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA112509）；水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（201201015，201401006）

朱群峰（1966-），男，湖北羅田人，高級(jí)工程師，主要從事軟基處理研究工作。E-mail：qfzhu@nhri.cn