塑料排水板堆载预压软基处理沉降预测分析

王海波

(桂林理工大学勘察设计研究院，广西 桂林 541004)

0 引言

软土是具有特定含义的土类，是指沿海滨海相、三角洲相、溺谷相、内陆河流相、湖泊相、沼泽相等，主要由细粒土组成孔隙比大、天然含水量高、压缩性高、强度低、灵敏度高的结构性土层［1］，主要分布在我国福州、深圳、杭州、武汉、广州、上海等沿海和内陆地区，而且分布面积很广泛。这些地区的绝大多数的建(构)筑物都是建设在这些软土地基上。这些建(构)筑物不但对地基承载力有要求，还对地基的沉降有严格要求。因此，建(构)筑物建造之前，必须对这些软土地基进行处理。在众多的软基处理方法中，塑料排水板堆载预压法是一种常用的软基处理方法，能够对软基进行有效地处理。由于建(构)筑物对地基的承载力和沉降变形均有严格要求，在软基处理中，必须严格控制处理后地基的承载力和沉降变形。处理后的软基承载力一般能够得到较大提高，满足建(构)筑物的承载力方面的要求，但是沉降变形却不一定能够满足要求。因此，如何运用软基处理中的监测数据来对软基处理的沉降变形进行预测，并求得各种预测方法所产生的误差，这将具有重要的实践意义。

1 沉降预测方法

为了控制堆载施工进度，指导工程后期施工与安排，同时为了保证软基的稳定性，需要对软基最终沉降量进行计算预测。常用的沉降预测曲线拟合法如下所示。

1.1 三点法［2，3］

三点法的固结度表达式如下:

其中，α，β 的取值均依赖于排水条件。

t 时刻的固结度的计算公式如下:

式中:St——t 时刻的沉降量;

Sd——瞬时沉降量;

S∞——最终沉降量。

在实测沉降S—t 上，取荷载停止施加后三点(ti，Si)，要求t3－t2=t2－t1，代入前面的公式求得α 和β 值后便可以求得有关沉降值。

1.2 双曲线法［4-6］

双曲线法是一种曲线配合方法，其假设荷载稳定后地基沉降过程近似为双曲线关系，对实测沉降数据采用双曲线进行拟合，然后根据拟合得到的双曲线方程，对软基某一时刻的沉降量或最终沉降量进行推算。

一般采用的公式如下:

式中:t——预测时间;

t0——起始时间;

St——t 时刻沉降量;

S0——t0时刻沉降量;

a，b——(t－t0)/(St－S0)与(t－t0)关系直线的截距和斜率。

2 工程概况

2.1 工程地质条件

深圳市宝安区图书馆场地地层分布情况如下:

①人工填土(Qml):灰黄～褐黄色，黏性土为主，局部夹有碎砖块等建筑垃圾，稍湿，松散，厚0.40 m～5.60 m;

②淤泥(Qm4):灰～灰黑色，可见少量贝壳碎片，局部混少量石英砂，流塑状态，厚4.00 m～10.50 m;

③粉质黏土(Qal+pl3):褐红～褐黄，局部含石英砂，可塑状态，厚1.50 m～5.70 m;

④含黏性土砾砂(Qal+pl3):灰白～褐黄色，磨圆度一般，不均匀混黏性土，饱和，稍密，厚1.80 m～11.90 m。

各土层物理力学参数见表1。

表1 土层物理力学参数表

2.2 软基处理设计

本工程塑料排水板采用正三角形布置，塑料排水板宽度为1.0 m，厚度为4 mm，间距为1.0 m，平均长度为10.0 m，打穿淤泥层，至淤泥下卧层中至少0.50 m，上露出砂垫层0.50 m。砂垫层厚0.50 m。预压荷载设计高度为3.60 m，分级加载。软基处理平面简图见图1。

3 沉降预测结果分析

以深圳市宝安图书馆软基处理工程浅层沉降板SS3 沉降监测资料为预测样本，运用前面两种预测方法进行沉降预测，并将预测结果与实测结果进行比较分析，同时计算每个预测计算点的相对误差，相应的预测结果如图2，图3 所示。

由图3 可得，t0=65 d 和t0=95 d 时，预测误差比较大，所选数据越靠近沉降稳定期时，预测精度就越高;沉降计算点的选取对结果影响很大。拟合样本跨度越靠后预测精度越高，沉降预测结果精度越高;三点法预测值与时间起点t0的选择有关，当时间间隔取值相对较大时，计算结果越接近实测值。

图1 软基处理平面图

图2 三点法在不同t0下的沉降预测曲线

图3 三点法在不同t0下沉降预测误差曲线

由图4，图5 可得，不同的时间起点t0，以恒载后80 d 为t0时推算得到的沉降的相对误差较小;当t0为恒载后20 d 时，预测得到的相对误差较大;当t0为恒载后50 d 时，预测得到的相对误差较t0为恒载后20 d 时的小，且最后一个点的预测沉降比实测值略大。初始时间的选择对计算结果影响较大，同时恒载时间的长短对最终结果的影响很大，推算所用的恒载期越长，其推算值越接近实测值。

图4 双曲线法在不同t0下的沉降预测曲线

图5 双曲线法在不同t0下预测曲线的相对误差

4 结语

沉降预测起始时间相同，初始时间的选择对两种预测方法的预测结果影响均较大。双曲线法中恒载时间的长短对最终结果的影响很大，推算所用的恒载期越长，其推算值越接近实测值;三点法拟合样本跨度越靠后预测精度越高，沉降预测结果精度越高，当时间间隔取值相对较大时，计算结果越接近实测值。对于同一预测样本，双曲线法预测结果所产生的相对误差比三点法所产生的相对误差小。

［1］马天骏，陈先华.岩土工程勘察［M］.成都:电子科技大学出版社，1996.

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［5］涂 帆，常方强，李小鹏.指数法和双曲线法组合预测单桩极限承载力［J］.福建工程学院学报，2006，4(1):21-23.

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