堆场地基处理数值分析及轨道梁变位研究

叶祥记，周 佳（.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300；.中交天津港湾工程设计院有限公司 大连分公司，辽宁 大连 600）



堆场地基处理数值分析及轨道梁变位研究

叶祥记1，周 佳2
（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300222；2.中交天津港湾工程设计院有限公司 大连分公司，辽宁 大连 116001）

摘要：港口工程中位于深厚软基上的堆场经常采用预压固结法进行软基处理，设计时需要考虑堆场的沉降、固结稳定时间、施工阶段的划分，以及使用过程中堆场堆载对轨道梁的影响。本文利用岩土有限元软件PLAXIS对某工程进行了分析研究，给出了沉降量-时间关系、指导了合理的施工工序、并分析了地基处理后堆载对轨道的影响。

关键词：软土地基；排水固结；真空预压

引 言

本文研究报告主要针对某海港工程陆域部分地基处理方案进行数值模拟。通过数值模拟，给出合理的加载时间安排，预测沉降-时间关系、超静孔隙水消散-时间关系，为地基处理设计提供合理的依据，并用于指导后期的施工。

1 工程地质条件

根据地勘资料可知，本工程场地范围内所揭露的主要地层自上而下依次为：①粘土1、②粘土2、③细砂等。土体的物理力学指标根据中的相关资料以及相关工程经验见表1。

表1 土参数

2 真空联合堆载预压数值模拟

真空联合堆载地基处理断面如图1所示。采用有限单元法进行数值分析，计算模型如图2所示。现阶段各土层均采用摩尔-库伦本构模型［1］，土体采用15节点单元模拟，排水板采用排水单元模拟［2］。施工加载阶段如表2所示。

表2 地基处理阶段

图1 真空联合堆载地基处理断面

图2 真空联合堆载数值模拟离散模型

经计算分析，地基处理固结稳定后的整体沉降变形见图3，最大沉降量为83 cm。

图3 整体固结沉降变形

表3 地基处理各阶段沉降量

取地基中的A点（见图2）为考察点，地基沉降与时间的关系见图4。

图4 地基中A点沉降与时间关系

地基中的A点总孔压、超静孔压与时间的关系见图5和图6。

图5 地基中A点总孔压与时间关系

各个阶段地基总沉降量见表3。

图6 地基中A点超静孔压与时间关系

卸载前土体内总孔压分布见图7。

图7 卸载前土体总孔压分布

卸载前土体超静孔压分布见图8。

图8 卸载前土体超静孔压分布

3 堆煤荷载对轨道梁基础的影响分析

地基经真空预压联合堆载处理完毕后，轨道梁下方还需进行混凝土搅拌桩处理，以减少轨道梁基础由于堆煤荷载作用而产生的侧向变形。堆煤取煤示意见图9。

图9 堆煤取煤示意

对轨道梁基础最不利的工况为：一侧满载，另一侧空载。本次分析仅针对最不利工况进行分析。数值分析时，淤泥土层采用排水固结后的指标。计算模型如图10。

图10 堆煤对轨道梁基础影响计算模型

经分析整体的变形见图11。

图11 整体变形

为考察堆煤荷载对轨道梁基础的影响，选取堆煤坡脚处B点（见图10）进行考察。经塑性有限元分析，轨道梁基础水平最大位移为3.2 cm，迭代步与位移关系见图12；竖直最大位移为2.5 cm，迭代步位移关系见图 13。轨道梁基础的绝对位移为4.1 cm，见图14。

图12 轨道梁基础水平最大位移

图13 轨道梁基础竖向最大位移

图14 轨道梁基础最大位移

4 结论与建议

从上述数值模拟的结果来看，本次地基处理设计方案是合理可行的。经分析，真空联合堆载预压地基处理后，陆域总沉降量为83 cm；各个施工阶段时间的安排能有助于超静孔隙水压的消散，以满足施工要求；轨道梁下布置搅拌桩可以有效减小堆煤荷载对其的影响。

参考文献：

［1］ 龚晓南.土塑性力学（第二版）［M］.浙江大学出版社，1999.

［2］ Introductory version of Plaxis Code.Plaxis BV， P.O.Box 572，2600 AN Delft The Netherlands， 2000.

Numerical Analysis of Foundation Treatment and Deflection Study of Rail Beam in Stockyard

Ye Xiangji1，Zhou Jia2
（1.CCCC First Harbou Consultants Co.， Ltd.， Tianjin 300222， China；2.Dalian Branch of Tianjin Port Engineering Design & Consulting Co.， Ltd.of CCCC First Harbor Engineering Co.， Ltd.， Dalian Liaoning 116001， China）

Abastract：In harbour engineering， stack yards are often located on soft subgrade， and vacuum preload method usually carried out to improve the soil.When improving soft soil， it needs to take into consideration the huge settledown， consolidation time and construction phases.In this paper， the commercial FEM software PLAXS is taken to perform some analysis to meet the design requirements.

Key words：soft soil foundatioin； drainage consolidation； vacuum preload

分类号：TU472.3

文献标识码：A

文章编号：1004-9592（2016）02-0088-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160223

收稿日期：2015-05-30

作者简介：叶祥记（1980-）， 男，高级工程师，主要从事港口工程和岩土工程设计与数值分析工作。