南京某机场软土地基沉降预测及应用

余虔

（中国民航机场建设集团公司，北京 100029）

南京某机场软土地基沉降预测及应用

余虔

（中国民航机场建设集团公司，北京 100029）

规范法计算地基沉降变形通常是在分层总和法的基础上乘以沉降修正系数，其建议的修正系数为范围值，取值范围依据基底附加应力和变形计算深度范围内压缩模量当量值。然而，该方法不适用于机场大面积填土，目前机场软土地基沉降修正系数取值一般根据经验，具有较大的随意性。该文依托南京某机场扩建工程，根据沉降观测资料，利用双曲线法预测了地基最终总沉降量；对比分层总和法计算的地基沉降量，反演推算出了沉降修正系数，对类似工程具有参考价值。

软土地基；沉降预测；沉降修正系数；反演推算

0 引言

目前，软土地基沉降计算主要采用基于一维固结沉降理论的分层总和法，先按分层总和法计算出地基沉降量，再乘以相应的沉降修正系数，即得到地基最终沉降量，是规范推荐且常用的一种方法。该方法的计算精度往往取决于所选取的沉降修正系数，且计算结果关系到地基处理方案的选定，进而影响工程造价、工期等，所以沉降修正系数的正确选取是一项很重要的工作。

规范法中沉降修正系数取值依据基底附加应力和变形计算深度范围内压缩模量当量值，该方法对机场大面积填土不适用，目前机场软土地基沉降修正系数取值一般根据经验，由于地基条件的差异性，单一的取相同的沉降修正系数具有很大的随意性，不符合工程的实际需要。本文依据南京某机场扩建工程的沉降观测资料，利用目前常见的基于沉降实测数据的数值拟合方法，预测地基的最终沉降量，针对分层总和法计算的沉降量，反演推算沉降修正系数。将反演推算沉降修正系数与设计时选取的修正系数进行对比，判断设计修正系数的适宜性，为类似工程提供参考。

1 工程概况

南京某机场扩建工程场区地貌分为秦淮河漫滩、阶地和坳沟三个地貌单元，秦淮河漫滩区其地势低洼，沟塘密布，地形较为平坦。漫滩区覆盖层厚度相对较大，填土层之下主要为全新世冲积成因的粉质粘土、淤泥质粉质粘土和粉土，工程性质较差。根据勘察资料，淤泥质粉质粘土或软粉质粘土是工程的软弱土层，主要土层物理力学指标：天然含水量为39.9%，孔隙比为1.101，快剪C值为11.3kPa，快剪Φ为5.7°，高压固结系数为0.29，土层在0kPa、50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa压力对应的孔隙比分别为1.10、1.00、0.95、0.88、0.83、0.80。 设计采用塑料排水板堆载预压进行软土地基处理，消除工后沉降及差异沉降问题。

2 分层总和法计算地基沉降量

计算地基变形时，地基内的应力分布，可采用各向同性均质线性变形体理论。其沉降量可按下式[1]进行计算：

式中：s-按分层总和法计算出的地基沉降量（mm)；

n-地基沉降计算深度范围内划分的土层数；

Esi-基础底面下第i层土的压缩模量(MPa)，应取土的自重压力至土的自重压力与附加应力之和的压力段计算；

zi、zi-1-基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)；

根据上述方法计算沉降观测点对应的勘察钻孔进行地基沉降计算，计算结果见表1。

3 沉降观测与预测

3.1 沉降观测

为了掌握场区地基变形的分布和发展规律，为确定预压时间及评价地基处理效果提供基础资料，该次监测项目共设置12个原地面沉降观测点，2012年3月开始进行观测，该次分析依据的观测资料至2013年3月。

3.2 沉降预测

沉降预测常见的数值拟合方法有双曲线法、三点法等，文章采用两种方法对地基总沉降进行预测。

（1）双曲线法：地基沉降资料表明其沉降与时间的关系曲线接近于双曲线，双曲线的经验公式[2]如下：

式中：st-时刻t时沉降量(mm)；

s∞-地基最终总沉降量(mm)；

α-待定系数。

确定式中两个待定参数s∞和α可按以下步骤进行：

可将式（2）化为：

以t为横坐标，以t/st为纵坐标，将以掌握的st~t实测数据值按此坐标点绘制在坐标系中，然后根据这些点做出一回归直线，根据直线的斜率a=1/s∞、截距b=α/s∞即可求得s∞。

（2） 三点法：在st-t曲线上，取最大荷载时间段的t1、t2、t3所对应的沉降量s1、s2、s3，且使得t3-t2=t2-t1，最终总沉降量s∞可用下式[3]表示：

双曲线法和三点法预测地基总沉降量结果见表1及图1。

图1 各监测点监测沉降与预测沉降曲线图

表1 地基总沉降量预测结果

根据表1及图1，大部分监测点已趋于沉降稳定期，但JC17点监测沉降量与预测沉降量有较大差距，该点处勘察钻孔显示软土厚度为10.5m，填筑完成时间为2012年11月，综合考虑地层及施工工期，该点沉降现象符合理论原理。根据预测结果，对比沉降监测数据曲线，参考相关工程经验[3-4]，双曲线法预测结果更接近该工程软土地基条件，故此，后文中沉降修正系数推算选用双曲线法预测结果。

4 沉降修正系数反演推算

规范法计算沉降量如下式[1]：

式中：s∞-地基最终总沉降量(mm)；

S-分层总和法计算的地基沉降量(mm)；

ψs-沉降计算修正系数。

根据式（5）可以推算沉降修正系数ψs：

根据上述双曲线预测最终沉降量与分层总和法计算地基沉降推算沉降修正系数如表2所示。

上述计算表明，超载预压+排水板、等载预压+排水板、正常土方预压+排水板推算的沉降修正系数平均值分别为0.66、0.60、0.59，与理论上的修正系数有所偏差，一般情况下，其范围值为1.1～1.7[5]，该工程设计时选取的沉降修正系数为1.3，经计算可知该取值对于该工程并不适宜。

表2 沉降修正系数推算表

5 结论

（1）对于不同地质条件、不同工况条件，利用规范法计算地基沉降变形时，不能单一选取沉降修正系数，应结合工程实际情况。

（2）双曲线法在软土地基沉降预测结果与真实观测数据相近。

（3）根据监测资料采用数值拟合方法预测地基最终总沉降量，结合分层总和法计算地基沉降量，可以推算沉降修正系数。

（4）相同地质条件、相同工况条件下的不同监测点推算的沉降修正系数有所偏差，应取相同条件下沉降修正系数的平均值作为参考值范围选取的依据，地基采用塑料排水板处理时建议取0.60～0.80（其中软土条件较差时建议取大值）[6-7]。

（5）该工程为机场工程，与其他工民建工程具有一定的差异性，所以不能作为工民建工程沉降计算的参考依据。

[1]中华人民共和国住建部.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011：26-29.

[2]高大钊，袁聚云.土质学与土力学[M].北京：人民交通出版社，2008：114-115.

[3]李凡，吴志昂，孙四平.软土地基路堤最终沉降量推算方法研究[J].合肥工业大学学报，2003，26（2）：277-280.

[4]袁辉明，戴少平.双曲线法预测高速公路软基沉降[J].山西建筑，2010，36（30）：292-293.

[5]吴雄伟，曾熙敏，黄康华，等.基于指数曲线模型的沉降修正系数推求 [J].浙江水利水电专科学校学报，2010，22（1）：30-32.

[6]中华人民共和国交通部.JTG D30-2004公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004：69-70.

[7]赵海燕，蒋华忠.关于路基沉降修正系数的计算方法探讨[J].公路，2011（6）：5-7.

责任编辑：孙苏，李红

智慧工程建设

重庆市启动“智慧工地”建设

农民工上班“刷脸卡”、给塔吊装“黑匣子”、安全带没扣好会发出预警……未来三年，重庆市的建筑工地将越来越“耳聪目明”。近日，市城乡建委下发了《关于印发“智慧工地”建设工作方案的通知》，2017年至2019年，将分三阶段建设“智慧工地”，将信息管理平台、智能技术、智能设备广泛应用到全市建筑工程施工现场中。

“智慧工地”建设包括门禁刷卡、扬尘监控、远程视频监控、施工升降机智能识别、危大工程（即市政工程危险性较大的分部分项工程）管理等“智慧应用”，这些先进技术将让工地长出“眼睛”、“耳朵”、“鼻子”，看得见违章、听得见噪音、嗅得到隐患。

据介绍，2017年为重庆市“智慧工地”建设第一阶段，全市范围内将打造至少200个“智慧工地”。其中，两江新区在建房屋市政工程项目总数20%的项目试点打造为“智慧工地”；主城九区、经开区、高新区各至少打造2个“智慧工地”；其他各区县至少各打造1个“智慧工地”。

2018年为第二阶段，将主城九区、两江新区、经开区、高新区建筑面积2万m2以上的房屋建筑工程和造价2000万元以上的市政基础设施工程打造为“智慧工地”；其他各区县至少各打造2个“智慧工地”。

2019年为第三阶段，将全市建筑面积2万m2以上的房屋建筑工程和造价2000万元以上的市政基础设施工程全部打造为“智慧工地”。（摘自：《重庆日报》）

Settlement Prediction and Application of Soft Soil Foundation in a Nanjing Airport

To calculate the foundation settlement deformation,the specification-based approach usually multiples the settlement correction factor by the calculation result of the layer-wise summation method,the suggested correction factor is a range value,and the range is based on the quantity value of the compression modulus within the additional contact stress and the calculated deformation depth.However,this method is not applicable to the large filling of airport.At present,the settlement correction factor value of the soft soil foundation of the airport is generally based on experience,quite random.Based on theextension project of an airport in Nanjing,and combined with themonitoring dataon settlement,thispaper predictsthefinal total settlement amount of thefoundation with thehyperbolamethod,and deducesthesettlement correction factor by comparing the settlement amount calculated with thelayer-wisesummation method,providing somereferencesfor similar projects.

soft soil foundation;settlement prediction;settlement correction factor;inversion deduction

TU447

A

1671-9107（2017）10-0030-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.10.030

2017-06-16

余虔（1984-），男，安徽桐城人，研究生，工程师，主要从事机场工程设计工作。