软土地基沉降

2024-11-20|版权声明|我要投稿

软土地基沉降(精选12篇)

软土地基沉降 篇1

摘要:采用太沙基固结理论以及砂井地基巴隆解析解, 在不考虑涂抹区作用的基础上, 通过计算机电算, 分析了大连港搬迁改造项目排水板处理软土地基堆载预压作用下地基沉降规律, 并与实测软基沉降进行对比, 分析并预测了大连港搬迁项目排水板处理软基沉降量及固结度变化规律, 获得了较为理想的效果。

关键词:堆载预压,塑料排水板,地基沉降

堆载预压法是排水预压法的一种, 是软土地基常用处理方法, 通过预压荷载产生的附加应力使地基产生超孔压, 然后孔隙水通过排水板排出, 地基产生固结压缩。排水板为竖向排水通道, 可以加速地基固结, 对于工程来说, 准确预测地基各个时期沉降量及固结度对工程施工及设计非常重要, 而对于砂井地基或排水板处理地基常用固结理论为太沙基理论, 巴隆固结解。

1 固结原理

土是由固、液、气三相组成, 土体的固结过程也就是液体、气体的排出过程, 土体骨架发生错动的结果, 因此, 土体固结的快慢与土体中液体、气体的排出速率有关, 在1925年, 太沙基建立了单向固结的基本微分方程, 按太沙基单向固结理论计算固结过程, 在某一压力作用下, 饱和土的固结过程, 就是土体中各点的超孔隙水应力不断消散, 地基有效应力逐渐增加的过程。根据巴隆固结解析解得出以下结论。

瞬时加荷下砂井地基固结度。竖向排水平均固结度:

横向排水平均固结度:

砂井地基总的平均固结度:

其中, Tv为竖向固结时间因素, Tv=cvt/H2;Th为横向固结时间因素, ;cv, cn分别为竖向和径向固结系数, cm2/s;n为井径比, n=de/dv;t为时间, s;H为土层的竖向排水距离, m, 双向排水时H为土层厚度的一半, 单面排水时H为土层厚度;de, dw分别为砂井距、砂井直径。

逐渐加荷下砂井地基固结度:

其中, Ut为多级等速加荷下, t时刻修正后的平均固结度;Urz为瞬时加荷下的平均固结度;tn-1, tn分别为每级等速加荷的起点和终点时间;Δpn为第n级荷载增重;∑Δp为第n级荷载起始和终止的时间。

考虑砂井 (塑料排水板) 作用的线性加载时的固结度改按下式计算:

其中, ti为历时;Ti为i级荷载加载历时, 泊松比v近似取0.4;Ch为水平向固结系数, 计算时取竖向固结系数, 考虑涂抹影响, 近似取s=1.2, β=7.0。

2 工程概况

大连某工程位于大连湾南岸, 通过挖泥, 大开挖段地基内存留约12 m厚淤泥质土, 打设排水板后, 抛填碎石层和中块层整平后, 安装大圆筒, 圆筒为钢筋混凝土结构, 上部外径8.0 m, 内径7.3 m, 高度7.6 m, 底部外径9.0 m, 内径6.3 m。外形见图1, 圆筒安装后常年受海浪影响。圆筒满载后上部建设胸墙, 因为圆筒高度一定, 为了防止圆筒高低不平, 影响景观工程效果, 必须较准确预测圆筒加载沉降量以及固结时间, 为上部胸墙设计以及施工时间提供理论及实践指导。

3 地质条件

根据勘查报告及经过挖泥后, 基床内存在软土为:

(1) 流泥 (Q4m) :灰黑色, 饱和, 流塑, 具腥臭味, 多见贝壳碎片, 钻进十分容易, 钻孔缩径严重, 岩芯采取十分困难。

(2) 淤泥 (Q4m) :黑色或黑灰色, 饱和, 流塑, 具腥臭味, 多见贝壳碎片, 钻进容易, 缩径。顶面高程-14.13 m~-8.08 m, 顶面埋深5.6 m~10.8 m。底面高程-18.23 m~-11.46 m, 钻孔揭露厚度1.6 m~5.7 m。

(3) 淤泥质粉质粘土 (Q4m) :黑灰色, 饱和, 软塑, 局部可塑, 具腥臭味, 偶见贝壳碎片, 无摇震反应, 干强度中等, 韧性中等, 切面稍有光泽, 部分钻孔底部有薄层粉质粘土。

土体物理力学性质详见表1。

软土层厚度约12 m, 施工过程中打设了塑料排水板SPB-B型排水板, 换算成砂井直径74 mm, 正方形布置, 间距1.0 m。圆筒回填一般1 d完成。软基处理断面图见图2。

根据式 (1) ~式 (5) 通过电算的方式, 计算结果并与实测数据进行比较, 见图3。

由图3实测沉降曲线和理论计算结果对比曲线可知, 在加载初期理论计算沉降值比实测值较小, 但随着观测时间的延伸, 到一定时间后实测沉降值开始比理论计算值偏小, 且两者最终趋于一致的变形特性, 在土上表现为两条曲线基本重合。且从图3中可见, 在完成全部荷载施加后约30 d地基固结度达到90%。

以上现象主要是因为初期地基排水效果较好, 且地基侧向挤出, 地基产生较大塑性变形引起的, 而理论计算是建立在达西定律的基础上, 且整个过程渗透系数为常数, 且地基只发生竖向压缩, 因此, 初期实测沉降量较理论计算值大, 且随着地基变形逐渐增加, 土体渗透系数逐渐减小, 而计算中没有考虑这一特点, 因此, 后期出现实测沉降量略小于理论计算值现象。但随着时间因素的影响, 最终趋于一致。

4 结语

根据以上计算分析, 得出以下结论:

1) 砂井地基固结理论计算地基沉降及地基固结度与实测值有较好的一致性。2) 理论计算沉降量与实测值由初期实测沉降值略大于理论计算值, 到一定时间又表现出略小的特点, 后期则基本一致。3) 在全部荷载施加完成后, 约30 d后, 地基固结度可以达到90%。

参考文献

[1]钱家欢, 殷宗泽.土工原理及计算[M].北京:中国水利水电出版社, 1996.

[2]赵维炳, 施建勇.软土地基固结与流变[M].南京:河海大学出版社, 1996:62-77.

[3]黄绍明, 高大钊.软土地基与地下工程[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2005:405-413.

[4]顾保健, 王义明, 孙彬.堆载预压处理软基的应用实例[J].水运工程, 2003 (1) :53-60.

[5]王长明.海积软土堆载预压试验监测结果分析与加固效果评价[J].吉林地质, 1998, 17 (3) :70-74.

软土地基沉降 篇2

上铁建发„2007‟237号

关于发布《上海铁路局软土地基地质核查 管理暂行办法》等三个暂行办法的通知

各合资铁路公司、工程指挥部:

为提高铁路软土路基施工质量,确保新建铁路按设计速度投入正常使用,实现路局提出“三个一”精品工程和建设一流客运专线总体目标,根据铁道部有关路基勘察、设计、施工、监理规范和相关建设管理法规、规定,现将《上海铁路局软土地基地质核查管理暂行办法》、《上海铁路局软土路基试桩管理暂行办法》、《上海铁路局软土路基沉降观测管理暂行办法》印发给你们,请贯彻执行。

附件:1.上海铁路局软土地基地质核查管理暂行办法

— 1 — 2.上海铁路局软土路基试桩管理暂行办法 3.上海铁路局软土路基沉降观测管理暂行办法

二○○七年九月二十四日—附件1:

上海铁路局软土地基地质核查管理暂行办法

第一条 为加强和规范软土路基施工管理,提高新建铁路路基施工质量,确保新开通运营线路行车安全平稳,根据现行有关规范、标准、制度,制定本办法。

第二条 本办法适用局管内新建、改建、扩建铁路路基工程软土地基处理。

第三条 工程指挥部和在建合资公司(以下称“项目管理机构”)、设计单位、施工单位、监理单位应做到分工明确,责任清晰,措施具体,管理到位,在路基施工中严格执行本办法,确保路基工程质量达到设计使用寿命。

第四条 项目管理机构总经理(指挥长)是路基工程质量第一责任人,总工程师是软土地基核查的整体方案实施负责人,应组织建设单位全体人员认真学习软土路基相关的设计、施工、监理规范和管理规定,明确各部门、各岗位的质量责任,提高路基施工管理水平。

第五条 项目管理机构工程部应加强软土路基地段地质检查的技术管理工作。项目开工前,应及时组织设计、施工、监理单位进行软土区段地质资料的核查,对设计钻探布臵和钻探数量进行审查。工程部应建立软土路基管理台帐,路基专业工程师负

— 3 — 责管理,台帐应详细记录软土地基区段、地质状况、地基处理方式、地质核查情况、试桩情况、路基变形观测、开竣工时间,实行软土路基动态管理。

第六条 项目管理机构安质部应加强软土路基地质核查的质量控制工作。督促设计、施工、监理单位全面履行地质核查质量职责。结合路局《建设工程质量分级管理办法(暂行)》和“8554”管理工作要求,落实软土路基地质核查计划,对地质核查过程进行有效的监督控制。

第七条 设计单位应对加强地质勘察管理工作。软土地区勘探应采用钻探、物探和原位测试相结合的综合勘探方法。对于勘察中存在的遗漏、差错等问题,勘察设计单位补充勘察,修改设计。勘察设计负责人应每月检查一次,并对地质勘察设计结果负责。

第八条 施工单位是软土地基地质核查的责任主体单位。在施工前应首先进行物探和静力触探、轻型动力触探试验等原位测试方法进行地质核查,核对设计地质条件,必要时采用钻探的方法进行核查。对地层结构复杂,土质不均匀,下卧硬层顶面坡度较大,有古河道、古牛轭湖、暗埋的塘渠等时,测试孔应适当加密。监理单位见证试验、勘察设计单位现场确认。

第九条 当地质检查过程中发现以下二种情况时,项目管理机构总工程师应组织设计总体、施工单位总工、监理单位总监进行会审,需改变方案的按规定程序及时办理设计变更手续。

— 4 — ①当施工单位在地质核查中发现地质情况复杂,与原勘察地质资料有明显变化,设计方案不能确保路基稳定、沉降要求时。

②通过试桩和大面积施工过程中,发现有电流急变的情况,地质资料对比有明显变化时。

第十条 施工单位要加强软土路基施工过程中地质核查。施工过程中的地质核查是软土地基地质核查最主要和关键的环节,施工中要根据不同的施工方法,对各类软土地基桩基处理地质情况进行核查或核实。施工单位带班人、作业人员应准确掌握核查标准、操作方法要领。施工单位应在分项工程验收记录和施工日志中如实反映核查结果。

第十一条 监理工程师应加强对核查过程的控制,校对地质变化情况,按规定时行旁站并详细记录核查监理日誌。

第十二条 对施工过程中核查发现局部、小范围地质变化,由项目管理机构总工(或工程部长)组织施工单位总工、监理单位总监、设计总体分析处理,需办理设计变更的根据变更类别尽快完成。

第十三条 项目管理机构总工程师应组织工程部和安质部、施工单位、设计单位、监理单位,对管内路基地质核查工作每月一次全面检查和总结。综合分析管内实际地质变化情况,采取相应措施,制定和落实整改方案。

第十四条 施工单位要高度重视软土路基地质核查。由项目总工程师组织工程部、安质部制订详细地质核查标准和实施方

— 5 — 案,监理单位签认,设计单位确认后组织实施。建立地质核查管理办法和分析总结制度,明确各管理层、作业层分工和职责。

第十五条 监理单位要加强现场地质核查管理,总监每月现场检查一次并组织召开地质核查分析会。监理工程师按规范要求,进行巡视和旁站。

第十六条 设计单位要认真分析施工单位、监理单位反映的地质变化情况,及时到现场勘查,研究地基处理办法,提供设计变更方案。负责确认地质条件和变更方案。

第十七条 本暂行办法由路局建设管理处负责解释,自公布之日起施行。

— 6 — 附件2:

上海铁路局软土路基试桩管理暂行办法

第一条 软土地基基桩作为软土地基加固的主要方式,是工程主体结构的重要组成部分。基桩作为隐蔽工程,施工质量控制尤为重要,各单位要通过强化试桩管理、基桩施工过程控制和强化基桩检测工作来实现对基桩质量的有效控制。

第二条 本办法适用局管内新建、改建、扩建铁路路基工程软土地基处理。

第三条 项目管理机构总经理(指挥长)是路基工程质量第一责任人,总工程师是软土地基试桩整体方案实施负责人,应组织建设单位全体人员认真学习软土路基相关的设计、施工、监理规范和管理规定,明确各部门、各岗位的质量责任,提高路基施工管理水平。

第四条 项目管理机构工程部在建设管理过程中,要发挥试桩质量控制的主导作用,做好工艺性试桩的组织管理、过程控制、结果审核工作,并做好组织协调和监督管理工作。专业工程师要建立软土路基试桩台帐,对试桩的时间、地点、结果资料进行搜集整理。

第五条 项目管理机构安质部结合信誉评价工作,强有力推

— 7 — 进软土路基试桩质量控制,督促设计、施工、监理单位全面履行施工质量职责。结合路局《建设工程质量分级管理办法(暂行)》和“8554”管理工作要求,落实软土路基试桩检查计划,对试桩过程及结果全面进行检查。

第六条 施工单位应根据施工地质条件和基桩特点,深入调查研究,确定试桩标准、工艺要求,详细编制工艺性试桩方案。施工单位试桩方案应报监理单位审核,项目管理机构备案。

第七条 项目管理机构组织设计、施工和监理单位共同确定试桩检测方法,对成桩桩身完整性、均匀性、单桩承载力和无侧抗压强度试桩结果进行审查,避免由于检测方法本身的局限性造成检测结果不准确,影响成桩质量。对复合地基处理,由项目管理机构选择有检测资质的第三方检测机构进行检测,复合地基承载力必须满足设计要求。

第八条 施工单位在各类软基处理的基桩施工前,必须按照规范要求进行成桩工艺性试验,试验范围、内容、方法和数量必须符合设计和规范要求。试验时设计、施工、监理单位必须在场,共同对试桩处工程地质、成桩工艺和成桩质量进行签认。

第九条 路基单位工程试桩由监理工程师牵头组织,施工单位(分项目部)工程部、安质部有关人员参加,项目管理机构主管工程师、设计专业工程师到场,施工单位负责实施。

第十条 设计、施工、监理单位对试桩处的工程地质、成桩工艺和成桩质量进行确认,形成参建三方签认的完整试桩报告,— 8 — 最后由总监签认试桩报告报项目管理机构备案。大面积施工前,施工单位必须组织施工技术交底,并交至作业层,施工单位带班人准确掌握基桩技术标准、作业人员掌握操作方法要领。

第十一条 项目管理机构分管领导组织对管内的软土路基的地基试桩情况每季度组织一次现场检查。专业工程师对各标段不同的基桩第一次试桩要全过程参加。

第十二条 项目管理机构总工、工程部长、安质部长至少参加一次各施工单位的试桩过程,工程部专业工程师对试桩过程每月抽查一次。

第十三条 施工单位要制定工艺性试桩检查制度,项目经理(副经理)、总工程师对每个软土路基工点试桩检查不少于一次,工程、安质部长检查不少于二次,专业工程师检查三次。

第十四条 监理单位要加强软土地基试桩管理,总监每月应检查一次并组织召开试桩分析会。对工艺性参数未满足设计要求的要报告项目管理机构。

第十五条 本暂行办法由路局建设管理处负责解释,自公布之日起施行。

附件3:

上海铁路局软土路基沉降观测管理暂行办法

第一条 软土、松软土地段及过渡段必须建立垂直沉降和侧向位移建立观测体系,进行沉降观测,对路堤填筑过程中的沉降观测要及时整理、汇总、分析,并进行综合分析和评估,满足动态设计、施工组织的需要,并作为控制工后沉降的依据。监理要定期对观测数据进行复核检算。

第二条 本办法适用局管内新建、改建、扩建铁路路基工程软土地基处理。

第三条 项目管理机构工程部要高度重视软土路基沉降观测工作,建立沉降观测制度。,专业工程师要建立沉降观测台帐,包括基桩位臵、观测时间及周期、高程和位移,及时收集各施工单位的观测资料进行分析。

第四条 施工单位须按设计要求,严格制定软土路基位移沉降观测方案,执行地基沉降、侧向位移的动态观测制度。观测桩埋设位臵和稳定性应符合设计要求,并有相应的保护措施。观测断面数量及每一断面观测点布设数量、观测频次和精度应符合设计和验收标准的要求。

— 10 — 第五条 施工单位沉降观测由测量工程师负责,观测人员应相对固定,第一测回应换手换仪器测量,观测方法一致。观测数据当天形成填土高度—时间—位移曲线图,进行动态管理。

第六条 路基填筑期间施工单位每周向监理报告一次观测成果,总监每月向项目管理机构报告一次。遇变形突变情况,应立即报告项目管理机构、监理单位。

第七条 填土施工过程中,施工单位专业工程师应根据“填土高-时间-沉降量”关系曲线图,分析土体的侧向位移值及其发展趋势,判断地基稳定性。软土路基地段填筑必须按设计要求及沉降观测情况控制填土速率。路基填筑至设计标高,应在路肩观测桩,与边桩同步观测,分析路肩高程变化,确定路基面的沉降量。

第八条 施工单位发现沉降有突变情况,应立即停止施工,分析原因,在原因未查明的情况下禁止施工。并及时向项目管理机构和监理报告,项目管理机构工程部组织参建四方认真调查研究,采取措施进行处理。

第九条 项目管理机构分管领导应每季度组织建设、设计、监理单位对沉降观测进行分析,形成沉降观测分析意见。铺轨前由设计、建设、施工和监理单位参加的路基验评小组对路基工后沉降进行评定。项目管理机构安质部应对施工单位观测资料每季度进行一次专项检查。

第十条 施工单位总工程师组织工程、安质部有关人员每月

— 11 — 对观测资料检查分析一次,确保观测数据有效性。

第十一条 监理单位对沉降观测按施工单位观测数量的5%的次数进行平行测量。监理工程师应对测量结果及时签认。

第十二条 项目管理机构和设计单位主管工程师,每月对观测数据、图表进行检查分析,确保路基施工安全质量,满足工后沉降的要求。

第十三条 竣工验交时,沉降观测设备和观测资料与工程同时移交给工程接收单位。

第十四条 本暂行办法由路局建设管理处负责解释,自公布之日起施行。

主题词:基本建设

路基 管理办法

通知

--抄送:铁道部工程质量安全监督总站上海站,路局建设管理处。

软土地基的处理 篇3

【关键词】承载力系数;摩擦角;承载力;粘性土

第1章 软土及软土地基

软土及软土地基具有以下特点:

天然含水率(w)高、空隙比大、强度低、压缩性高、透水性低、灵敏度高,粘聚力(c)小。一般含水率可高达40%-120%,高于液限,空隙比>1.0,塑性指数约20左右,强度Cu=5-30Kpa,压缩系数a=0.8-3.5,渗透系数(K)小,一般小于1×10-6cm?s;灵敏读度系数约2-10。这类土属中-高压缩性,压缩量大,排水固结缓慢,地基稳定性差。

第2章 汉洪高速公路的软基处理

2.1工程简介

武汉市沌口至水洪口高速公路(简称汉洪高速)是武汉市规划建设七条快速出口通道之一,项目起于武汉经济技术开发区城市主干道梅子路,起点桩号k5+520,经开发区沌口街、蔡甸区军山街、汉南区乌金农场、邓南镇、汉南农场,终点接上汉荆一级公路新滩口东荆河大桥,项目终点桩号k51+551,路线全长46.031km,汉南连接线长2.542km。软土路基长度25.24km,占路线长度的55%。

由于工程沿线较为广泛地存在软土及岩溶等不良地质,工程地质条件较复杂,不同的地貌分区,其工程地质条件也不同。

河漫滩区:主要分布在本线起点k6+700~k9+000,沿线河流也有分布,地势平坦,季节性浸水,路线一般以桥通过。上覆第四系松散亚粘土、淤泥质亚粘土、砂层,厚21.0~37.4m,下伏二叠系灰岩、砂岩、泥岩,强~弱风化。亚粘土、淤泥质亚粘土、砂层强度低,压缩性高、不宜做桥基础持力层。基岩强度高,埋深大、为较好持力层,基础类型可采用桩基础,但要充分考虑灰岩岩溶发育的影响。

冲积平原区:地势平坦开阔,路线以填方通过,出露岩性上部为亚粘土、淤泥质亚粘土、饱和软粘土,局部夹淤泥,总厚12.5~31.8m,下部为粉细砂。该区工程地质条件差,易出现路堤失稳、沉降过大、不均匀沉降等问题,地基需要处理。

2.2软基处理方法

塑料排水板法

⑴塑料排水板采用B0型,结构形式为粘合式,外型尺寸均匀,厚度为4.0~5.0mm,宽度为10cm,塑料排水板应采用原生塑料,塑料排水板应为带刻度可测深塑料排水板。

⑵材料要求:

塑料排水板的纵向通水量应大于30cm3/s(侧压为350KPa);复合体抗拉强度>1.2KN/10cm(延伸率10%),芯板的压屈强度>350 KPa;滤膜渗透系数>5.0*10-4cm/s(试件在水中浸泡24小时);滤膜等效孔径<75um;滤膜干拉强度大于2.5KN/m,滤膜湿拉强度大于2.0KN/m。

⑶塑料排水板施工注意事项

①塑料排水板施工之前必须编制施工组织设计,在施工组织设计得到审批后,方可进行塑料排水板的施工。

②施工技术人员对现场施工条件应进行全面了解,掌握现场全面情况及特点,还应熟悉设计文件以及地质资料。

③平整场地,布设工程测量基线,按施工图布放施工区域边界线,并办理验收手续。

④按设计分区放边界线,分别测量板位并作为标记,板位偏差不宜大于±30mm,且每区段的塑料排水板总量应与设计要求数量相同,塑料排水板施工设备的性能应符合以下规定:

a接地压力与处理地基的承载力相适应;

b导架高度、打设能力满足打设深度要求;

c机架垂直度调节方便;

d施工方便、进退、横移灵活,定位迅速准确;

e打设塑料排水板及上拨套管速度快,且易于控制打设深度;

f打设机定位时,管靴与板位标记的偏差控制在±70mm范围内;

g打设过程中应随时注意控制套管垂直度,其偏差应不大于±1.5%。

⑤必须按设计要求严格控制塑排排水板的打设标高,不得出现深度偏差,当发现地质情况变化、无法按设计要求打设时,应及时与现场监理人员联系并征得同意后方可变更打设标高。

⑥打设塑料排水板时严禁出现扭曲、断裂和撕破滤膜等现象。

⑦打设时回带长度不得超过50mm,且回带的根数不应超过打设总根数的5%。剪断塑料排水板时,砂垫层以上的外露长度应大于200mm。

⑧应检查每根板的情况,当符合验收标准时方可移机,打设下一根,否则须在邻近板位处补打。打设过程中应逐根进行自检,并按要求做好施工记录。

⑨打入地基的塑料排水板宜为整板,长度不足需要接长时必须按规范要求严格执行;

⑩一个区段塑料排水板验收合格后,应及时用砂垫层砂料仔细填满打设时在板周围形成的孔洞,并将塑料排水板外露部分埋置于砂垫层中。

第3章 建议

(1)在软土路段通过调整公路两侧水系及通道方法,尽量减少涵洞和人、机孔数量,在必须设涵洞和人、机孔的地方,尽量降低其顶面标高,以增加填土厚度。

(2)在软基施工前,提前做一些有关研究课题和软基处理试验路段,以便取得更准确的试验数据,指导和控制全部软土地基的处理。

(3)在总工期不变的情况下,对路基及路面工期作合理适当压缩,以保证全线软基预压期不少于180d,尽量减少工后沉降。

建筑软土地基沉降计算及防控技术 篇4

目前, 工程中解决软土路基变形与稳定的主要措施有如下几个方面:一、增大施工预压期, 软土地基的强度随着施工加载有所提高, 使地基的沉降尽可能地在施工期间完成, 二、增大地基排水速率, 即采用在地基中打设砂井、塑料排水板等措施, 使软土地基在给定的施工期内产生排水固结, 加快土体的强度增长;三、减小地基总沉降, 即采用桩体复合地基等措施使地基在给定的外荷载下所产生的总沉降量减小, 并提高地基的承载力, 减小工后沉降;四、采用临时过渡路面, 待路基变形稳定后, 再修筑正式路面;五、采用提高路基设计标高的方法预留沉降量。

2 常规沉降计算方法

2.1 固结沉降

在实际工程中, 固结沉降计算一般采用单向分层总和法。单向分层总和法是把地基分成若干层, 求出每一层的压缩量, 然后将各分层的压缩量叠加起来。分层总和法基本假定:

(1) 地基土的压缩变形发生在有限的深度范围内;

(2) 在自重应力下地基土的固结己经完成, 地基土的变形是由附加应力引起的;

(3) 基底附加压力是作用于地表的局部柔性荷载;

(4) 地基任意深度处的附加应力相等, 且等于基础中心点下该深度处的附加应力值。

2.2 瞬时沉降

附加沉降一般随路堤填筑高度的增加而增加, 基础明显的扰动, 这种附加沉降更大。通常根据固结沉降计算结果进行修正, 以反映附加沉降的最终沉降量。日本和中国都提出经验计算公式, 但影响因素是不全面的, 计算的瞬时沉降公式是:

式中:P—路堤底面中点的最大竖向荷载;

E—由无侧限抗压试验得到的弹性模量的平均值;

F—中线沉降系数;

B—荷载面积的直径或宽度。

3 变形防控及其影响因素

3.1 曲线拟合法

曲线拟合分为指数曲线拟合方法和对数曲线拟合、双曲线拟合等方法, 双曲线拟合方法更为常用。曲线拟合方法是假设实际曲线的不符合所选类型的曲线, 选择点的T曲线生成的曲线方程, 确定曲线的形状, 然后曲线外推法是沉降控制的结果。曲线拟合, 因为该方法容易掌握, 已被广泛应用在实践中, 使用短期沉降控制方法往往能得到满意的结果, 其缺陷源的随意性较大, S-T曲线试验不同点选择, 最后选定的控制是有一些实验结果。

3.2 数值计算方法

数值计算方法主要是指基于土体的有限元模型, 主要应用邓肯模型、剑桥模型等模型。在有限元法的基础上, 近年来还开发了人工神经网络、遗传算法和灰色系统方法, 以及在软土地基中的非正规变形计算方法。由于数值计算方法比较难掌握, 适用范围。在理论上, 数值计算方法可以达到很高的精度, 但由于其建立的概念模型和实际往往有较大的差别, 实际控制的精度相比, 曲线拟合没有非常明显的改善。

3.3 变形防控的精度及其影响因素

到目前为止, 软土变形防控的精度离实际的需要还有很大的差距。对于软土较薄、固结度较高、变形速率较小的情况, 防控结果一般较好;对于软土较厚、变形速率较大的情况, 防控结果往往与实际情况偏离, 而后者一般情况下是变形防控的重点。笔者认为影响防控精度的主要因素有3个方面。

(1) 忽视了观测期与防控期内沉降组成部分的差异。软土沉降由主固结沉降、次固结沉降及瞬时沉降3部分组成, 在软基处理的各个阶段, 各个部分在总沉降中所占比例不断发生变化。次固结变形速率比较稳定, 而主固结及瞬时沉降随不同情况发生较大的变化。主固结变形速率随固结度的增长逐渐减小, 在软土较薄的情况下, 软土的主固结完成较快, 主固结速率迅速减小, 工后沉降较小, 易于防控。在软土较厚的情况下, 软土下部的主固结速率明显滞后于上部, 主固结速率的衰减较为缓慢, 甚至成为工后沉降的主要组成部分, 工后沉降较大。

不考虑深厚软土主固结的这个特点, 容易在防控时出现较大的误差。瞬时沉降包含软土因侧胀性引起的沉降, 可以占总沉降的15%以上, 某些情况下可以占发生沉降的50%以上。瞬时沉降一般在加载结束后变形速率迅速衰减, 基本不参与工后沉降。但在软土较厚、强度较低、附加应力较大的情况下, 其衰减速率较低, 可以在工后10年以上继续产生变形, 成为工后沉降的组成部分之一, 目前的有限元法防控模型仅在加载时考虑瞬时沉降, 在建立概念模型时已出现偏差。由于沉降组成的比例随阶段不同发生变化, 致使每个阶段沉降的特征是不相同的, 曲线拟合法及数值计算法均是用前期的沉降特征对后期进行预测, 产生误差是不可避免的, 在软土较厚、强度较低、附加应力较大的情况下, 软土沉降的特征变化更为复杂, 防控的误差就更大。

(2) 沉降观测序列的长度。在条件不变的情况下, 沉降防控的精度与观测的时间长度成正比。设k为路堤填筑完成后观测时间长度与需防控时间长度的比值, 则k值越大, 防控的精度越高。如k值大于2, 则防控值精度较高, 如1<k<2, 则防控值仅在条件简单的情况下, 如软土较薄、附加应力较小的情况下, 有较高的精度, 在k<0.5的情况下, 防控结果仅可以作为定性分析的参考, 不能作为定量防控。除了沉降速率已趋于零的路段可以直接判断外, 以路堤填筑结束后1年左右的观测数据推算未来15年的变形将使防控结果极不可靠。建议工后沉降的防控期限以1年为宜, 最长不超过2年。从这个意义上讲, 目前建筑软土规范用建筑运营15年的工后沉降作为软基处理的标准是值得商榷的。

(3) 车辆动载及路面加铺的影响。建筑软土规范中写明车辆动载对沉降的影响可以忽略, 但据文献介绍及对珠江三角洲的高速建筑实际观察, 车辆动荷载对工后沉降有较大影响。在桥头处, 由于桥头跳车引起的车辆动载的冲击相当于一个额外的附加应力, 增大了桥头段的工后沉降。另外, 为消除桥头跳车而加铺的路面也加大了工后沉降。这些因素也是造成防控结果与实测发生偏差的原因。由于沉降过大, 路面经过多次加铺, 不但加大了工后沉降, 也使双曲线法防控的结果偏大。

4 结语

(1) 用分层综合法计算沉降时, 经验系数m的取值应充分参考本地区类似工程的经验, 并依据计算断面软土的特征参数及填土高度、填筑速率选取不同的数值1。

(2) 在软土较厚、填土高度较大、变形速率较大的情况下, 沉降防控偏差较大。主要原因是未能充分考虑软土变形不同阶段沉降组成及其特征的变化, 以及防控周期太长, 建议防控时间的长度尽量不要超过观测时间的长度。车辆动荷载及路面加铺是造成工后沉降防控与实测结果产生偏差的原因之一。目前建筑软土地基的沉降防控还处于初级阶段。

参考文献

[1]高燕希, 莫志兵, 魏金胜.指数曲线法在软土地基沉降防控中的优化与应用[J].交通科学与工程.2011 (02) .

[2]孙立强, 闫澍旺, 徐余.软土路基“波浪型”不均匀沉降及其机制分析[J].岩土力学.2011 (S1) .

[3]孙晓红, 莫志兵, 李斯洋.非等时距灰色模型在软土路基沉降防控中的应用[J].中外建筑.2010 (05) .

[4]尹利华, 王晓谋, 张留俊.费尔哈斯曲线在软土地基路堤沉降防控中的应用[J].长安大学学报 (自然科学版) .2009 (02) .

[5]张明星, 熊磊, 雷美清.汉洪高速建筑软土路基滑移分析及处理[J].土工基础.2008 (04) .

软土地基沉降 篇5

大直径软土盾构隧道工程地层沉降规律分析

以上海长江隧桥中的`隧道为背景,研究地层沉降规律.首先建立二维有限元计算模型来模拟盾构推进阶段对地层沉降的影响,得出该阶段地层沉降的规律.然后对同步构件浇注、设备安装及车辆运行荷载引起的地层沉降进行了计算和分析.最后将计算结果与实测数据进行比较,得出规律:要注意盾尾注浆阶段注浆液的体积必须大于盾尾空隙的体积;盾尾开脱阶段极易发生沉降,必须做好同步注浆;运营阶段车辆荷载对地层沉降影响不大.

作 者:蒋睿 JIANG Rui 作者单位:上海黄浦江大桥建设有限公司,上海,90刊 名:中国市政工程英文刊名:CHINA MUNICIPAL ENGINEERING年,卷(期):“”(1)分类号:U456关键词:盾构隧道 地层沉降 盾构推进 运营阶段

软土地基综合治理方法 篇6

关键词:软土地基 加固处理 排水固结 水泥搅拌桩

0 引言

各种性质的土都是建筑物最常遇见的地基,在建筑工程中,人们不仅要选择地质条件良好的地基,在许多情况下也不得不在土质不良的软弱地基地区进行工程建设。一般所说的软弱地基包括承载力低、沉降量大、具有振动液化性、湿陷性、胀缩性等不良工程性质的地基,而软土地基应该说是软弱地基中的一种。各种软弱地基应做认真考察,必要时进行处理才能满足建筑要求。地基处理是否合理,关系到整个工程质量、进度和投资,而且是降低工程造价的重要途径之一。

1 软土地基上常见问题

由于软土地基固有的特点及其设计、勘察、施工、管理、使用各阶段的失误。造成了建造于软土地基上建筑物的裂缝、结构损伤、工程倒塌等工程事故,据调查大致可分为如下几种情况:①由于地质勘察不深入、不细致、未取得可靠的地质资料,甚至误判地基土的性质。将软土地基判为其它较好的地基土,使设计计算不可靠,产生严重的不均匀沉降,致使上部结构受力性质变化而开裂倒塌,造成工程事故。②对地质勘测深度不够,未查明软土土层的分布、厚度、以及暗沟、暗塘的详细情况,造成建筑物产生严重不均匀沉降,结构构件开裂,甚至工程倒塌的事故。③对软土地基未处理,或者处理方法不当,施工质量差,致使建筑物产生过大的沉降和不均匀沉降,墙体开裂,不得不重新进行加固和处理。④由于软土的承载力低,造成地基超载,发生剪切破坏,基础失去稳定性,产生较大沉降和不均匀沉降,使上部结构受损,造成工程事故。总之,由于软土的高压缩性、承载力低及有时土质分布厚薄不均等特点,建造于软基上的工程往往会出现如下四种工程事故:①建筑物产生过大的沉降。②建筑物产生不均匀下沉,沉降差大而造成上部结构的损伤和破坏。③建筑物严重倾斜。④基础严重超载,地基发生失稳破坏。

2 软土地基处理方法

2.1 置换法 由于深层密实法中的几种方法都有加入高抗剪强度的材料。置换软土中部分成分的加固机理。与原有的土体共同组成复合地基,达到加固地基的目的,因此深层密实法有时也称为置换法。

2.2 排水固结法 在软土地基上加压并配合内部排水。加速软土地基的排水.加快软土固结的处理方法称为排水固结法。适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基。软土地基在附加荷载的作用下,逐渐排出孔隙水。使孑L隙比减小,产生固结变形。在这个过程中,随着土体超静隙水压力的逐渐扩散,土的有效应力增加,并使沉降提前完成或提高沉降速度。主要加固方法:堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法。

2.3 换填垫层法 当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除。然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度为2~3m。如果软弱土层厚度过大。则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。通过换填具有较高抗剪强度的地基土,从而达到增强地基承载力的目的。满足构筑物对地基的要求。主要加固方法有换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。垫层法根据材料的不同可分为砂f砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。

2.4 化学加固法 通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料。进行软土地基处理的方法称为化学加固法。适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土,也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中。水泥或其他化学材料注入土体后,与土体发生化学反应,吸收和挤出土中部分水与空气形成具有较高承载力的复合地基。主要加固方法:硅化法、粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法。

2.5 深层密实法 采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法,对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法。适用于软土厚度>3m的中厚软土的加固,分布面积广的软基加固处理,其加固深度可达到30m。通过振动、挤压使地基中土体密实、固结,并利用加入的具有高抗剪强度的桩体材料置换部分软弱土体中的三相f气相、液相与固相1部分。形成复合地基,达到提高抗剪强度的目的。主要加固方法:强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩法)、粉喷桩法、旋喷桩法。代表方法有碎石桩法、强夯法、水泥粉煤灰碎石桩法、粉喷桩法。

2.6 水泥搅拌桩法 水泥搅拌桩是利用水泥作为固化物,通过深层搅拌机械,在地基深部将软土和水泥浆强制搅和,使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土,从而提高地基的囊度和变形模量。这些加固体与天然地基形成复合地基,共同承担建筑物的荷载。水泥搅拌桩在设计中应注意以下几个问题:①深层水泥搅拌桩适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土地基的加固。加固深度不大于18米。当地下水具有侵蚀性或加固泥碳土时应通过试验确定其适用性。当建筑物平面不规则、整体刚度差、荷载较大,层致超过七层时,采用深层水泥搅拌桩应慎重考虑。搅拌桩水泥应采用≥425号新鲜普通水泥。水泥量宜为所加固土重的10%一15%,水泥浆的水灰比可选用0.4~0.5。②水泥深层搅拌桩按其强度和刚度是介于尉性和柔性桩之间的一种桩型,但其承载性能又与刚性桩相近。因此在设计搅拌桩作为复合地基时,可仅在上部结构基础范围内布桩,不必象柔性桩那样在基础以外设置保护桩。③水泥搅拌桩单桩承载力的确定应考虑二种必要的因素:地基土的摩阻力产生桩的承载力,桩体水泥土的抗压囊度产生桩的承载力。一般应使两种情况所确定的承载力相近,并使后者略大于前者最为经济。④水泥深层搅拌桩复合地基强度,除了考虑加固本身的复合强度外,尚须考虑加固区和下卧层组成的整个地基的容许承载力。对可能出现的破坏情况不能轻易忽视,必须进行明确的验算。⑤褥垫层在复合地基中能使桩土共同工作。在外荷载作用下,桩的变形远小于桩间土的变形,因此为了从根本上解决桩土变形协调,在复合地基表面,基础与桩及桩问土之问设置褥垫层,人为地为桩向上刺人提供条件,并通过褥垫层材葺BI的柔性补偿,使桩间土与基础始终保持接触。在工程中,一般取褥垫层厚为100~300mm之问,材料采用粒径5—10mm的碎石。当上部建筑物刚度较大,对基础沉降值要求不很严格时,褥垫层厚度可取大值,有利于提高桩土共同工作的效率。水泥深层搅拌桩复合地基在工程中应用取决于试验、设计、施工、检查等各方面的因素,不能简单地在图上西上桩位,提一些简单要求。还要综合考虑各种因素,合理采用各种物理参数,使之既合理又经济。

3 结束语

软土地基沉降 篇7

1 工程概况

杭(州)浦(上海浦东)高速公路浙江段工程,全长112.683km,沿线经过区域,为杭嘉湖平原地区,南临钱塘江和杭州湾,路线经过区域为杭嘉湖冲湖积平原亚区(I1)。其位于平湖市境内的第13合同段~第16合同段主线长25.92km,地势略呈南高北低状,平均海拔为2.8m,高差在1m左右。各合同段路基平均高度3.50m~3.93m,主线桥梁37座,箱通涵42个,构造物平均间距200m~300m。

平湖段沿线全部为软土地基,其中K90+769~K111+419具有连续深厚的软土,平均软土厚度达25.1 m~28.7m,长度20.65km,占平湖段主线全长80%,涉及路基净长17.58km,占净长的85.9%。各合同段软土厚度及物理力学指标统计见表1。软土的孔隙比为1.047~1.210,压缩系数0.53 MPa-1~0.87MPa-1,最大含水量42.8%,压缩模量大于3MPa,夹薄层亚砂土,固结系数大于1×10-3cm2/s。软土分布在地基土压缩层范围内,软土层具有含水量高,压缩性高,强度低,固结时间长等特点,作路基基础时易产生过量沉降、不均匀沉降、路基失稳及桥头跳车等现象。

2 沉降处理对策

2.1 预留沉降量处理

预压期结束后推算工后15a满足规范要求,但工后2a不满足工后15a控制值的50%时,可优先采用预留沉降量处理。

2.1.1 预留沉降量目的

预留沉降量主要在加载预压时间不足、或设计不加载处理的段落实施,预留沉降量实际上是补偿未及时发生的沉降,应包括在路基施工期沉降土方量中。因此,预留沉降量的目的是,借鉴已有高速公路的预留沉降量经验,在不增加工程投资和确保施工期的前提下,运用技术手段,延缓桥头跳车、预防马鞍型路基出现、减小路基高程损失,减小工后养护修补费用[1]。预留沉降量主要作用是消除路面施工期、通车后2a内沉降增量影响,同时减小工后15a的总沉降增量。

2.1.2 预留沉降量计算

1)应区分欠、等、超载不同预压工况,针对不同地基处理采用不同方法,依据沉降实测资料,反分析地基参数,进行预留量的计算[2]。尤其应注意塑排板处理段后期次固结的影响,方可获得较高的精度。

2)预留沉降量计算一般以每两个结构之间的路基路段作为一个计算施工段落。若段落较长,可根据地质条件、填土高度等,再进行分段。

3)计算预留沉平时间为交工通车后2a。

2.1.3 预留沉降量实施

1)先重点控制桥头预留值,延缓桥头跳车;其次是与构造物复合地基相邻的塑排板处理段,防止局部明显的下凹,同时一定程度上,可以延缓横向裂缝出现;再次是一般路基的塑排板处理段。

2)施工单位应根据建议值,结合施工实际情况,考虑路基纵坡调整,最终确定预留实施值。实施的预留沉降量包括三部分:路面施工期沉降增量+工后2a内沉降增量+施工调坡量。预留沉降量实施后横坡增加量小于等于0.5%,纵坡增加量小于等于1%。

3)为了防止预留量在通车时未沉平部分(即预见的工后2a沉降增量),影响通车后近期通车质量,应根据路段类别适当控制未沉平量:桥头不宜大于50mm、箱通涵与相邻路段不宜大于100mm、一般路段不宜大于200mm。

4)预留沉降量应尽量在路基精加工时实施。在路面各结构层次施工前,应根据观测资料及时验证、修正预留量。预留部分路基用料以及施工要求,应满足相应层次要求。为了延缓桥头跳车,在铺筑上面层时,搭板尾部尚需进行适度的抛高。

5)桥头以搭板尾部处高程控制预留沉降量,搭板尽量安排在预留实施后施工。

2.2 再加载预压处理

对于速率大于10mm~20mm,或工后2a沉降增量不能满足相应路段类别15a控值的50%时、或工后沉降量大于规范要求的段落,应尽量考虑再加载预压措施。

1)再加载后荷载总强度,应不小于原加载的总强度为宜。一般允许的再预压时间较短,为了有效减小工后沉降量,必须采取超载(路基顶高程起算)预压措施。应根据预测速率、考虑地基固结速度、结合推算的工后沉降量,确定超载高度,桥头、箱通(涵)一般在1.5m~2.0m为宜。

2)为了防止预压土料卸载时产生污染,再超载采用路面碎石料预压,施工时在两侧用编织袋堆砌,满宽填筑,设置过渡纵坡,便于施工机械通行。不能全宽加载时,必须按宽度换算成当量的高度。

3)未施工搭板的桥头,从桥台开始加载,已施工搭板的桥头,从搭板尾部长度1/4范围内开始加载,加载长度不宜小于50m。箱通(涵)两侧对称加载2m×30m,加载长度不包含结构物。

4)桥头搭板再加载沉降后,将会导致桥台侧搭板与路基脱空的现象,因此需在预压完成后采取抬升枕梁,搭板下注浆等托换措施。

2.3 换填轻质填料

当受施工连续性等制约,延长预压期难以做到或再加载预压期不足、或难以实施时,为减小差异沉降预防桥头、箱通涵路基跳车,在卸载后采用轻质材料换填台背,减小路基永久荷载和最终沉降量,需要时还可结合预留沉降量处理。特殊情况下,尚可考虑变更地基处理方式的措施。

1)对于速率大于20mm/月,或地基固结速度极慢,采取再加载预压措施,无法有效消除或减小工后沉降、差异沉降的结构物两侧路段,进行轻质材料换填,能有效地减轻路基自重,从而预防桥头跳车等不良现象的发生。

2)应结合实测速率和推算工后沉降量的大小,确定需要换填的深度。换填深度从路床顶以下起算,取1/3~1/2路基高度,一般不小于1.5 m~2.0m,桥头段底部长度取25m、箱通涵两侧底部长度各取15m。

3)在桥(涵)台背常水位以下部分换填碎石等渗水材料、常水位上部分换填二灰土、EPS或泡沫珠混凝土等轻质填料[3](见图1)。

2.4 采取加铺格栅措施

对于软土地质突变处、软基处理变化处、超载与欠载交界处等容易出现差异沉降的段落应采取加铺土工格栅、变更地基处理等措施,做好裂缝防治工作[4]。

桥头段路基加铺土工格栅长度15m、箱通(涵)段路基加铺土工格栅长度10m,施工时复合地基范围内搭接2/3,塑排板范围内搭接1/3的格栅长度。

工程实例观测表明,加铺土工格栅措施可以起到延迟裂缝出现的作用,断面前后15m纵坡差改变量0.5%可以作为裂缝控制参考值。

3 施工处理实施情况

3.1 桥头预抛高量的调整

根据2007年7月~10月的沉降观测资料,考虑速率和施工层次情况,对预留抛高量及时进行了调整。至2008年12月,在实施抛高的74个桥头中,有37个桥头抛高量已沉平,见表2。

3.2 再加载预压处理

平湖段要求20个路段(再)加载预压处理,其中14个路段得到了施工。由于再加载施工时宽度折减较多(预留车道等影响),实际预压时间32d~71d,沉降增量10 mm~79mm。

由于地基固结缓慢,桥头路基高(大于3.5m),再加载强度有限,除K91+599箱通(涵)外,再加载预压期间沉降走向几乎与卸载后实测沉降曲线重合,说明再加载期间沉降增量中,主要为路基本体荷载产生的沉降,再加载产生的沉降增量及其效果并不明显。

3.3 换填轻质填料

要求(回)换填路段共9个,已经全部完成。换填材料为二灰土,换填底部长度25m,换填深度2m,施工开挖时路基两侧各留1.5m~2.0m的护层。宕渣γ1=22kN/m3,结构层γ2=24 kN/m3,二灰土按2:8估算,γ3=13kN/m3,换填相当置换(减轻)0.35m的结构层荷载。实测表明,换填后短期内沉降速率有所下降,由于仅置换了部分结构层荷载,施工结构层后,沉降速率有所上升,但沉降曲线向下转折的趋势明显减弱,见表3和图2、图3。

3.4 变更地基处理

K092+485箱通由于受立交施工的影响,直至2007年4月箱涵尚未反开挖施工,此时路基施工预压高度0.70m,预压期沉降619mm,因此,实际有效加载接近零载,但路基尚有35mm/月的速率。考虑箱通施工时间和通车目标,据推算后期沉降441mm,工后370mm。

为了减小箱通工后沉降,在路基反开挖后,进行了管桩处理。后期观测至2008年12月沉降增量105mm,工后沉降增量69mm,预测工后沉降90mm。可见变更为管桩处理后,可减小工后沉降(370-90)=280mm。其箱通塑排变更管桩处理曲线见图4。

4 结语

1)在实际工程中,往往有个别段落地基由于压缩性大、固结慢,也有的段落由于施工安排的原因进入预压期较迟,这些段落需要在路面施工期内采取措施进一步减小后期沉降。

2)结合杭浦高速公路地质复杂性、施工情况的特殊性,较深入地研究了路面期沉降处理对策。处理对策可采取再加载预压处理、预留沉降量、结构物两侧换填轻质填料、加铺格栅等防止裂缝出现、以及变更地基处理方法等工程措施。

3)路面施工时,要建立逐层逐段进行沉降观测动态分析和预留沉降量调整的跟踪机制。根据2007年7月~10月的沉降观测资料,对预留抛高量及时进行了调整,至2008年12月,有37个桥头抛高量已沉平。

4)由于地基固结缓慢,桥头路基高(大于3.5m),再加载强度有限,预压时间较短,除K91+599箱通(暗)外,再加载预压期间沉降走向几乎与卸载后实测沉降曲线重合,说明再加载期间沉降增量中,主要为路基本体荷载产生的沉降,再加载产生的沉降增量及其效果并不明显。

5)换填相当于置换(减轻)0.35m的结构层荷载。实测表明,换填后沉降速率有所下降,由于仅置换了部分结构层荷载,施工结构层后,沉降速率有所上升,但沉降曲线向下转折的趋势明显减弱。

6)K092+485箱通实例说明,变更地基处理可有效减少工后沉降。

参考文献

【1】JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].

【2】JTJ017-96公路软土路堤设计与施工技术规范[S].

【3】JTGF10-2006公路路基施工技术规范[S].

防治软土地基不均匀沉降的措施 篇8

1 软土地基修建建筑物的可行性分析

软土地基的特点是建筑物的沉降量大而不均匀, 沉降量大现可采取有效措施进行控制, 而不均匀沉降由于影响因素多且复杂, 故成为现在建筑物开裂或严重影响使用等工程事故的主要原因, 必须引起充分重视。在软土地基上修建建筑物, 应考虑上部结构与地基的共同工作。因为我国软土地区的许多工程实践表明, 考虑上部结构和地基的共同工作是减少地基不均匀沉降的一项十分成功的经验。因为上部结构 (包括基础) 和地基是紧密联系在一起的一个整体, 它们互相联系, 又互相影响, 如果仅从上部结构或地基单方面采取措施, 往往不能获得即可靠又经济的效果, 必须对建筑体型、荷载情况、结构类型和地质条件等进行综合分析, 采取响应的措施, 这样就可以减少软土地基上建筑物的不均匀沉降, 保证建筑物的安全和正常使用。

2 软土地基不均匀沉降的原因

地质勘察报告真实性如何, 对建筑物的沉降量大小关系很大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况, 并结合设计要求, 对地基作出评价, 对设计和施工提出某些建议。如果地质报告不真实, 就给设计人员造成分析、判断的错误。

在设计方面也有一些原因。有些建筑物单体太长的, 平面图形复杂;有些建筑物层高高差和荷载显著不同、地基土的压缩性有显著不同及在地基处理方法不同的之处, 未在适应部位设置沉降缝;基础刚度或整体刚度不足, 不均匀沉降量大, 造成下层开裂;设计马虎, 计算不认真, 有的不作计算, 照抄别的建筑物的基础和主体设计。

在施工方面上的原因。墙体砌筑时, 砂浆强度偏低, 灰缝不饱满;砌砖组砌不当, 通缝多, 断砖集中使用;拉结筋不按规定标准设置等。

3 软土地基不均匀沉降的预防措施

3.1 从地质勘察报告入手, 确保其真实性和可靠性

地质勘察报告是一门专门的科学, 来不得半点虚假。勘察报告是设计人员的主要设计依据, 必须提高地质勘察人员的业务水平、政治素质和职业道德素质, 加强责任感, 这样才能使勘察报告具有真实性和可靠性。

3.2 从设计方面采取多种措施, 增强多层

住宅的基础刚度和整体刚度

3.2.1 建筑设计方面措施:

a.建筑平面应力求简单, 高差不宜过大。建筑平面简单、高度一致的建筑物, 基底应力较均匀, 圈梁容易拉通, 整体刚度好, 即使沉降较大, 建筑物也不易产生裂缝和损坏。而对于立面上有高差 (或荷载差) 的建筑物, 由于作用在地基上荷载的突变, 使建筑物高低相接触处出现过大的差异沉降, 常造成建筑物的轻、低部分倾斜或开裂破坏。软土地区由于层数差引起的损坏想象很为普遍, 一般高差二层及二层以上者, 常见有轻重不同的裂缝。b.控制建筑物的长高比及合理布置纵横墙。砖石承重的建筑物, 当其长度与高度之比较小时, 建筑物的刚度好, 能有效防止建筑物开裂。另外合理布置纵横墙是增强建筑物刚度的重要措施之一, 纵横墙布置时砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通, 横墙间距适当, 一般不大于建筑物宽度的1.5倍为宜, 纵横墙最好不转折或少转折, 可提高建筑物的整体性。c.设置沉降缝。用沉降缝将建筑物从屋面到基础分割成若干个独立的沉降单元, 则使得建筑物的平面变得简单、长高比减小, 从而有效减轻地基的不均匀沉降。因而考虑在对平面图形复杂的转折处;层高高差处或荷载显著不同的部位;在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处及分期建筑的交接处设置沉降缝。d.考虑相邻建筑物的影响。建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形, 而且由于基底压力扩散的影响, 在相邻范围内的土层, 也将产生压缩变形, 这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少。由干软弱地基的压缩性很高, 当两建筑物之间距离较近时, 常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。为此应使建筑物之间相隔一定距离, 距离应满足规范要求。e.建筑物标高的控制与调整。确定建筑物各部分的标高, 应考虑沉降引起的变化。根据具体情况, 可采取相应的措施。例如室内地坪, 应根据预估的沉降量预以提高;建筑物各部分有联系时, 可将沉降量大者的标高适当提高;建筑物与设备之间, 应留有足够的净空;当建筑物有管道通过时, 管道上方应预留足够尺寸的空洞, 或采用柔性的管道接头。

3.2.2 结构设计方面措施:

a.增强建筑物的刚度和强度。如前所述, 控制建筑物的长高比和适当加密横墙可增加建筑物的刚度和整体性。此外从结构处理上, 应在砌体中设置圈梁能增强建筑物的整体性, 即使建筑物有较大的沉降, 也不致产生过大的挠曲变形, 它在一定程度上能防止或减少裂缝的出现。多层住宅的屋面板必须一律采用现浇钢筋混凝土结构, 多层建筑的基础及主体结构必须用商品混凝土浇捣。b.减轻或调整建筑物的荷载。尽量采用自重轻的结构形式, 如采用轻钢结构、预应力混凝土结构以及轻型屋面等, 设置地下室或半地下室也是减少建筑物沉降的有效措施, 通过挖除的土重能抵消一部分作用在地基上的附加压力, 从而减少建筑物的沉降。c.上部结构采用静定结构体系。当发生不均匀沉降时, 在静定结构体系中, 构件不致引起很大的附加应力, 故在软弱地基上的公共建筑物、单层工业厂房、仓库等, 可考虑采用静定结构体系, 以减轻不均匀沉降产生的不利后果。

3.2.3 地基和基础设计方面措施:

a.地基基础设计应以控制变形值为主, 设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。基础最终沉降量应当控制在规定的限值以内。b.对于多层民用建筑基础设计时可采用筏片基础, 上部结构采用轻型结构, 基础施工期间避免对软土的扰动。c.当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的, 必须采取技术措施。例如可采用打预制钢筋砼短桩、砂井真空预压、深层搅拌桩、新型碎石桩等方法进行技术处理。d.同一建筑物尽量采用同一类型的基础并理置于同一土层中, 当采用不同的基础形式时上部结构必须断开, 尤其是地震区, 因为地震中软土上各类地基的附加下沉量是不同的。

3.3 从施工入手, 切实提高施工质量

3.3.1 砂浆的品种、强度等级必须符合设计要求。

影响砂浆强度的因素是计量不准, 原材料质量不合格;砂浆试块的制作和养护方法不当。解决的办法是:加强原材料的进场验收, 严禁将不合格的材料用于建筑工程上。

3.3.2 正确设置拉结筋。砖墙砌筑前, 应事先按标准加工好拉结筋, 使用前对操作工人进行技术交底。

3.3.3 加强建筑物的沉降检测。

施工期间, 施工单位必须按设计要求及规范标准埋设专用水准点和沉降观测点。主体结构施工阶段, 每结构层沉降观测不少于一次;主体结构封顶后, 沉降观测2个月不少于一次。监理单位必须进行检查复测, 并将资料列人工程质量评估内容。

摘要:近年来, 随着我国经济建设的发展, 各地都在兴建各类厂房、商业大厦、多层与高层住宅等建筑工程, 良好的建筑物地基越来越少, 一些建筑物只能座落在软弱土层的场地上。针对软土地基的性质, 分析了软土地基不均匀沉降的原因及预防措施。

关键词:软土,不均匀沉降,构造措施

参考文献

[1]朱梅生.软土地基[M].北京:中国铁道出版社, 2008.[1]朱梅生.软土地基[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

[2]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社, 2006.[2]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社, 2006.

基于曲线拟合的软土地基沉降预测 篇9

关键词:软土地基,曲线拟合,固结度,沉降预测

随着交通事业的发展,软土地区的高速公路不仅要求路堤稳定,而且对工后沉降有很高要求,特别是需要严格控制工后不均匀沉降量。沉降观测是验证设计与指导施工的重要手段,沉降观测资料不仅可以用来控制软土地基的稳定性,更重要的是进行沉降预测,推算地基最终沉降量,计算工后沉降量以及计算沉降速率等,确定预压稳定后铺筑路面时间和验证设计是否正确合理。

1 双曲线法和星野法预测

1.1 双曲线法原理

双曲线法是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推导法,从填土开始到任意时间t的沉降量St可用下式表示:

St=S0+tα+βt (1)

其中,S0为初期沉降量(t=0);St为t时刻的沉降量;t为经过时间;α,β均为从实测值求得的系数,化为直线分别表示直线的截距和斜率。

当t=∞时,最终沉降量S∞可用下式求得:

S=S0+1β (2)

荷载经过时间t后的残留沉降量ΔS用下式求得:

ΔS=S∞-St (3)

用此方案推测t时沉降,要求有较长时间的沉降观测资料,实测沉降时间一般要求至少在半年以上。

1.2 星野法原理

星野法是基于太沙基固结理论得出的固结度U和时间t的平方根成正比的关系,通过对在现场获取的实测沉降值研究,认为包括剪切变形沉降的总沉降量和时间平方根成正比,其基本计

算公式为:

St=S0+AΚ(t-t0)[1+Κ2(t-t0)] (4)

式(4)可改写成:

t-t0(St-S0)2=1A2Κ2+1A2(t-t0) (5)

其中,S0为瞬时加载产生的瞬时沉降量;K为影响沉降速度的系数;A为求t→∞时最终沉降值的系数。

这样,(t-t0)/(St-S0)2与(t-t0)的关系,正是斜率为1/A2,截距为1/(A2K2)的直线,据此可用图解法求出系数A,K。

当式(4)中的时间t→∞时,便可得到星野法计算最终沉降量的公式:

S=S0+A (6)

在观测点数偏少的情况下,采用星野法预测沉降要比双曲线法准确,但是双曲线法适应性比星野法强。

2 工程实例分析

2.1 工程概况

本试验依托于河北省沿海高速公路唐山段T5标段K143+449~K143+653路段水泥搅拌桩和塑料排水板对软土地基的处理。试验段处于滨海平原,地下水位极浅,地基属饱和淤泥质黏土、亚黏土,室内土工试验天然含水量27%~39%,一般呈软塑状,软弱土层厚度14 m,地基的承载力、沉降问题较为突出。

2.2 设计标准

设计对桥台两侧各30 m区段下部采取深层水泥土搅拌桩的处理方法。搅拌桩按正三角形布置,桩长15 m,桩径0.5 m,桩间距1.0 m~1.4 m,桩间距由密到疏渐变,处治宽度至坡脚0.5 m。水泥采用325号矿渣水泥,水泥掺入量为加固土体质量的15%,水灰比为0.5。

设计对一般路段下部采取塑料排水板的处理方法。塑料排水板设计深度为14 m,断面尺寸为10 cm×0.4 cm,按正三角形布置,间距1.5 m,处治宽度至坡脚0.5 m。

2.3 沉降预测与分析

分别以水泥土搅拌桩处理段K143+495断面和塑料排水板处理段K143+530断面中桩现场沉降观测数据为例,运用双曲线法和星野法进行沉降预测。沉降预测计算值与实测值的比较见表1,表2。

从表1,表2可以看出,两种方法对本次沉降值都有良好的拟合效果,并且随着沉降观测值的增多误差减小。

根据U=StS来大致推算各个时段的土体平均固结度,计算结果见表3。

%

从表3可以看出,星野法计算土体平均固结度值小于双曲线法计算土体平均固结度值,这是因为星野法预测最终沉降值较双曲线法大,但从预压时间看,预压40 d土体平均固结度均在84%以上,预压75 d比预压40 d土体固结度增长值不超过5%。这说明采用水泥搅拌桩和塑料排水板加固整个软弱土层,超载预压后经过大约3个月时间就可使加固土体固结度达到85%以上而满足卸载要求。

3 结语

从上述两种预测结果来看,经过水泥搅拌桩加固预压处理后的软土地基,其剩余沉降量均值(相对于路基填筑结束时)在4.37 mm~12.52 mm之间,经过塑料排水板加固预压处理后的软土地基,其剩余沉降量均值(相对于路基填筑结束时)在57.64 mm~82.87 mm之间,如果考虑路面铺筑及运营期过程中产生的次固结沉降(如果路基不发生过大塑性变形,次固结可按总沉降的8%估算),则工后沉降量均值在4.69 mm~89.50 mm之间,满足此项工程对软土地基设计的要求,处理效果较理想,达到了预期目的。

参考文献

[1]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.

[2]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[3]王晓谋,袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4]张诚厚.高速公路软基处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

软土地基沉降 篇10

关键词:深圳地区,软土地基,沉降计算

目前沉降计算可归纳为两类:一类是以Terzaghi (1925)经典土力学为基础的理论公式法,由于其简便直观、计算参数少,在工程中得到了广泛的应用,实际计算中常在主固结沉降的基础上乘以一个综合经验系数来考虑侧向位移、瞬时沉降、次固结变形等因素,综合经验系数的选取依赖于设计人员的经验,必然引起很大的误差;另一类是以有限元为代表的数值计算方法,能考虑复杂的边界条件、土体应力一应变关系的非线性特性以及水与土骨架的应力祸合效应、能考虑侧向变形、三维渗流对沉降的影响、可以模拟现场逐级加荷和处理超填土问题,但处理大变形固结问题时,计算结果偏离较大。由于有限元程序复杂、计算模型所需要的参数不能由常规试验确定,难以为一般工程设计人员接受,故在工程中不可能完全取代经典分析法。

深圳地区工程设计中多采用一维固结沉降公式的两种形式计算软土地基的主固结沉降:按e-p曲线,即压缩系数a1-2或压缩模量Es的计算公式;按e-logp曲线,考虑软土应力历史特征即压缩指数Cc的计算公式。采用压缩指数和e-logp曲线计算更符合实际一些,但由于深圳地方规范的要求以及工程师的经验和习惯,大量工程采用e-p曲线法计算软土地基的沉降。对于一维固结沉降公式两种形式的计算精度,将结合深圳市某污水处理厂软土地基处理工程监测成果进行探讨以提出符合深圳地区软土实际的沉降计算方法。

1 工程概况

随着城市发展,污染问题也越来越严重,成为制约城市发展的重要因素,因此城市污染特别是水污染治理显得尤为重要。深圳市某污水处理厂就在这个大环境下投资兴建了。工程分为二期进行:一期工程建设规模为24万m3/d,占地约11万m2;远期规划建设规模为48m3/d,占地31.7万m2。厂区主要为污水处理工艺需要设置的生产性构筑物,如进水泵房、生物池、二沉池等,以及为生产服务的辅助建筑物,如办公楼、机修、仓库等。

经钻探揭露,拟建场地岩土层按成因分类自上而下依次为:第四系海相冲积土层、第四系坡积土层、第四系残积土层,下伏基岩为加里东期混合花岗岩,按风化程度不同可分为全、强、中、微四个风化带。其中淤泥厚度1.00~7.10m,平均厚度4.10m;含砂淤泥厚度1.20~4.90m,平均厚度2.75m。由于厂区面积较大,场地条件及地质条件复杂,为此对场地进行分区处理:

Ⅰ区软土层厚度较大区域采用塑料排水板堆载预压法,根据构(建)筑物的不同使用性质分为生产区和生产管理区两个区域分别采用超载和不超载堆载压实固结,排水板长度根据软土层厚度不同采用不同排水板长度。

Ⅱ区对于局部软土层厚度小于2m及耕植土区域采用换填碾压处理。

Ⅲ区采用梅花形布置的垂直塑料排水板,间距1.0m,将淤泥层中的水排至布置在淤泥层顶面上的砂垫层,通过次盲沟汇集到主盲沟和集水井,利用集水井中布设的水泵将汇集的水排至市政管道。

2 沉降计算

软土地基在荷载作用下沉降变形主要为主固结沉降Sc,此外还包括瞬时沉降Sd与次固结沉降Sa。

式中:Sd———瞬时沉降 (mm) ;

Sc———主固结沉降 (mm) ;

Sa———次固结沉降(mm)。

严格计算三种沉降比较困难,原因是计算参数难以准确确定、影响因素过于复杂,主、次固结沉降的发生时间交叉,实际设计中常计算主固结沉降量,主固结沉降采用分层总和法计算,可分别按Es和Cc的公式进行计算:

采用压缩模量Es时,主固结沉降Sc按下式计算:

式中:Esi———压缩模量;

Δhi———分层厚度;

Δpi———地基中各分层点的附加应力增量。

深圳市某污水处理厂海相沉积软土层压缩模量Es一般为1.1MPa~2.4MPa,平均为1.6MPa,属高压缩性土。

采用压缩指数Cc进行主固结沉降计算按下式计算:

2.1 超固结土沉降计算

当pai+△Pi≤pci时,用再压缩指数计算,若地基压缩层内有n层土属此类情况,则按下式计算:

式中:Sc———沉降量, m

Cei———土层再压缩系数;

Δhi———分层厚度, mm;

poi———地基中各分层点的自重应力,kPa;

Δpi———地基中各分层点的附加应力增量, kPa;

pci———前期固结压力, kPa。

当Poi+△Pi>Pci时,分两段考虑,P0值以前用Ce, P0值以后用Ce,若地基压缩深度范围内有n层土属此类,则可按下式计算:

式中:Cci———土层压缩系数;其它符号意义与式(3)同。

若地基压缩层范围内有上述两种情况的土层,则其总沉降量为上述两部分之和。

2.2 正常固结土沉降计算

正常固结土沉降计算按下式进行计算:

式中:Cci———土层压缩系数;其它符号意义与式(3)同。

2.3 欠固结土沉降计算

欠固结土的沉降不仅仅是由于地基中附加应力所引起,而且还有原自重应力作用下未完成的自重固结而产生的沉降,因此,欠固结土的沉降应等于土自重应力作用下继续产生的变形和附加应力所引起的变形之和。欠固结土沉降计算可近视按正常固结土的方法即按式(5)求得。

深圳市某污水处理厂海相沉积软土层为欠固结,沉降计算按式(5)计算,Cc一般为0.43~1.20,平均为0.75,属高压缩性软粘土。

主固结沉降计算之后,再按下式估算最终沉降量:

式中:m———沉降系数,为经验系数,与地基条件、荷载强度、加荷速率等因素有关。

下面从深圳市某污水处理厂沉降~时间关系曲线推算经验系数m的取值范围。

首先利用三点法推算出最终沉降S∞和Sd,则Sc=S∞-Sd

由上式推算出经验系数m的取值范围在1.1~1.7之间。现场实际荷载在110~141kPa≥100kPa,根据规范确定沉降系数m取1.3进行计算。

3 结论

从统计表1中可以看出,对深圳市某污水处理厂软土采用压缩模量Es计算的总沉降量比实测推算的最终沉降量小30%左右,采用压缩指数Cc计算则非常符合。另外对深圳市宝安兴华路软土地基处理工程、深港西部通道软土地基处理工程、深圳福田保税区号标软土地基处理试验区分别进行计算,也得到了同样的结论。因而,在深圳地区采用压缩指数Cc计算沉降量比采用压缩模量Es进行计算具有较高的精度。

参考文献

桩网复合地基沉降特性研究 篇11

关键词:桩网复合地基;现场监测;分层沉降;差异沉降;软土地基

中图分类号:U238;U213.1+5   文献标识码:A  文章编号:1009-2374(2012)29-0088-03

桩网复合地基是近年来发展起来的一种新型地基处理技术。和传统的地基处理技术相比,它在减小总沉降和差异沉降、控制工后沉降、节约工程投资等多个方面具有优势,可以同时起到桩体、挤密、排水、加筋等作用,能保证桩土共同承担荷载,因此近年来在工程建设中得到了广泛应用和发展,尤其在软土地基处理方面卓有成效。

1 桩网复合地基的应用

国外早在1975年就开始了桩网复合地基的应用。国内铁路软土地基处理方面的应用实例主要有京沪高速铁路沪-宁段、江苏-昆山段、凤阳段及徐州段地基处理,遂-渝无砟轨道地基处理,改建铁路沪汉蓉通道老河口东至安康段地基处理,秦沈客运专线某路桥过渡段地基处理,武广客运专线地基处理,郑西客运专线地基处理,温福铁路连江车站、樟林车站及鳌江车站地基处理,南昆线永丰营车站地基处理等。

另外,桩网复合地基在其他领域也有应用,如浙江杭甬高速等公路软土地基处理、江苏泰州处理软基上的码头、日本北海道石狩河堤岸改造、秦沈客运专线某路桥过渡段地基的加固处理、江苏南京大型油罐软基处理、料场地基处理等大面积堆载场地的地基处理、江西吉安某河岸挡墙软基处理等。

2 现场试验概况

为探索桩网复合地基的沉降特性,本文结合某客运专线车站范围内路基断面进行了现场试验研究。该车站填方高度5~7.5m,但由于进站口某涵洞设计方案的变更,受涵洞施工进度影响,试验断面在现场监测结束时填土高度仅为2.571m,试验断面所在处站坪宽度约为110m。

2.1 工程地质概况

试验段地属三角洲平原地貌,地形平坦开阔,地层主要由冲积相(Q4al)海陆交互相成因(Q4mc)淤泥及淤泥质粉质黏土、第四系上更新统冲积层(Q3al)的粉质黏土、粉土、中细砂、粗砂等组成。地层分层如下:

(1)粉质黏土:褐黄色,硬塑,黏性一般,底部40cm,呈软塑状,层厚0.6~2m。

(2)淤泥:灰褐色,软塑,黏性好,可搓成细土条,层厚15.6~19.3m。

(3)黏土:灰黄色,硬塑,黏性一般,手捻有砂感,顶部50cm,含中砂较多,层厚1.68~3.25m。

(4)粗砂:灰白色,饱和,中密,成分以长石、石英为主,含少量黏粒,层厚2.8~3.7m。

(5)黏土:灰黄色,下部灰褐色,硬塑,含少量有机质,层厚3.94~6.55m。

(6)中砂:灰褐色、灰白色,饱和,中密,层厚1.65~4.35m。

(7)粗砂:灰褐色,饱和,密实,含黏粒,层厚0.78~1.05m。

2.2 试验段设计

3.2 各分层沉降随深度的变化规律

(1)地基浅层土沉降量最大,由浅至深沉降量依次递减。说明土层深度越浅,受填土荷载的影响越大。

(2)随着时间的发展,沉降量逐渐增加。该试验断面路堤于2010年4月27日填筑结束,从图中可以看出:路堤填筑期间,各时间测得的地基分层沉降值差异较大,且时间越靠后沉降值越大;路堤填筑结束初期,地基各土层沉降量仍有少量增加;后期沉降曲线差异较小甚至基本重合,说明经过一段时间的恒载预压,沉降逐渐稳定。

(3)地表以下约25m范围内土层沉降量较大,因为该深度范围内存在天然含水量高、孔隙比高、压缩性高、压缩量大的松散淤泥层。

3.3 沉降等值线分析

对沉降等值线分析可知,相同深度处等值线的注记值随着时间的推移而变大,即沉降随着路堤的填筑在增加。图7、图8等值线上的注记值相差不大,说明填土完成后沉降增长减缓直至趋于稳定。路基宽度范围内同一深度处沉降存在差异,这与试验断面范围内地层分布不均有关。观察可知,这种差异沉降随着路堤的填筑在调整,第68天时,地基最大沉降约发生在路基中心左侧18~20m处;第125天时调整到路基中心左侧约12m处;到第254天,地基土最大沉降稳定在路基中心左侧约8m处。

4 结语

本文基于对现场实测分层沉降数据的研究,分析了桩网复合地基沉降随填土高度、时间、深度、距路基中心距离等因素的变化规律,主要得出以下结论:

(1)地基各深度处土层沉降量随着时间和填土高度的增长呈现出很明显的增加趋势,沉降速率和填土速率基本成正比。

(2)地基浅层土沉降量最大,由浅至深沉降量依次递减,软土层厚度范围内沉降量较大。

(3)进入恒载期,沉降值变化不大,恒载一段时间后基本趋于稳定。

(4)沿路基横断面宽度范围内,存在差异

沉降。

(5)随着填土过程的发展,差异沉降存在一个调整的过程。

参考文献

[1] 饶为国.桩-网复合地基原理及实践[M].北京:中国水利水电出版社,2004.

[2] 马凤萍.潮汕车站软土桩-网复合地基现场监测及地基沉降预测[D].西南交通大学,2011.

软土地基沉降 篇12

软土在我国的沿海和内陆地区都有相当大的分布范围, 其承载力低、变形量大, 经过相应的处理才能作为路基。对软土路基工后沉降的准确预测, 对高速公路的建设质量、使用寿命、修建期和运营期的经济性和安全性具有重要意义。

软土地基在外荷载作用下会产生很大的变形, 且持续时间长, 其沉降量无论是通过理论计算还是预测都会因为很多不确定因素而出现误差。

地基沉降的计算包括理论公式方法和数值分析方法, 但软土土体本身性质的变异性较大, 且取样时受许多因素影响, 往往参数无法精确确定。理论上计算的沉降过程及最终沉降量与实际情况相差较大。因此, 人们常利用实测的沉降数据对后期沉降发生进行预测, 预测的方法常用的有曲线拟合法, Asaoka法, 灰色理论法, 人工神经网络法等。

2 灰色系统理论

部分信息已知, 部分信息未知的系统, 称为灰色系统。灰色系统理论是由我国教授邓聚龙教授1982年在国际经济学会议上提出并发展的, 研究灰色系统分析、建模、预测、决策和控制的理论。它把一般系统论、信息论及控制论的观点和方法延伸到社会、经济和生态等抽象系统, 并结合数学方法, 发展出一套解决信息不完全系统的理论和方法。

灰色系统理论认为, 任何随机过程都可看作是一定时间空域变化的灰色过程, 随机量可看作是灰色量;无规的离散时空数列是潜在的有规序列的一种表现, 因而通过生成变换可将无规序列变成有规序列。离散数据通过灰色生成或序列算子的作用弱化随机性, 挖掘潜在的数据规律, 经过灰色差分方程与灰色微分方程之间的互换, 来实现利用离散数据序列建立连续的动态微分方程。

影响软土地基沉降的因素较多, 各因素之间关系复杂, 有些甚至难以作出精确的描述, 可以通过灰色系统理论方法, 对地基沉降量进行原始数据序列生成处理, 建立灰色预测模型以分析地基沉降的发展变化。

3 GM (1, 1) 模型及预测原理

灰色模型 (Gray Model) , 简称GM模型, 它是灰色系统理论的基本模型。一般GM模型记为GM (n, h) 模型, 表示对h个变量用n阶微分方程建立的模型。作为预测模型, 常用GM (n, 1) 模型, 即只要一个变量的GM模型。当n值远大于1时, 微分方程的阶次太高, 求解比较复杂, 不便于应用, 所以常用GM (1, 1) 模型。

预测系统某项指标的原始数据数列X (0) :

X (0) = (X (0) (1) , X (0) (2) , …, X (0) (n) )

其中X (0) (K) ﹥0, X (0) 的1-AGO (一次累加) 序列X (1) = (X (1) (1) , X (1) (2) , …X (1) (n) ) = (X (0) (1) , X (0) (1) +X (0) (2) +…, X (0) (1) +…+X (0) (n) )

即X (1) (k) =i=0kX (0) (i) , GM (1, 1) 模型的基本形式为:

X (0) (k) +a Z (1) (k) =b, 其中Ζ (1) (k) =12 (X (1) ) (k) +X (1) (k-1) )

X (1) 随时间变化规律可以用GM (1, 1) 模型白化方程表示:

dX (1) dt+aX (1) =b

根据GM (1, 1) 基本形式构造向量Y矩阵和矩阵B:

Y= (X (0) (2) , X (0) (3) , ..., X (0) (n) ) ΤB=[-Ζ (1) (2) 1-Ζ (1) (3) 1-Ζ (1) (n) 1]

GM (1, 1) 模型基本形式最小二估价参数满足:

a^[ab]= (BΤB) -1BΤY

求解系数后, 可以得到白化方程的解:

X^ (1) (t) = (X (0) (1) -ba) e-at+ba

GM (1, 1) 模型基本形式的时间响应序列为:

X^ (1) (k+1) = (X (0) (1) -ba) e-at+ba

原始数据的还原值为:

X^ (1) (k+1) = (X^ (1) (k+1) -X^ (1) (k)

GM (1, 1) 预测模型的精度需要进行检验, 常采用残差大小检验、关联度检验和后验差检验。

残差大小检验法即逐点检验法, 通常用绝对误差和相对误差比较;使用关联度检验法是对比模型曲线的形状与建模数列曲线的形状接近程度的, 是一种几何比较的方法;后验差检验法, 即残差分布统计特征的检验。

4 沉降预测应用实例

工程中观测的沉降数据都是不等时间间距的数据序列, 应用灰预测时需要将不等时距的数据序列变换为等时距的数据序列, 方法是通过适当的插值函数生成新的等时距数据序列并建立灰色模型, 然后进行还原。

计算沉降观测数据序列X1 (0) (ti) 平均时间间隔:

Δt=1n-1i=1n-1Δti=1n-1 (tn-t1)

计算变化后的等时距的沉降序列值X2 (0) (t) , 当t=1, t=n时, 其值分别为:

X2 (0) (1) =X1 (0) (t1) ;X2 (0) (n) =X1 (0) (tn)

数据序列中间值利用Lagrange插值函数生成:

X2 (0) (t) =X1 (0) (t1+ (t-1) Δt) =X1 (0) (ti-1) +X1 (0) (ti) -X1 (0) (ti-1) ti-ti-1 ( (i-1) Δt+t1-ti-1)

由生成的等时距的数据序列建立模型并求得时间相应函数, 方法如前所述, 再将其还原成非等时距的预估数据序列:

X^1 (1) (ti) = (X1 (0) (t1) -ba) e-a (ti-t1) /Δt+baX1 (0) (ti) =X1 (1) (ti) -X1 (1) (ti-Δt)

常张高速公路地基为软土, 依据K159+585观测断面的观测时间和沉降量 (表1) 建立原始数据序列, 将其转换成等时距数据序列, 建立GM (1, 1) 模型, 利用MATLAB软件进行编程, 预测地基沉降随时间的变化值, 结果如图1所示。还原成非等时距预测第26d沉降结果为58.24mm, 实测结果为59.72mm。

5 结语

将灰色预测理论运用于软土地基沉降预测中, 模型预测结果表明预测值具有较好的精度, 对实际施工具有指导意义;利用MATLAB编程很容易实现该方法, 计算较简单;如何能够更好的提高预测结果的精度及利用灰色模型进行中长期预测, 并且有针对性的对模型进行修正是下一步继续研究的内容。

参考文献

[1]付宏渊.高速公路路基沉降预测及施工控制[M].北京:人们交通出版社, 2007.

[2]邓聚龙.灰色系统 (社会.经济) [M].北京:国防工业出版社, 1985.

[3]刘思峰.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社, 2004.

[4]邓聚龙.灰预测与灰决策[M].武汉:华中科技大学出版社, 2002.

[5]徐赵东, 郭迎庆.MATLAB语言在建筑抗震工程中的应用[M].北京:科学出版社, 2004.

[6]张宜华.精通MATLAB 5[M].北京:清华大学出版社, 1999.

[7]张仪萍, 张土乔, 龚晓南.沉降的灰色预测[J].工业建筑, 1999, 29 (4) :45-48.

注:本文为网友上传,旨在传播知识,不代表本站观点,与本站立场无关。若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:iwenmi@163.com

上一篇:4G物联网下一篇:班主任专业化提升探究

付费复制
期刊天下网10年专业运营,值得您的信赖

限时特价:7.98元/篇

原价:20元
微信支付
已付款请点这里联系客服
欢迎使用微信支付
扫一扫微信支付
微信支付:
支付成功
已获得文章复制权限
确定
常见问题