軟土地基廣泛分布于我國沿海地區(qū)，其具有高壓縮性、低透水性、不均勻性等特點(diǎn)，為保證上部構(gòu)筑物的安全，軟基需經(jīng)過處理后方可進(jìn)行后續(xù)的施工，評價軟基處理效果的重要指標(biāo)之一為地基沉降量，因此對于地基沉降的計算顯得尤為重要。本文結(jié)合某跨海通道人工島地基處理工程，基于現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，利用三種沉降預(yù)測方法分析其地基沉降量和固結(jié)度，并探討堆載預(yù)壓法處理軟基的固結(jié)效果。

1.塑料排水板堆載預(yù)壓法機(jī)理研究

某跨海通道西人工島采用大直徑直插式鋼圓筒快速成島技術(shù)，島內(nèi)原海相軟土層地基采用降水聯(lián)合堆載預(yù)壓處理法，該方法由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組成。排水系統(tǒng)分為豎向排水通道和水平向排水墊層，可改善地基先前的排水邊界，減小排水距離。加壓系統(tǒng)通過堆載使土體的應(yīng)力增加，迫使土體水滲流，從而形成固結(jié)。根據(jù)固結(jié)理論，孔隙水壓力承擔(dān)著地基上的載荷，有效應(yīng)力不變；在孔隙水壓力差的作用下，孔隙水流向排水邊界，隨后有效應(yīng)力全部替代孔隙水壓力。孔隙水從土體內(nèi)排出增加了土體有效應(yīng)力，造成土體壓縮，孔隙比減少。塑料排水板堆載預(yù)壓法的橫斷面示意圖如圖1。

圖1 堆載預(yù)壓法橫斷面圖

2.塑料排水板堆載預(yù)壓沉降預(yù)測方法分析

地基承載力是影響上部建筑物的安全和穩(wěn)定的重要指標(biāo)，通過計算地基沉降可以分析地基土固結(jié)情況、評價地基加固效果及地基承載力的穩(wěn)定性，因此對塑料排水板堆載預(yù)壓沉降的研究具有重要意義。以往一些學(xué)者根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)獲得參數(shù)，借助壓縮固結(jié)理論去計算地基沉降，而室內(nèi)試驗(yàn)形成的擾動會影響土體的結(jié)構(gòu)性，據(jù)此得到的參數(shù)去計算沉降會出現(xiàn)較大的偏差。基于現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建時間和沉降的關(guān)系，通過沉降計算方法預(yù)測該跨海通道人工島地基的沉降，可降低各類因素對沉降計算的影響。本文采用淺崗法、雙曲線法和三點(diǎn)法對沉降進(jìn)行預(yù)測分析，對比三種方法預(yù)測沉降的差異，并給出各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1 三種預(yù)測方法原理

2.1.1 淺崗法預(yù)測原理

淺崗法是通過一維線性方程模擬一維條件下的固結(jié)過程，使用該表達(dá)式并利用圖解的方法來求解最終沉降值，表達(dá)式如2-1所示。

淺崗法推算過程如下：

（1）從現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)中選取一系列沉降值S1、S2...，Si，其中Si表示i時刻地基沉降值。

2.1.2 雙曲線法沉降預(yù)測原理

雙曲線方程為：

式中：St時間t時的沉降量；

SO初期沉降量（t=0）；

沉降計算順序：選取初始時間（t=0），以堆載完工日為t=0，依據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)計算，繪制t與的關(guān)系圖，并確定系數(shù)，計算St。

2.1.3 三點(diǎn)法沉降預(yù)測原理

根據(jù)固結(jié)度定義：

2.2 三種方法沉降預(yù)測計算

本文采用某跨海通道西人工島A-6區(qū)的三個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行沉降預(yù)測，三個監(jiān)測點(diǎn)分別為CJ-33、CJ-34、CJ-35。

2.2.1 淺崗法沉降預(yù)測計算

選取A-6區(qū)三個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)測沉降數(shù)據(jù)作為樣本進(jìn)行分析，時間間隔取7天左右，如表1所示。

表1 各測點(diǎn)沉降值與時間關(guān)系

表2 淺崗法工后沉降和固結(jié)度計算

通過淺崗法對A-6區(qū)三個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行沉降預(yù)測，各監(jiān)測點(diǎn)直線擬合決定系數(shù)R2均在0.94以上，表明數(shù)據(jù)存在明顯的線性相關(guān)，淺崗法求解的結(jié)果具有一定的可靠性，在沉降預(yù)測的同時還對各監(jiān)測點(diǎn)的工后沉降和固結(jié)度進(jìn)行了計算，見表2。

經(jīng)分析可知，三個監(jiān)測點(diǎn)的固結(jié)度皆在95%以上，其中CJ-33、CJ-34兩個監(jiān)測點(diǎn)的固結(jié)度超100%，預(yù)測的工后沉降值為負(fù)值，這種情況有悖于常理，表明這兩個監(jiān)測點(diǎn)預(yù)測的工后沉降值偏小，實(shí)際固結(jié)度存在虛高現(xiàn)象，實(shí)際地基加固效果可能并未達(dá)到推算出的固結(jié)度。

2.2.2 雙曲線法沉降預(yù)測計算

A-6區(qū)堆載完工時間為2018年5月7日，因此選取5月7日作為起點(diǎn)時間t0，A-6區(qū)沉降數(shù)據(jù)見表3～表5。

監(jiān)測點(diǎn)CJ-33經(jīng)擬合相關(guān)曲線得α=0.14185，β=0.00136，經(jīng)計算得最終沉降S∞=1146.29mm。

監(jiān)測點(diǎn)CJ-34經(jīng)擬合相關(guān)曲線得α=0.25583，β=0.000465，經(jīng)計算得最終沉降S∞=2571.54mm。

監(jiān)測點(diǎn)CJ-35經(jīng)擬合相關(guān)曲線得α=0.28511，β=0.00179，經(jīng)計算得最終沉降S∞=903.66mm。

利用雙曲線法預(yù)測最終沉降的同時，還對工后沉降和固結(jié)度進(jìn)行了分析，分析結(jié)果見表6。

從表6可看出，A-6區(qū)三個監(jiān)測點(diǎn)中CJ-34點(diǎn)推算出的固結(jié)度僅為34.3%，固結(jié)效果不明顯，其余兩個監(jiān)測點(diǎn)的固結(jié)效果總體良好，仍有一定的上升空間。

2.2.3 三點(diǎn)法沉降預(yù)測計算

從A-6區(qū)三個監(jiān)測點(diǎn)各選取三個點(diǎn)對最終沉降進(jìn)行預(yù)測，其中=30d，選取的時間和沉降值見表7。

表3 監(jiān)測點(diǎn)CJ-33沉降數(shù)據(jù)處理表

表4 監(jiān)測點(diǎn)CJ-34沉降數(shù)據(jù)處理表

表6 雙曲線法工后沉降和固結(jié)度計算

表7 各監(jiān)測點(diǎn)沉降值與時間選取表

表8 三點(diǎn)法工后沉降和固結(jié)度計算

CJ-33監(jiān)測點(diǎn)的最終沉降

CJ-34監(jiān)測點(diǎn)的最終沉降

CJ-35監(jiān)測點(diǎn)的最終沉降

本文還借助三點(diǎn)法對三個監(jiān)測點(diǎn)的工后沉降和固結(jié)度進(jìn)行了計算，計算結(jié)果如表8所示。

從表8可看出，CJ-33 與CJ-34監(jiān)測點(diǎn)的固結(jié)度分別達(dá)到77.8%和86.1%，總體固結(jié)效果良好，而CJ-35固結(jié)度僅為58.3%，固結(jié)效果一般。

3.結(jié)論

本文通過淺崗法、雙曲線法和三點(diǎn)法分別對A-6區(qū)三個監(jiān)測點(diǎn)的最終沉降值進(jìn)行預(yù)測，并對工后沉降和固結(jié)度作出分析，結(jié)果表明，雙曲線法的預(yù)測較為保守，淺崗法預(yù)測的工后沉降存在負(fù)值，表明工后沉降預(yù)測值較小，固結(jié)度超出100%，與現(xiàn)場實(shí)際情況不符。采用三點(diǎn)法對A-6區(qū)三個監(jiān)測點(diǎn)的幾個時刻的沉降進(jìn)行預(yù)測后，發(fā)現(xiàn)預(yù)測沉降值都較為吻合。在實(shí)際工程中，可通過現(xiàn)場實(shí)測沉降數(shù)據(jù)，采用三種方法分別進(jìn)行沉降預(yù)測，根據(jù)預(yù)測的結(jié)果，選擇合適本工程的的預(yù)測方法，為后續(xù)的施工提供有力的幫助。