沿海軟土地區大面積場地平整時沉降的計算分析
——以南沙自貿區某產業園地塊2018 年度場地平整項目應用為例

吳國華

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣州510060）

1 引言

我國東南沿海地區廣泛分布著含水量高、強度低、壓縮性大、滲透性差等特點的濱海相軟土[1]。進行土地一級開發時，地塊產生的沉降量對控制工程造價起到重要的作用。本文以廣州南沙自貿區某產業園地塊2018 年度場地平整項目應用為例展開論述。

2 工程簡述

該產業園地塊面積約860 000m2（長1 060m，寬810m），規劃標高6.8m。現狀為經濟作物耕織地和魚塘。地質勘探鉆孔40 個，地塊土層巖土性質如表1 所示。屬于海相沉積與海陸交互相沉積地貌。該項目可等效為于自然地基上大面積堆載時，成層土一維滲流固結的薄壓縮層地基模型。

表1 地塊等效土層巖土性質

3 沉降計算的總體思路

地基土的最終沉降量由瞬時沉降量、固結沉降量和次固結沉降量組成。勘察報告顯示產業園主要軟黏土為飽和流塑狀淤泥。飽和軟黏土的次固結沉降量同固結沉降量相比往往是不重要的[2]，其沉降一般以主固結沉降為主。

主固結沉降Sc應采用分層總和法計算，因現勘察報告一般性僅提供壓縮模量Es參數，該項目采用Es進行計算[3]：式中，ΔPi為地基中各分層中點的附加應力，kPa；Δhi為地基中各分層的厚度，m；Esi為地基中各分層的壓縮模量，kPa。

矩形面積均布荷載作用時，土中任意點的豎向應力σz可采用“角點法”進行計算。

總沉降S宜采用沉降系數ms與主固結沉降按式（2）計算[5]：

沉降系數ms范圍值為1.1～1.7，根據現場沉降監測資料確定（見圖1），也可按式（3）估算：

式中，γ 為填料的重度，kN/m3；θ 為地基處理類型系數；H為填土高度，m；ν 為加載速率修正系數；Y為地質因數修正系數。

4 沉降計算的影響因素

4.1 區域劃分

場地根據地質劃分不同區域（如魚塘區、干地區），求區內所有鉆孔土層的平均厚度，形成代表性的等效土層（見表1）進行分區計算沉降量。

4.2 附加應力P0

堆載的土體為主要附加荷載，但應考慮施工期間的車輛荷載P1。

4.3 沉降計算深度Zn

前文已證土層中附加應力均勻分布，故應力比法不適用于大面積堆載時確定沉降計算深度Zn，該項目采用變形比法確定。由規范[4]5.3.7 條，Zn應符合式（4）規定，當下部仍有軟土層時應繼續計算。

由表1 可計算取1m，得Δs′n=6.94mm≤15.75mm，下部無淤泥層，滿足要求。

4.4 t 時刻的總沉降量St″

為計算堆載時間t內的總沉降量St″，引入固結度概念。

目前，大多采用格雷建議的成層地基的固結度：即采用加權平均固結度系數的方法，按單一土層計算[6]。雖簡化了計算，結果卻不能令人滿意[7]。

該項目采用分層總和法思路計算t時刻St″：由地勘各土層豎向固結系數Cv計算t時刻固結度Ut，各層土t時刻沉降量St=msUtS″，則成層土t時刻總沉降量St″=ΣSt。按沉降定義，t時刻的平均固結度，即為每層土的固結度Ut與最終沉降S″的加權平均數。

時間t一般被認為是施工周期，但完工后至土地二級開發前會產生沉降量ΔS，場地達不到規劃標高。應考慮ΔS設定場坪標高

5 結論

1）大面積場地平整時，固結沉降量按成層土分層總和法計算，更切合土層地質內部實際情況。

2）沉降系數ms是根據該區域過往工程沉降觀測記錄，利用相同計算方法結果與監測值比值所得，能很大程度上修正沉降計算過程產生的誤差。

該項目采用的沉降計算方法簡便明了，適用于實際工程設計與應用。