软基海堤工后沉降影响因素分析

软基海堤工后沉降影响因素分析
摘要：在软土地基上修建路堤时，往往需要对软土地基进行处理。

实际工程中，常常采用工后沉降法等卸载控制方法，其优点是在工程运用中比较方便。

然而为了更深入地理解这个问题，需要更好地认识其中的规律。

从分析工后沉降对海堤的不利影响入手，根据实际需要，提出了今后研究方向的建议。

关键词：软基；海堤；工后沉降；影响
一、海堤的概念
海堤，指的是为防御风暴、潮水以及波浪对防护区的危害而修建的堤防工程，有的地方将其称之为海塘、海挡或防潮堤。

海堤工程也属于堤防工程，其防潮(洪)标准应依据防护对象的规模和重要性按照表1的规定选定，情况需要时应还需要技术经济论证。

表1保护对象与海堤防潮(洪)标准划分表
二、软土地基的沉降组成及其特点
软基沉降量按地基的变形特征主要包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分，假设最终沉降量是Sab，那么就有：Sab=Sd+Sc+Se(1)
图1组成地基沉降的三个阶段示意图
1、瞬时沉降。

瞬时沉降，指的是在外荷载作用的瞬间，饱和软土中的孔隙水排出所出现的沉降，其实就是加载之后土体在不排水的情况下出现剪切变形而造成的竖向位移，这时候土体只出现了形变却没有体变情况。

对初始沉降造成的影响因素有很多，主要包括加载方式和加载速率。

2、固结沉降。

固结沉降亦称主固结沉降，是在完成外加荷载之后，伴随时间的推移，土体中的孔隙水在外荷载所引发的超孔隙水压力作用下渐渐将所发生的沉降排出。

这个过程土骨架出现压缩，所以土体发主要是发生了体变。

3、次固结沉降。

次固结沉降也可称为蠕变沉降，在主固结沉降的结束阶段开始。

在稳定荷载作用下，超孔隙水压力全部消散之后，地基土的主固结变形就完成了。

然而因为地基土中的土颗粒骨架在持续荷载的作用下出现了蠕变，因此土体还是会发生沉降变形，也就是次固结沉降。

三、工后沉降对海堤工程的影响
（一）不均匀沉降和位移
不均匀沉降和位移是工后沉降导致对海堤不利影响中最常见的。

软土地基的物理力学性质因地段而异，因分层而异，不可预见性大。

在勘察、设计、施工过程中，某个断面代表性差、某个环节考虑不周，或某段地基处理时稍有不慎，都会使海堤工后沉降不均匀，导致海堤在运行期间潜伏安全隐患，出现倾斜、滑动甚至毁损形成险工险段等很多问题。

（二）降低海堤防潮标准
海堤工后沉降其实就是工程在完工之后堤基和堤身断面依然下沉，不断寻找稳定的断面结构和堤身位置的过程。

在具体施工过程中，因为勘测、设计、施工中往往会存在误差，运行过程中没有很好地管理和维护，及其受到外力影响等各方面的因素，常常会有工后沉降实际发生值大于预留值的现象发生，使得海堤堤顶最终高程无法满足设计的要求，造成海堤的防潮标准大大降低，对海堤正常功能的发挥造成了影响。

（三）降低防护区设防标准
因为工后沉降会造成海堤具体防潮标准比设计标准低，导致海堤防护区内的防护标准都降低了，这就对人们的安全构成了威胁。

四、软基海堤工后沉降影响因素分析
（一）地基土层
1、土层参数
土层参数是通过压缩系数、灵敏度、孔隙比、含水率来表示的。

其中压缩系数对于土层的压缩性有决定作用，对海堤沉降有着非常大的影响。

灵敏度越高，土层受施工的干扰影响就会越大，强度也会因此降低，不可预见的沉降也就会越大。

孔隙比越大，土层则会有更大的可压缩空间，产生的工后沉降可能就比较严重。

含水率越大，土层越软的情况下，工后沉降也会比较大。

除此之外，土的粘聚力、内摩擦角也能够间接反映土层软硬的指标，同时也会影响工后沉降。

2、土层厚度
软土层的分布从上而下通常都是：淤泥、淤泥质软土、黏土。

在压缩性质相同的情况下，软土层要是非常薄，其沉降量也就比较小。

分析调查资料可得出以下结论：软土层厚度越大，施工期固结度越低，工后沉降就越大。

工后沉降量和软土层厚度是正比例关系。

3、勘探精度
布置的勘探点是否与规范要求相符，勘探数据、勘探报告建议值的精度等对于海堤设计和施工有直接的影响，且会影响海堤工后沉降。

由于地质勘察钻孔有一定间距，钻孔中试样采集也有很大的差距，所以岩土工程勘察报告所揭露的地层无法完全代表土层的实际情况，甚至有的土层尤其是透镜体土层、尖灭土层容易漏测，使得设计值中存在偏差，造成海堤出现不均匀沉降甚至开裂。

（二）海堤自身因素
1、堤身高度
海堤堤身设计的越高，堤身荷载就越大，地基变形也越大。

依据对统计资料的详细分析，堤身边坡基本相近的时候，堤身高度越高，堤底宽度通常也会相应的加大：除了荷载增大外，荷载分布范围也会随着增大，地基沉降量也会增大，工后沉降也增大。

2、堤身结构、筑堤材料、堤顶荷载
堤身结构、筑堤材料、堤顶荷载不同，都会对基底荷载的大小以及荷载面积的范围造成影响的，因此工后沉降变形也不一样。

通常而言，荷载越大，荷载面积越大，工后沉降也就越大。

3、运行年限
海堤沉降变形是一个伴随时间逐渐发展的过程，所以海堤施工周期的长短对于工后沉降的发展也是有影响的。

施工周期越长，海堤下卧土层就能在施工期内的固结度大大提高，从而使工后沉降量的大小降低；而海堤运行期越长，则海堤下卧土层工后变形过程就越长，工后沉降累计值也会相应的增加，不过单位时段的工后沉降值却会逐渐变小。

4、涂面高差
堤线涂面高差不同的情况下，地基变形也不相同。

依据勘测调查资料，涂面有高差比较大的工程，会有侧向挤淤作用，地基变形增大，工后沉降也会相应的增大。

（三）监测因素
1、沉降监测点位置
工后沉降值的预留伴随施工过程中的实际情况变化而不断修正，因此施工中原位监测点位置的布置具有合理性和代表性，对于施工过程中对工后沉降预测值
的判断和预留有直接影响，对于施工加载数量及海堤断面的形象尺寸也有影响，进而也会对工后沉降产生影响。

2、监测环境、监测精度
沉降监测的时候，外界的气候环境、潮流、潮水位也会在一定程度上影响监测值。

监测数据的精确度对于海堤工后沉降的判断也有影响。

（四）施工方式
1、加荷速率、施工机械
加荷速率大，施工时间短，施工阶段土层固结程度低，主固结变形小，那么工后沉降就会越大，反之亦然。

施工机械对于施工速率有着影响，同时对于工后沉降也有间接影响。

2、施工顺序
施工顺序对海堤工后沉降同样会产生影响。

分层施工、从一侧向另一侧施工、多点并进施工，施工顺序不同会对施工工期造成影响，因此海堤会产生不同的工后沉降。

（五）外在因素
1、地理位置
不同地区的自然条件、工程任务和风暴潮灾害是不同的，对于地基处理方法、施工方式、海堤结构设计有直接影响。

然而地理位置对工后沉降的影响不是主要的，是间接存在的。

2、周边施工、震动
海堤附近要是有其它工程施工尤其是采用了爆炸置换法施工，或者海堤比较靠近公路、铁路，有汽车、火车的震动影响，那么这些震动就会在一定程度上影响工后沉降。

五、对海堤加固设计的建议
（一）海堤加固要预留工后沉降量
根据地质勘察报告中的地基淤泥压缩性指标，计算海堤加高后的总沉降及施工期的沉降量。

按照计算得出施工后期的沉降量，结合在施工中观测沉降数据分析，以期尽量准确估算海堤预留沉降量，使海堤经过固结稳定后的高程仍能达到设计标准。

最终沉降量计算方法，采用沉降量公式，用压缩性指标参数进行估算。

计算时由于堤身土体为碾压土，其压缩系数相对很小，沉降也较小，故计算中可略去不计，而只对淤泥层沉降进行计算。

（二）海堤外侧隆起土的抗冲刷问题
海堤计算中考虑了两侧隆起淤泥对海堤稳定的影响，应该对这部分滩涂淤泥进行保护，防止海浪冲刷。

比较稳妥的措施就是在隆起淤泥上抛碎石料形成镇压层，镇压层高度以可能遭遇的海浪大小而定，确定时需结合一定的经验因素。

西海堤一般为40～60cm，宽度为6～10m。

采用镇压层还能起到增强堤身反压的稳定作用。

另外还应结合一些植物性保护措施，如在滩涂上种植红树林等植物，这样既可起到消浪护滩的作用，又可形成景观，保护生态环境。

结语
软土有着含水量大、孔隙比大、压缩性高、渗透性差、承载力低的特点，在具体施工过程中，在软土地基上修建路堤时通常要先处理地基，达到提高承载力、稳定性及其减小工后沉降的要求、鉴于海堤建设涉及面广, 技术问题复杂, 海堤工后沉降影响因素可能不止文中所述，具体详细的影响因素及影响程度分析，有待今后作更深入地研究。

参考文献：
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[2]韩尚宇,项昀,李红.软基路段工后沉降量影响因素相对重要度分析[J].路基工程,2011.
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