关键词：高速公路；路基沉降；沉降计算
1．前言
在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。高速公路对地基要求甚高，为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的，在使用年限内不应出现较大的工后沉降，同时还应避免不均匀沉降的发生。随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基也越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。目前用于计算沉降的方法很多，主要有传统计算方法、根据现场实测资料推测的经验公式法、数值计算法等。本文拟在对传统的计算方法作一总结的同时，侧重于对新的计算方法作一介绍。
2．传统计算方法
经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降包括两部分：由地基的弹性变形产生的和由地基塑性区的开展，继而扩大所产生的侧向剪切位移引起的。对于固结沉降的计算，主要采用分层总和法。次固结沉降常采用分层总和法根据里蠕变试验确定参数求解。最终沉降量的计算通常采用固结沉降值乘以经验系数的方法。
2.1分层总和法
分层总和法是先求出路基土的竖向应力，然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标，压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法，这种方法没有考虑路基土的前期应力。e-lgp曲线法可以克服这个不足，能够求出正常固结、超固结和欠固结情况下路基土的沉降。但这两者都是完全侧限条件下的变形计算方法，所以司开普顿和比利提出利用半经验的方法来解决这个问题。关于分层总和法的介绍比较多，这里不再赘述。使用该方法有一点必须引起重视，就是压缩层深度的选择，这可以从位移场角度和应力场角度加以考虑，具体可参见参考文献[1]。
2.2应力路径法[2]
直接用有效应力路径法来计算沉降的步骤是：①在现场荷载下估计路基中某些有代表性(例如土层的中点)土体单元的有效应力路径；②在试验室做这些土体单元的室内试验，复制现场有效应力路径，并量取试验各阶段的垂直应变；③将各阶段的垂直应变乘上土层厚度即得初始及最后沉降。
有效应力路径法可以克服估计初始超孔隙压力以及固结沉降的街接上存在不够合理的地方这个缺点，但它无法避
免用弹性理论来计算土体中的应力增量。
3．现场实测资料推测沉降
由于荷载作用下路基沉降需要一段时间才能完成，所以通过前期的沉降观测资料可以推算路基的最终沉降量。
3.1对数配合法
由路基固结度常用式U=1-ae-bt及其定义式，在实测的初期沉降-时间曲线上任意取3点且使它们之间的时间间隔相等，可得最终沉降量。为了使推算结果精确一些，时间间隔值尽可能取大一些，这样对应的沉降差值就要大一些。
3.2双曲线配合法
该法认为时间沉降量为一双曲线，可由此确定路基的沉降量。但用该公式的计算结果与实测比较后发现偏离较大[3]，推算的最终沉降量也偏大，如果沉降过程的观测历时较长，而且在求算最终沉降量时着重于后一阶段的沉降曲线的话，就可得到较好的结果。 双曲线配合法模型简单实用，预测值较实测值稍微偏大，偏于保守，但对工程沉降预测有利。
3.3指数函数配合法
指数函数配合法即在沉降时间关系曲线上，取最大横载段内的三点，并使三点的时间间隔相等，将三点的时间与相应的沉降代入固结度的常用式U=1-ae-bt即可得指数函数配合法的具体表达式，由于上述方法中采用了实测的三点时间和对应沉降值，该方法又称三点法，三点的选择以沉降曲线趋于稳定的阶段，且三点间隔尽可能大最为有利，此时推算的沉降值最准确。
4．其他计算方法
4.1原位试验法[4]
通过原位试验来确定沉降量的方法主要有：平板载荷试验法、静力触探法、标准贯入试验法和旁压试验法。其中平板载荷试验法主要适用于砂土地基，该方法是对一定面积逐级施加荷载增量，并测量由这些增量所引起的沉降，可得到荷载与沉降的关系曲线，该方法通常要进行尺寸效应修正。静力触探法如标准贯入试验法是利用由大量的资料分析所得到的这些试验结果与土的压缩性指标之间的关系来计算沉降。旁压试验法是用旁压试验得到的模量应用弹性理论得到预估沉降量，该方法将沉降分为二部分：由球形应力张量引起的沉降和由偏斜应力张量引起的沉降。
4.2有限单元法[5]
有限单元法是将地基和结构作为一个整体来分析，将其划分网格，形成离散体结构，在荷载作用下算得任一时刻地基和结构各点的位移和应力。该方法可以将地基作为二维甚至三维问题来考虑，反映了侧向变形的影响。它可以考虑土体应力应变关系的非线性特性，采用非线性弹性的本构模型，或者弹塑性本构模型。目前用得最广的是邓肯-张双曲线模型。它可以考虑应力历史对变形的影响，还可以考虑土与结构共同作用，考虑复杂的边界条件，考虑施工逐级加荷，考虑土层的各向异性等。从计算方法上来说，是一种较为完善的方法。它的缺点是计算工作量大，参数确定困难，要做三轴排水试验，目前主要用于重要工程、重点地段的计算。
4.3反分析法
反分析法是依靠在工程现场获取位移量测信息反演确定各类未知参数的理论和方法[6]。在反分析确定了路基参数后再根据所选择的模型能准确地求出路基的沉降量。进行反分析计算要注意的问题有：一个可靠的反分析必须依靠一套可靠和完整的数据测定；在反算某些参数时，总要对其他一些辅助参数进行实测，有时还需要估计；进行反分析首先要对整个数学模型某种假定，这些假定的可靠度将影响反分析的适用性；在反分析的模型选择、介质特性假定等方面，经验的工程判断将起到重要作用。
【论文摘要】在高速公路软土地基路段的建设过程中，考虑到软土地基的复杂性，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，如何正确计算路基的工后沉降是一个重要问题，本文介绍了用于路基沉降计算的常用方法和一些新方法，并对它们的优缺点进行了剖析，同时对各种方法的计算结果与实际情况作了比较，为准确计算路基的沉降量提供了方法上的参考。
1．前言
在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。高速公路对地基要求甚高，为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的，在使用年限内不应出现较大的工后沉降，同时还应避免不均匀沉降的发生。随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基也越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。目前用于计算沉降的方法很多，主要有传统计算方法、根据现场实测资料推测的经验公式法、数值计算法等。本文拟在对传统的计算方法作一总结的同时，侧重于对新的计算方法作一介绍。
2．传统计算方法
经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降包括两部分：由地基的弹性变形产生的和由地基塑性区的开展，继而扩大所产生的侧向剪切位移引起的。对于固结沉降的计算，主要采用分层总和法。次固结沉降常采用分层总和法根据里蠕变试验确定参数求解。最终沉降量的计算通常采用固结沉降值乘以经验系数的方法。
2.1分层总和法
分层总和法是先求出路基土的竖向应力，然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标，压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法，这种方法没有考虑路基土的前期应力。e-lgp曲线法可以克服这个不足，能够求出正常固结、超固结和欠固结情况下路基土的沉降。但这两者都是完全侧限条件下的变形计算方法，所以司开普顿和比利提出利用半经验的方法来解决这个问题。关于分层总和法的介绍比较多，这里不再赘述。使用该方法有一点必须引起重视，就是压缩层深度的选择，这可以从位移场角度和应力场角度加以考虑，具体可参见参考文献[1]。
2.2应力路径法[2]
直接用有效应力路径法来计算沉降的步骤是：①在现场荷载下估计路基中某些有代表性(例如土层的中点)土体单元的有效应力路径；②在试验室做这些土体单元的室内试验，复制现场有效应力路径，并量取试验各阶段的垂直应变；③将各阶段的垂直应变乘上土层厚度即得初始及最后沉降。
有效应力路径法可以克服估计初始超孔隙压力以及固结沉降的街接上存在不够合理的地方这个缺点，但它无法避
免用弹性理论来计算土体中的应力增量。
3．现场实测资料推测沉降
由于荷载作用下路基沉降需要一段时间才能完成，所以通过前期的沉降观测资料可以推算路基的最终沉降量。
3.1对数配合法
由路基固结度常用式U=1-ae-bt及其定义式，在实测的初期沉降-时间曲线上任意取3点且使它们之间的时间间隔相等，可得最终沉降量。为了使推算结果精确一些，时间间隔值尽可能取大一些，这样对应的沉降差值就要大一些。
3.2双曲线配合法
该法认为时间沉降量为一双曲线，可由此确定路基的沉降量。但用该公式的计算结果与实测比较后发现偏离较大[3]，推算的最终沉降量也偏大，如果沉降过程的观测历时较长，而且在求算最终沉降量时着重于后一阶段的沉降曲线的话，就可得到较好的结果。
双曲线配合法模型简单实用，预测值较实测值稍微偏大，偏于保守，但对工程沉降预测有利。
3.3指数函数配合法
指数函数配合法即在沉降时间关系曲线上，取最大横载段内的三点，并使三点的时间间隔相等，将三点的时间与相应的沉降代入固结度的常用式U=1-ae-bt即可得指数函数配合法的具体表达式，由于上述方法中采用了实测的三点时间和对应沉降值，该方法又称三点法，三点的选择以沉降曲线趋于稳定的阶段，且三点间隔尽可能大最为有利，此时推算的沉降值最准确。
4．其他计算方法
4.1原位试验法[4]
通过原位试验来确定沉降量的方法主要有：平板载荷试验法、静力触探法、标准贯入试验法和旁压试验法。其中平板载荷试验法主要适用于砂土地基，该方法是对一定面积逐级施加荷载增量，并测量由这些增量所引起的沉降，可得到荷载与沉降的关系曲线，该方法通常要进行尺寸效应修正。静力触探法如标准贯入试验法是利用由大量的资料分析所得到的这些试验结果与土的压缩性指标之间的关系来计算沉降。旁压试验法是用旁压试验得到的模量应用弹性理论得到预估沉降量，该方法将沉降分为二部分：由球形应力张量引起的沉降和由偏斜应力张量引起的沉降。
4.2有限单元法[5]
有限单元法是将地基和结构作为一个整体来分析，将其划分网格，形成离散体结构，在荷载作用下算得任一时刻地基和结构各点的位移和应力。该方法可以将地基作为二维甚至三维问题来考虑，反映了侧向变形的影响。它可以考虑土体应力应变关系的非线性特性，采用非线性弹性的本构模型，或者弹塑性本构模型。目前用得最广的是邓肯-张双曲线模型。它可以考虑应力历史对变形的影响，还可以考虑土与结构共同作用，考虑复杂的边界条件，考虑施工逐级加荷，考虑土层的各向异性等。从计算方法上来说，是一种较为完善的方法。它的缺点是计算工作量大，参数确定困难，要做三轴排水试验，目前主要用于重要工程、重点地段的计算。
4.3反分析法
反分析法是依靠在工程现场获取位移量测信息反演确定各类未知参数的理论和方法[6]。在反分析确定了路基参数后再根据所选择的模型能准确地求出路基的沉降量。进行反分析计算要注意的问题有：一个可靠的反分析必须依靠一套可靠和完整的数据测定；在反算某些参数时，总要对其他一些辅助参数进行实测，有时还需要估计；进行反分析首先要对整个数学模型某种假定，这些假定的可靠度将影响反分析的适用性；在反分析的模型选择、介质特性假定等方面，经验的工程判断将起到重要作用。
关键词：高速公路；路基沉降；沉降计算
1．前言
在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。高速公路对地基要求甚高，为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的，在使用年限内不应出现较大的工后沉降，同时还应避免不均匀沉降的发生。随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基也越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。目前用于计算沉降的方法很多，主要有传统计算方法、根据现场实测资料推测的经验公式法、数值计算法等。本文拟在对传统的计算方法作一总结的同时，侧重于对新的计算方法作一介绍。
2．传统计算方法
经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降包括两部分：由地基的弹性变形产生的和由地基塑性区的开展，继而扩大所产生的侧向剪切位移引起的。对于固结沉降的计算，主要采用分层总和法。次固结沉降常采用分层总和法根据里蠕变试验确定参数求解。最终沉降量的计算通常采用固结沉降值乘以经验系数的方法。
2.1分层总和法
分层总和法是先求出路基土的竖向应力，然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标，压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法，这种方法没有考虑路基土的前期应力。e-lgp曲线法可以克服这个不足，能够求出正常固结、超固结和欠固结情况下路基土的沉降。但这两者都是完全侧限条件下的变形计算方法，所以司开普顿和比利提出利用半经验的方法来解决这个问题。关于分层总和法的介绍比较多，这里不再赘述。使用该方法有一点必须引起重视，就是压缩层深度的选择，这可以从位移场角度和应力场角度加以考虑，具体可参见参考文献[1]。
2.2应力路径法[2]
直接用有效应力路径法来计算沉降的步骤是：①在现场荷载下估计路基中某些有代表性(例如土层的中点)土体单元的有效应力路径；②在试验室做这些土体单元的室内试验，复制现场有效应力路径，并量取试验各阶段的垂直应变；③将各阶段的垂直应变乘上土层厚度即得初始及最后沉降。
有效应力路径法可以克服估计初始超孔隙压力以及固结沉降的街接上存在不够合理的地方这个缺点，但它无法避
免用弹性理论来计算土体中的应力增量。
3．现场实测资料推测沉降
由于荷载作用下路基沉降需要一段时间才能完成，所以通过前期的沉降观测资料可以推算路基的最终沉降量。
3.1对数配合法
由路基固结度常用式U=1-ae-bt及其定义式，在实测的初期沉降-时间曲线上任意取3点且使它们之间的时间间隔相等，可得最终沉降量。为了使推算结果精确一些，时间间隔值尽可能取大一些，这样对应的沉降差值就要大一些。
3.2双曲线配合法
该法认为时间沉降量为一双曲线，可由此确定路基的沉降量。但用该公式的计算结果与实测比较后发现偏离较大[3]，推算的最终沉降量也偏大，如果沉降过程的观测历时较长，而且在求算最终沉降量时着重于后一阶段的沉降曲线的话，就可得到较好的结果。双曲线配合法模型简单实用，预测值较实测值稍微偏大，偏于保守，但对工程沉降预测有利。
3.3指数函数配合法
指数函数配合法即在沉降时间关系曲线上，取最大横载段内的三点，并使三点的时间间隔相等，将三点的时间与相应的沉降代入固结度的常用式U=1-ae-bt即可得指数函数配合法的具体表达式，由于上述方法中采用了实测的三点时间和对应沉降值，该方法又称三点法，三点的选择以沉降曲线趋于稳定的阶段，且三点间隔尽可能大最为有利，此时推算的沉降值最准确。
4．其他计算方法
4.1原位试验法[4]
通过原位试验来确定沉降量的方法主要有：平板载荷试验法、静力触探法、标准贯入试验法和旁压试验法。其中平板载荷试验法主要适用于砂土地基，该方法是对一定面积逐级施加荷载增量，并测量由这些增量所引起的沉降，可得到荷载与沉降的关系曲线，该方法通常要进行尺寸效应修正。静力触探法如标准贯入试验法是利用由大量的资料分析所得到的这些试验结果与土的压缩性指标之间的关系来计算沉降。旁压试验法是用旁压试验得到的模量应用弹性理论得到预估沉降量，该方法将沉降分为二部分：由球形应力张量引起的沉降和由偏斜应力张量引起的沉降。
4.2有限单元法[5]
有限单元法是将地基和结构作为一个整体来分析，将其划分网格，形成离散体结构，在荷载作用下算得任一时刻地基和结构各点的位移和应力。该方法可以将地基作为二维甚至三维问题来考虑，反映了侧向变形的影响。它可以考虑土体应力应变关系的非线性特性，采用非线性弹性的本构模型，或者弹塑性本构模型。目前用得最广的是邓肯-张双曲线模型。它可以考虑应力历史对变形的影响，还可以考虑土与结构共同作用，考虑复杂的边界条件，考虑施工逐级加荷，考虑土层的各向异性等。从计算方法上来说，是一种较为完善的方法。它的缺点是计算工作量大，参数确定困难，要做三轴排水试验，目前主要用于重要工程、重点地段的计算。
4.3反分析法
反分析法是依靠在工程现场获取位移量测信息反演确定各类未知参数的理论和方法[6]。在反分析确定了路基参数后再根据所选择的模型能准确地求出路基的沉降量。进行反分析计算要注意的问题有：一个可靠的反分析必须依靠一套可靠和完整的数据测定；在反算某些参数时，总要对其他一些辅助参数进行实测，有时还需要估计；进行反分析首先要对整个数学模型某种假定，这些假定的可靠度将影响反分析的适用性；在反分析的模型选择、介质特性假定等方面，经验的工程判断将起到重要作用。
关键词：地基；沉降；弹性理论法；分层总和法；应力面积法
地基沉降量在工程中是一项重要的控制指标。建筑物荷载差异和地基土不均匀性、体型复杂等因素引起的地基变形，使得上部结构之中相应地产生额外的应力和变形。地基不均匀沉降超过了一定的限度，将导致建筑物的开裂、歪斜甚至破坏，如砖墙出现裂缝、吊车轮子出现卡轨或滑轨、高耸构筑物倾斜、机器转轴偏斜、与建筑物连接管道断裂以及桥梁偏离墩台、梁面或路面开裂等。地基变形特征可分为沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜[1]。
1 沉降原因及分类
地基沉降的主要原因是土体中应力状态的改变。沉降量的大小主要取决于使土体产生压缩的原因和土体本身性状两个方面[2]。
1.1 按变形机理分类
1.1.1 饱和软黏土地基沉降
饱和软黏土地基可能产生的最终沉降 由以下三部分组成[2]：
（1）初始沉降
初始沉降又称瞬时沉降或立即沉降，是指外荷加上的瞬间，饱和软土中孔隙水尚来不及排出时所发生的沉降，此时土体只发生偏斜变形而体积未变，通常把这种变形称为剪切变形，它与地基土的侧向变形密切相关。实际工程中，这部分沉降需要一定的时间，视地基土的情况，个别可达几个月之久。因此，较为准确的定义为：土体体积不变而土体性状改变的沉降为初始沉降。
（2）固结沉降
固结沉降又称主固结沉降，是指荷载作用在地基上后，随着时间的延续，外荷不变而地基土中的孔隙水不断排除过程中所发生的沉降，它起于荷载施加之时，止于荷载引起的孔隙水压力完全消散之后，是地基沉降的主要部分。
固结变形时间一般较长，与土层厚度、排水条件和土体固结系数有关。在深厚软黏土深处超孔隙水压力消散历时很长，有时需要几年、几十年或更长。所以将总沉降s成为可能产生的总沉降。
（3）次固结沉降
次固结沉降又称蠕变沉降，是指土体在附加应力作用下，随着时间的发展，土体产生蠕变变形引起的沉降。蠕变沉降持续时间可能更长。
特别说明，上述三部分沉降是从变形机理角度考虑的，并不是从时间角度划分的。地基在初始沉降时就有可能发生固结沉降，在固结沉降时也可能发生此固结沉降。
1.1.2 砂土地基沉降
对于砂土地基，土体渗透性较大，土体的偏斜变形和排水固结变形在荷载作用后很快完成，土体的蠕变变形也较小，故一般对其不分类，其变形计算可采用弹性理论的方法，计算参数由实验测定。当荷载较大时，应考虑其非线性。
1.2 按沉降时间段分类
按沉降时间段，地基沉降又可分为施工期沉降和工后沉降。
1.2.1 施工期沉降
施工期沉降是地基土在施工完成之间由上部结构及施工荷载引起的沉降。
对黏性土地基而言，施工沉降主要为初始沉降。
1.2.2 工后沉降
工后沉降是指地基土在施工完成后产生的沉降。又可分为工后某段时间内的沉降和工后某段时间后的沉降量。例如，对高速公路而言，人们关心的工后15年内的工后沉降量，对施工期及竣工15年后的沉降量并不是很关心。
对黏性土地基而言，工后沉降包括在施工阶段尚未完成的固结沉降、次固结沉降的大部分，有时还包括部分初始沉降。
2 常用的沉降计算方法
2.1 考虑历史应力计算法[3]
2.1.1 基本含义及应力历史状态
考虑历史应力计算法又称 法。根据前期固结压力 和目前土体自重压力 的大小关系，可将地基土分为：
（1）正常固结土： ；例如：地基土历史上从未受过比现有上覆土层自重压力 更大的压力，且在 作用下已完成固结。
（2）超固结土： ；例如：地基土历史上曾在大于现有上覆土层自重压力 的作用下完成固结。
（3）欠固结土： 。例如：地基土在上覆土层自重压力 作用下压缩尚未稳定，固结正在进行。
2.1.2 沉降量的计算
（1）对正常固结土：
（1）
（2）对超固结土：
当 时：
（2-1）
当 时：
（2-2）
（3）对欠固结土：
（3）
在上式（1）、（2-1）、（2-2）、（3）中：
―固结沉降量（mm）；
―第i层土的厚度（m）；
―第i层土的天然孔隙比；
―第i层土的压缩指数，无量纲，从 曲线上求得： ；
―第i层土的回弹指数，无量纲，从 曲线上求得： ；
―土的先期固结压力（kPa）；
―目前土的自重压力[取土层中部的值]（kPa）；
―附加压力[取土层中部的值]（kPa）；
―土的层数；
2.2 弹性理论法计算沉降
假设地基土是均质的、各向同性的、线弹性的半无限体，且基础整个底面和地基一直保持接触。基础埋置深度较浅时采用布辛奈斯克课题的位移解进行弹性理论法计算沉降；基础埋置较深时采用明德林课题的位移解进行弹性理论法计算沉降[3]。
采用弹性理论法计算沉降的使用情况：
（1）砂土地基沉降的计算
（2）饱和软黏土地基初始沉降的计算
（3）有时也用于饱和软黏土地基排水条件下的地基总沉降计算。此时土体弹性参数应采用三周固结排水压缩实验测定。
弹性理论法计算沉降在工程中使用较少，限于篇幅，再次不作详细讨论。
2.3 分层总和法
2.3.1 基本概念及基本假设
分层总和法是将压缩层范围内的地基土分成若干层，分层计算土体竖向压缩量，然后求和得到总竖向压缩量[土力学龚晓南]。在分层计算压缩量时，假设地基土只发生竖向变形，没有侧向变形，利用室内侧限压缩实验成果进行计算。
2.3.2 计算说明
（1）地基土分层
成层土的层面（不同土层的压缩性及重度不同）及地下水面（水上下土的有效重度不同）是当然的分层界面。
在同一性质土层中，分层厚度一般不宜大于0.4b（b为基底宽度，附加应力沿深度的变化是非线性的，因此分层厚度太大将产生较大误差）。
（2）计算各分层界面处土的自重应力应冲天然地面算起，地下水位以下一般取有效重度。计算分层界面处基底中心下竖向附加应力应用弹性理论法计算。
（3）确定地基沉降计算深度
一般取地基附加应力等于自重应力的20%深度处作为沉降计算深度的限制；若在该深度以下为高压缩性土，则应取地基附加应力等于自重应力的10%深度作为沉降计算深度的限值。
2.3.3 计算公式
（1）采用压缩试验e-p曲线计算
式中：
―第i层土在自重应力（取该土层中部处的应力）条件下对应的孔隙比，可从e-p曲线上查的。
―第i层土在自重应力与附加应力之和（取该土层中部处的应力）条件下对应的孔隙比，可从e-p曲线上查的。
―第i层土层厚（m）
特别说明：在计算地基处理大面积预压堆载下的地基最终竖向变形量 。
其中 为经验系数，可按地区经验取值，无经验时对正常饱和黏性土可取1.1～1.4；荷载较大或地基软弱土层厚度大时取较大值。
（2）采用压缩系数计算
式中：
―第i层土的压缩系数
―第i层土自重应力与附加应力之和与第i-1层土自重应力与附加应力之和的增量（kpa）
（3）采用体积压缩系数计算
式中：
―第i层土的体积压缩系数
（4）采用压缩模量计算
式中：
―第i层土的压缩模量
2.4 应力面积法（规范法）
2.4.1 基本概念
应力面积比法是将地基视为半无限各向同性弹性体，采用侧限条件下的压缩性指标 ，并应用平均附加应力系数计算，对分层求和值采用沉降计算经验系数进行修正，使计算结果更接近实测值。应力面积比法主要计算有限宽度（面积）附加压力下的总沉降量（存在附加应力扩散），区别于分层总和法计算的大面积沉降（不存在附加应力扩散）。
2.4.2 计算深度的确定
（1）当无相邻荷载影响，基础宽度在1～30m范围内时，可取简化公式：
①在计算深度范围内存在基岩时， 可取至基岩表面。
②当存在较厚的坚硬粘性土层，其孔隙比小于0.5、压缩模量大于50MPa， 可取至该层表面。
③当存在较厚的密实砂卵石层，其压缩模量大于80MPa时， 可取至该层表面。
（2）一般情况可参考《建筑地基基础设计规范》第5.3.7条。
2.4.3计算公式
式中：
―沉降计算经验系数，见《地基规范》表5.3.5
―相应于作用的准永久组合时基础底面处的附加压力（kPa）
―基础底面至第i层土底面的距离（m）
―基础底面计算点至第i层土底面范围内平均附加应力系数，见《地基规范》附录K
3 结语
分析了考虑历史应力和不考虑历史应力的沉降计算方法，探讨了各种计算方法的适用情况。在不考虑历史应力的情况下，应力面积法有如下一些特点。
（1）分层综合法计算沉降时，地基土分层不宜太厚，而应力面积比法采用了精确的“应力面积”概念，一般可以按天然层面划分。使计算工作得到了简化。
（2）地基沉降计算深度 的确定应力面积法更为合理。
（3）应力面积法中的经验系数 是从大量的工程实际沉降观测资料中经过梳理统计分析得出，它综合反映了许多因素：
① 侧限条件的假设。
②计算附加应力时对地基土均质的假设与地基土实际成层的不一致对附加应力分布的影响。
③不同压缩性的地基土沉降计算值与实测值的差异不同等。
综上所述，应力面积法是基于同分层综合法一样的基本假设，实质上是一种简化并经修正的分层总和法。
参考文献
[1] GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S]
论文摘要：在高速公路软土地基路段的建设过程中，考虑到软土地基的复杂性，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，如何正确计算路基的工后沉降是一个重要问题，本文介绍了用于路基沉降计算的常用方法和一些新方法，并对它们的优缺点进行了剖析，同时对各种方法的计算结果与实际情况作了比较，为准确计算路基的沉降量提供了方法上的参考。 论文关键词：高速公路；路基沉降；沉降计算 1．前言 在公路施工过程中，为了控制施工进度，指导后期的施工组织与安排，同时保证路基的稳定与适用，需要对路基的最终沉降量进行计算预测。高速公路对地基要求甚高，为了实现其“安全、舒适、高速”的服务目的，在使用年限内不应出现较大的工后沉降，同时还应避免不均匀沉降的发生。随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基也越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。目前用于计算沉降的方法很多，主要有传统计算方法、根据现场实测资料推测的经验公式法、数值计算法等。本文拟在对传统的计算方法作一总结的同时，侧重于对新的计算方法作一介绍。 2．传统计算方法 经典的沉降计算方法将沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降包括两部分：由地基的弹性变形产生的和由地基塑性区的开展，继而扩大所产生的侧向剪切位移引起的。对于固结沉降的计算，主要采用分层总和法。次固结沉降常采用分层总和法根据里蠕变试验确定参数求解。最终沉降量的计算通常采用固结沉降值乘以经验系数的方法。 2.1分层总和法 分层总和法是先求出路基土的竖向应力，然后用室内压缩曲线或相应的压缩性指标，压缩系数或压缩模量分层求算变形量再总和起来的方法，这种方法没有考虑路基土的前期应力。e-lgp曲线法可以克服这个不足，能够求出正常固结、超固结和欠固结情况下路基土的沉降。但这两者都是完全侧限条件下的变形计算方法，所以司开普顿和比利提出利用半经验的方法来解决这个问题。关于分层总和法的介绍比较多，这里不再赘述。使用该方法有一点必须引起重视，就是压缩层深度的选择，这可以从位移场角度和应力场角度加以考虑，具体可参见
关键词：桩筏基础；沉降计算；规范；数值模拟
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
随着国民经济的飞速发展，高层建筑就如雨后春笋一般，层出不穷，而桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等优点，同时可以承受风荷载或地震荷载引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，一直是高层建筑地基处理中常使用的一种基础形式。然而，桩筏基础的沉降始终是一个难题，特别是高层建筑桩筏基础的沉降更是如此。传统的理论计算结果与工程实际相差较大，所使用的经验修正系数范围太大。桩筏基础沉降的分析方法，可以分为三类：第一类是根据桩筏基础的各种整体分析方法来预估群桩的沉降，比如有限元、弹性方法等等；第二类是半经验的等代实体墩基法[1,2,3,4]，该方法将桩筏基础视作设置在桩端平面或桩端平面以上某一高程处的实体深基础，然后按浅基础的计算方法计算桩筏基础的沉降。这种方法简单、方便，但预估沉降与实测沉降值往往有一定差距，因此有必要对计算方法进行改进，从而使沉降的计算值与实测值更加接近；第三类是规范规定的方法；规范采用实体深基础的假定来计算桩基沉降，以原位测试确定土的性能参数，并根据统计资料，得出深度修正系数mp，对沉降进行修正。但是，上述各类方法都存在一定的不足，需要进一步改进和加强。
一、计算方法介绍
在结构设计和实际工程当中，桩筏基础的沉降经常采用规范法，规范法一般有等效分层总和法；而在理论研究中，常采用整体分析方法来计算沉降，一般用有限元的方法计算；而等代实体深基础法是最开始时候提出的基本思路，为以后精确方法的改进提供参考。下面对这几种方法作简要介绍。
1.1 等代实体深基础法
把筏板（或桩基承台）、桩群与桩间土作为一实体深基础，实体基础底面与桩端齐平，用分层总和法计算桩端下压缩层土的沉降作为群桩的沉降，其压缩模量用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用下的压缩模量，不考虑桩间土的压缩变形。该方法计算时，桩下地基土按分层总和法计算出的结果均需再乘以一经验系数进行修正，该系数的取值范围为0．3～1．1不等，显示了该方法的精度和可靠性均较差。
1.2 等效分层总和法
桩距小于或等于6倍桩径的群桩基础，在工作荷载下的沉降计算方法，目前有两大类。一类是按实体深基础计算模型，采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq应力解计算附加应力，用分层总和法计算沉降：另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的Mindlin解为基础计算沉降。但由于这两种都存在着一定的缺陷和不足，故《建筑桩基技术规范》提出了等效作用分层总和法[1]。其计算步骤和计算方法可参照《建筑桩基计算规范》中的规定其思路与等代深基础法基本一致，只是将群桩沉降Mindlin解与等面积承台均布荷载下基础沉降的Boussinesq解之比值，用以修正等代深基础的基底附加应力。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。
1.3 有限元法
在理论研究当中，有限元作为一种成熟的数值分析方法，经常运用到桩筏基础沉降计算中，它不仅可以解决线弹性问题，而且还可以很方便地用于非匀质、非线性问题的分析，同时还能考虑时间效应及动力效应等诸多影响因素，在土与结构物的相互作用问题中得到了广泛的应用。通过邻近场地的工程实测值结合地质勘察报告进行反演，分析出地基土的弹性参数(一般只需反演出地基土的E值)，可较为方便和精确地计算出桩基的沉降。
二、各方法计算结果的对比
此处结合具体的工程实例，分别采用等效作用的分层总和法及有限元法对桩筏的沉降进行计算分析，以对比分析各种计算的方法。
2.1 工程概况及地质条件
某一高层建筑，采用框架结构，建筑总高为46.2m，地上11层，地下1层，地上每层层高4.2米，地下层高4.2米。基础采用桩筏基础，筏板基础的埋深取H=5.0m，横向两端各外挑1.5m，筏板平面尺寸为65m×27m，总面积为1755m2，筏板厚度取h=800mm。由于筏板基础的设计已满足承载力，故桩基只要满足基础沉降即可，采用属于端承摩擦桩的预应力管桩，桩端持力层选择在第9层粉砂，设计桩长为15m，预应力管桩的直径选择为450mm。此时桩的作用是为了控制沉降，故采用减沉复合疏桩基础，设计考虑承台分担荷载，平板式筏基作为桩的承台，平均分给每个桩。采用一柱一桩，每两个柱之间有一根桩，共123根桩。主要土层物理力学指标见表1
表1土层特征
2.2.1 基本思路
由于本工程是满堂布桩的桩筏基础形式，故可采用将上部荷载和筏板的自重平均分配给每一个基桩，用于上部柱的总荷载，每个基桩所占的筏板面积为14.27m2，可以求出基桩承担荷载的标准值为，按照基本假定可知，桩间土要承担大部分竖向力，故基桩所承担的竖向力占总部分的30%，故可计算土层的沉降量和混凝土桩身的压缩量，最后通过乘以经验系数，得到最后的桩筏基础的沉降量。
2.2.2 计算结果
将土层分为12层，最后得到土层的沉降量为31.26mm，桩身的压缩量为0.78mm，沉降经验系数按当地经验，可取1.3；最后，可以通过计算《建筑桩基技术规范》式（5.5.14-1）最后沉降量为41.42mm。
2.3 数值方法求其沉降——即有限元法
本文以大型通用三维有限元软件ABAQUS为平台，采用数值模拟的方法研究桩筏基础的沉降问题。
2.3.1 计算模型及边界条件
模型中土体采用空间8节点缩减积分的实体单元（C3D8R），桩和筏板采用空间8节点实体单元（C3D8）。筏板取计算尺寸长9m，宽2.50m，厚0.8m；桩基为圆柱体，直径0.45m，长15m。为了尽可能的达到正确结果，取土体为筏板长宽的3倍，高取桩长的2倍，故土体模型长为27m，宽为7.5m，高为30m。整个模型分块生成，共有11844个单元，94752个节点，所有构件均为每米划分一个单元。
边界条件采用模型周边侧向约束。四面采用可动滚轴支座边界条件，不允许水平方向位移；底面采用固定支座边界，约束垂直方向变形。
由于在施工过程中，已经采取了有效的降水措施，故本次模拟不考虑地下水的影响。
2.3.2 计算参数
土体的物理力学计算参数如表2所示。容重γ、粘聚力c、内摩擦角φ的选取参照项目的岩土工程勘察报告而得；根据勘察报告的建议，变形模量E0取为压缩模量的2倍。
表2 土体物理力学参数表
桩和筏板的计算参数：取三根间距为3m的群桩的模型，筏板长9m，宽2.5m，桩和筏板的材料属性相同，同为：重度为2500 kN/m3，弹性模量为210GPa，泊松比取0.2。
2.3.3 其他参数
本模型本构方程采用Mohr—Coulomb模型，M - C模型的优点是简单实用，土体参数c、φ可以通过各种不同的常规试验测定。因此，在岩土力学和塑性理论中得到广泛应用。桩土和筏板与土之间的接触采用法向接触硬接触，摩擦特性选Penalty，值0.42的接触类型；在桩土相互作用计算中，将桩表面定为主接触面，土表面定为从属接触面；而桩与筏板的连接，考虑共同作用，直接将桩与筏板经行绑定。将桩表面定为主接触面，筏板定位从属接触面。
2.3.3 地应力平衡
在使用有限元软件分析岩土工程问题时，初始地应力的施加是计算中的首要问题。在有限元模型中施加初始应力场的时候，始终要满足下面两个条件：(1)平衡条件。由应力场得到的结点力要和结点荷载平衡。(2)屈服条件。所有点的应力不能位于屈服面外。ABAQUS 中有专门进行地应力分析的荷载步，命令为：GEOSTATIC，该步通常为岩土工程分析的第一步，在该步中，对土体施加体应力。理想状态下，该作用力与土体的初始应力正好平衡，使得土体的初始位移为零，但在一些复杂情况中，定义的初始应力场与施加的荷载后很难获得平衡。由于本模型较大，故最后不能达到与土体的初试应力刚好平衡的状态。但是，可以通过初始位移的大小来确定地应力平衡是否完成，本模型地应力平衡后最大的竖向位移为1.110×10-4m，相对于单元每米来划分，已经很小了，故可以认为地应力达到平衡了。
2.3.4 柱荷载的施加
由于筏板的重力已经在材料属性加上去了，故这里的荷载就只有上部的柱子传来的，取最大荷载处的柱荷载，即本模型的边柱上施加荷载。
2.3.5 结果分析
经计算，最后得到桩筏基础的最大沉降为42.01mm，该处位于两个边桩正下方，取边桩桩顶竖向位移。
三、结论
本文通过分析和研究桩筏基础的沉降计算方法，并利用等效分层总和法和有限元法计算了工程实例，并得到各自的沉降结果，为更好的在工程中应用给出了一定的参考。通过对桩筏基础的研究，得到了以下主要结论：
（1）通过两种计算方法得到的沉降量基本相同，有限元结果虽比手算结果大，但差额不超过百分之五，可以满足工程需要；
（2）有限元计算方法考虑了筏板和桩的共同作用，以及桩土的摩擦系数等综合因素，可以很好的为科研方面提出参考；
（3）本文由于缺乏实测值，很难判断那种结果更准确，在利用分层总和法时，将上部荷载的30%施加在桩土上，这个比例是一个经验值，对其他地区不具参考价值；
（4）经分析上述结果，可知有限元计算与等效分层总和法的结果基本一致，即和规范的结果一样，这就可为工程人员和科研人员提供另一种计算桩筏基础的沉降的方法，对工程实践有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 刘金砺，黄强，李华等.竖向荷载下群桩变形性状及沉降计算[J].岩土工程学报，1995,11(176)：1-13
[2] 韩煊，李宁.复合地基中群桩相互作用机理的数值试验研究[J].土木工程学报，1999,4(32):75-80
【关键词】取水泵房；下沉施工；沉井封底
1、工程概况
该取水泵房位于佛山市芦苞镇北江堤岸，地貌属河漫滩，泵井内径D=28m，壁厚B=1.1m，井深H=19.3m，设计泵井底板顶标高-3.8m，泵井顶板顶标高15.5m，地面标高5.4m，泵井底板厚度1.5m，泵井设计为沉井结构。
根据沉井结构形式、地质情况、现场环境、施工能力等综合考虑，沉井总体分为四个施工阶段，第一阶段为施工准备，第二阶段为沉井下沉阶段制作与下沉施工，第三阶段为地面以上井筒接高施工，第四阶段为附属结构施工。沉井分为下沉和接高两节进行施工，第一节（下沉段）制作高度为13.3m，第二节（接高段）制作高度为10.5m，第二节井筒在第一节井筒下沉到设计标高，下沉稳定后，进行接高，然后封底及底板施工。
本文以该井为例，重点阐述沉井验算、制作、下沉和封底的步骤及工艺。
2、沉井下沉验算
沉井自重下沉验算应符合下式要求：（G-F）/（T+R）≥K
式中：G-沉井下沉时结构自重标准值（kN）；
F-在下沉阶段地下水的浮托力设计值（kN）；
T-井壁外侧与土层间的总摩檫力设计值（kN）；
R- 刃脚反力（KN）。
K-下沉系数，沉井位于软弱土层时宜取1.05，位于其他土层时
宜取1.10～1.20，结合现场工程地质情况取1.15。
①下沉系数计算
（G-F）/（T + R）=（52099-10452）/（18605+5614）=1.72> 1.15
表明沉井能在重力作用下克服井壁与土体间摩檫力而下沉。
②沉井抗浮验算
当沉井素砼封底完成，井内水抽空时，此时浮力向上，摩擦力向下
则 K浮 = （G+G1+ f摩）/F浮2
其中：G1-封底素混凝土重量，经计算得G1=2689.47t；
单位面积的抗浮摩擦阻力可按下沉时井壁的摩擦力之半计算。
摩擦阻力f摩=929.32T
浮力F浮2 = 15.12*3.14*12.3=8806.2t
经计算得：K浮 =1.30>1.1，可以满足抗浮要求。
③沉井土体抗窿起验算
当沉井即将下沉到位，在较软的粘性土上或粉土中开挖，坑底部分的土体有可能发生基底隆起失效时，抵抗基底隆起的安全系数FSB可按下式计算：
FSB=（Nb+×SU）/（V×H+q）
式中： Nb-基底稳定系数，根据基坑的深度比可查图取值；q-坑边均部荷载（kPa）；V-土的容重（kN/m3）；H-开挖深度（M）；SU-坑底土
体不排水抗剪强度（kPa），根据场区工程地质资料可按经验公式SU=10+2.5H计算。则FSB=（7.5×43.87.5×43.8）/（18.8×15.7+0）=1.12>1，属安全。
3、沉井制作施工
（1）测量。测量工作的正确实施是保证下沉目标顺利实现的重要条件，在制作和下沉过程中应加强观测，认真记录，及时纠偏，保证下沉均衡平稳，严防倾斜和突沉事故。
（2）围堰施工。围堰采用单排板桩围堰，板桩为拉森钢板桩，桩长12m，围堰的顶面高程约6.0m；围堰施工过程中，对堰体随时进行观察、测量，如发生滑坡、渗漏淘刷等现象，分析原因，及时采取加固措施。
堰顶宽度设为1.5m，堰外边坡坡度视水深及流速设为1：0.1～1：0.5；土袋围堰发土量为砂袋容量的2/3，袋口缝合，不得漏土；土袋堆码时平整密实，相互错缝。
（3）砂垫层及砂堤施工
基槽开挖至标高4.0m经验槽后，及时铺筑砂垫层。砂垫层施工采用中粗砂、分段分层振实，每回填30cm厚砂振实一次，振捣时要求重叠区域为1/3，按15%的含水量边洒边用平板振动器振实，使其达到中密。回填结束后，用环刀法随机取样测试干容重，回填砂干容重不应小于1.60t/m3。
（4）砼垫层施工。为扩大沉井刃脚的支承面积，减轻对砂垫层的压应力，在砂垫层上浇筑一层C20素砼垫层，素砼垫层的厚度为20cm。素砼垫层宽度分别宽出井壁外50cm。
（5）脚手架工程。沉井制作中，可能出现不同程度的沉降，为安全起见，内、外脚手架离开井壁约30cm，在外脚手每隔4米设斜撑一道。沉井第二节制作时，由于脚手架升高，为了保证脚手架的稳定性，外脚手架靠墙立杆用钢筋拉环与对拉螺栓焊接。内外脚手架均采用扣件式钢管脚手架，采用外径为 48mm，壁厚3.5mm的钢管。
（6）砼工程。本工程砼商品混凝土由砼运输车送至施工点，用两台输送泵浇筑施工，砼浇筑时浇筑的自由高度不大于2m。砼浇筑时应对称平衡，采用分层平铺法，分层厚度控制在30cm左右，振捣时防止漏振和过振现象，以确保砼的质量。
在浇筑过程中，加强沉井平面高差、下沉量的观测，随着砼浇筑总量增大，测量密度相应增大，如出现意外应采取相应措施确保沉井施工安全。施工中严格控制层差，杜绝冷缝出现。
（7）预埋件安装
1 工程及地质条件概况
本工程由七栋十八层高层住宅楼组成，其中9#～11#楼为十八跃十九层高层住宅，层高3.0m，总建筑高度为57.0m；本工程采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，抗震设防烈度为7度，剪力墙抗震等级为二级，框架抗震等级为三级。
本工程桩基础采用静压预应力管桩，设计桩型为Ф500静压预应力管桩，总桩数为1886根，管桩规格型号为Ф500AB~100mm，混凝土强度为C80。单桩承载力极限值Ф500为2150KN，有效桩长约28~35m，桩端需进入持力层不小于1米。桩端主要持力层为中粗砂层。PHC管桩终压条件待现场试压后确定。
地质情况简述：
本工程地质勘察工作由福建岩土工程勘察研究院完成。场地自地表以下已揭露地层分别为：
杂填土①：层厚3.2～4.2米，主要由粘性土组成，混有少量碎石砼块，工程地质性能差。淤泥②：层厚21.4～28.7米，呈灰黑色，流塑状，为高压缩性土，工程地质性能差。粘土③：部分勘察孔没有分布，层厚小于1.9米，可塑状，工程地质性能一般。中粗砂④：层厚1.5～4.8米，大部分在2米以上，顶板埋深为26.2～33.8米，中密～密实状，成分以石英为主，少量长石，工程性能好。强风化花岗岩⑤：顶板埋深为29.1～34.9米。
2 基础设计
2.1 基础方案的确定
该建筑所处场地位置因上部土层相对较差且局部落在回填土上，地勘报告建议采用桩基础。结合建筑特点及土层分布情况, 设计中在对基础的选型上有两种选择: 桩基础加构造止水板或筏板基础。桩基础的选择可有沉管灌注桩、预制方桩和PHC 静压管桩。按照土层的物理参数来看，预制、沉管桩桩端持力层至少需座落在粉质粘土层上, 这要求桩长至少13m, 经计算，根据桩型的不同其单桩承载力特征值在300KN～360KN 左右；而采用PHC 桩只有桩端落到泥岩层上才能发挥此桩的特点, 有较高的承载力, 此时桩长都在20m 以上。经过经济技术分析, 对于高层的住宅来讲, 桩基础的造价较高, 而筏板基础则有着无可比拟的的价格优势, 但因局部未落在原状土层上,因此, 需要做局部换填处理, 即规范[2]所说的换填垫层法。经过对两类基础形式的经济比较, 即便是计入地基处理的费用, 筏板基础的经济性还是非常显著的, 因此最终确定基础型式为平板式筏板基础, 对局部地基土进行换填处理。
2.2 回填控制方案
按照筏板基础方案进行设计, 基底落在粉质粘土层上。基槽开挖后, 经实际测量, 基底面积范围内有75%左右没有落在原状土层上, 持力层从北向南、从西向东倾斜, 原状土与筏板底皮距离0.7m～1.44m 不等,考虑到换填面积较大且厚度不均匀, 设计对施工的换填工作进行了详细的规定, 具体如下:
2.1.1 基底土的处理
( 1) 基坑开挖至粉质粘土层, 并应避免坑底土层受到扰动, 保证底层为不受破坏的原状土。
( 2) 换填界面边缘至筏板边缘距离, 等于换填厚度。
2.2.2 材料要求
(1) 采用砂夹石作为换填材料。在选料上, 砂采用中粗砂, 碎石的最大粒径不宜大于50mm, 要求搅拌均匀, 砂石的级配良好, 碎石的比例不得小于总重的30%。
( 2) 换填压实过程中要保证砂石料的含水量,应控制在8%～12%之内; 压实系数要控制0.94～0.97 之间。
2.2.3 施工要求
( 1) 根据施工现场的实际情况, 采用20t 振动碾压机作为施工机械, 每层铺填厚度为200mm, 每层压实遍数不少于6 遍。
( 2) 换填施工应该是从低到高、由深至浅的顺序进行换填碾压施工, 每层铺填时要保持水平; 施工缝应错开搭接, 施工缝的搭接处, 应适当增加压实的遍数。
( 3) 在正式施工前, 应选择局部试压, 经检测合格后方可全面换填压实施工。
( 4) 所有换填工作结束后, 要对该土层的承载力进行检测, 换填后土的承载力特征值( fak) 不小于200KPa, 验收合格后可进行后续工程的施工。
( 5) 所有的检验检测均应符合国家现有规范、规定的要求; 承载力的检测应由专业的检测队伍进行。
( 6) 换填部分验收合格后, 应及时进行基础施工及周围土体的回填工作。
2.3 理论沉降计算
做为设计的指导依据, 施工前对结构的整体建筑科学设计研究院PKPM 系列程序中的JCCAD,采用的算法为程序中的“单向压缩分层总和法―――弹性解, Mindlin 应力公式”；对换填部分砂石层按经验确定其各项物理参数，计算各点的沉降。
各点的沉降值在180mm～215mm 之间, 平均沉降为197.5mm, 小于规范的允许值200mm; 建筑物各点的最大沉降差为35mm, 对于控制建筑物的整体倾斜的角点沉降差, 东西向为25mm, 南北向为5mm, 倾斜值分别为0.00057 和0.00052, 远远小于规范[1]所规定的0.003 倾斜限制的要求。从建筑物的沉降计算结果中可以反映出, 在承载力满足的情况下, 由于基底下面存在较厚的中等压缩性土层, 因此, 整个建筑物的累积沉降还是非常大的, 这是设计之初需要考虑的问题, 不能因为建筑物的整体沉降而影响建筑物的使用。
3 质量控制与沉降观测
应该说, 基底土的换填做法的成功与否， 是与施工质量密不可分的，因此，施工中的质量控制非常重要。一方面要严格按照设计要求做好换土的质量及检测工作； 另一方面， 在施工过程中乃至竣工后一段时期内都要做好沉降观测， 以此来监测工程的安全与否。
3.1 对换填土体的检验
换填施工的质量控制必须贯穿整个施工过程, 压实质量检验应分层进行, 要求每层的压实系数满足设计要求后方可铺填上层土。必须首先通过现场试验, 在达到设计要求压实系数的试验区内, 利用贯入试验测得标准的贯入深度或击数, 然后再以此作为控制施工压实系数的标准, 进行施工质量检验。按照规范要求, 压实系数可采用环刀法、动力触探等方法检验。采用环刀法检验时, 取样点位于每层厚度的2/3 深度处, 检验数量每10m～20m 不少于一点; 采用动力触探检验时, 每分层检验点的间距应小于4m。
本工程在换填施工完毕后, 建设单位委托质检部门对土体的承载力进行全面的检测。本工程的检测采用10 公斤轻型动力触探试验, 落距为50cm, 检测点按照3m×3m 方格布设, 共检测74 个点。经检测, 在回填区域特别是边缘处, 由于施工工艺的原因, 因压路机无法到达而处理效果不好, 10cm 动探平均击数小于15 击,30cm 击数小于45 击, 承载力不能满足设计要求。施工单位有针对性地对该部位加大碎石含量, 重新进行碾压处理, 二次检测后均满足设计要求。
3.2 沉降观测
作为一个经过地基处理的工程, 仅仅是对处理过的地基土体进行检测是不够的, 关键是看处理过的效果如何。因此, 沉降观测作为最终也是必须的检测手段,成为施工阶段必有的步骤。而事实上, 沉降观测的结果, 也充分反映出理论计算与实际沉降变形之间的差异。从施工至截稿为止, 共做过5 次沉降观测, 分别为地下室封顶、3 层封顶、9层封顶、主体结构封顶及建筑物竣工一年以后。各阶段的沉降量值及累积沉降量值( 详见表1～5) , 沉降观测点的设置见图1。
由实际观测结果分析, 可得到各观测阶段建筑物的平均沉降量及各阶沉降量所占总观测沉降量的百分比: 三层顶为3.5%; 九层顶为10.3%; 主体封顶13.7%; 竣工一年为143.0mm,占100%。虽然建筑物的沉降量较大, 但平均沉降量和整体倾斜值均满足规范[1]的要求, 因为基础的整体性较好, 所以并不影响建筑的使用。通过对各点的平均沉降量与观测时间建立坐标关系, 可以很直观地看出各阶段的沉降情况, 沉降变形曲线见图2。
从本工程的理论到实际的数据来分析, 至少有这样几种结论：
4.1 建筑物的实际沉降量比理论值要小, 从多年的实际工程经验来看, 都是实际沉降量小于理论沉降量, 即便是本工程这种存在较厚的中等压缩土层、换填土的情况下, 这种规律依然符合。
4.2 换填土的实际沉降量要大于理论值通过前面的说明可以看出, 在换填过程中, 无论是施工还是检测都细致、到位, 施工单位甚至动用压路机而不是普通的蛙式夯等简单机械进行逐层碾压夯实, 对换填土层的逐点检测也证实该部分土层是密实的。依据《建筑地基处理技术规范》( JGJ79- 2002) , 换填土的压缩模量Es 可取到20～30 之间, 本工程理论计算时取Es=20, 结果很理想, 但实际测量该部位沉降依然大于原状土层, 且随换填厚度由薄到厚呈加大趋势。也就是说, 在实际工程中, 换填土的沉降变形要引起足够的重视,不能过分依赖于理论计算。
4.3 建筑物的沉降变形时间符合正常规律
通过对几次的沉降变形观测结果的分析可以看出, 如果以竣工一年后的变形为基准, 那么建筑物的沉降在主体混凝土封顶后的沉降量仅仅能达到总变形的13.7%, 大量的沉降变形是在竣工后一年内产生的。考虑主体结构封顶观测时内部填充墙、楼面抹灰等工作尚未完成, 这对于中压缩性土层来讲, 那么实际变形的阶段比例和规范及其它工程经验还是能够吻合的。
结语
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