温州浅滩灵霓海堤工程实例研究

本书以温州浅滩灵霓海堤典型断面N5+850 为例，对其进行“坡脚迭代分层总和法”的计算，计算时沉降计算深度采用应力比0.1 法控制；地基断面中点及坡脚处的主固结沉降分别利用E_s法和C_c法进行对比计算；软土地层及断面参数同前。N5+850断面的坡脚迭代分层总和法计算模型及计算点如图6.17所示。

图6.17 温州浅滩灵霓海堤N5+850断面坡脚迭代分层总和法计算模型

需要注意的是，灵霓海堤的路堤断面具有一级反压护道（镇压平台），对于有一级或多级反压护道的路堤断面，在运用坡脚迭代分层总和法进行沉降计算时，为了保持在路堤沉降后堤顶标高、护道顶面标高与设计标高一致，除了路堤断面中点处（图6.17中A点）的计算高度需要进行坡脚（图6.17中B点）沉降量的迭代修正之外，反压护道中点（图6.17中C点）的计算高度亦需要进行迭代修正，其迭代方式同断面中点，只是反压护道对应的坡脚沉降为反压护道的坡脚（图6.17中D点）。

表6.10 温州浅滩灵霓海堤N5+850断面坡脚迭代分层总和法计算结果

温州浅滩灵霓海堤N5+850断面中点处软土地基最终总沉降量的坡脚迭代分层总和法计算结果见表6.10。这里仍以灰色 Verhulst预测模型对最终总沉降量的预测值作为地基最终总沉降的标准值，S_{∞（Verhulst）}=267.4 cm。

坡脚迭代分层总和法的计算结果随迭代次数i增加的变化曲线如图6.18所示。由图6.18可见，随着迭代次数i的增加，坡脚迭代分层总和法的计算结果逐渐接近于灰色Ver-hulst模型的预测值，但这种趋势并不是随着迭代次数的增加而收敛，当迭代次数增加到一定程度后，坡脚迭代分层总和法的计算结果又会反向与灰色 Verhulst 模型的预测值相差越来越大，并非迭代次数越多计算结果越准确，而是存在某个极限迭代次数，使计算值与预测值最接近。

图6.18 坡脚迭代分层总和法计算结果随迭代次数增加的变化曲线

对温州浅滩灵霓海堤 N5+850断面而言，当主固结沉降采用E_s法计算时，进行4次坡脚沉降量的迭代（i=4）后其总沉降量的计算结果最接近于实测沉降的预测值，两者之间相差4.4cm，这时求得的最终总沉降量还略小于预测值；当主固结沉降采用C_c法计算时，进行3 次坡脚沉降量的迭代（i=3）后其总沉降量的计算值最接近于预测值，两者之间相差-2.3 cm，这时求得的最终总沉降量略大于预测值，但偏差不大，计算略偏于安全。

由此可见，利用坡脚迭代分层总和法进行地基最终总沉降量计算时，针对不同的具体工程而言，需要确定进行迭代的最优次数i值，i值可以通过大量算例的统计结果来确定。

为了确定不同主固结沉降计算方法下最优迭代次数i，本书对温州浅滩灵霓海堤63个监测断面中点处的总沉降量利用坡脚迭代分层总和法进行试算，并以灰色Verhulst模型对地基各断面最终总沉降量的预测值作为对比的标准值，各断面计算及预测结果见表6.11。

表6.11 温州浅滩灵霓海堤各断面坡脚迭代分层总和法计算结果

续表

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两种主固结沉降计算法下的坡脚迭代分层总和法计算结果与灰色Verhulst预测模型预测值的对比曲线如图6.19所示。

表6.11中的数据统计分析结果和图6.19的曲线趋势也再次表明，坡脚迭代分层总和法的计算结果与标准值很接近，误差较小，计算准确。且当主固结沉降采用E_s法计算时，进行4次坡脚沉降量的迭代（i=4）后其总沉降量的计算结果与实测沉降量的预测值很接近，两者之间相差-7.7～29.8cm，平均差异为9.6cm；当主固结沉降采用C_c法计算时，进行3 次坡脚沉降量的迭代（i=3）后其总沉降量的计算结果与实测沉降量的预测值很接近，两者之间相差-18.8～22.0cm，平均差异为0.9 cm。两种计算结果均与实测沉降资料的预测值相近，误差较小，能够满足工程计算的精度要求。

由此可见，本书提出的“坡脚迭代分层总和法”可以用于软土地基最终总沉降量的计算。笔者认为，此法较好地解决了传统分层总和法中沉降经验修正系数如何取值的难题；计算规律性强，对于每次迭代时的固结沉降量可以利用一般勘察报告中提供的e-σ＇曲线或e-lgσ＇曲线数据按传统分层总和法进行计算，方法简便，易于操作；不仅很好地解决了软土地基大变形的最终总沉降量计算课题，同时，其中间计算结果还为设计和施工阶段分级加载厚度、填筑速率控制、工程量估算等提供了参考依据。

图6.19 温州浅滩灵霓海堤各监测断面计算及预测结果对比图

经工程实例验证，坡脚迭代分层总和法的最优迭代次数根据所选用的主固结沉降计算方法不同而不同，当主固结沉降采用E_s法计算时，最优迭代次数为4 次；当主固结沉降采用C_c法计算时，最优迭代次数为3 次。虽然，该方法及其最优迭代次数经过温州浅滩灵霓海堤工程的初步验证，证明其是可行的，但还有待于更多工程实践的检验。