深厚軟土地基海堤的設(shè)計(jì)與施工課件

1、軟土地基建造大型循環(huán)水泵房沉井及取排水盾構(gòu)隧道 華東電力設(shè)計(jì)院 2009.41、工程概況 華能玉環(huán)電廠建設(shè)規(guī)模41000MW機(jī)組，廠址原始地貌類型主要為海積平原和潮間帶淺灘，西面臨海側(cè)按200年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)海堤，海堤內(nèi)側(cè)陸域需要回填。 電廠循環(huán)水系統(tǒng)采用海水直流循環(huán)冷卻系統(tǒng)，冷卻水水源為樂(lè)清灣海水，4臺(tái)機(jī)組循環(huán)冷卻水總量約為128.8m3/s，循環(huán)水取排水構(gòu)筑物按4臺(tái)機(jī)規(guī)模設(shè)計(jì)建設(shè)。 2.1 取排水構(gòu)筑物布總置圖 2、取排水工藝布置2.2 工藝布置要求 （1）根據(jù)本工程海域的岸灘穩(wěn)定性分析、泥沙問(wèn)題數(shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)、溫排水?dāng)?shù)值模擬和物理模型試驗(yàn)，循環(huán)水取排水采用深取淺排的形式，取水口

2、設(shè)置在15.6m等深線附近，距海堤約570m；排水口位于5m等深線附近，距海堤約170m。 （2）循環(huán)水泵房和排水井布置在海堤內(nèi)側(cè)，通過(guò)自流引水管和自流排水管與取水口和排水口連接。每臺(tái)機(jī)各設(shè)1根自流引水管和1根自流排水管，管道直徑為4.20m。2、取排水工藝布置 2.2 工藝布置要求 （3）循環(huán)水采用一機(jī)兩泵單元制供水方案，4臺(tái)機(jī)合用1座循泵房。循泵房按4機(jī)8泵要求布置，按照8臺(tái)泵流道寬度要求，泵房地下結(jié)構(gòu)總的長(zhǎng)度達(dá)到約76m，按照流道長(zhǎng)度要求，泵房地下結(jié)構(gòu)總寬度約47.90m。循泵房區(qū)域室外地坪高程為4.10m，進(jìn)水間運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高確定為6.70m，泵房間運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為4.30m，泵房?jī)?nèi)底標(biāo)高為1

3、5.00m，泵房地下埋置深度超過(guò)20m。 2、取排水工藝布置 3.1 土層分布 層，填土，海堤內(nèi)側(cè)場(chǎng)地經(jīng)予處理，回填了電廠南側(cè)高邊坡開(kāi)山的土石方回填，一般厚4.45m。 1層，淤泥。層厚7.5012.60m，一般為10.80m。 2層，淤泥。層厚3.8019.20m，一般在12.40m左右。 層，淤泥質(zhì)粘土。層厚3.7013.80m，一般為8.90m。 層，粘土。層厚一般為2.2517.30m。層，晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，以灰綠色為主，紫紅色，強(qiáng)風(fēng)化到中等風(fēng)化。3、工程地質(zhì) 3.2 地質(zhì)特點(diǎn) （1）軟土地基深厚。地基具有含水量高（一般在51.3%75.1%）、孔隙比大（一般在1.5162.118）、高

4、壓縮性、高靈敏度、抗剪強(qiáng)度?。ú慌潘魪?qiáng)度僅為1015kPa）、承載力低（承載力僅為4050kPa）、固結(jié)速度慢等特性。（2）循泵房區(qū)域底部的晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r層埋深較淺，巖面標(biāo)高變化起伏大，在循泵房小區(qū)域100m50m范圍內(nèi)，基巖等高線變化在-27.00m-48.00m之間。（3）廠區(qū)臨海側(cè)建有海堤，海堤總堆載高度大于10m，陸域普遍回填，回填土平均厚度在 4m左右。回填荷載使場(chǎng)地軟土地層產(chǎn)生較大的沉降，由于固結(jié)時(shí)間不足，預(yù)計(jì)后期仍會(huì)有較大的沉降。 3、工程地質(zhì) （1）循泵房地下結(jié)構(gòu)采用“雙沉井”的設(shè)計(jì)施工方案。 （2）取排水管道采用盾構(gòu)法隧道方案，取水盾構(gòu)隧道以循環(huán)水泵房沉井作為施工工作井，排

5、水盾構(gòu)隧道以排水井作為施工工作井。 （3）取水口和排水口均采用多點(diǎn)式垂直頂升方案。 4、取排水構(gòu)筑物總體設(shè)計(jì)方案5、軟土地基循泵房沉井的設(shè)計(jì)與施工 （1）適應(yīng)場(chǎng)地及地質(zhì)條件，利用井壁的支護(hù)作用，沉井方案避免了大范圍軟土地基的深基坑開(kāi)挖；（2）沉井結(jié)構(gòu)整體性好、結(jié)構(gòu)剛度大，地下結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)較??；（3）沉井刃腳的深度正好位于基巖的上方，未觸接到基巖，沉井下沉全部在流塑軟塑的粘性土層進(jìn)行，下沉比較容易，施工速度快；（4）有大型沉井施工經(jīng)驗(yàn)； （5）沉井方案綜合造價(jià)較低。5.1 沉井設(shè)計(jì)方案 5.1.1 沉井方案的優(yōu)越性1、超長(zhǎng)超寬的平面尺寸，如何解決混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題；2、下沉到位后，沉井刃腳

6、懸在軟土地層中，如何解決循泵房使用過(guò)程中地基承載力不足和后期沉降問(wèn)題；3、在沉井制作過(guò)程中，如何解決軟土地基承載力嚴(yán)重不足的問(wèn)題；4、軟土地基承載力低，下沉系數(shù)和下沉穩(wěn)定系數(shù)偏大，下沉過(guò)程中和封底過(guò)程中的穩(wěn)定控制問(wèn)題；5、在沉井下沉過(guò)程和封底過(guò)程中如何對(duì)沉井樁基進(jìn)行保護(hù)。5.1 沉井設(shè)計(jì)方案 5.1.2 沉井設(shè)計(jì)施工需要解決的問(wèn)題 針對(duì)循泵房的平面布置特點(diǎn)以及工程地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)將循泵房地下結(jié)構(gòu)分成兩個(gè)完全相同的鋼筋混凝土沉井，分別供#1、#2機(jī)和#3、#4機(jī)用，兩沉井左右分開(kāi)，之間留有17m的距離，作為循泵房檢修場(chǎng)地。泵房上部建筑總長(zhǎng)度約96m，上部結(jié)構(gòu)沿縱向分為三個(gè)結(jié)構(gòu)單元，左右兩個(gè)單元直接

7、建筑在地下結(jié)構(gòu)上，以沉井結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，中間檢修間則單獨(dú)設(shè)樁基礎(chǔ)，三個(gè)單元之間設(shè)沉降縫。 5.1 沉井設(shè)計(jì)方案 5.1.3 雙沉井方案解決超限問(wèn)題 5.1 沉井設(shè)計(jì)方案 5.1.3 雙沉井方案解決超限問(wèn)題 5.1 沉井設(shè)計(jì)方案 5.1.3 雙沉井方案解決超限問(wèn)題 5.1.4 沉井底部設(shè)樁基設(shè)計(jì)特點(diǎn) 沉井下沉到位后，沉井刃腳仍然位于淤泥質(zhì)軟土地基中，軟土地基承載力特征值僅5070kPa，天然地基承載力不能滿足要求和后期沉降控制要求，根據(jù)地基特點(diǎn)，沉井底部地基礎(chǔ)力設(shè)計(jì)采用樁基礎(chǔ)方案。 5.1 沉井設(shè)計(jì)方案（1）樁型 每個(gè)沉井底部設(shè)104根1000鉆孔灌注樁。 5.1.4 沉井底部樁基設(shè)計(jì)特點(diǎn)（2）負(fù)摩

8、阻力的影響 場(chǎng)地上面普遍回填厚度35米的塘渣，大面積回填荷載的作用造成長(zhǎng)時(shí)間的軟土地基沉降，勢(shì)必對(duì)循泵房沉井井壁和樁身產(chǎn)生負(fù)摩阻力作用，因此在樁基設(shè)計(jì)時(shí)，除需要考慮循泵房的正常使用荷載和結(jié)構(gòu)自重外，還要考慮地層負(fù)摩阻產(chǎn)生的附加下拉荷載。 土層負(fù)摩阻力計(jì)算初了考慮樁身負(fù)摩阻力外，還要計(jì)算井壁的負(fù)摩阻力，負(fù)摩阻力計(jì)算中性點(diǎn)取至基巖面。 5.1.4 沉井底部樁基設(shè)計(jì)特點(diǎn) 5.2 軟土地基沉井施工措施5.2.1.1 分節(jié)制作高度 循泵房沉井總高度22.6m，分三級(jí)制作，三節(jié)接高制作高度如下：第一節(jié)：底梁和刃腳部分，制作高度4.90m，標(biāo)高-19.9-15.0m；第二節(jié)：制作高度8.50m，標(biāo)高-15.

9、0-6.50m；第三節(jié)：制作高度9.20m，標(biāo)高-6.50+2.70m。 5.2.1 沉井制作過(guò)程的地基穩(wěn)定5.2.1.2 第一節(jié)制作前的處理（1）砂樁補(bǔ)強(qiáng)預(yù)加固地基 （2）加厚砂墊層 （3）鋼筋混凝土墊層 5.2.1 沉井制作過(guò)程的地基穩(wěn)定5.2.1.3 第二節(jié)接高制作地基處理沉井持力層為1、2，地基承載力較低，故沉井接高制作前，沉井所有格倉(cāng)進(jìn)行回填砂及及灌水穩(wěn)定。 回填至標(biāo)高-17.0m，刃腳下為2.0m4.9m，底梁下為3.2m； 5.2.1 沉井制作過(guò)程的地基穩(wěn)定5.2.1.4 第二、三節(jié)接高地基穩(wěn)定分析根據(jù)太沙基（K.Terzaghi）公式進(jìn)行計(jì)算，安全系數(shù)取2.0。1）地基極限承載

10、力計(jì)算根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，沉井第二節(jié)允許下沉，假設(shè)下沉量為0.5m，求出：pj34.4 t/m2 R17.2t/m22）第二節(jié)接高制作時(shí)下臥層承載力計(jì)算下臥層承載力驗(yàn)算： 下=16.55t/m2R=17.2 t/m2下臥層滿足沉井第二節(jié)接高制作的要求。3）第三節(jié)接高制作時(shí)下臥層承載力計(jì)算下臥層承載力驗(yàn)算： 下=26.31t/m2R=17.2 t/m2可知，下臥層不能滿足第三節(jié)接高制作要求。 5.2.1 沉井制作過(guò)程的地基穩(wěn)定5.2.1.5 二次下沉解決第三節(jié)接高滿足地基穩(wěn)定 由前面驗(yàn)算可知，如果采用一次下沉方案，第三節(jié)接高制作時(shí)，地基承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，因此必須采用二次下沉的施工方案，即沉井

11、在第二次接高制作后，先進(jìn)行第一次下沉（下沉深度9.1m），然后再進(jìn)行第三節(jié)接高制作。 5.2.1 沉井制作過(guò)程的地基穩(wěn)定5.2.1.5 二次下沉解決第三節(jié)接高滿足地基穩(wěn)定 沉井在進(jìn)行第三節(jié)接高，必須滿足接高砼澆筑時(shí)，在考慮刃腳、底梁反力及井周摩阻力的情況下，下沉系數(shù)K1才能確保接高穩(wěn)定，本工程K取0.90。 本工程采用向井內(nèi)灌水并回填砂土的措施來(lái)滿足K=0.90，根據(jù)太沙基公式推算回填深度，在回填砂的基礎(chǔ)上向井內(nèi)灌水，灌至與地下水位平，深度約為10m（以刃腳底標(biāo)高起算）。根據(jù)太沙基公式推算出回填深度D5.15m，即回填至刃腳頂面以上0.65m處。 5.2.1 沉井制作過(guò)程的地基穩(wěn)定5.2.2.

12、1 下沉方案選擇 根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)有兩種施工方式可供選擇，一種是排水下沉，另一種是不排水下沉。不排水下沉的優(yōu)點(diǎn)主要在于下沉過(guò)程中對(duì)土體的擾動(dòng)較小，當(dāng)沉井下部存在樁基時(shí)對(duì)其保護(hù)較好。但缺點(diǎn)是工期可預(yù)見(jiàn)性差、投入大、施工難度大等。相比較而言，排水下沉具有施工周期短、施工成本低、出現(xiàn)不利情況時(shí)便于采取措施等優(yōu)點(diǎn)。但主要缺點(diǎn)是下沉過(guò)程中土體擾動(dòng)大，不利于保護(hù)樁，而且在超軟土地基中，下沉系數(shù)大，下沉過(guò)程中必須采取相應(yīng)的措施來(lái)控制沉井下沉系數(shù)。綜合考慮工程的工期和成本控制因素，采用排水下沉方法施工。 5.2.2 沉井下沉施工5.2.2.2 排水下沉措施1、安排好取土工藝，保證井內(nèi)足夠的土塞高度，充分利用井

13、內(nèi)土塞的穩(wěn)定作用。 2、分階段下沉，分階段控制：分為起始下沉階段、 監(jiān)控下沉階段 、終沉階段 。起始下沉階段，即刃腳標(biāo)高-15.0m以上。監(jiān)控下沉階段，即對(duì)鉆孔灌注樁樁影響較大階段，即刃腳標(biāo)高在-15.0m-18.9m。終沉階段，即最后1m的下沉施工。 5.2.2 沉井下沉施工5.2.2.3 下沉糾偏#1、#2循泵房沉井之間采用堆土加載的方式來(lái)防止兩沉井靠攏。 5.2.2 沉井下沉施工沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)觀測(cè)在8小時(shí)內(nèi)累計(jì)下沉量為8mm，隨即進(jìn)行了封底施工。由于沉井座落于層淤泥質(zhì)粘土層上，地基軟弱，承載力差，下沉系數(shù)較大，不利于沉井一次性封底，為了保證干封底及干封底施工質(zhì)量，并結(jié)合沉井下部鉆

14、孔灌注樁的保護(hù)情況，采用了如下施工流程分次進(jìn)行封底：中央六格倉(cāng) 18#、19#格倉(cāng) 9#、12#、13#及16#格倉(cāng) 17#、20#格倉(cāng) 5#、8#格倉(cāng) 1#、2#、3#及4#格倉(cāng) 5.2.3 沉井干封底施工分倉(cāng)圖 5.2.3 沉井干封底施工 沉井底板下布置了鉆孔灌注樁，沉井下沉需要“套樁”。隨著沉井下沉，井內(nèi)、井外土面出現(xiàn)高差，造成井內(nèi)、井外土壓力的不平衡。當(dāng)井內(nèi)外土面高差過(guò)大，壓力不平衡超過(guò)土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，處于高位的沉井外土體就會(huì)通過(guò)刃腳底部，向沉井內(nèi)擠壓，并帶動(dòng)井體四周樁頭位移，發(fā)生偏樁，甚至斷樁。因此在下沉施工時(shí)，必須采取措施，避免這種情況發(fā)生。 5.2.4 樁基保護(hù)措施1、盡量減少井

15、外土體向井內(nèi)擠壓，在下沉過(guò)程中既要做到周圍格倉(cāng)內(nèi)留存一定土塞，又要使沉井有一個(gè)平穩(wěn)快速下沉的過(guò)程，所以，在沉井制作時(shí)做好空氣幕助沉的一切工作 。2、調(diào)整取土順序，形成“反鍋底”，減小外部土體對(duì)樁的擠壓作用 。3、當(dāng)樁頂暴露出后，除對(duì)部分要截除樁頭之外，及時(shí)采取保護(hù)措施，具體方法：任何格倉(cāng)灌注樁只要冒出一定高度，就采用20#槽鋼連接各樁，使之相互牽連固定為一個(gè)整體，增強(qiáng)抗剪能力。 5.2.4 樁基保護(hù)措施 6 軟土地基盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)6.1.1 盾構(gòu)法隧道方案選擇本工程取排水管特點(diǎn)： 1、距離長(zhǎng)、口徑大，可選擇的管道施工手段不多；2、管線穿越的場(chǎng)地條件復(fù)雜，兼具陸上及水下施工的特點(diǎn)；3、管道施工方案

16、必須確保海堤的防護(hù)能力不受影響；4、管線埋深大，埋深大造成埋管基槽開(kāi)挖困難；5、管線經(jīng)過(guò)的地基土層為軟土，若采用埋管，基槽開(kāi)挖對(duì)地基擾動(dòng)大，管道地基處理工程量大；6、地下不存在影響隧道施工的障礙。 6.1 取排水管道設(shè)計(jì)方案6.1.1 盾構(gòu)法隧道方案選擇適應(yīng)場(chǎng)地、地質(zhì)特點(diǎn)，盾構(gòu)法隧道方案具有顯著的優(yōu)越性： 1、避免了管道基槽的大范圍開(kāi)挖，避免了管道基槽開(kāi)挖對(duì)場(chǎng)地和海堤的破壞；2、管道適應(yīng)縱向變形能力強(qiáng)，適應(yīng)軟土地基條件；3、不需要開(kāi)挖和回填施工，施工過(guò)程中對(duì)軟土地基的擾動(dòng)小，地基處理簡(jiǎn)單，地基處理工程量??；4、管道施工工藝獨(dú)特，適應(yīng)各種場(chǎng)地條件；5、施工技術(shù)成熟可靠。 6.1 取排水管道設(shè)計(jì)方

17、案6.1.2 隧道軸線設(shè)計(jì) 平面上采用曲線布置。 根據(jù)地層特點(diǎn)，在豎向布置上，隧道 “適當(dāng)深埋” 。隧道豎剖面的設(shè)計(jì)考慮了以下幾個(gè)因素：1、避開(kāi)欠固結(jié)的1層淤泥，并盡量放在層淤泥質(zhì)粘土和層粘土層中；2、垂直頂升段隧道要求避開(kāi)1和2淤泥層；3、確保垂直頂升段隧道頂部覆土厚度不小于1.5D；4、控制斜坡段斜率不超出施工允許范圍。 6.1 取排水管道設(shè)計(jì)方案6.1.2 隧道軸線設(shè)計(jì) 6.1 取排水管道設(shè)計(jì)方案6.1.3 隧道襯砌設(shè)計(jì) 隧道襯砌設(shè)計(jì)有三種類型，即鋼筋混凝土標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)、鋼筋混凝土楔形襯砌環(huán)、特殊段鋼-鋼筋混凝土復(fù)合襯砌環(huán)。 標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)采用C50高強(qiáng)高精度鋼筋混凝土預(yù)制管片拼裝而成，管片寬

18、度均為0.9m，厚度0.3m，環(huán)向分為6塊。楔形襯砌環(huán)是為曲線段隧道而設(shè)計(jì)，在標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)的基礎(chǔ)上采用“加法”設(shè)置一定的楔入量而得到，一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)間夾一定數(shù)量的楔形襯砌環(huán)可以模擬不同曲線要素的圓弧曲線，本工程楔形環(huán)楔入量為20mm，每三環(huán)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)夾一環(huán)楔形環(huán)，模擬的圓弧直徑為866.415m。 襯砌環(huán)管片均采用縱向通縫拼裝，縱向和環(huán)向均采用單排直螺栓聯(lián)結(jié)，管片縱縫和環(huán)縫止水均采用橡膠帶止水。 6.1 取排水管道設(shè)計(jì)方案6.1.3 隧道襯砌設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)襯砌圓環(huán)構(gòu)造圖 6.1 取排水管道設(shè)計(jì)方案 取排水頭采用多點(diǎn)式方案，包括取排水口和豎管。在每根隧道頂端垂直頂升段上，沿軸線并列布置7根方形豎管。

19、 6.2 取排水頭設(shè)計(jì)方案 軟土地基對(duì)隧道設(shè)計(jì)的影響主要表現(xiàn)為過(guò)大的工后沉降。 場(chǎng)地陸域回填、海堤堆載、海堤外側(cè)潮汐的漲落、施工的擾動(dòng)都會(huì)引起隧道較大的工后沉降，其中陸域回填和海堤堆載引起的地基固結(jié)壓縮沉降是導(dǎo)致隧道下沉的主要原因。 由于堆載沿隧道縱向不均勻，以及井接頭的影響，隧道的縱向沉降也是不均勻的，需要確定隧道縱向沉降曲線作為設(shè)計(jì)依據(jù)。 6.3 軟土地基隧道工后沉降及設(shè)計(jì)對(duì)策數(shù)值模擬模型 對(duì)本工程而言主要是確定在回填和海堤荷載作用下隧道的工后沉降量隨時(shí)間的發(fā)展以及沿縱向的分布。 對(duì)海堤堆載影響下隧道工后縱向沉降的分析采用了數(shù)值模擬的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 土體采用莫爾庫(kù)侖彈塑性模型來(lái)模擬，并耦合固

20、結(jié)理論來(lái)模擬超孔隙水壓力的產(chǎn)生和消散。 由于海堤在堆填過(guò)程中發(fā)生了較大的沉降，因此在數(shù)值模擬中采用了大變形理論，以提高數(shù)值模擬的合理性和可靠性。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)數(shù)值模擬模型 1、2取水隧道綜向沉降計(jì)算模型網(wǎng)格劃分 以1、2取水隧道為例，數(shù)值模擬中計(jì)算模型的范圍在水平方向取為700m，豎向取為70m。模型左側(cè)邊界取為取水泵房所在位置，并將該位置作為隧道縱向坐標(biāo)的零點(diǎn)。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)邊界條件（1）位移邊界條件數(shù)值計(jì)算中自由地表及海堤表面為自由邊界條件；模型左右兩側(cè)邊界的側(cè)向位移限制為零，垂直方向可以自由變形；模型底部邊界的豎向位移和水平位移均限制為零。對(duì)于隧道而言，考

21、慮到隧道建成后，泵房及排水工作井沉降很小隧道與工作井連接處取為固端，隧道取排水口一端考慮為視為自由端。但計(jì)算中沒(méi)有考慮隧道剛度對(duì)隧道縱向沉降的影響。（2）排水邊界條件模型左右兩側(cè)邊界及底部邊界均為不排水邊界，也就是超孔隙水壓力只能通過(guò)自由表面排出。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)數(shù)值模擬工況根據(jù)工程項(xiàng)目部提供的壩體加載記錄，進(jìn)行施工工況模擬。工況1：土體初始應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算，不計(jì)初始位移；工況2：22天（2003.8.12003.8.22），海堤加載到1.0m；工況3：3天（2003.8.222003.8.25），海堤土體固結(jié)；工況4：26天（2003.8.252003.9.20），海堤加載到2.5

22、m；工況5：5天（2003.9.202003.9.25），海堤土體固結(jié)；工況6：20天（2003.9.252003.10.15），海堤加載到4.2m；工況7：5天（2003.10.152003.10.20），海堤土體固結(jié)；工況8：61天（2003.10.202003.12.20），海堤加載到5.5m；工況9：102天（2003.12.202004.4.1），海堤土體固結(jié)；工況10：25天（2004.4.12004.4.25），海堤加載到6.5m；工況11：96天（2004.4.252004.8.1），海堤土體固結(jié)；工況12：40天（2004.8.12004.9.10），海堤加載到7.5m；工況

23、13：隧道開(kāi)挖前土體固結(jié)（根據(jù)隧道施工時(shí)間具體確定）；工況14：隧道開(kāi)挖（根據(jù)隧道施工時(shí)間具體確定）；工況15：土體固結(jié)，固結(jié)結(jié)束的控制指標(biāo)為超孔隙水壓力消散到1kPa。在分工況連續(xù)計(jì)算中，位移和應(yīng)力是逐次累加的，上一工況的位移和應(yīng)力將作為下一工況的初始應(yīng)力和位移狀態(tài)。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)計(jì)算參數(shù)1、土體的分層情況按照其實(shí)際的分層狀態(tài)來(lái)模擬，土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系采用莫爾庫(kù)侖彈塑性模型來(lái)模擬。土體的物理力學(xué)參數(shù)參照 地質(zhì)報(bào)告；2、海堤物理力學(xué)參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)資料；3、海堤地基下的排水板，根據(jù)固結(jié)度等效的計(jì)算理論，將塑料插板樁簡(jiǎn)化為排水復(fù)合地基來(lái)處理，排水板區(qū)域滲透系數(shù)按等效滲透系數(shù) 。 6.

24、3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)模擬驗(yàn)證 首先根據(jù)海堤的實(shí)際施工工況模擬海堤堆載過(guò)程，將計(jì)算得到的由于海堤堆載產(chǎn)生的地表沉降與相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)地表沉降進(jìn)行對(duì)比，用以衡量該數(shù)值計(jì)算方法的可靠性和穩(wěn)定性。 根據(jù)海堤設(shè)置的沉降觀測(cè)點(diǎn)位置，取大堤中心壩附近的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)HB03、HB04，將有限元計(jì)算結(jié)果、實(shí)測(cè)結(jié)果以及經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)（泊松曲線擬合法）結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。從沉降對(duì)比可以看出，有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果及經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果有所差異，但是從滿足工程需要的角度來(lái)講，采用該計(jì)算工況對(duì)海堤堆載帶來(lái)的隧道沉降進(jìn)行計(jì)算分析滿足工程精度要求。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)模擬驗(yàn)證 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)HB03測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)、經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)及

25、數(shù)值模擬結(jié)果比較模擬驗(yàn)證 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)HB04測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)、經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)及數(shù)值模擬結(jié)果比較隧道縱向沉降曲線 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)為1、2取水隧道的縱向沉降曲線 隧道縱向沉降曲線 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)為1、2排水隧道的縱向沉降曲線 軟土流變性對(duì)隧道長(zhǎng)期沉降的影響 本工程地基包含深厚的軟土層，該土層的特點(diǎn)為含水量高，強(qiáng)度低，在長(zhǎng)期荷載作用下具有明顯的時(shí)效變形特性，表現(xiàn)為地基土在海堤荷載以及隧道內(nèi)部水壓力的長(zhǎng)期作用下，會(huì)產(chǎn)生由于土體時(shí)效性引起的流變變形，進(jìn)而引起隧道產(chǎn)生長(zhǎng)期沉降，因此，考慮土體的時(shí)效特性是為了合理的預(yù)測(cè)隧道的工后沉降。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)軟土流變性對(duì)

26、隧道長(zhǎng)期沉降的影響 對(duì)土體流變特性對(duì)隧道長(zhǎng)期沉降影響的分析采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行，對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)粘土和粘土采用軟土流變模型（Soft soil creep model）并耦合固結(jié)理論來(lái)分析隧道的長(zhǎng)期沉降，而粉質(zhì)粘土及凝灰?guī)r仍采用摩爾庫(kù)侖彈塑性本構(gòu)模型來(lái)表示，但是計(jì)算中耦合了孔隙水壓力的影響。計(jì)算所需的流變參數(shù)通過(guò)三軸流變?cè)囼?yàn)確定。數(shù)值模擬計(jì)算中，以1、2排水隧道為例展開(kāi)研究。 在僅考慮土體固結(jié)的條件下，變形穩(wěn)定時(shí)，1、2排水隧道的最大長(zhǎng)期沉降為463.3mm，而考慮土體流變影響的條件下，隧道的最大長(zhǎng)期沉降達(dá)到613mm，最大沉降增加了將近150mm，較不考慮土體流變條件下隧道的最大長(zhǎng)期沉降增加了30。 6.3.1 隧道縱向沉降預(yù)測(cè)（1）數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示，在海堤下沉降較大，在海堤中心線沉降最大，海堤范圍內(nèi)沉降曲線曲率小，環(huán)縫變形超限，對(duì)隧道的安全構(gòu)成了一定影響。（2） 在隧道與沉井接頭處存在較大的差異沉降，在距離沉井接頭處3m處，隧道沉降值超過(guò)150mm，在10m范圍內(nèi)沉降曲線陡峭，幾乎形成突變，對(duì)接頭的安全影響很大。（3）而在海堤外側(cè)，沉降較小且沉降曲線平緩，對(duì)隧道的安全影響不大。 6.3.2 縱向沉降對(duì)隧道的影響（一）海堤下隧道預(yù)起拱 為了使堤下段隧