陈正国，于文泉，胡红岩，任世辉，郑帅恒

（1.黑龙江省生态地质调查研究总院，哈尔滨150030；2.中国地质大学（武汉）工程学院，武汉430074）

1 工程概况

某厂区位于哈尔滨哈南工业新城，于2015 年动工，主要对原倾斜地形进行填土整平，填土厚度较大，上方修建厂房、道路。厂区地处松嫩平原南部，地勘资料充分，地层数据充足。

由于填土层较厚、压实度不足、地下水位上升等因素的影响，地基产生了沉降变形。为探究沉降变形的时空规律，本文在厂区东西向和南北向各布置4 个剖面，共设置16 个控制点，采用分层总和法与数值模拟分析，对该地基的沉降变形进行对比计算。

2 基于分层总和法的沉降计算

利用土力学中分层总和法对沉降量进行理论计算，计算结果如图1 和图2 所示。

分层总和法沉降计算结果表明：厂区沉降东北侧最大，约70cm。该处水位埋深最大，填土最厚，西北侧沉降最小，小于1cm，填土最薄，即沉降量由西至东逐渐增大，与填土厚度基本一致，说明影响厂区沉降主要因素为填土厚度与水位，填土越厚、水位越深，产生的沉降也越大。

3 基于数值模拟的沉降变化规律

3.1 模型的建立

模型以厂区为研究对象，取地表以下44m 建立三维模型。模型采用六面体单元建立，根据卫星图，沿X方向（北南向）取250m，Y方向（西东向）取355m，Z方向取44m。根据钻孔数据将地基土分成7 层，其中0 层为填土，厚度不均匀，1～6层为性质不同的粉质黏土，并根据实际地下水位数据，建立地下水位面。剖面设置不变，在16 个控制点处设置位移监测。

图1 西东向剖面地基沉降

图2 北南向剖面地基沉降

3.2 数值模拟结果曲线

根据模拟监测结果绘制最终沉降折线图，如图3 和图4 所示。

图3 为厂区西东向不同剖面沉降变化曲线。由图可知，沿模型y轴方向沉降量逐渐增大，在y=315m 处各剖面沉降值最大，最大值为77.62cm。

图4 为厂区的北南向不同剖面沉降变化曲线。由图可知，沿模型x轴方向沉降量变化。各个剖面在x=38m 处达到最大值，最大值为77.62cm。

图3 西东向不同剖面沉降变化曲线

图4 北南向不同剖面沉降变化曲线

综合以上，整个场区出现最大沉降位置出现在填土最厚，地下水位最低点处。

4 计算结果对比分析

为了提高厂区沉降分析结果的准确性，将分层总和法计算值与数值模拟结果进行对比分析。

通过对比可知：分层总和法计算最终沉降结果为70cm；数值模拟分析得到最终沉降结果为77.6cm，2 种计算模式得到的最大值相近，最大位置均位于厂区东北角。各剖面整体沉降趋势一致，数值模拟得到的曲线变化更为稳定，波动更小[1]。

5 沉降预测

参照GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》的规定及已变形特征，本文通过固结原理中固结沉降与时间关系的计算推算目前沉降量，并预测今后的沉降情况。

经推算，填土与厂房自2015 年开始回填，历时约0.5～1a，填土的回填与夯实对地基土产生附加作用，使土体开始产生固结沉降。随后厂房修建继续产生附加荷载。故自动工至2016 年约1a 期间，土体沉降最快，沉降量占总沉降45%，沉降量约34cm。

由于填土为新填，孔隙比较大，填土的固结沉降量随时间不断增加，下覆地基土在附加荷载的作用下继续固结，固结速率有所减缓。至2018 年下半年，土层沉降已完成约60%，约45cm。

计算得到地基最大绝对沉降值为75cm。规范要求固结度达到90%时，土体充分固结完成。故预计地基还会产生约20cm 的沉降，将在未来8~10a 内产生，至2027 年固结充分完成，故现场还会存在地基稳定性问题。由于厂区有挡墙和地面钢筋网的制约，可见地面沉降不会很大，但局部管线处限制土体沉降，可能在管线周边产生塌陷、管线破坏等局部问题，造成损失。

6 结论

通过分层总和法、数值模拟和固结原理，综合分析厂区沉降变形的时空规律，得到以下几点结论：

1）空间上，厂区最大沉降位于东北处，最大沉降达到70～80cm，由西自东产生不均匀沉降；时间上，厂区已完成60%的固结沉降，大约在2027 年土体充分固结完成，达到规范规定的90%；

2）沉降主要影响因素为填土厚度和地下水位；

3）沉降的继续发展会对厂区产生局部问题，造成一定损失，建议进行地基加固。