摘 要：文章讨论软土特定的沉积环境、特殊的物质组成，表明软土具有天然含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小等物理力学特性，其地基承载力低、变形和不均匀沉降大，且固结变形稳定历时较长。在滨海软土地区，固结沉降和降水影响均是造成地面沉降的直接原因，人类活动是地面沉降的主要诱因。通过对两个典型小区的建筑物和地面沉降监测结果进行分析，说明填海建成区建（构）筑物下软土次固结沉降是不可忽视的。对不同功能用地地面沉降 处理提出合理化的建议。在施工期间和使用期间建立一套完善的监测系统并进行沉降监测是至关重要的施工措施。

关键词：填海;建成区;软土;沉降;分析

中图分类号：P642.26                               文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2022）03-0001-03

0 引言

随着城市建设用地需要，填海造地应运而生，深圳市前海和后海是典型的滨海地区，填海区淤泥层主要为全新统海相淤泥。此外，由于珠江入海口变宽，水流速度降低，入海水动力条件变弱，加之受海岸地形的影响和海底水流环流的作用，使珠江水流带来的大量陆源物质在此沉积和淤积，亦是淤泥沉积的原因。

1 软弱土的特性

软弱土天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、 压缩系数高、渗透系数小，其地基承载力低、变形大，不均匀沉降也大，且固结变形稳定历时较长 [1]。

深圳地区的软土厚度一般几米到几十米，分布范围 广，常处于饱和状态。孔隙比大，普遍在 1.5 ～ 3.5，平均约为2.5。土体压缩性高，大多处于正常固结状态，也有部分浅层软土属欠固结土层，压缩系数一般为1.0 ～3.5 mPa-1。灵敏度高，具触变性，扰动后强度大幅降低，灵敏度一般在1.4～2.8之间，平均值约为2.0。抗剪强度低，软土的十字板抗剪强度一般在10～26 kPa，平均值约为17  kPa，地基承载力小于40 kPa。

触变性是淤泥类软土的重要特性，在外力作用下，土的强度急剧降低，甚至发生流动。外力停止作用后，结构和强度会随时间增长而逐渐恢复。软土地基处理时，采取了一些工程措施改善地基特性，淤泥触变的特性得到一定程度的解决。

2 软弱地基土结构组成

软土由大量的粘土矿物组成，通过对该地区淤泥类粘土的矿物成分分析，可知其具有如下特征：

（1）沉积物是在偏碱性介质环境中形成的 ;

（2）其主要矿物成分含量由大到小依次是高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石，其中以高岭石为主。淤泥类土的粘粒含量高，分散程度高;

（3）与矿物成分相对应，阳粒子交换容量较低，只有17 me/100g，比表面积较小 ;

（4）淤泥中存在指相矿物绿泥石和黄铁矿等。

3 地面沉降原因

地面沉降是一种缓变型的不可逆的多发地质灾害，往往造成地下管道扭曲折断、道路起伏不平、海水倒灌，建筑物产生裂缝甚至倾斜，这不仅对地面设施产生很大的破坏作用，而且也会使地下环境发生变化，给工业生产、城市建设和人们生活带来不利影响。在滨海的软土地区，固结沉降和降水影响是造成地面沉降的直接原因。

4 固结理论

软土固结理论主要有Terzaghi固结理论和Biot固结理论[2]，前者在一维情况下是精确的，对于简单边界问题，Terzaghi固结理论比Biot固结理论求解偏微分方程要容易得多。对于评估考虑整个软土区域的问题， 边界条件可简化，并且只需要掌握沉降速率和沉降量的大致趋势，采用Terzaghi固结模型，是完全可以满足其要求的。

5 沉降分析

荷载作用下，软土地基沉降按发生的机理由三部分组成：瞬时沉降、固结沉降、次固结沉降。瞬时沉降是加载后地基瞬时发生的沉降;固结沉降是超静孔隙水压力的消散，土骨架产生变形所造成的沉降，它與孔隙水的排出速率有直接的关系;次固结沉降是主固结完成后，在有效应力不变的情况下，土的骨架仍随时间继续发生变形，这种变形与孔隙水排出的速率无关，关键取决于土骨架本身的蠕变性质。

以上三部分沉降是无法在不同时间上完全分开的，如次固结沉降实际上在主固结过程一开始就伴随次固结的发生，但其绝对值和相对值相比主固结沉降均较很小。随着超静孔隙水压力消散基本结束以后，主固结变化就愈来愈小，而次固结沉降愈来愈显著，逐渐成为主要因素。

软土的沉降等于软土层未完成的主固结沉降与次固结沉降之和。

下面以深圳湾一个正常固结场地来分析次固结沉降，土层厚度为H=10.5 m，初始空隙比 e0为0.9，压缩系数Cc为0.32，次固结数Cs为0.023，平均有效应力    为3 250 kPa，有效应力增量      为1 030 kPa，由S —lgt曲线确定一年半完成主固结，五年之后的总沉降为 ：

（1）主固结阶段

则主固结沉降量Sc：

ep=0.9-0.0383=0.8617

（2）次固结沉降量

总沉降量：S=212+67.8=279.8 mm

（3）次固结沉降量占总沉降量的比例为：67.8/279.8=24.2%D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243

由上面的计算可以看出，次固结沉降量几乎占到了总沉降量的1/4，因此，次固结沉降是绝不可以忽视的。

6 某典型小区地面沉降分析

深圳湾填海区域多个住宅小区，在建成后不同程度出现下沉，现对其中两个典型小区进行沉降分析。2011年5月15日进场布设沉降观测点55点（其中A小区布置39点，B小区布置16点），并于5月18日进行了第 一次观测，获取各观测点的初始读数，截止2011年9月15日共进行了第五次观测，历时121 d。

A小区沉降观测：A小区地面沉降监测点26个，房屋13个。地面最大沉降量为2.58 mm，最小为0.25  mm，平均沉降量為1.10 mm。房屋沉降量最大为0.81  mm，最小为0.12 mm，平均沉降量为0.50 mm。从时间—沉 降量曲线看，曲线平缓，无突变跳跃现象。

B小区沉降观测：共布置观测点16个，其中地面11个，房屋5个。房屋沉降量最大为0.79 mm，最小为0.45 mm，平均沉降量为0.61 mm。地面沉降量最大为1.99 mm，最小为1.04 mm，平均沉降量为1.50 mm。

从时间—沉降曲线图，可以得出以下结论 ：

（1）现有建成区建设之初，均进行过堆载预压等地基处理，大部分区域在地基处理期间的堆载超过后期使用的实际荷载，即进行了超载预压，能够在较短时间内，以超载作用下较小的固结度，来实现下卧淤泥层在后期使用荷载下的固结沉降;加之，在从软基处理完成到项目建设期间的自重固结作用，基本实现了淤泥层的主固结。

（2）监测反馈出的建筑物和地面沉降，其变形绝对值和速率均不大，说明这主要是由于淤泥蠕变产生次固结造成的。不仅现阶段，在今后较长时间内，还将继续发生，但在外部条件不变的前提下，沉降的速率会愈来愈小，逐步趋于稳定和收敛。

（3） 该区域建筑大量使用预应力管桩（端承摩擦桩），上部建筑荷载通过桩基础传递到深部的较好持力层中，其早期沉降已经结束，因此建筑物的沉降受淤泥固结的影响较地面沉降小。但建筑物的后期沉降仍在继续发生，表明淤泥的次固结对桩基础形成了负摩阻力，致使建筑物产生微小、缓慢的沉降。若建筑物采用端承桩或摩擦端承桩，其沉降将在建筑物竣工后的较短时间内完成。

（4）地面沉降的发展速度和绝对量说明，在后期使用过程中，还需加强监测，直至在一定周期内，其沉降不再增加或可以忽略不计，才能判定该区域的地面沉降基本结束。

（5） 该区域前期缺乏系统、完整的监测资料，给地面沉降的分析、判断和评估、预测带来一定的难度，建议在以后的工作中，从软基处理、市政设施施工、基坑开挖、桩基与地下室施工，直至主体施工及竣工验收后的相当长一段使用时间内，均应建立一套完整的、连续的监测系统，便于分析各阶段地面沉降的规律，为工程设计、施工及预判后期沉降提供宝贵的依据。

7 不同功能用地地面沉降处理建议

针对填海区软土地基沉降现状和发展趋势，应展开软土地基沉降灾害评价。目前用于地面沉降处理的方法多种多样，主要有插板堆载预压法、爆破挤淤抛石填筑法、抛石挤淤强夯法、复合地基法、动力排水固结法和静动联合排水固结法等。对于不同的地面沉降程度的区域，提出不同的防治措施 ：

（1）对于易沉降区修建高层建筑物，建议在建筑物覆盖区域提前采用排水固结法处理，并采用深桩基础，桩直接作用于下伏基岩之上[3-4]。建议选用排水固结、振冲挤密、复合地基等工程处理措施对建筑物以外的区域进行全面处理，以改善地基，提高地基承载力，减小地面沉降量。

（2）对于一般沉降区修建高层建筑物，建议采用深桩基础[5]，使桩直接作用于基岩上 ;若修建一般建筑物，如软土较薄，可将其清除[6]，或进行排水固结、置换、碾压与夯实或振冲挤密、复合地基等一种或多种地基工程综合处理，提高地基承载力。

（3）对沉降不严重或局部有轻微沉降的区域，若在这些地区修建建筑物，由于软土较薄，可以进行碾压与夯实、置换等一种或多种地基工程处理，提高地基承载力[7]。若修建高层建筑，建筑物区根据建筑设计基础选型即可，对地基处理可不再另外进行[8]。

8 降水对填海建成区周边环境的影响

在一定时间内，场地或基坑降水通过抽排方式，降低地层中各类地下水的水位，以满足建设工程的降水深度和时间要求，保证项目土方开挖施工，同时为地下结构底板施工和坑壁的稳定提供有力保障。以降水是一种较为经济的施工工艺，而降水产生的水头差可能造成突涌、流砂、流 土、潜蚀等现象，需慎重权衡选择，将发生不良影响的可能性降到最小 ;降水过程中，土体中的水头差致使土体产生压缩，水位降低引起的沉降就必然存在。对此应采取适当的措施，减少对周边环境产生如下的不良影响 ：

（1）地面沉降、开裂、塌陷。工程实践中，因项目规模大、建设速度快、环境复杂，建筑、市政等工程降水引起的地面沉降问题日益突出，降水引起地面不均匀沉降开裂的问题时有发生。

（2）建（构）筑物及地下管线位移和沉降变形。在深降水过程中，因地面或桩基础沉降造成建（构）筑物及地下管线位移或沉降变形的工程实例较多，危害大。

（3）降水对已有桩基的承载性状和承载能力可能会有较大的影响。根据行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2018）的规定，由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著的压缩沉降时，在计算桩基承载力时应计入桩侧的负摩阻力。

（4）相邻地下轨道交通设施的降水，沉降过大会导致铁轨沉降或不均匀沉降超过容许值，影响列车的运行安全。地下水处理不当会给工程建设带来不利影响和危害，严重者可能造成工程事故，因此，地下水控制和治理是工程建设中非常重要的一环。

9 结论及建议

（1）填海区上已建成的建（构）筑物监测数据表明，其地面和房屋有不同程度的沉降，地面沉降大于房屋沉降 ， 说明沉降尚没有进入稳定阶段，还需要对其继续进行监测。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243

（2）建筑物密度大、在地基上修建上部建（构）筑物时主固结尚未完成，是造成地面沉降的主要原因，同时软弱的淤泥产生的次固结沉降，也是造成地面沉降的另一主要因素。但目前还不能判断哪种原因占据支配地位。只有查清该区域的沉降规律、地下水位变化情况、土层中孔隙水压的变化规律，并通过室内试验测得土的基本物理力学性质指标之后，才能对造成地面沉降的原因作 出更加深入和细致的分析。

（3）对不同功能用地地面沉降处理应采取不同的方法。

（4）经地基处理的建（构）筑物，应在施工期间和使用期间进行沉降监测[9]，建立一套完善的监测体系。对软弱土层上的管线、围墙等市政设施要加强检查、观测和巡视，发现问题及时采取措施进行处理。

参考文献

[1] GB50021-2001.岩土工程勘察规范[S].

[2] 冯国栋.土力学[M].北京：水利电力出版社，1984.

[3] DBJ15-31-2016.广东省标准.建筑地基基础设计规范[S].

[4] GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[5] JGJ94-2018.建筑桩基技术规范[S].

[6] GB50010-2019.混凝土结构设计规范[S].

[7] DBJ15-60-2019.广东省建筑地基基础检测规范[S].

[8] 朱炳寅，娄宇，杨琦.地基基础设计方法及实例[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[9] JGJ79-2012.建筑地基处理技术规范[S].

Analysis of Earth Subsidence Character of Building and Structures in Activate District on Marine Reclamation Land

LIU Jiaguo

（Shenzhen Geology & Construction Engineering Company ， Shenzhen  Guangdong  518029）

Abstract： In this article ，weak soil is discussed on specially designated environment of sedimentation and particular material form ，it is indicated that weak soil have characters of physics and mechanics such as high natural water content，big void ratio，low shear strength，high compressibility coefficient 、low osmotic coefficient 、low foundation bearing capacity 、big deformation and non-homogeneous deformation ，besides ，consolidation settlement stabilize time is longer .In seaside district ， consolidation settlement and precipitation influence are direct reasons giving rise to earth subsidence ，human activity is main predisposition of earth subsidence .Analysis earth subsidence of building and structures in two typical estates by observation result ，it is illustrated that secondary consolidation settlement of weak soil under building and structures in activate district on marine reclamation land is not to ignored .Rationalization proposals in deal with earth subsidence on different function land are put forward in the paper .In construction and lifetime ，setting up a perfect observation system and making settlement monitoring are most important engineering measure.

Keywords： make ground; activate district; weak soil; settle; analysis

收稿日期：2021-12-30

作者簡介：刘家国（1970—），男，四川达州人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：岩土工程设计与施工。D32CDE96-12BF-4823-A9C0-27449407A243