中仿Settle3实践应用：革新伊兹密尔港软土地基沉降控制
在软弱回填地基上控制沉降不仅是技术难题，更常常决定了岩土工程项目的安全性、性能与经济效益。过度设计与不足设计的地基处理方案都存在风险：要么浪费预算，要么危及长期稳定性。
本文介绍了在伊兹密尔港集装箱堆场项目中，如何结合中仿Settle3的先进三维建模与现场全尺寸试验，对夯实碎石桩(RAPs)的设计进行准确验证与性能监测。本案例研究弥合了预测分析与现场验证之间的差距，使工程师能够实现更安全、更可靠、更具成本效益的解决方案。
项目背景
项目位于土耳其伊兹密尔的一个私有港口，在施工前的10个月内，该场地作为回填堆场使用。场地尺寸为193m×308m，岩土勘察结果如下：
土层剖面：3–10m厚的水力回填层（含砾质粉砂/粘土质砂），覆盖在2–25m厚的软弱高塑性粘土之上，底部为火山碎屑岩基岩。
地下水：埋深0.6–2.3m，波动明显。
图1：上图为伊兹密尔港项目场地位置（193m×308m）；下图为理想化土层剖面及岩土参数（自左至右：SPT N₆₀随深度变化、阿特堡界限与天然含水量、颗粒级配、一般性地层结构）
未处理地基的沉降建模
分析中考虑了两种加载工况：
1.回填荷载预压效应：场地分为两区，利用Boussinesq方法估算竖向应力分别为54kPa与108kPa。回填土弹性模量取E=7MPa。
2.固结与差异沉降：采用Settle3的柔性基础模型，在85kPa的使用工况荷载下进行计算。软弱粘土层取压缩指数比(Cc/1+eo)=0.22，超固结比OCR=1。
地震工况：amax=0.4g，震级Mw=6.5。
结果：水力回填层与软弱高塑性粘土的综合弹性沉降为40–60cm，超过集装箱堆场允许的限值（2年内200mm，20年内300mm）。此外，水力回填层在地震工况下具有较高液化风险（平均细料含量15%）。
采用Stiff Impact®夯实碎石桩(RAPs)的地基处理
根据地基应力与土层条件，场地划分为七个分区，按1.5–2.0m的方格网布置RAP桩。
RAP桩直径：50cm
桩长：6–18m
实测刚度：平均50MN/m³，接近初步设计假定值的两倍（见图3）。
改良地基的现场全尺寸试验
为验证设计效果，在钻孔资料确定的“最不利”区域修建了试验堤坝，几何特征如下：
边坡比：1V:1H
高度：4.25m（+1.00m至+5.25m）
平面尺寸：21.5m×31.5m
填土与软至硬塑粘土总厚度：24.8–26.2m
在111天的监测期内，使用振弦式孔隙水压力计、伸缩计与沉降板监测总沉降与孔隙水压力。
图2(a)：试验堤坝
图2(b)：监测仪器的安装
Settle3改良地基沉降建模
Settle3中模拟的堤坝几何形状见图3，主要参数与实测刚度值列于表1。
图3(a)：试验堤坝剖面
Settle3的关键功能：
柔性基础：实现软弱地基沉降的真实模拟。
复合模量方法：基于现场模量试验结果对改良区建模。
自定义三维几何：使用实际堤坝几何形状进行模拟。
现场实测与Settle3模拟结果对比
图3对比了现场沉降监测数据与三维模型预测值随时间的变化。
实线：表面监测点沉降实测值
虚线：同位置的模型计算值
带三角形的实线：伸缩计读数
图3：沉降–时间曲线：Settle3模型与现场数据对比
主要发现
伸缩计记录的沉降小于测量点，因为其安装在堤坝范围之外。
实测沉降普遍比模型预测低约30%。
约三分之二的总沉降来自未处理的下部土层，其余三分之一源于上部改良区的压缩。
结论
通过结合Settle3的先进沉降建模与全面的现场监测，伊兹密尔港工程团队能够准确评估堆场地基改良设计的有效性。本案例研究凸显了柔性、数据驱动的建模与严格验证在复杂土质条件下的重要性。
借助Settle3，工程师可以有效衔接预测分析与实际表现，即使在最具挑战性的地基条件下，也能实现安全、可靠且经济的成果。对于寻求降低高价值基础设施项目风险的团队而言，Settle3将复杂的沉降问题转化为可验证、可操作的解决方案。
来源：Kurt Bal等人(2018)《夯实碎石桩性能监测：堆场案例研究》。
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