河南省某高速公路軟土路基沉降過程模型擬合

王小成

(河南省焦作市公路建設(shè)第二工程處，河南焦作 454000)

軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土的總稱，主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成，在我國(guó)分布廣泛。近些年來，在軟土地區(qū)修建的高速公路日益增多，盡管公路的修建為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)，但是路基的沉降，尤其是工程結(jié)束后的路基沉降問題沒有得到有效解決。軟土路基沉降在外荷載作用下持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。工程結(jié)束后的高速公路沉降給交通運(yùn)輸造成很大的危害，因此有必要在進(jìn)行地基處理時(shí)就要對(duì)路基的沉降進(jìn)行較為準(zhǔn)確的計(jì)算和預(yù)測(cè)。

地軟土路基的沉降主要取決于使土體產(chǎn)生變形的原因及土體本身形狀兩個(gè)方面。土體產(chǎn)生變形的原因是土體中應(yīng)力狀態(tài)的改變，如地表荷載在第幾種產(chǎn)生附加應(yīng)力，地基中地下水位的變化、振動(dòng)對(duì)地基的影響等，土體本身的特性主要指土體在附加應(yīng)力作用下產(chǎn)生的效應(yīng)。對(duì)于飽和的地基土而言，土體在附加應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生剪切變形，當(dāng)土壤中的孔隙水逐漸消失時(shí)還會(huì)產(chǎn)生骨節(jié)變形;隨著時(shí)間的推移還會(huì)產(chǎn)生蠕變變形。

1 軟土路基沉降影響因素分析

根據(jù)以往的研究成果，本研究選取填土?xí)r間、填土量與沉降高度作為預(yù)選因子，并就三者的關(guān)系進(jìn)行了分析，三者相關(guān)性見表1。與其他研究結(jié)果不同的是，本研究沉降量與填土厚度關(guān)聯(lián)性不高，可能是因?yàn)楸韭范诬浲梁穸容^小，軟土變形產(chǎn)生的應(yīng)力不足以成為路基沉降的主導(dǎo)因素。由表1可知，相比于填土高度，沉降量和觀察時(shí)間的關(guān)聯(lián)度最大，達(dá)到了0.97，這說明時(shí)間才是影響軟土路基沉降的主要因素，這和翁孝林等研究結(jié)論吻合。

表1 預(yù)選因子相關(guān)性分析結(jié)果

2 軟土路基沉降影響模型擬合

由圖1可知，隨著填土?xí)r間推移，路基的沉降量越來越大，0 d～50 d的時(shí)間內(nèi)，路基沉降量變化最大，到了250 d左右，路基開始沉降趨于停止。

圖1 填土?xí)r間與沉降量的關(guān)系

二者擬合模型為:y=-0．000 6x2+0．405 3x+2．221 4，R2=0.984。由R2=0.984可知，方程能很好模擬該高速公路軟土路基的沉降情況。方程結(jié)果表明，到填土700 d左右，軟土路基趨于平穩(wěn)，因此要達(dá)到平穩(wěn)，該路段還要經(jīng)過一年作用的時(shí)間。為保障通車安全，工程方可采用各種措施提前實(shí)現(xiàn)軟土路基的穩(wěn)定。

3 建議

1)加強(qiáng)地質(zhì)勘查，全面了解地基情況。地基沉降是路基沉降的主要部分，因此要控制路基沉降就必須控制好地基沉降。因此，對(duì)于地質(zhì)資料不全或者較地質(zhì)條件特殊的地段，加大勘察密度和勘察范圍，全面掌握地基物理學(xué)指標(biāo)及變化情況，為地基沉降分析提供依據(jù)。

2)地基沉降控制。對(duì)地基進(jìn)行加固處理是控制地基工后沉降最直接有效的方法。加固的方法包括最基本的地基重型碾壓，深層攪拌樁、CFG樁、強(qiáng)夯處理等，可以加快地基沉降，滿足地面鋪設(shè)所要求的地基沉降及不均勻沉降的要求。

3)加強(qiáng)施工管理。路基沉降與施工質(zhì)量密切相關(guān)。要確保路基沉降達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，必須加強(qiáng)施工管理，確保在大規(guī)模施工前，進(jìn)行施工工藝實(shí)驗(yàn)，并在施工過程中遵守相關(guān)施工規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)保證路基填筑完成后有12個(gè)月以上的觀察期和調(diào)整期，分析評(píng)估路基沉降是否滿足高速公路路面鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。