路基沉降規(guī)律影響因素分析研究

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摘要：路基為按照路線位置和一定技術要求修筑的作為路面基礎的帶狀構(gòu)造物?？刂坡坊谑褂闷趦?nèi)不發(fā)生較大沉降和不均勻沉降，是保證路基安全、穩(wěn)定的關鍵。為此需準確地評測地基固結(jié)度，判斷工后沉降是否小于允許值，并合理確定路面施工時間。堆填預壓過程將引起土體內(nèi)超孔隙水壓力急劇增大，而堆填完成后，超孔隙水壓力不斷消散，當超孔水壓力消散為零時，土體固結(jié)完成。因此研究路基沉降規(guī)律影響因素不僅具有巨大的經(jīng)濟技術價值， 還具有較高的社會效益。本文分析了路基沉降規(guī)律影響因素， 并提出采取相應措施。

關鍵詞：路基沉降 規(guī)律影響 因素分析 控制措施

路基沉降是道路工程中的重點監(jiān)測對象，如何做好路基沉降的預測，及時采取措施對路基沉降進行處理，對加快施工進度，保證施工質(zhì)量，確保施工安全具有重要的意義。

一、路基沉降規(guī)律影響因素

1.路基填料參數(shù)的不確定性。不同的施工地點，不同的施工環(huán)境，不同的施工方法下路基填料的參數(shù)都不同。數(shù)值計算的參數(shù)確定只能依靠大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，結(jié)合現(xiàn)狀土的實驗室測試結(jié)果。路基沉降數(shù)值計算的精度很大一部分取決于土體參數(shù)統(tǒng)計分析的精度。這些參數(shù)包括容重，彈性模量，泊松比以及強度，內(nèi)摩擦角等。通過研究發(fā)現(xiàn)，泊松比的變化對數(shù)值計算的結(jié)果影響不大，且泊松比統(tǒng)計分析的變異性很小。但彈性模量與強度系數(shù)的變化范圍較大，對數(shù)值計算的影響是顯著的。與此同時，路基沉降呈現(xiàn)一定的整體性，受一定范圍內(nèi)路基填土整體的特性影響，但是填土的特性在整體范圍內(nèi)又呈現(xiàn)出明顯的空間差異，不同位置處的土體的特性各不相同。因此，土體材料參數(shù)通常需采用隨機場模型加以模擬。但在地基沉降未能全面實現(xiàn)概率分析以前，基于參數(shù)的反演分析方法亦是解決參數(shù)不確定性問題的較好途徑。

2.加筋處理的影響。將土工格柵視為線彈性體，認為格柵單元只能受拉，不能受壓，不具有抗彎剛度，是只能沿軸向變形的一維單元。即單元只有長度，沒有厚度，是不能承受拉力的一維單元，兩接觸面間假設為無數(shù)微小的彈簧所連接。這里取經(jīng)驗值1000 kN/m，經(jīng)計算所得的路堤加筋與未加筋兩種情況的沉降曲線如圖1所示，其中1線代表加筋的沉降曲線，2線代表了未加筋的沉降曲線。從圖1可以看出，路堤加筋后地表沉降有明顯的減少趨勢，路堤中心下地基最大沉降量減少了約19.1%。另外，需要特別指出的是加筋效果與加筋模量和加筋層數(shù)和位置有關。土中的加筋必須能承擔一定的拉力才能發(fā)揮作用，毫無疑問加筋的抗拉模量對加筋效果有著重要的影響。把加筋視為線彈性體，彈性軸向剛度越大，加筋的效果越明顯，對水平位移和豎向沉降的抑制消減作用越大。

圖1 受加筋影響的沉降曲線

二、路基沉降的預防及控制措施

1.軟基處理：多采用水泥土攪拌法，橫向結(jié)構(gòu)物下常采用高壓噴射注漿法進行加固。水泥土攪拌法分為噴粉型攪拌法和噴漿型攪拌法，適用于加固飽和軟黏土，如淤泥質(zhì)土、粉土，素填土、黏性土、飽和黃土以及無流動地下水的飽和松散砂土地基等。注漿噴射法受土質(zhì)影響較小，除適用于水泥土攪拌法適用的土質(zhì)外，還可用于砂土及砂卵石土，加固強度較高，成本也較大。兩種加固方法都必須嚴格監(jiān)控水泥用量、噴漿壓力、噴漿速度及成樁長度，攪拌樁施工還要嚴格執(zhí)行復攪程序，以保證成樁質(zhì)量。

2.土的加筋法：路基通常將土工格柵用于地基、邊坡的加固和強化，依靠其抗拉性限制土的側(cè)移，改善土的力學性能，提高土的強度和穩(wěn)定性。其優(yōu)點是造價低，施工快捷方便；缺點是受紫外線照射易衰化，因此需妥善保管，不可長期暴露在外。

3.沉降監(jiān)測

（1）填筑路堤前， 承包人應在清理好的地表上安裝沉降板。沉降板應由承包人提供并符合圖紙或監(jiān)理工程師的要求。如果監(jiān)理工程師認為在某些橋頭高路堤需要同時監(jiān)測孔隙水壓力時，承包人應按監(jiān)理工程師的要求埋設孔隙水壓力計及其觀測設備，并與沉降同步觀測。

（2）在超載預壓路段， 沉降板應安裝在路基頂部中心線上，縱向間距為200m。 橋頭引道路堤， 第一塊沉降板從距橋臺臺背10m處開始， 按路基中心線、左右兩側(cè)路肩內(nèi)緣設置， 其后以50m的間距設置沉降板。施工過程中，應對沉降板采取可靠的保護措施，不使其變形和損壞。承包人應承擔由于未按要求進行沉降監(jiān)測而造成沉降期延長和任何施工延誤的全部責任。

（3）承包人應在路堤兩側(cè)趾部及距路堤兩側(cè)趾部5m處設置砼側(cè)向變位樁。其縱向間距不得超過100m， 橋頭引道地段不得超過50m。承包人應對側(cè)向變位樁按三維控制， 與沉降同步觀測。

4.曲線擬合法預測工后沉降

（1）觀測斷面的設置。某公路路基為填方路堤。填土材料為粘性土。填土高度達到5m。路堤邊坡為雙坡，分別為1：1.5、1：1.75.路面橫坡坡度為2.0%。為保證填方路堤和坡面穩(wěn)定，在路中線和兩側(cè)路肩打入沉降板，在兩側(cè)坡腳部位打邊樁，沉降板和邊樁的材料均為鋼筋混凝土材料。

（2）典型斷面沉降曲線擬合與預測。對該斷面的某一個監(jiān)測點進行分析預測。目前可以采用多種軟件和工具對數(shù)據(jù)進行曲線擬合，圖2便是利用此軟件對數(shù)據(jù)進行曲線擬合的結(jié)果。從圖2可以看出，四條擬合曲線都基本能夠反映實際曲線的變化趨勢。對數(shù)、二次多項式、三次多項式的擬合曲線更接近于實際曲線，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，對數(shù)、二次多項式、三次多項式的相關系數(shù)均大于0.95，相關程度已經(jīng)非常接近于1，說明采用該曲線擬合是比較合理的。將根據(jù)擬合的多項式方程對后期沉降的預測值與后期實際沉降值進行對比，差值在誤差允許范圍內(nèi)。說明預測結(jié)果具有一定參考價值。

圖2 斷面0數(shù)值擬合曲線圖

如何控制路基沉降是關鍵問題，應根據(jù)不同斷面的具體情況采用相應的處理措施。對于路基填高較大的斷面，在其沉降變形可能出現(xiàn)較大變化的填筑高度區(qū)間應給予重視；在路基處理方面，也應注意到過多的采用加筋處理對于減小路基沉降效果并不明顯，而且會造成不必要的浪費；如何充分利用地基本身的力學特性，是控制路基沉降的一個有效途徑。

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