路基沉降规律影响因素分析

路基沉降规律影响因素分析
如何做好路基沉降的预测，及时采取措施对路基沉降进行处理，对加快施工进度，保证施工质量，确保施工安全具有重要的意义。

一、路基沉降规律影响因素
1.路基填料参数的不确定性。

不同的施工地点，不同的施工环境，不同的施工方法下路基填料的参数都不同。

数值计算的参数确定只能依靠大量的数据统计，结合现状土的实验室测试结果。

路基沉降数值计算的精度很大一部分取决于土体参数统计分析的精度。

这些参数包括容重，弹性模量，泊松比以及强度，内摩擦角等。

通过研究发现，泊松比的变化对数值计算的结果影响不大，且泊松比统计分析的变异性很小。

但弹性模量与强度系数的变化范围较大，对数值计算的影响是显著的。

与此同时，路基沉降呈现一定的整体性，受一定范围内路基填土整体的特性影响，但是填土的特性在整体范围内又呈现出明显的空间差异，不同位置处的土体的特性各不相同。

因此，土体材料参数通常需采用随机场模型加以模拟。

但在地基沉降未能全面实现概率分析以前，基于参数的反演分析方法亦是解决参数不确定性问题的较好途径。

2.加筋处理的影响。

将土工格栅视为线弹性体，认为格栅单元只能受拉，不能受压，不具有抗弯刚度，是只能沿轴向变形的一维单元。

即单元只有长度，没有厚度，是不能承受拉力的一维单元，两接触面间假设为无数微小的弹簧所连接。

这里取经验值1000 kN/m，经计算所得的路堤加筋与未加筋两种情况的沉降曲线如图1所示，其中1线代表加筋
的沉降曲线，2线代表了未加筋的沉降曲线。

从图1可以看出，路堤加筋后地表沉降有明显的减少趋势，路堤中心下地基最大沉降量减少了约19.1%。

另外，需要特别指出的是加筋效果与加筋模量和加筋层数和位置有关。

土中的加筋必须能承担一定的拉力才能发挥作用，毫无疑问加筋的抗拉模量对加筋效果有着重要的影响。

把加筋视为线弹性体，弹性轴向刚度越大，加筋的效果越明显，对水平位移和竖向沉降的抑制消减作用越大。

图1 受加筋影响的沉降曲线
二、路基沉降的预防及控制措施
1.软基处理：多采用水泥土搅拌法，横向结构物下常采用高压喷射注浆法进行加固。

水泥土搅拌法分为喷粉型搅拌法和喷浆型搅拌法，适用于加固饱和软黏土，如淤泥质土、粉土，素填土、黏性土、饱和黄土
以及无流动地下水的饱和松散砂土地基等。

注浆喷射法受土质影响较小，除适用于水泥土搅拌法适用的土质外，还可用于砂土及砂卵石土，加固强度较高，成本也较大。

两种加固方法都必须严格监控水泥用量、喷浆压力、喷浆速度及成桩长度，搅拌桩施工还要严格执行复搅程序，以保证成桩质量。

2.土的加筋法：路基通常将土工格栅用于地基、边坡的加固和强化，依靠其抗拉性限制土的侧移，改善土的力学性能，提高土的强度和稳定性。

其优点是造价低，施工快捷方便；缺点是受紫外线照射易衰化，因此需妥善保管，不可长期暴露在外。

3.沉降监测
（1）填筑路堤前，承包人应在清理好的地表上安装沉降板。

沉降板应由承包人提供并符合图纸或监理工程师的要求。

如果监理工程师认为在某些桥头高路堤需要同时监测孔隙水压力时，承包人应按监理工程师的要求埋设孔隙水压力计及其观测设备，并与沉降同步观测。

（2）在超载预压路段，沉降板应安装在路基顶部中心线上，纵向间距为200m。

桥头引道路堤，第一块沉降板从距桥台台背10m处开始，按路基中心线、左右两侧路肩内缘设置，其后以50m的间距设置沉降板。

施工过程中，应对沉降板采取可靠的保护措施，不使其变形和损坏。

承包人应承担由于未按要求进行沉降监测而造成沉降期延长和任何施工延误的全部责任。

（3）承包人应在路堤两侧趾部及距路堤两侧趾部5m处设置砼侧向变位桩。

其纵向间距不得超过100m，桥头引道地段不得超过50m。

承包人应对侧向变位桩按三维控制，与沉降同步观测。

4.曲线拟合法预测工后沉降
（1）观测断面的设置。

某公路路基为填方路堤。

填土材料为粘性土。

填土高度达到5m。

路堤边坡为双坡，分别为1：1.5、1：1.75.路面横坡坡度为 2.0%。

为保证填方路堤和坡面稳定，在路中线和两侧路肩打入沉降板，在两侧坡脚部位打边桩，沉降板和边桩的材料均为钢筋混凝土材料。

（2）典型断面沉降曲线拟合与预测。

对该断面的某一个监测点进行分析预测。

目前可以采用多种软件和工具对数据进行曲线拟合，图2便是利用此软件对数据进行曲线拟合的结果。

从图2可以看出，四条拟合曲线都基本能够反映实际曲线的变化趋势。

对数、二次多项式、三次多项式的拟合曲线更接近于实际曲线，根据数据显示，对数、二次多项式、三次多项式的相关系数均大于0.95，相关程度已经非常接近于1，说明采用该曲线拟合是比较合理的。

将根据拟合的多项式方程对后期沉降的预测值与后期实际沉降值进行对比，差值在误差允许范围内。

说明预测结果具有一定参考价值。

圖2 断面0数值拟合曲线图
如何控制路基沉降是关键问题，应根据不同断面的具体情况采用相应的处理措施。

对于路基填高较大的断面，在其沉降变形可能出现较大
变化的填筑高度区间应给予重视；在路基处理方面，也应注意到过多的采用加筋处理对于减小路基沉降效果并不明显，而且会造成不必要的浪费；如何充分利用地基本身的力学特性，是控制路基沉降的一个有效途径。

参考文献：
[1]李云峰，胡瑞宁. 路基不均匀沉降的原因及处理措施[J]. 重庆交通学院学报，2006（6）：85-87.。