浅析路基沉降变形机理

浅析路基沉降变形机理

摘要：路基是高速公路最主要的构筑物，直接影响着高速公路工程质量、使用寿命、修建期和运营期的安全性。文章介绍了路基沉降的影响因素和作用机理，为施工阶段及时掌握路基沉降变化幅度而提高高速公路建设质量。

关键词：高速公路，路基沉降

中图分类号:TU74 文献标识码：A

0引言

我国高速公路建设经过几十年的快速发展，在取得辉煌成绩的同时，也积累了大量宝贵的建设经验。特别是近年来，随着息化施工技术的研究和发展，并逐步运用到实际工程建设中，提高了工程建设的质量，提高了经济效益降低了工程造价。路基是路面结构的基础，与路面结构共同承受车辆荷载。路基的质量与稳定情况将会对路面的整体性和质量产生重要的影响，进而会对整条公路的行车安全产生与使用寿命产生影响。因此，路基必须具有足够的强度和稳定性，保证公路的工程质量和安全运营。

1 路基沉降稳定影响因素

路基的稳定性受到地基承载力和路基填土性质的共同影响，当地基的承载力较差时，路基的整体稳定性必然会降低，当受到外部荷载作用时，可能会导致路基出现失稳现象。因此在公路工程施工过程中，要综合研究、分析影响路基沉降变形的因素，针对实际情况采取相对应的措施，确保路基的强度和稳定性。影响路基沉降稳定的因素可大概分为自然因素和人为因素两大类。

1.1自然因素

①地理条件

地形地貌不仅会对路线的规划设计产生影响，而且也会对路基的规划设计产生影响。水和温度的差异性情况在地势海拔不同的地区体现的特别明显。

水文条件

水文条件是指公路沿线的地表水排泄，江河的洪水位、常水位、积水以及河岸淤泥等情况；地下水的移动规律、有无裂隙水、层间水、泉水等。

②气候条件

一年四季，气候随着季节的变更在不断的发生改变，气候的变化也导致了路

基的水温情况也是在不断的发生改变。路基的温度会随大气温度的变化而发生改变，导致路基内部出现温度梯度，受温差的作用，水分的分布将会因温度的变化而发生改变，从而使土体的湿度分布改变，进而影响路基的稳定性。

③土壤类别

土是公路路基填筑的主要材料，土的性质视其类别而定，而且将会对路基路面的强度和稳定性产生重要的影响。砂性土的强度、水稳定性和粘性都比较好，是填筑路基最合适的材料。

1.2 人为因素

①荷载作用

路基所承受的荷载分为静载和动载两种类型，静载是由路基路面的自重引起的，随着深度的加深，其在路基内部产生的应力呈递增趋势；动载是由汽车荷载引起的，随着深度的加深，其在路基内部产生的应力呈递减趋势；动载产生的应力在路基内部的作用深浅与车型存在相对应的关系。随着国民经济的快速发展，交通量在不断的增加，路基在反复承受着大量重型及超载车辆的动载，这种现象的持续发展将对路基的稳定性造成严重的影响。

②施工方法

采用正确的填筑方法、填筑速率及合适的施工机械，是保证路基稳定性的重要因素。公路路基的填筑常采用从低到高的水平分层填筑法，通过一定的措施将土体含水量控制在设计要求的范围内，然后采用恰当的压实方法以确保达路基的压实度达到相关技术规范的要求。相反，如果填筑方法不正确，填筑速率过快或者压实不充分，都会对路基的稳定性造成影响，严重的会引起路基路面出现破坏现象。

③养护措施

对于路基路面出现的问题，及时的在养护阶段采取相应的措施进行处理，使路基的强度和稳定性满足相应的要求，从而保证公路的正常使用。

2.2 路堤的沉降机理

2.2.1 路堤的沉降阶段

土体既具有弹性体的变形特征，又具有塑性体的特点，还具有粘滞性体的性质，所以土体不是单一的特征体，而是一个复合的粘弹塑体。根据变形特征的变化，路基的变形过程如下：

①塑性-弹性变形阶段

在公路的填方施工过程中，首先是经过现代化的填筑、压实处理，这个阶段的土体变形主要表现为塑性变形。随着填筑施工的继续进行，填方高度也在逐步上升，处于下方的土体开始受到上方土体的自重荷载，进而使土体产生弹性压缩变形。路基土体的压缩量随着填土高度的增加，呈增长趋势，根据横断面的填土比例，路堤中央的变形要大于两侧。

②不均匀变形阶段

不均匀变形的出现是因为在路基施工过程中，无法保证填料的绝对均匀性，而且路基的侧方向上是无约束的，所以填料的不均与性就会导致路堤内部可能会出现局部应力集中的现象，而在路基的横断面上无约束就会导致边坡出现应力下滑的趋势；综合作用下使土体产生剪切变形，引起不均匀沉降。

③蠕变阶段

蠕变是指在应力不变的前提下，应变随时间呈逐渐递增的现象。由于影响土体蠕变的因素非常多，其过程也非常的复杂，并不能解释为单一的变形，其中依然有弹塑性变形。

2.2.2 路堤的沉降分类

路基沉降按其时间顺序可以划分为施工期沉降和工后沉降。

①施工期沉降：是指在路基填筑期各个阶段产生的沉降总和，施工期的沉降主要是在填筑和压实阶段产生的，其结束指标为填筑完成、荷载施加完毕。

②工后沉降：是指公路施工完成后，在动载、静载以及内部应力在很长一段时间的作用下产生的沉降总和。工后沉降是评价一条公路质量的重要指标，也是信息化施工技术里重要的研究对象。

2.2.3 影响路堤沉降的因素

大量的研究表明，对路堤的沉降产生重要影响的因素有

①干湿状态受季节、气候的影响，地下水和地表水都在不断的发生改变，路基的含水量也会随之发生相应的变化，路基土体内的有效应力也将发生重分布，进而会使土体发生沉降。路基中地下水含量的变化情况是影响路基不均与沉降的重要因素之一，当路基中含水量超过一定标准时，将会使土体的强度和稳定性降低，有效应力也将发生重分布，从而使路基出现不均匀沉降现象。

②路堤填料

路堤填筑施工中，实际工程通常选用该条线路的挖方土体或其他矿渣进行填

筑，而这些填料的性质和级配参差不齐，这些都是影响路堤沉降的重要因素。首先，当选用的路基填料级配较差时，分层压实的厚度比如果选择较大，填料中的小颗粒物质就会不容易充分压实，在后期荷载的反复作用下，将会引起路基的不协调沉降。其次，由于回填料的性质差异性较大，特别是出现膨胀土、软土等土体时，一旦出现局部排水不畅时，便容易导致路堤出现沉陷等破坏现象。

③压实度

如果填土的压实度未能达到规范的要求，在附加应力引起土体中有效应力发生改变的情况下，往往会导致填方路基出现不均匀沉降变形，进而造成对路基路面的破坏。

④侧向变形

由于路基结构的特点，对侧方向的填土段约束不足，更存在无约束的情况，从而导致路堤内部出现局部应力集中的现象，使边坡出现应力下滑的趋势；从而导致土体产生剪切变形，引起不均匀沉降。

3 小结

本文详细的介绍了影响路基沉降稳定因素和机理，研究分析表明，在公路工程施工过程中，要综合研究、分析影响路基强度和稳定的因素，针对实际情况采取相对应的措施，确保路基的强度和稳定性。

参考文献

[1] 交通部第二公路勘察设计院.路基(第二版)[M].北京：人民交通出版社,1996

[2] 洪毓康.土质学与土力学.北京:人民交通出版社,2001:106-118