探析公路工程软土路基沉降处理方法

1、探析公路工程软土路基沉降处理方法 摘要：软土路基沉降的计算对道路设计、施工非常重要。本文具体分析研究了公路工程软土路基沉降处理方法。 关键词：公路工程；软土路基；沉降处理 中图分类号： p642.26 文献标识码： a 文章编号： 一、公路工程软土路基沉降的基本特征 一般地， 软土具有如下变形特征： 1、沉降量大。因软土主要组成为粘粒及粉粒， 且粘粒含量高， 天然含水量大， 一般孔隙比e 1. 0， 故受荷后压缩量大， 其沉降量远超过一般路堤的沉降量。 2、侧向变形大。饱和软土受荷初期， 土中水来不及排出， 土体易被于侧向挤出， 并随着水的逐步排出，土体收缩， 竖向沉降进一步发展。 3、渗透性

2、低， 压缩稳定所需时间长。因颗粒组成以粘粒为主， 尽管孔隙比大， 但单个孔隙却很小， 水在空隙中流动困难， 因此受荷后水难以很快排出， 沉降发展缓慢。 在路堤荷载作用下， 地基土中的应力状态发生变化， 从而引起地基变形， 出现路基沉降。大量现场沉降观测资料表明， 软土路基沉降变化基本经历了发生-发展-稳定-极限的过程。 1、发生阶段。刚加载时， 测点土体处于弹性状态， 土中孔隙水来不及排除， 由于土体的侧向变形使土体发生瞬时剪切变形， 在荷载增加的最初阶段， 沉降呈线性增加。 2、发展阶段。随着荷载的不断加大和时间的延长， 地基土中孔隙水被逐渐排出， 超静孔隙水压力逐步减小， 土体逐渐压密产生

3、体积压缩变形， 进入弹塑性状态。随着塑性区的不断开展， 测点的沉降速率快速增大。 3、稳定阶段。当加载不再增加， 孔隙压力接近完全消散时， 固结过程尚未完全完成， 且土骨架粘滞蠕变开始出现， 测点的沉降量将随着时间的推移而继续增加， 但沉降速率逐渐变小。 4、极限状态。当沉降时间足够长时， 沉降量达到极限状态， 沉降速率降为零， 此时的沉降量为地基的最终沉降量。 二、软土沉降机理的概述与分析 软土地基总沉降量包括瞬时沉降量、固结沉降量及次固结沉降量三部分：s（t）=sd+ss+sc sd地基的瞬时沉降量。瞬时沉降是由于剪切变形引起的土的侧向挤出而产生的附加沉降。对瞬时沉降量的影响因素很多，一般

4、用弹性计算公式，但计算结果很难验证。所以常常是以固结沉降量乘以大于1 的修正系数，以此考虑瞬时沉降量。 ss地基的次固结沉降。次固结是颗粒结构的粘滞屈服引起的孔隙比变化，因为颗粒能够承受的有效应力与颗粒定向和孔隙比有关，故颗粒的粘滞性重新定向逐渐减小颗粒骨架的承载力，并使一部分粒间压力有转到孔隙水上来的趋势。如果孔隙比减小，此趋势即解除。这是对次固结从微观角度的认识。次固结变形及包括剪应变，也包括体积应变。从工程实际来看，次固结在总沉降中所占比例，一般都小于10%（按50 年计），我国沿海一带的土粒含有较多的粉粒和沙粒，次固结系数较小，在实用期的计算次固结量充其量不超过5%左右，此影响程度远底

5、于总沉降量的计算误差及由于施工不当而产生的附加沉降量。所以，除少数粘粒含量及有机含量较大的土类应认真加以考虑外，一般，对次固结不予考虑。 sc（t）地基的排水固结沉降量。孔隙压力转换成为有效应力，土体逐渐压缩产生的体积压缩变形。 三、软土路基沉降的计算 在不考虑次固结沉降的条件，最终沉降量s可按下式计算： s=msc 式中 sc固结沉降量，mm。 m考虑地基剪切变形及其他影响因素的综合经验系数，它与地基土的变形特性、荷载条件、加荷速率等因素有关，对正常固结或稍超固结土，通常取m=1.11.4。 固结沉降sc目前工程上通常采用单向压缩分层总和法计算，即： 式中 eoi第i层重点的土自重应力所对应

6、的孔隙比； eli第 i 层重点的土自重应力和附加应力之和所对应的孔隙比； hi第i层厚度，mm。 eoi 和eli 可从室内固结试验所得的ec曲线上查得（c为有效固结压力）。 对于一次瞬间加荷或一次等速加荷结束后任何时间的地基沉降量，可按下式计算： st=（m- 1+ut）sc 对于多极等速加荷情况，可按照下式计算： 式中utt时间地基的平均固结度，%；ptt时间的累计荷载，kn/m。 四、公路工程软土路基沉降处理方法 1、软土路基宜提前安排施工， 以利地基加固、预压固结。预压期的确定: 一方面要考虑工后沉降标准； 另一方面又要考虑合理的工期。因此， 确定施工期沉降稳定的标准非常必要。 当地

7、基加固处理方式选定之后， 其沉降规律就基本确定。比如， 对于特定的地基土类型， 当砂井的间距、长度、直径选定后， 地基的固结规律就已确定，固结度仅与时间有关。某高速公路部分路段不同预压时间的固结度、沉降速率及工后沉降， 当预压时间达6、12、18个月时， 沉降速率分别为0. 43 1. 81 mm /d、0. 25 0. 50mm /d、0. 12 0. 34 mm /d， 工后沉降分别为18. 6 54. 3 cm、13. 6 26. 5 cm、8. 6 18. 7 cm。若施工后沉降达到10 cm 的控制标准， 预压期需要2 a以上，在路基大于6m或地质条件较差的路段需要2. 5 3 a。

8、 从沉降过程看， 当路基超过临界高度时， 沉降速率逐渐增大， 满载预压一段时间后， 沉降速率逐渐减小。沉降曲线上一般存在一个拐点， 拐点之前， 增加单位预压时间减少的工后沉降量很大； 拐点之后沉降速率逐渐变小， 增加单位预压时间减少的工后沉降量逐渐减小。因此， 预压时间至少应超过拐点。拐点实际上是沉降速率变化最大的位置， 部分路段拐点时间见表1， 达到拐点的时间一般要7 14个月。 表1不同预压时间的沉降速率及工后沉降量 注: 拐点为满载后月份。 由此来看， 要使工后沉降量满足或接近10 cm的标准， 等载预压1. 5 a是完全必要的， 在地基条件较差或路基高度较低(小于3m)时， 预压时间可

9、减少为1 a， 而地基条件差或路基高度较高(大于6m)时， 预压时间应增加到2 a以上。因此， 合理的施工组织， 确保必要的预压期， 是降低工后沉降最经济有效的措施。 2、软土地基处理前， 除采用水下抛石挤淤方法外， 均应于开工前疏干地表水， 有条件时可采用降低地下水位措施， 如挖槽、井点抽水等。施工现场应按有关规定要求， 做好取土、弃土、堆料及便道的平面布置， 安排好作业顺序及机械运行线路， 施工中不得随意更改。 3、软土路基应有足够的护道宽度。当路基的路肩高程至取土坑或排水沟底的高程之差值小于临界高度时， 护道宽度可按一般规定设置。若高差大于临界高度， 则取土坑必须远离路基。取土坑的位置应

10、保证路基稳定， 可采用圆弧检算法确定。 4、软土路基填筑材料以渗水土或矿渣为宜， 严禁用泥炭及有机质含量较多的土作为填料， 亦不宜采用软土作填料。 5、填筑软土路基时， 应按其地基和路基的后期沉落量所需的土方。地基后期沉落量可取为预计总沉落量与施工阶段观测的沉落量之差。 五、结束语 综合上述，影响路基沉降的因素很多，主要有以下几个方面：软土的工程特性，如土的强度、压缩性、渗透性等；路基的加载方式和加载速度；地基的处理方法；土体的应力历史；施工工期，施工工期直接影响加载速率，因而影响地基的沉降。此外，路基沉降还与路堤的剖面形态有关，如路堤的高度、宽度等，会直接影响地基中的应力分布；以及填料特性和路面结构特性等。以上这些因素有些是无法控制的，有些是在实际工程中可以控制的。因此