公路软土路基沉降预测方法研究

公路软土路基沉降预测方法研究

李曾夙

哈尔滨市建筑设计院

摘要：随着社会经济水平的提高，道路工程也在逐渐增多，但是在道路施工过程中，施工单位经常会遇到的一个问题就是软土地基，这类地基的承载能力是非常差的，如果我们在施工的时候没有考虑到这个问题、也没有采取科学合理的措施对这些软土地基进行处理，那么很有可能会导致道路施工质量不合格，所以说软土地基的处理是道路施工中非常重要的一道工序。这就要求相关的专业人员对整个工程的施工过程加以关注，我们总结了一些软土地基沉降预测方式，在本文则重点分析不同方法的优缺点，希望能够为软土地基施工提供一定的参考价值。

关键词：公路；软土路基；沉降预测方法

前言：公路路基是路面的基础，其基本作用是承受来自路面的载荷，确保路面的强度和稳定性。但是软土路基的工程性质比较差，在通车之后容易产生较大的沉降，从而造成路面破损，因此路基沉降的预测与控制是软土地区公路建设的一个关键问题，也是日前亟待解决的一大难题。由于理论计算方法本身的局限性和工程地质条件的复杂性，完全依靠理论方法很难准确预测路基沉降，因此根据路基前期实测沉降来预测后期沉降直至最终沉降具有重要意义。

1.软土地基施工过程中所存在的问题

1.1地基承载能力低，难以施工

软土层的一个特点就是内部的含水量相对来说是偏高的，也就造成了在进行压实工作的时候难度会增加，但是压实工作可以说直接决定了道路的平整性，是十分重要的工作，但是就目前我国市政道路的施工来讲，一方面软土地基的压实难度特别大，另一方面就是施工人员的专业技术以及自身能力是十分有限的，所以说在进行软土地基的压实工作方面，我国取得的成效还是不够好，这也导致了市政道路施工的质量以及应用标准都是不能够满足相关要求。并且软土地基一般上都是出现在南方的一些区域，受到地理环境等一些原因的影响，再加上在施工过程中不能够掌握天气状况的变化，一旦在施工的过程中恰好遇到了雨水多发的季节，就会导致软土地基中还会出现大量的积水，不仅工作难度会增加，并且道路中的一些材料还会得到腐蚀，使工程的整体性能都有所减少。

1.2工程设计不够合理

原本软土地基的施工难度就相对更高，所以在市政道路的施工设计需要更加合理，这样才可以防止软土地基中各种施工问题的发生，所以说工程设计作为软土地基施工的关键因素有着不可相比的重要性，但是由于目前施工中存在的种种问题以及施工过程中各个环节所对应的土质情况有很大的差别，所以说路基的强度也是存在差异的，如果整个项目全是按照相同的设计思路必然会造成很多问题，从而影响市政道路工程的顺利进行。并且现在很多设计人员为了能够省时间，可能只是按照自己脑海中的设计方案进行设计的，并没有对实际情况进行考察，也就是说设计稿并没有结合实际的地理环境以及天气状况等多方面的因素，很多方案都是在理想状态下进行设计的，这样工作人员在面对突发状况的时候并没有相应的应对措施，从而耽误整个工程的实施。

1.3软土的薄厚不均匀

软土地基之所以在处理的时候十分麻烦，关键就在于软土地基的组成成分是十分复杂的，因为它的上层和下层的土地在结构方面可能会存在很大的差异，这样造成的结构就是软土层的薄厚分布的不均匀，因为这反映的问题就是承受力分布不均匀的状况，所以说在市政道路的施工过程中很容易因为这个问题影响到施工的功能和质量。我们知道在市政道路的施工中，地基可以说是施工的基础，如果我们对于软土的施工方式选择的不合适的话就会加剧道路出现沉降的概率。并且软土层的天然空隙以及粘结系数很小，要是处理不好的华，就会导致道路工程施工完成后重新出现不均匀沉降，这也就说明了之前的所有努力以及工作都前功尽弃了，工程的质量是不满足国家要求的，因此我们要针对软土分布不均匀的情况选择合适的处理方案，并且还要探究软土层出现的原因，防止沉降事件的发生。

2.公路软土地基沉降预测方法

2.1沉降计算的理论公式法

软土地基沉降计算是根据土地的固结压缩原理，采用压缩曲线法将压缩试验中应力和应变的关系转换为应力与孔隙比的关系，得到e-p曲线，然后再根据压缩曲线进行相应的沉降曲线，在计算的同时重新转化为应力与应变的关系。通常在工程上，人们会选择分层总和法作为这种方法的代表，进行路基预测。分层总和法的具体预测方法是什么呢？实际上，分层总和法将地基土假设为直线变形体，然后利用e-lgP曲线预测地基沉降的一种传统方法。分层总和法的理论基础是弹性理论，先假设土地受力变形是符合一维压缩规律的，并且只是在有限的厚度内发生载荷下的变形，然后以该厚度作为标准，将压缩层内的地基土进行分层处理，分别求出不同分层的应力，最后使用土体应力-应变关系求出各个分层的变形量，最后将所有变形量加起来，它们的总和就是地基的最终沉降量。但是有一个缺点就是这种方式是在理想条件下完成的，实际上，地基中的土受到附加应力之后，产生的变形并不是弹性变形，并且侧向压缩对于固结沉降的影响也是很大的，因此，在实际的工程中，需要考虑到实际的情况以及工作需求，合理选择模拟单元的应力路径，需要尽可能与实际情况相符合。

2.2沉降计算的数值分析法

我们上述讲到的理论公式发操作比较简单，公式比较简便，同时选择参数少，预测结果可以通过相关试验得知，但是这种方法存在很多的人为因素，所以在实际使用的时候会存在很大误差，预测结果不够准确，是不利于工程施工的。并且随着计算机技术的发展，传统的理论公式法显得有些落后，而利用数值分析法对路基沉降进行预测具有更大的优势，使得求解也更加方便简洁，减少了人为失误的发生，通过相关研究的推进，目前人们总结出的数值分析法共有5中，其中最常用的数值法有差分法和有限元法。在对软土地基的研究中，在1965年，两位科学家通过差分法得到了非线性一维固结曲线；1974年另一位科学家以不同的理论，通过有限差分法得到了固结曲线。而有限元法在目前的公路路基沉降预测中的应用范围十分广泛，它和传统理论公式法不同，它解决了非线性问题，使得其适用范围更加广泛，并且通过不同国家的科学家的不断研究与摸索，目前此方法得到了很大的进展，国内也成功应用了该方法。

2.3基于实测沉降时间过程的各种经验推算法

由于使用数值分析法需要使用到大量的参考值以及数值，所以整体而言计算量是很大的，并且选择参数的时候需要考虑到众多因素，且比较困难，因此这些方法仅仅应用在理论研究和大型工程上，对于涉及到众多细节的小型工程，该方法是不适用的。因此，一些学者提出通过以往的沉降预测资料来预测沉降的新方法，经过归纳，得知了经验公式法和神经网络法两种。人们在长期的工作中，发现公路路径的沉降曲线具有一定的规律，所以人们假设公路沉降规律符合已知的一种沉降曲线，然后根据曲线的走向模拟出相应的数据，并列出相应的沉降函数，利用函数以及前期的沉降资料得知建设完工后的沉降发展。根据网络计算方式，对公路软土地基的沉降做出进一步的分析及预防措施。

总结

软土地基是目前公路施工中一个很常见的环节，并且还是一个基础性的环节，它的平整度以及稳定性不仅可以用来评价道路的施工质量是否合格，还可以保证道路安全。一旦在施工过程中没有处理好软土地基，那么就有可能会发生沉降，这会对整个建筑工程带来巨大的影响，并且对于工程造成的损失是没办法进行弥补的，因此我们在施工的过程中应该根据实际情况选择合适的预测方法，从而采取科学有效的处理方法，保证软土地基的稳定性。

参考文献：

[1].刘全.高速公路软土路基沉降预测方法研究[D].河海大学,2004.

[2].李慧.高速公路软土地基沉降预测方法研究及应用[J].新疆交通运输科技,2017:119.