路基土的变形原理及路基沉降

287浅析路基土的变形原理及路基沉降李俊岩 济南市城市道路桥梁管理处宋金平 山东省水利勘测设计院王 丽 济南黄河路桥工程公司摘 要：伴随我国经济的高速发展，道路建设成果日益显著，而随着交通运输量的增加和超载、自然等因素，致使道路使用中表现出各种问题，比如路基的不均匀沉降导致的路面病害等，本文通过分析土的变形原理及路基不均匀沉降的特征，对路基不均匀沉降的类型和主要影响因素进行了分析，以供参考。

关键词：路基土；变形原理；路基沉降影响路基沉降的因素较多，比如荷载的大小、路基土的性质、土层分布，以及土的应力历史等等，总之，路基不均匀沉降是由于诸多因素造成的。

通常，路基的不均匀沉降表现以下几种形式，比如路基填土压实度不足、地基存在软土层、地基存在岩溶、路堤填料不均、地下水影响、及复合型几大类型。

因此，了解路基土的性质和导致路基变形的原理，即会清晰地认识路基沉降，进而作出相应的应对策略和预防措施。

1 路基沉降表现众所周知，填土内部发生裂缝是无法避免的，但是通常这种裂缝的程度较小，而当这种裂缝扩大直至导致过大的裂缝出现，则会对路基或路面造成损害，甚至影响公路的根本使用能力。

填土裂缝根据其裂缝部分可分为表面裂缝和内部裂缝，根据走向分为横向裂缝、纵向裂缝，及鬼裂缝，从裂缝成因上看，其又可分成变形裂缝、水力劈裂裂缝、渗流裂缝、滑坡裂缝、干缩裂缝、冰冻裂缝和振动裂缝等等。

在这些多种多样的裂缝形式上，对路基影响最大且出现次数最多的是变形裂缝。

而导致变形裂缝产生的主要原因即是由于路堤的不均匀沉降、或是路基边坡临界状态失衡、抑或是沿路堤的不均匀沉降导致的。

路基沉降的表现多种多样，这就导致路面病害的形式也十分复杂，比如较为常见沥青路面出现的裂缝、变形、松散等情况，一般混凝土路面的病害主要表现类型有两大类，一类是因为路基的结构被破坏或损害，比如常见的变形、开裂或接缝损害等情况，另一类是指表面损坏导致其使用功能受到影响的功能性病害。

在这两大类路面病害中，主要因素即是由于路基不均匀沉降导致的，或是由于路基不均匀沉降和其他因素联合作用导致的，尤其是路面结构的整体变形和破裂路基沉降更是罪魁祸首。

2 填方路基土的变形原理路基土的变形即由于土的压缩性导致的，土的压缩性即指土在压力作用下发生的压缩变形，致使原有体积变小的性质，同时这也是填方路基土变形的根本原因。

导致土体积变小的原因归结起来有3种，即根据土的多孔分散性质，一种是土粒自身的压缩变形导致的土体积变小，一种是是因为土粒孔隙中不容形态的水和气体受到压缩导致的变形，最后一种是孔隙中一部分的水和气体被外力挤出，致使土粒之间距离变小，孔隙体积减少而导致的土体积压缩变小。

这种压缩变形的过程与水和气体的排出速度有关，开始时变形速度较大，然后随着颗粒之间接触点的增加，变形逐渐减弱。

路基土是路面结构的最下层，承受着由面层传下来的车辆荷载和上部结构的自重。

实践证明，没有一个坚实、均匀、的土基，即使采用很坚固的面层，路面结构在车辆荷载作用下，也会很快发生破坏。

实际工程中，无论是水泥混凝土路面还是沥青路面出现的损坏现象，大部分都是由于土基强度不足，稳定性变差，在外荷载作用下产生的过量变形所致。

因此，设计和构筑一个坚实、均匀、稳定的土基，提高土基的抗变形能力，是保证公路路面结构具有良好使用品质的根本措施。

3 路基地基应力负荷作用会导致路基变形，而在在荷载作用以前，地基中本就存在初始应力场，它与土体自重，以及该土地地下水位相关，同时与其地基土层的地质历史也有一定关系。

在荷载作用下，地基中的应力场发生了改变，而被改变的部分即被称为附加应力场，地基土层的形状和应力场的分布与荷载大小息息相关，荷载相同，则地基土层几何形状相同。

在计算荷载作用下欠固结土地基的沉降量时，应考虑土自重引起的这部分固结沉降。

地下水位的变动将改变地基中的应力场，地下水位下降将使地基中部分土层上覆压力增大，地基土产生固结，地面产生沉降。

地下水位上升使地基中部分土层的上覆压力减少，卸载使地基竖向变形产生回弹现象。

不少城市因从地下抽去大量生活用水和工业用水，致使地下水位陡降，引起城市地面大面积沉降。

地基也会因地下水位下降产生地面沉降现象。

其中，附加应力即指车辆或人行荷载在路基内引起的应力增量，是使路基失去稳定产生变形的主要原因。

路基可认为是具有一定宽度的无限长条形基础，其面积上受有分布荷载，且荷载在长度方向的分布规律不变。

288其地基中的附加应力计算是属于平面问题。

载荷在这种作用下，地基中每个垂直于长度方向截面上的附加应力分布，显然是相同的，即在每个垂直截面上，各相应点附加应力值必然相等，如此只需计算地基中一个垂直截面上的附加应力即可。

4 路基沉降地基在顶部荷载和重力的双重作用下，必然会发生压缩变形，进而导致地基沉降，地基沉降用沉降量表示，即地基土压缩变形达到牢固、结实、稳定时被称为最大沉降量，或是最终沉降量。

通常，此种程度的沉降原因可划分为 3 部分，即①主固结沉降 Sc ，主要是指饱和粘性土在载荷作用下，孔隙水被挤出而产生渗透固结的结果。

即孔隙水压力逐渐消散，使土体积压缩而引起的渗透固结；②次固结沉降 Ss ，是指超静孔隙水压力基本消散之后，主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等而引起，它将随时间极其缓慢地沉降；③瞬时沉降 Sd ，是荷载刚加上时，在很短的时间内产生的沉降。

对于饱和土地基，土中水尚未排出的条件下，沉降主要由土体侧向变形引起，这时土体不发生体积变化。

5 结论路基不均匀沉降以填土裂缝为主要表现形式，其中又包含横、纵向变形裂缝，这些都是导致路基严重变形、直至失去公路使用功能的最重要因素，因此在公路路基施工中，必须注重路基施工填土的均匀和结实度，若路基土的压实度不够均匀，那么路基的厚度则会薄厚不均，若地基存在软土层，则这种差异即会在运营时快速的体现出来，进而导致裂缝产生。

同样，路基的刚度差异过大亦会造成纵向裂缝的发生。

所以，了解路基土的变形原理和路基沉降过程和表现形式，是公路施工的有效保障。

参考文献：[1] 钟颂.城市旧道路加铺面层后反射裂缝的防治[J].重庆三峡学院学报,2003(2).[2] 赵花丽,易晓卫.道路“白加黑改造”后路面裂缝的防治[J].山西建筑,2004(9).制定，明确操作规范，加强绩效考核，最终实现项目管理的全面提升，同时在对施工问题解决的进行情况下，不断积累经验，从而实现施工技术及工艺的不断提升。

其次，对项目管理的加强也对保证施工质量起着重要作用，为全面建立质量责任体系目标及质量保证体系提供保障。

同时，在保证施工质量的前提下，对建设项目经济效益上做到充分考虑，从而实现整体协调统一。

3.3 对在岗人员的教育、培训全面提高在岗人员的技术水平和思想道德。

为确保项目施工质量做好充裕的准备。

对企业各个不同岗位的招聘要有严格的标准，并实行岗前培训和在岗培训措施，岗前培训可以为项目施工奠定基础，在岗培训可以提高施工人员的技术水平和思想水平，为施工工作更好地进行增加有力的保障。

4 结束语综上所述，对房屋建筑工程的施工来说，要对各项监控、管控动作效率、质量有所提高，就必须相对采取一些有效措施，进而提高工作人员的技术水平、素质水平，为实现具体的生产和管理做好准备工作。

并对施工物资、现场环境等薄弱环节加强管控，最终形成一完整、系统的施工管理体系，从而保证项目的质量安全。

参考文献：[1] 钟敏. 论加强施工现场管理的途径及其重要性[J]. 科技资讯，2006，18.[2][ 英] 罗德尼·特纳. 项目管理手册[M].北京：清华大学出版社，2002.[3]李渊.浅谈住宅工程项目施工进度管理[J].中国高新技术企业，2010，（4）.条件下浇筑混凝土等方法避免因温度过高使混凝土发生膨胀变形；另外，当气温大幅下降时，应该及时采取有效措施对公路桥梁表面进行保温处理，防治因降温过快而产生收缩裂缝。

总之，应该尽量避免混凝土温度的急剧变化。

d) 加强公路桥梁的养护管理及维修检测工作。

3.2 处理已形成的裂缝当公路桥梁已经出现裂缝时，必须及时进行修补和养护处理，防止裂缝扩大化。

表面修补法是目前公路桥梁裂缝最常用的处理手段，此法可分为表面涂抹法和表面贴补法，适用于宽度较小（0.2mm ）且深度较浅的裂缝修补和大面积漏水的防渗堵漏。

当裂缝宽度大于 0.3mm 时则一般采用直接填充具有较强粘着性和渗透性的环氧树脂进行修补，裂缝较深时可采用注入法，同时在表面涂抹沥青等防腐物质，防治钢筋的腐蚀。

公路桥梁产生的裂缝会严重影响其结构的坚固性，须对其结构进行加固，一般采用在构件外角包裹或粘贴刚板，增加或加固支点，以及通过对钢筋强度的检测，针对性地对主梁、挂梁正弯矩区或主梁负弯矩区进行加固处理。

针对某些严重损坏的混凝土结构则通常采用混凝土置换法。

即施用新的混凝土替换已经损坏的混凝土。

4 结语总之，公路桥梁的裂缝防治是一项复杂的工程，必须从施工方案的设计、施工技术和管理、道路养护、施工材料的检测、以及对地基条件的精准勘察和气候变化的分析等方面层层把关，才能最大限度的减少公路桥梁裂缝的产生。

参考文献：[1] 孙志军, 付宁. 浅析公路桥梁混凝土裂缝成因及处理方法[J]. 科技风. 2009.[2] 王武田. 浅谈公路桥梁产生裂缝的原因与防治[J]. 价值工程. 2011(30).[3] 魏建发. 公路桥梁施工过程中裂缝产生原因及应对策略探析[J]. 经营管理者. 2012(4).[4] 李东明. 关于桥梁施工裂缝产生的原因及防范措施[J]. 黑龙江交通科技. 2012(4).（上接第283页）（上接第286页）。