软土路基沉降计算问题探讨
高速公路软土路基沉降分析与加固
高速公路软土路基沉降分析与加固
随着高速公路的不断建设和完善，软土路基沉降问题也越来越重要。
高速公路的软土路基特点是地基压缩性较大，土体特性复杂，易引起路面沉降。
如果不及时采取有效的加固措施，将会带来较大的交通和安全问题。
软土路基沉降分析主要分为实测沉降和计算分析两个方面。
实测沉降是通过在路基上设置沉降观测点，利用仪器对路基沉降进行实时监测，来了解路基的沉降变化情况。
计算分析则是通过对路基的地质信息、水文地质特征、应力状态等进行综合分析，建立数学模型，进行路基沉降预测和计算。
针对软土路基沉降问题，可以采用多种加固措施。
基础改良措施包括增加基础面积、加固路基、使用加筋土壤等。
表层改良措施包括加强路面结构、使用轻质隔离层、加设混凝土地基板等。
其中，加筋土壤和混凝土地基板是两种常用的加固措施。
在加固路基时，往往还需要考虑保护环境、简化施工等因素。
总之，高速公路的软土路基沉降问题需要认真对待。
通过实测沉降和计算分析，可以对路基进行全面的了解。
同时，针对不同情况，采用合适的加固措施，可以有效减少路基沉降，保障行车安全。
在进行加固措施时，还需要综合考虑多个因素，确保施工安全和环保要求。
软土地基高速公路拼接沉降计算方法研究
收 稿 日期 ：０ １Ｏ一ｌ ２ １一２Ｏ
２ １ 年第 ３期 ０１
府玉华 ｔ软土地 基高速公 路拼接沉降计算方 法研究
８ ７
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４ ｓ
６
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图２ Ｋ０ １ ＋７ ０横断面沉降变化规律
１１ 原路 沉 降变形 已稳定 ． 原 路沉 降变 形 已经稳 定 主要是 指 原地基 在原
压荷载 的作 用下 ， 基的 固结 变形 已 经完成 ， 地 即地
路基 的施 工时 间 间 隔 较 长 ， 固结 计 算采 用 比奥 固
结理 论［ 。 ２ ］
将路 堤和 地基 作 为整 体 划 分 网格 ， 网 格节 取
点上 的孔 隙水 压力 和竖 向与 水平 向的位移 为基 本
基不再发生 固结变形和残余沉降。此时新老路基 间的差异沉降主要是由于拼接荷载所引起的。原 路堤和地基土之间形成了一个整体 ， 可近似为一 刚体。由于原路堤地基的沉降 已经稳定 ， 因此在 计 算时 可 以忽略 原 地 基侧 向 变形 的影 响 ， 时若 此 直 接在路 堤两 侧 进 行 拼 接 土方 填 筑 ， 地基 土 的伺 结 变形可 认为 是 原 荷 载 固结 变 形 的延 续 ， 可近 似 采用 分层 总 和法［计 算 。 Ｉ 】
形心 处 的沉 降为 最大 的反 盆形 分 布 ， 如处 理 不 当
极易 导致 对原 路基路 面 的拉裂 。若 原路基 的地 质
沉 降更 加 明显 ， 时 拼 接路 段 沉 降 沿 横 断面 的 变 此
形规 律为 原路 中间 大 ， 两侧小 的正 盆形分 布 ， 场 现
实测 情况 见 图 ２ 。
府 玉华
（ 州 绕 城高 速 公 路 有 限公 司 苏 州 ２ ５ ０ ） 苏 １ １４
软基路堤沉降计算与稳定验算中所存在的问题
时荷载作用下产生的附加应力全部由孔隙水压力承
担, 所以W ico sΑi tanΥu实际上并不存在。 如果考虑到实际加载为非瞬时荷载, 地基强度
将随着填土高度的增高而增长, 但该式末引入固结
试验指标和固结度的概念。 所以该式既不能反映瞬
时荷载的情况, 也不能反映地基固结情况, 仅仅是一
个经验公式, 应用时应和实践相结合。
内聚力和内摩擦角; c 、Υ 分别为填料的内聚力和 内摩擦角; M 为某些外力 (如水平向地震力产生的
瞬时加载的基础上, 根据土力学中的有效应力原理 (土的有效应力 Ρλ 等于总应力 Ρ 减去孔隙水压力 u )
对滑裂面圆心的) 滑动力矩。 其余符号见图 1。
或著名的水- 弹簧模型可知: 由于饱和软粘土在瞬
变形, 主固结沉降的计算公式如下:
n
∑ S c=
i= 1
e0i1+
e1 eu t
i
∃
h
i
(4- 1)
式中: n 为地基沉降分层层数; ∃h i 为地基沉降
计算分层第 i 层计算分层厚度, 宜为 015～ 110 m ; e0i
为地基中第 i 层分层中点, 在自重应力作用下稳定
时的空隙比; e1i为地基中第 i 层分层中点, 在自重应
Key words: a irpo rt; rig id p avem en t; fa t igue lo ss; rem a in ing service life
2004 年 第 1 期 张留俊等: 软基路堤沉降计算与稳定验算中所存在的问题
— 15 —
实际工作中在路堤沉降计算和稳定验算方面, 还存
用总强度法进行稳定分析时, 直接用实测或估 算的总抗剪强度 S 作为计算数据, 如十字板抗剪强 度或无侧限抗压强度等, 由于强度不再分出摩擦角 部分, 故此法也称 Υ= 0 法。
高速拓宽软土路基差异沉降数值计算及监测分析
ＮＵＭ ＥＲＩ ＣＡＬ ＣＡＬＣＵＬＡＴＩ ｏＮ ＡＮＤ ｏＮＩ Ｍ ＴｏＲＩ ＮＧ ＡＮＡＬＹＳ Ｓ ＯＮ Ｆ ＥＲ－ Ｉ ＤＩ Ｆ ＥＮＴＩ Ｓ ＡＬ ＥＴＴＬＥＭ ＥＮＴＳ ｏＦ ｏＦＴ ｏＩ Ｓ Ｓ Ｓ Ｌ ＵＢＧＲＡＤＥ Ｎ Ｉ ＥＸＰ ＲＥＳ Ｗ ＡＹ Ｓ
（ ①天津市市政工程设计研究 院 天 津
（ 清华 大学 ② 水 利土木工程 学院
３０５ ） ０ ０ １
北京
１０ ８ ） ０ ０ ４
摘
要
路基差异沉 降控制是软 土地 区高速拓 宽工 程中的关 键性技术问题之一 ， 本文 以北 方某 高速 拓宽工程 的试验段为 例 ，
运用 Ａ Ａ Ｕ Ｂ Ｑ Ｓ软件进行 了拓宽软土路基变形 的有 限元数值计算 ， 并与路基现场变形监测数据进行对 比分析 ， 数值计算 与实测 结果基本 吻合 ， 结论一致地反映 了路堤填筑初始 阶段新路基 的沉 降速 率较 大 ， 旧路 基在填筑后 期才产生较 明显 的附加沉降变 形； 路基变形在拓宽侧呈现 明显 的“ 降盆” 沉 效应 ， 、 新 旧路基的差异沉 降是造成 路基路 面纵 裂的主要 因素 ； 端地基 土呈现 桩 出较 明显 的侧 向挤压效应 ， 则表 明采用带 帽 Ｆ Ｃ桩复合地基 中用于减沉时 ， Ｙ 桩端 应置于具有较高承载力的有效持力层上。 关键 词 高速拓宽 软土路基 差异沉降 带帽 Ｐ Ｃ桩 Ｔ 数值计算 监测分析
ｓ ｎｐｏ ｃ．Ｔ ｉ ｐｐ ｒｅａ ｉｅ ｅｅ ｐｒ ｅｔｓｃｉ ｆ ｎ ｘ ｒｓｗ ｙｅｔ ｓ ｎｐｏ ｃ ｉ ｎｒ ｅｎ Ｃ ｉａ ｉ ｒｊ ｔ ｈｓ ａｅ ｘ ｍ ｎ ｓ ｈ ｘ ｅ ｍ ｎ ｅｔ ｎ ｏ ｏ ｅｅｐｅｓ ａ ｘｅ ｉ ｒｊ ｔ ｎ ｏｔ ｒ ｈｎ ． ｏ ｅ ｔ ｉ ｏ ｎｏ ｅ ｈ
浅谈软土路基的沉降
浅谈软土路基的沉降本文主要对沪杭高速公路施工中遇到的路基沉降问题的解决方法进行了简单叙述，从降低成本，多创效益的角度阐述了实事求是，科学分析，大胆实践为企业带来的好处。
标签：沪杭高速公路；沉降；效益沪杭高速公路项目位于浙江省杭嘉湖冲击平原上，当地的地质特点是土质软弱，疏松、地下水位高。
在这种地质状况基础上进行高填方路堤施工，必然要涉及到一个路基沉降的问题。
这个问题有着江南公路施工的普遍特点，对于我们北方的施工队伍来说，没有施工经验，如果对这个问题没有高度的重视，不仅会引起一系列的施工困难，而且可能大大增加工程造价，降低施工单位的经济效益。
为较好地解决这一问题，自开工之始，项目经理部领导就专门成立了由有经理和工程技术人员组成的课题小组，负责有关沉降的观测及数据分析、研究工作，并以此来指导各项施工生产，从而达到保证工程施工质量，提高企业经济效益的目的，并且收到一定的效果。
在施工初期的清表、回填階段，重点抓沉降标的埋设工作，除一般路段正常设置外，在沉降量估计数较大的地段（如河塘处等）加密沉降标埋设数量，同时，在施工中注意加强保护，严禁毁损碰撞，而且定期组织测量人员进行精密沉降观测，及时掌握沉降情况，在月末分析当月沉降量，并上报驻地监理组，防止计量丢失现象发生。
到九八年二月份路基基本竣工时，本项目部沉降方总量达9万多立方米。
由于此部分沉降资料齐全，事实清楚，全部获准计量支付，从而保证了经济效益。
沪杭项目地质土属粘性土。
粘性土地基沉降大致可分三个过程，即瞬时沉降过程、固结沉降过程和次固结沉降过程。
随着面层结构荷载的施加和时间的推移，固结沉降和次固结沉降仍会持续发生，这样在第二年路面施工时就会出现用费用较大的路面材料填补由沉降所致的路基方能达到标高的情况，造成浪费。
如果能够在路基施工是把这部分沉降量预估出来，并以此值指导路面各层的施工，就等于是找到了解决这一沉降问题的很好方法。
由于各方面的影响因素太多，并且多为不确定因素，尚未有成熟的计算沉降的公式，准确估计沉降抛高值就成为关键环节，为此专题小组付出了艰苦的劳动，研究收集各方信息，调查分析当地特殊的地质条件，观测沉降量加以整理、分析、研究，在综合了各方面因素的基础上，最终确定了路基沉降抛高值平均为4cm，此方法和抛高值得到了上级有关部门的认可，并同意按此预留沉降量施工。
公路软土路基沉降计算及加固方法的研究
公路软土路基沉降计算及加固方法的研究摘要：软土路基沉降是路基工程设计、施工关注的重点之一。
常用的软土路基沉降计算方法有两种，目前工程上采用较多的是系数修正法。
软土路基的加固方法按加固机理的不同可大致分为三类：改变路堤的结构形式、人工地基和排水固结。
其中，改变路堤的结构形式包括反压护道、铺设土工合成材料等方法，人工地基包括换土、挤密砂桩等方法，排水固结包括排水法、加载法等。
关键词：软土路基沉降沉降Abstract: Soft soil roadbed subgrade design and construction is the focus of the construction. There are two commonly used soft soil subgrade settlement calculation ways, the more used method is the coefficient correction method. Soft subgrade reinforcement method according to the different reinforcement mechanisms can be broadly divided into three categories: changes in structure embankment, artificial foundation, and drainage and consolidation. Among them, the change in the structure of the embankment conclude the form of back pressure berm, a geosynthetic composite materials and other methods. Drainage and consolidation includes consolidation method and loading method.Key Words: soft soil roadbed, settlement软土是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和具有灵敏结构性的一种软塑到流塑状态的粘性土。
关于路基沉降量计算方法的讨论
关于路基沉降量计算方法的讨论问：现在软土路基很多，但进行计算沉降土方量遇到难题了，现在有没有规范的方法计算沉降土方量？观点一：这个问题问我就对了!我现在所在地广东省佛山市到处都有这种地基问题。
关于土方沉降工程量的计算：1、当填完路基到设计图纸上路基顶层标高时，为了使路基保持稳定，不出现下沉等现象而造成路面结构层的破坏，通常设计单位采用造价较低的超载预压、欠载预压等方法使路基趋于稳定。
2、土方沉降工程量指的就是已经填好的路基顶标高(超载预压土、欠载预压土顶标高)与现状路基(已沉降的路基)之间的高差数值×道路宽度×道路长度=土方沉降工程量。
3、建议各位不熟悉计量的朋友们使用计算工程量计算类软件时先弄清楚工程量计算的原理再使用这些软件!以免出现不必要的损失!本人认为手工计算比较好一点!免得无法在监理、业主们面前无法解释清楚工程量是如何计算出来的!观点二：你这个算法不被承认，当初我们也是这样计算的，但业主们死活不承认，让我们找出依据来！而他们的算法也没什么依据，不过比这样算要少三分之一的工程量！求权威的算法！观点三：靠，这种算法都不承认?是不是你没有测量原始数据?还是其它原因?我所在的佛山一环工程这里85多公里路这么多标段全是这样计算的!!!详细计算方法:1、测量得出预压之前路基的高程，联系地质院(或其它单位)联测，每15天观测一次设置好的观测点，纪录高差数据并要求现场监理、业主、联测单位签字。
2、路基趋于稳定时再联测，利用测量得出预压之前路基的高程与稳定后的高差数据计算工程量。
3、计算方法:(路基顶宽度×2+沉降高差×路基边坡×2)/2×沉降道路长度。
观点四：你说业主、监理方不承认，肯定是因为你们没有联系联测或计算错误，还有可能你们关系不好所致，以上的方法是计算工程量标准计算方法!实际上计算土方沉降量与计算填挖方土方量是一样的.计算公式：路基设计宽度×2+沉降高差×路基边坡×2)/2×沉降道路长度=沉降段工程量其实就是把沉降段做为一个立体梯形计算出梯形的体积。
软土路基沉降计算问题探讨
软土路基沉降计算问题探讨【摘要】在软土地区修筑高速公路，最重要的是控制路基沉降。
本文主要讨论了软基上高速公路路基的沉降计算方法，并提出了软土路基沉降计算存在的困难与问题。
【关键词】软土；路基；沉降计算1引言随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。
本文就软土路基的沉降计算问题做一些探讨。
2软土路基的沉降计算2.1沉降的组成在软土地区修筑高速公路，必然导致路基的下沉。
通常认为沉降是由瞬时沉降、主固结沉降与次固结沉降三部分组成。
即S=Sd+Sc+Ss式中：Sd—瞬时沉降，由于土体的侧向变形引起的附加沉降；Sc—主固结沉降，是加荷后土体的体积压缩变形引起的沉降；Ss—次固结沉降，由于土体蠕变而发生的沉降；由于土体侧向变形引起的那部分沉降，其实并不是瞬时发生的，它在沉降的整个过程显示出其影响，文献[1]对此作了详细的论证。
因此将瞬时沉降分量称为不排水沉降更为合适。
2.2路基沉降计算方法2.2.1常规计算方法这是工程中最为常用的计算方法，按分层总和法计算最终沉降，采用一维固结理论计算沉降速率。
计算分层沉降时考虑不排水沉降Sd、主固结沉降Sc和次固结沉降Ss三部分沉降。
不排水沉降Sd用弹性理论或一些经验公式计算，较好经验公式有：我国《铁道工程设计技术手册》中推荐使用的公式，张诚厚、戴济群（1993年）根据实测侧向位移建立的半经验公式；主固结沉降Sc的计算可用一维的e-p曲线法或考虑土体应力历史的e-lgp曲线法，也可用黄文熙提出的三维分析法（1957年）或Skempton和Bjerrum法（1957年）；次固结沉降Ss，采用次固结系数计算。
工程实际中经常采用主固结沉降乘以一个修正系数ms的办法来计算总沉降量。
沉降速率则根据Terzaghi（1923年）一维固结理论或Gibson （1967年）一维有限非线性应变固结理论，有限非线性应变固结理论考虑了土体压缩性和渗透性与孔隙比的非线性变化，以及土体自重应力等方面的因素，较Terzaghi一维固结理论合理。
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软土路基沉降计算问题探讨
作者：刘海燕徐勇
来源：《华东科技》2013年第02期
【摘要】在软土地区修筑高速公路，最重要的是控制路基沉降。
本文主要讨论了软基上高速公路路基的沉降计算方法，并提出了软土路基沉降计算存在的困难与问题。
【关键词】软土；路基；沉降计算
1引言
随着我国“五纵七横”高速公路网的全面展开，高填方路堤和软土路基越来越多，如何准确地预测它们的沉降量将会是高速公路建设中的一个重要课题。
本文就软土路基的沉降计算问题做一些探讨。
2软土路基的沉降计算
2.1沉降的组成
在软土地区修筑高速公路，必然导致路基的下沉。
通常认为沉降是由瞬时沉降、主固结沉降与次固结沉降三部分组成。
即
S=Sd+Sc+Ss
式中：Sd—瞬时沉降，由于土体的侧向变形引起的附加沉降；
Sc—主固结沉降，是加荷后土体的体积压缩变形引起的沉降；
Ss—次固结沉降，由于土体蠕变而发生的沉降；
由于土体侧向变形引起的那部分沉降，其实并不是瞬时发生的，它在沉降的整个过程显示出其影响，文献[1]对此作了详细的论证。
因此将瞬时沉降分量称为不排水沉降更为合适。
2.2路基沉降计算方法
2.2.1常规计算方法
这是工程中最为常用的计算方法，按分层总和法计算最终沉降，采用一维固结理论计算沉降速率。
计算分层沉降时考虑不排水沉降Sd、主固结沉降Sc和次固结沉降Ss三部分沉降。
不排水沉降Sd用弹性理论或一些经验公式计算，较好经验公式有：我国《铁道工程设计技术
手册》中推荐使用的公式，张诚厚、戴济群（1993年）根据实测侧向位移建立的半经验公式；主固结沉降Sc的计算可用一维的e-p曲线法或考虑土体应力历史的e-lgp曲线法，也可用黄文熙提出的三维分析法（1957年）或Skempton和Bjerrum法（1957年）；次固结沉降Ss，采用次固结系数计算。
工程实际中经常采用主固结沉降乘以一个修正系数ms的办法来计算总沉降量。
沉降速率则根据Terzaghi（1923年）一维固结理论或Gibson（1967年）一维有限非线性应变固结理论，有限非线性应变固结理论考虑了土体压缩性和渗透性与孔隙比的非线性变化，以及土体自重应力等方面的因素，较Terzaghi一维固结理论合理。
2.2.2应力路径法
软粘土受荷载作用后，往往有两个过程：首先是形变，然后是体变。
加荷初始，孔隙水一时来不及排出，孔隙水压力上升，这就相当于固结不排水过程，体积不变。
随着孔隙水压力的消散，体积压缩，有效法向应力增加，而偏应力不变，这相当于固结排水过程。
因此，沉降就可分成两部分计算，通过模拟现场实际加荷条件，进行室内固结不排水和固结排水试验，分别量测不排水应变和排水应变，由此求得不排水沉降与固结排水沉降。
2.2.3有限单元法
有限单元法是将路基和路堤作为一个整体来分析，将其划分网格，形成离散体结构，在荷载作用下算得任一时刻路基和路堤各点的位移和应力。
其中路基顶面的竖向位移就是所要求的沉降。
2.2.4曲线拟合法
根据现场前期实测沉降资料，用曲线拟合法，可以预测沉降发展规律，推算最终沉降量，由此确定路面铺筑时间。
曲线拟合法有指数曲线法、双曲线法、高木俊介法或曾国熙1975年提出的高木俊介改进法等。
高速公路软土路基沉降随时间的关系一般较符合双曲线形式[2]。
2.2.5反演分析法
反演分析法是近十几年发展起来的一项新技术、它通过已有的沉降观测资料，反演得到正分析中的某些输人参数，使正分析得到的结果与实测沉降充分接近。
如可以通过反演分析确定原位固结系数，再根据Terzaghi的一维固结理论推算最终沉降量及沉降发展过程[3]。
2.2.6人工神经网络法
人工神经网络法具有集体运算和自适应能力，善于联想、综合与推断，能够对路基前期沉降资料进行分析，记忆存储路基填土的基本性质，通过模拟填土性质、加载与变形之间的复杂的函数关系，就可以进行路基沉降的预测。
2.2.7遗传算法[4]
同常规的优化方法相比，遗传算法不直接和模型参数打交道，而是处理代表参数的编码，遗传算法在整个操作过程中，同时控制着一个解群，而不是局限于一个点。
这就大大提高了搜索效率，并避免陷入局部极值；求解时，不计算目标函数的微分，故对目标函数和约束条件没有苛刻要求，这在处理高度非线性问题方面与传统方法比较，具有明显的优势。
2.3沉降计算方法讨论
以上介绍的七类方法中，前三类为沉降及沉降速率的预估，用于施工前的设计，而后四类根据前期沉降实测资料进行后期沉降的推算，指导后续施工，确定路面的最佳铺筑时间，减少工后沉降量。
目前，工程中最为常用的沉降预估还是采用常规计算方法，沉降推算采用曲线拟合法，这是由于这两类方法较其它方法来得简单，工程技术人员便于应用。
虽然其它方法可能精度更高，但由于过于复杂，对试验技术和参数选取的要求过高或需要高深的数学理论，因此即使在将来，也不会在工程中完全替代常规分析法。
3沉降计算中的一些问题
3.1土体自重应力的计算
软土地基中的地下水位通常很高，对于地下水位以下的土体，当其液性指数为0
3.2沉降系数ms
影响软基沉降计算值的因素很多，由地形、软基特征、设计与施工等多方面因素组合的情况十分复杂，因此沉降计算值与实测值之间的误差不可避免。
综合考虑这些因素而提出的沉降系数ms经验值的变化范围从
3.3压缩层计算深度
国内许多高速公路工程的观测研究表明，软土层的压缩沉降可达地基总沉降的80%以上，是沉降的关键土层。
因此，沉降计算应选择软土层为主要压缩层。
当软土层厚度相对较小，其下有可忽略其压缩沉降的硬层时，可以软土层底面为计算压缩层的下限。
当软土层厚度大时，如采用以压缩层下限处附加应力为基底原有应力的10%来控制压缩层计算深度。
对于填土低的情况计算值可能偏小，而填土高、软土层相对较薄时计算值将偏大。
由于地基沉降主要发生在基底以下15～20m深度范围，因此，以压缩层下限处分层的压缩值占总沉降2.5%以下作为控制压缩层深度较为合理。
4小结与建议
（1）目前工程中常用的软土路基沉降计算方法含有许多简化假定，与实际情况不完全符合。
（2）用来计算路基沉降的e-lgp曲线法与e-p曲线法相比可以考虑土体的应力历史，在计算精度上有了进一步的改善，但二者都无法考虑土体侧向变形对沉降的影响，仅仅用修正系数加以校正，将会带来设计沉降量与实测路基沉降之间的偏差。
（3）由于高速公路路堤的设计一般以变形控制为主，对工后沉降量的要求很高。
因此有必要建立高速公路专家设计系统，指导信息化施工，有效地控制工后沉降量。
参考文献：
[1]周镜.软土沉降分析中的某些问题.中国铁道科学，1999.
[2]赵九斋.连云港软土路基沉降研究.岩土工程学报，2000.
[3]魏汝龙.从实测沉降过程推算固结系数.岩土工程学报，1993.
[4]刘勇健.遗传算法在软基沉降计算中的应用[J].工业建筑.2001.。