路基沉降预测

路基沉降预测（精选12篇）

路基沉降预测 篇1

道路在软土路基施工中会因固结排水形成工内沉降, 城市道路中车辆密集、交通量大, 经常会形成较大的工后沉降, 路面结构层破损。道路沉降会给道路的安全正常使用带来较大的隐患。清楚地了解路基沉降规律可防止路基沉降病害的发生, 保证道路的正常安全使用, 本文分析了路基沉降规律的基础上, 结合参建工程实例采用泊松预测模型对路基的沉降进行了预测。

1 路基沉降的动态发展过程分析

路基的沉降是动态发展的过程, 随着路堤不断修筑增高和时间推移而逐渐的变化发展。路堤在修筑过程和完成后, 即在地基之上作用了较大荷载, 所以路基的沉降受到地基本身压缩性和路堤荷载作用的影响[1]。路基沉降的变化发展基本经历了发生—发展—成熟—极限的过程[2,3]。

⑴发生阶段:在施工前期, 刚加载时测点土体处于弹性状态。土中孔隙水来不及排出, 由于土体的侧向变形使土体发生瞬时剪切变形, 随着荷载的增加其沉降量近乎线性增加。

⑵发展阶段:在施工中后期, 随着荷载的不断增加, 地基土体所受的荷载也越来越大。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, 直至荷载不再增加为止。

⑶成熟阶段:在工后前期, 当荷载不再增加时由于孔隙水压力接近完全消散, 固结过程尚未完成以及土体的流变, 测点的沉降将随着时间的推移而继续, 但沉降速率显著递减。

⑷极限状态:理论上讲, 当沉降时间无穷大时, 沉降量达到极限状态, 沉降速率为零, 此时的沉降量为最终沉降量。事实上, 一般取t足够大时即可, 对于公路t取为15年+填筑时间。

2 路基沉降的泊松模型

2.1 建立模型

泊松曲线是以美国生物学家和人口统计学家皮尔 (Raymond Pearl, 1870～1940) 的名字命名的曲线, 有时也被称作皮尔曲线或逻辑斯蒂 (logistic) 曲线。由于该曲线可以反映生物的生长过程, 所以泊松曲线在生物繁殖、人口发展统计和产品生命周期分析等方面都有着广泛的应用。泊松曲线预测模型的数学表达式为:

式中, L, a, b为模型的三个待定参数, 其中a>0, b>0。当t→+∞时, y→L, L是曲线的增长上限, 这说明泊松曲线是具有极限的曲线。图1即为典型的泊松曲线示意图。

从图1中可以看出, 泊松曲线在点 (lna/b, L/2) 处凹向发生变化, 由上凹变为下凹, 该点即为泊松曲线的拐点, 泊松曲线的上半部和下半部绕该拐点对称。从图1中还可以看出, 泊松曲线图形犹如一条狭长的S, 故有时也被称为S形曲线。它描述了这样的规律性, 曲线下部比较平缓, 曲线斜率 (dy/dt) 较小, 发展速度较慢;曲线中部, 斜率最大, 即增长速度最快;曲线上部, 增长接近上限, 增长速度明显变慢, 以至于曲线斜率最终不变, 即dy/dt=0。泊松曲线描述的这种规律性实际上反映了事物发生、发展、成熟并达到一定极限的过程。由于路基沉降的变化过程与泊松曲线所反映的事物发展过程十分相似, 因此泊松曲线模型能够反映路基沉降的发展规律, 并能够进行路基沉降的预测。

2.2 求解方法

本文采用3段计算法求解泊松曲线模型参数时有以下两点要求[4]:

⑴沉降时间序列中的数据项数n是3的倍数, 则计算时可以将时间序列顺序分为3段, 每段含r=n/3项;

⑵自变量t的时间间隔相等或时间长短相等、前后连续, 即为等间隔时间序列。将时间t从1开始顺序编号, 即取t=1, 2, 3, …, n。按此要求, 则时间序列中各项数分别为 (i=1, 2, …, n) 。将时间序列分为3段:第1段为t=1, 2, 3, …, r;第2段为t=r+1, r=2, r+3, …, 2r;第3段为t=2r+1, 2r+2, 2r+3, …, 3r。

设S1, S2, S3分别为这3个段内各项数值的倒数之和, 即有

将泊松预测模型改写为倒数形式, 即

然后通过变换, 计算得到各参数的计算公式为

至此, 3个参数全部求出, 代入 (1) 式即可得到泊松预测模型。根据上述原理和方法作者用Matlab6.5编制了基于泊松模型的路基沉降预测计算程序。

3 工程实例

工程实例检验是理论正确与否的重要标准, 笔者在参建项目中曾成立专门的科研小组进行试验分析, 广州市南沙开发区黄阁北路工程全长约4KM, 是广州市南沙区2003年～2005年期间新建的城市主干道之一, 本文选取该道路K1+359的沉降发展过程做实例分析。

在图2中, 路基的时间-沉降量散点呈“S”形。将其前15个点 (即10～150天) 的数据作为样本 (样本点的采用等时空间距10天) , 作者运用Matlab6.5计算程序可计算出泊松模型的相关参数 (如表1所示) , 然后就可以得到泊松模型对路基沉降的预测结果 (如表2所示) 。

根据以上图表分析可知, 泊松模型很好的反映了路基沉降过程中沉降量与时间的关系, 更能够对路基沉降进行较为准确的预测。

4 结语

路基的沉降基本经历发生-发展-成熟-极限四个阶段, 通过参数计算后得到的“S”形泊松曲线与实际发生的沉降—时间关系曲线非常接近。因此可以采用“S”形泊松模型对路基沉降进行预测, 实践验证预测结果比较接近。同时需要强调为获得良好的预测效果必须有充足的实测数据作为基础, 因此所取建模数据不能太少, 且数据点的选取需尽量采用等时空间距数据较为理想。

参考文献

[1]交通部公路司.公路工程质量通病防止指南[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[2]钱家欢, 殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社, 2003.

[3]孔祥兴, 王桂尧.高填方路基的沉降变化规律及其预测方法研究[J].公路交通技术, 2006, 2:1-4.

[4]宰金珉, 梅国雄.全过程的沉降量预测方法研究[J].岩土力学, 2000, 21 (4) :322-325.

路基沉降预测 篇2

公路路基不均匀沉降对路面结构、路面性能和路面寿命有着重要影响, 是道路工程中的重要究课题之一。我国公路建设中的不均匀沉降现象非常普遍。有文献指出,某高速公路经实地调查发现,线路纵向路基沉降的变异系数最高达 67.4 %。

在公路工程施工中,很多情况下都可能造成路基的不均匀沉降:如软土地基继续沉降产生的路面沉陷或桥头跳车;路基压实度不够导致路基路面局部沉陷变形或纵向裂缝;基层质量不好造成的块状裂缝或网裂。公路工程中,填挖过渡段是不均匀沉降的多发地段。纵向路基产生不均匀沉降, 会导致路面产生波浪式的不平整,在行车荷载作用下可能使路面产生应力重分布和应力集中, 从而使路基路面发生结构性破坏。现行沥青路面多采用波密斯特(Bur m ister)线弹性层状体系理论, 不能分析由于路面不均匀沉降引起的附加响应,因此不均匀沉降也有可能引起路面早期损坏。

一、公路路基产生不均匀沉降病害的原因

1、路堤填料不均匀

在公路施工过程中, 对填料、级配很难得到有效的控制, 填料常常是路堑的挖方、隧道掘进产生的废方。这些填料差异大、级配也相差很远。一方面, 在施工过程中,如果分层碾压厚度过大,小颗粒填料和软弱物质很难得到有效压实, 在荷载的长期作用下,回填料会产生不协调沉降变形, 路面会产生局部沉陷,刚性路面还可能产生裂纹或缝隙。另一方面, 由于回填料的性质不一样,特别是有的回填料具有膨胀性,在路基排水系统局部失效后, 水的渗入会使路面局部隆起, 影响行车舒适度,严重的会使路面破坏。

2、路基填土压实度不足 由于压实度不足, 往往导致填方路基的不均匀沉降变形,路基两侧出现纵向裂缝。路基土体压实度不足的主要原因有以下几点:(1)施工受实际条件的限制。路基施工时,天气太干燥,局部路堤填料粘土土块粉碎不足,致使路基压实度不均匀;暗埋式构造物处因构造物长度限制使路基边缘不能超宽碾压, 致使路基边缘压实不好, 其拼接处也会产生压实度不足的情况。

(2)在填方路堤施工中,当路堤施工到一定高度以后,路堤边缘土体往往存在压实度不足的问题。对于较高的填方路基,通常都要做相应的处治。

(3)由于填方土体的最佳含水量控制不好,压实效果达不到要求。

(4)考虑到施工安全和进度,使得压实或压实作用时间不足,路基压实不充分。

(5)路基压实过程中产生漏压区。由于一些人为因素和特殊部位施工方法不当导致局部路基未充分压实。这些路基漏压区的存在是造成路基不均匀下沉的最大隐患。

3、地下水的影响

在地下水的交替作用下,路基土体内含水量反复变化。土体容重在一定范围内波动,更为重要的是,由毛细管张力引起负孔隙水压力可以达到相当的数值,再加上水的软化、润滑效应,使土体产生沉降变形。

4、地质不良

对地质不良路段的处治不彻底造成该路段路基变形。

5、施工组织不当 先施工低填路基后施工高填路基;路桥过渡段施工中,桥先成型, 过渡段后填筑, 这些都易因压实度不足而发生沉降。

二、路基不均匀沉降的控制措施

1、设计方面。做好地质勘探调查：我们要详细的勘察路线通过的地形和水文地质条件，对于不同一般的路段，我们要有具体的设计材料。确保路基最小填筑高度：路基最小填筑高度必须保证不因地面水、地下水、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性。按照路基设计规范要求，根据土基干湿类型及毛细水位高度确保路基最小填筑高度 土质挖方路基，需换填不少于 60cm 砂砾；石质挖方路基，需设置30cm 砂砾垫层，横向排水不畅路段要加设盲沟。完善路基综合排水设计:县级以上公路工程设计中，必须遵循因地制宜、整体规划、综合考虑的原则，进行路基纵、横向排水设计，避免造成两侧长期积水浸泡路基，使路基承载力下降而发生沉降变形。

2、加强质量管理。

路基是公路工程的重要组成部分，所以在路基工程施工时，必须加强质量控制的力度： 一是要严格选择施工队伍，要选择具有相应资质的土方施工队伍； 二是要对施工人员、质量管理人员进行培训，明确质量责任，明确土方施工过程质量控制的方法和目标；三是要针对土方不同的施工部位、不同的施工段落分别制定详细的施工工艺，并做好技术交底工作； 四是加强施工过程控制，严把质量关。

3、防治土方不均匀沉降的具体措施（1）对桥头部位产生的不均匀沉降； 台背回填采用透水性较好的材料，回填范围严格按规定要求，并安 20cm一层进行分层压实，台背墙边缘用小型机械进行压实。严格保证压实度。

（2）对纵向半填半挖或地面横破较陡段落产生的不均匀沉降的控制：一是按规范要求做出纵向台阶，然后对台阶进行充分压实（每填完一层，在压另一个台阶）； 二是从地向高出分层填筑，填筑高度达到距路基顶 1.5m的层面的压实度按 94 区控制；三是将挖方段下挖至150cm以下的路基沉降值，又保证了路基不产生不均匀沉降。

（3）对路基横向填挖结合部位不均匀沉降的控制： 将结合处挖方段下挖 150cm，并依次做台阶，台阶宽1m，高为一个土方填筑厚层。每个台阶与填方整体填筑碾压。150cm层面按94控制压实度，150以上按96控制压实度。

（4）路基填高小于 1.2m的地段，对这样的段落应将该段路基范围内挖除 50-80cm，整平后进行碾压处理，对挖除的部分进行换填渗水性较好的材料，这样提高了原地基的承载能力，同时减少了地下水对路基的侵害，解决了因地基承载力不足而产生的路基不均匀沉降。

（5）对正常部位的路基施工中，不同材料混填、土石混填、标准击实数据不准或现场填料不一致等因素造成路基不均匀沉降问题的控制： 首先应杜绝不同材料混填，要求同一段落相同填筑层，必须到同一取土场取料； 土方施工时推土机粗平后，要人工清除超粒径石块，如有人工挖除，必须回填； 施工过程中要严格控制土方分层厚度、含水量、平整度、碾压遍数，并加强压实度的检测； 要加大标准击实试验频数，并与监理中心实验室复试结果对比，若差值较大，必须重新做试验。（6）纵向陡坡段控制。由于纵向坡度较大，造成路基填筑高度变化较大，应进行整体的纵向填前碾压，再按规范作出台阶，然后横向对台阶进行二次碾压。再由低向高处分层填筑，填筑的高度为使地面纵坡接近于设计纵坡。

（7）挖方段不均匀沉降的控制：当挖至设计路基标高时，应对路基土质及地下水情况进行观察。如发现地下水活跃，且为粘性土，则必须对其进行换填至 150cm.土质挖方段应下至80cm，再分层回填碾压至标高。

（8）路基基底不平的处理：如基底高低不平且高差小于 150cm，施工时全部将基底推平，整体填筑。如高差大于150cm，则按 “半填半挖” 处理。

4、强化质量自检的作用

有了良好的防治措施，还应有完善的质量自检体系，并充分发挥自检体系的作用。在施工过程要严格执行过程 “三检制”，加强质量管理与控制。进行施工过程控制时，要从原材实控、工序质量控制入手，全过程全方位地做好路基施工的质量控制工作。工序自检频率要达到100%，不得漏检每一项试验检测指标。及时纠正不良的工艺操作。绝不允许不合格的工序转序。只有这样才能在施工中防治路基不均匀沉降问题，保证路基整体质量。

路基是公路的重要组成部分, 作为线型建筑物,路基是线型建筑物的主体, 它贯穿公路全线, 与桥梁、隧道相连,因此,它的质量好坏直接关系到整个公路的质量。路基又是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用。实践证明, 没有坚固、稳定的路基,就没有稳定的路面。路基长期处在大自然环境中, 其稳定性受当地自然条件影响很大。因此,在进行设计、施工、养护时,需要深入调查公路沿线的自然条件, 从整体(地区)和局部(具体路线)去分析研究, 掌握各自然因素的变化规律及水温情况、人为因素对路基稳定性的影响,因地制宜地采取有效工程措施,确保路基工程质量。

参考文献：

关于高速铁路路基沉降的探讨 篇3

【关键词】高速铁路；路基；沉降观测

引言

在全球化的背景下，人员、货物的流转与过去相比变得更加频繁，相应的，现代交通业的发展也对高速铁路产生了大量的需求，其广泛修建已成为当今中国的必然选择。在提高效率的时候更应注意效益与安全的实现，由于应用于高速铁路的主要是无砟轨道，会收到地域土质的影响。因此作者通过分析高速铁路路基沉降发生原因及举例，来对路基沉降进行一些探讨分析，希望对以后的铁路建设有所帮助。

1、高速铁路路基沉降发生原因及控制的必要性

概况说来，沉降的发生决定于土材料变形的特殊性，与一般材料不同，土材料在受到外力作用产生变形后，由于不能够很快的稳定，就造成了沉降的发生。具体到中国范围，由于我国国土面积辽阔，根据积温的标准，大陆地区共跨越了六个温度带。不同的气候导致了不同的土壤表层结构和含水量，对铁路建设产生间接的影响。此外，建设和还会受到水文与地质、海拔等因素的影响，使路基附加应力随之改变，这就导致了由于压缩层产生突变带来的沉降变形，所以不同地区的高速铁路施工需要因地制宜。我国高速铁路路基和桥墩沉降的问题已然成为了建设过程中的一大难题，深刻影响着高速铁路铺轨质量和适用年限。

路基的设计与施工过程中，路基在达到破坏强度之间就可能出现大变形，这是决不能人受到 。路基变形将直接反映到轨面上，不均匀的变形或过大的曲度会影响到铁轨的铺设，无法保证安全的高速铁路运营工作。高速铁路相对于普通铁路而言，对于平顺性的要求更高，因此如何认真做好路基施工，严格控制路基工后沉降，其重要性不言而喻。

2、沪宁高速铁路沉降原因分析

以沪宁高速铁路为例，对沉降现象发生的原因进行具体的分析。沪宁高速铁路沿线土质具有一定的特殊性，具体说来，铁路的建设区域地处长江中下游平原，并经过宁镇丘陵和宁镇丘陵，该地水网发达，地下水浅，多为软土地质，这样就给铺设轨道造成极大的困难，并面临着发生沉降的风险。其可能造成路基沉降的原因有如下几点：

首先，由于施工地区土壤软度很高，极易产生沉降。如果建造过程中未能做好排水沟、排水管的铺设，则容易造成路基被水冲刷受到损害，铁路的沉降也随之而发生。其次，由于施工地区的气候特点，地基填料容易受到天气的影响，受潮，造成含水量超标，对施工造成不利的影响。最后，可能存在操作上的问题。其一，施工的碾压方式有固定的要求，须按照规定的机械组合、碾压速度和碾压方向进行碾压，若横向碾压，则可能提高路基发生沉降的风险。其二，按照规定，级配碎石中黏土团含量不超过2%，水泥含量为5%，且应在两个小时内完成碾压工作，否则容易造成级配碎石失效或不养生。当然，除此之外，工程所用材料不符合标准、工人技术能力不足等均可能成为高速铁路路基沉降发生的原因，对于这些不利因素，必须加以防范。

3、沪宁高速铁路路基沉降控制措施

3.1合理确定路桥分界

高速铁路通常采用无砟轨道路堤，沪宁高速铁路也不例外，故其路桥分界应根据填料的成分质量、基底的地质情况分为不同的高度，合理安排路桥分界。从而实现地基的质量高、沉降小、经济效率好。

3.2正确选择地基处理措施

沪宁高铁沿线的地质特点决定其地基的处理是防止地基沉降极为关键的一步。该地属于典型的的软弱地基，必须采用一定方法进行处理，常用的有置换法、加固土法、振动挤密法等。对于沪宁高铁，整体土质地基、路基应采用堆载预压予以控制，而地质条件特别困难的路段，则可通过延长预压时间或超载预压进行处理。

3.3不同结构物之间的沉降及刚度过渡严密控制

若刚性过渡处理不好，会造成桥头、涵洞两端下沉，出现不均匀沉降现象。沪宁高铁针对不同结构物连接处的差异沉降提出了较高的标准，要求小于5毫米，这也就对施工人员的控制措施、原料的选择、碾压的标准提出了更高要求。

3.4加强路基填料和压实质量控制

沪宁高速铁路无砟轨道路基对填料及压实标准提出高标准的限定，以防止工后沉降的发生给火车运行带来的恶性影响。

3.5严格控制沉降观测及评估工作

沉降观测控制是工程十分重要的一个组成部分，对沪宁高速铁路必须进行不间断测控，为列车的安全运行提供保障。必须规范分布、埋设观测元件，并及时对获得的数据结果进行分析，了解地基沉降的实时动态。这一监控平台可实现全自动化管理，若出现问题，电脑系统可自动启动制动装备，避免发生重大事故。

4、结论与建议

相对于航空运输与海路运输等方式而言，铁路运输具有显著的比较优势，必将随着整体运输业的蓬勃发展而大有所为，高速铁路也将在促进经济社会发展中扮演愈来愈重要的角色，路基沉降控制是高速铁路建设中的重要一环，其必要性应被所有施工单位认识到。本文以沪宁高速铁路威力，着重分析了路基沉降的原因与控制措施。

高速铁路路基沉降主要原因在于土材料变形的特征，其沉降量大小受气候、地下水、温度等多种因素的影响。地基、桥墩沉降的发生会对其使用寿命及运行通车后的平稳度造成不利的影响。因此，施工过程中对其进行严密控制十分重要，通过分析沉降原因，找到针对性的解决办法，并在建设进程中严格检测，并根据实际情况使用控制措施，以此来保证施工安全与工程质量。

参考文献

[1]程利平.高速铁路沉降观测技术要点分析[J].中国水运（下半月），2013，09：265-266+179.

[2]丘发全.京沪高速铁路沉降观测的影响因素[J].铁道勘察，2010，04：14-20.

软土路基沉降预测与加固技术研究 篇4

关键词：软土路基,沉降预测,路基加固,路基施工

0 引言

我国软土多数分布在沿海地区、河流和湖泊两岸等地势低洼处, 根据软土强度特征可以分为软粘土、淤泥质土、淤泥、泥炭土和泥炭等几种类型。解决软土路基问题是公路工程长期以来的工程难题, 目前主要采用软土路基处理方法主要有两种, 一种是在软土物理力学特性上建立本构模型, 是理论方法;另一种则是根据实际观测的沉降数据, 经过统计数学分析得到沉降与时间的关系。软土路基加固方法有路基换填、排水固结、桩土复合地基、加筋格栅等, 当前应用的新技术有碎石桩加固技术、CFG桩技术、反压护道技术、软土路堤稳定性分析技术等。

1 软土路基施工及沉降检测技术

1.1 软土路基施工过程

碎石桩施工, 依据设计图纸测量控制桩点, 定出桩的位置, 按照标记定位打桩机, 桩机底部要保持水平稳定, 保证导向架垂直度, 施工偏差控制在1%以内, 过程中要不断采用重球检查垂直度, 作好记录。调整套管与地面的垂直度, 振动套管沉入土中后要保证不会倾斜和错位, 在坚硬土层上要放慢挖孔进度, 套管沉入后将投料斗插入桩管, 向管内灌入已经计算确定的碎石, 将套管提升到规定高度, 再重新沉入土中, 进行振动, 将排出的碎石挤密, 对周围土也有挤压作用。当碎石料和套管的投料后平齐时开动电机, 套管原地振动10秒后边振动边拔管, 拔管速度要均匀, 在淤泥质土层中, 拔管速度要放慢。

路基施工, 碎石桩经过隐蔽检测完毕后即可进行路基施工, 采用水稳定好的路堤填筑材料, 保证较好的强度, 填料的选择要考虑料源和经济性, 保证填料的各项性质满足要求。提前对基底进行处理, 例如路基在地下水影响的范围内时要采取拦截和排除措施, 将地下水引向基础范围外, 然后进行填方压实。路堤填筑时要考虑土质的不同逐层填筑, 并分层压实, 填筑方法有水平分层方式和纵坡封层方式两种, 碾压时要确定压实密实度, 首先采用标准击实试验确定最大干密度和相应的最佳含水率。土工格栅铺设时要充分发挥加筋效果, 铺筑平整, 保证联结牢靠。

1.2 沉降检测技术

监测断面分为典型监测断面和标准监测断面两种, 标准监测断面为在路基软土层较薄、软土性状较好的路段布置的监测点, 主要设施为位移边桩和沉降板。典型监测断面是在软土层较厚、软土性状差等路基沉降较大的典型部位设置的监测点, 典型监测断面监测内容较为齐全, 使用的仪器设施有测斜仪、沉降板、地下水位计、孔隙水压力计和土压力盒等。

软土路基路段的路堤施工过程要对地基变形进行观测, 通过对地表沉降量的观测来调整填土施工速率, 预测后期沉降趋势, 确定合理的预压卸载时间以及路面施工时间, 地表水平位移量和隆起量的观测能够应用于路基稳定管理, 保证路堤施工安全, 地下土体分层水平位移量应用于路堤稳定管理和研究, 推算出土体发生剪切破坏的部位。

测点埋设方法与要求, 位移观测边桩要根据需要在路堤两侧埋设, 要埋在观测断面的同一横断面上, 埋置深度为地表下1.4m, 桩顶漏出地面不大于0.1m。沉降板的底板尺寸要满足规范要求, 直径为4cm为宜, 底槽保持平整。另外分层沉降标、深层沉降标、土压力计、工作基点桩、土体测斜管等都要根据规范和标准来埋设, 保证监测数据的准确性。

观测项目的观测时间间隔不能超过3天, 路基填筑时每天都要观测至少一次, 路基变形超过相关标准时要加大观测密度, 对观测数据及时整理, 绘制出变形与时间的曲线关系, 预测变形发展趋势。

2 路基预沉降预测分析

2.1 分层总和法

软土路基沉降是随着填土高度和静载预压而增加的, 由瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分组成, 分层总和法是路基沉降中使用最为普遍的一种方法, 假定路基基底的附加应力是作用在表面的局部柔性荷载, 地基土是弹性半无限体, 地基土应力分布服从弹性理论中的单独应力集中情况, 地基应力分布与土型无关, 外部荷载作用只会影响土体一定厚度范围的变形, 只极端竖向附加应力对土层的影响, 不计算土体的侧向变形。另外应力路径法、流变模型法和有限元法也是计算主固结沉降的常用理论。

2.2 曲线拟合法

由于土的类型较多, 所以其工程性质也是复杂多变, 土体压缩规律不能用简单的规律来描述, 所以通过沉降监测数据资料来进行土体沉降推算是有很大意义的, 目前根据实测数据进行沉降预测方法有曲线拟合法、灰色理论法、反演分析法、神经网络法和遗传算法等几种。曲线拟合法进行短期沉降预测能够得到较为准确的结果, 但分析时具有很大的随意性, 最终的预测结果必然存在差异性, 受到人为因素影响较大。

2.3 灰色系统法

灰色系统法是在时间和数据为坐标轴的平面上, 将连续的曲线与时间坐标轴围合成一定范围, 其基本思路为将随时间变化的数据列进行累加, 并将其变成非负的递增数据列, 以此曲线作为预测模型, 来对系统进行预测。

这种方法非常适用于动态预测, 能够不断将新的监测数据补充到基础数据中去, 形成新的模型, 预测结果更为准确, 决定灰色模型准确性的关键是信息参数, 灰色模型具有的性质有微分兼容性, 结构灵活能够发生变化, 参数可不断调整。基本特点为所需的数据信息较好, 不需要清除原始数据的分布特性, 能够保证较高的精度。

3 路基加固技术分析

3.1 路基稳定性分析和评价

路堤变形外在因素主要是水的浸泡, 内在因素则是高压缩性土, 不排水固结强度低, 容易发生剪切破坏。填土路基在通常状况下较容易发生圆弧形滑动, 在持续暴雨作用下, 如果任其发展, 最终会导致路堤的失稳, 所以为了确保路堤稳定, 可以采用抗滑桩支挡, 在抗滑段进行堆载反压, 素填土部分采用旋挖桩加固, 加速软土的排水固结。

以碎石桩加固和反压护道为例, 碎石桩能够形成刚性或半刚性复合地基, 能够分担较大的荷载作用, 其松散结构还能作为土体内水的渗透途径, 提高固结作用, 适用于深厚软土地基。当路堤地层内淤泥土从道路两侧隆起时, 可以在一定宽度和高度内填筑土层作为反压护道, 增强稳定性。

3.2 土工格栅加筋路堤

土拱格栅作为一种常用的加固土体材料, 具有非常好的工程性能, 抗拉强度均匀、延展性好, 具有较好的耐腐蚀性和抗疲劳性, 施工方便, 其作用机理为具有一定刚度, 能够使上部荷载扩散, 提高软土地基的承载能力, 抗拉强度大能够布置在软土地基和路基之间, 作为加筋路基来增强稳定性, 将土工格栅和砂垫层作为一层, 既能作为柔性基础, 又能加强软土的排水能力, 地基变形均匀, 沉降差异小。格栅的网格能够限制颗粒的横向移动, 土体之间衔接作用好, 土体整体抗剪能力强。

3.3 碎石桩改善软土层分析

碎石桩对软土层的受力和变形具有较好的改善作用, 施工时桩周土体会因受到振冲置换作用产生挤压, 施工完成后软土结构强度会随着时间慢慢增大, 土中空隙水会向桩体扩散, 有效应力随之增加, 路基土体强度恢复提高较快。

在碎石桩中增加砂垫层可以产生拱效应, 拱以下的桩间土应力将小于碎石桩顶部土体。砂垫层能够产生桩土应力比, 避免应力集中于土体, 造成剪切破坏。固结作用, 能够提高良好的排水通道, 加速复合地基的固结过程。

参考文献

[1]经绯, 刘松玉, 邵光辉.软土地基上路堤沉降变形特征分析[J].岩土工程学报, 2001, 23 (6) :728-730.

[2]杨涛.柔性基础下复合地基下卧层沉降特性的数值分析[J].岩土力学, 2003, 24 (1) :53-56.

[3]李军伟.考虑侧向变形的地基沉降计算及沉降预测[D].长安大学:地质工程, 2003.

软土路基填筑沉降观测方法综述 篇5

软土路基上填筑路堤时，在边坡坡脚外设置边桩进行水平位移观测，在路堤中心线地面上设置地基沉降观测设备进行沉降观测。在路堤填筑过程中严格控制填土速率，控制沉降速率小于10mm/d，水平位移速率小于5mm/d。并根据观测数据推算地基的最终沉降量。必要时，调整设计使地基处理达到预定的工后沉降控制目标值。

边桩位移观测：

边桩设置：在路堤坡脚外侧2～10m 范围内，按顺线路方向布置1～2排，桩与桩之间间距以10～20m 为宜；每排位移边桩两端在不受荷载影响范围以外设置固定桩，用混凝土浇灌固定。边桩用100×100×1000mm 的硬木制成，按设计要求打入土中，桩顶露出地面2～3cm，并在桩顶钉一小钉，以备观测之用。

位移观测：用精度较高的经纬仪、水平仪进行观测。测量精度准确到±1mm。一般填土低于临界高度时，每两天观测一次即可；接近或超过临界高度时，每天观测并绘制“填土高—时间—位移量”关系曲线图。每日上、下班时各观测一次，两次观测值之差除以观测时间（h）再乘以24（h）即可作为日平均沉降量、位移量。日平均水平位移量小于5mm，日平均垂直位移量小于10mm 则是安全的。若平均位移量超过以上数值，必须停止填筑，必要时立即采取措施。

地面沉降观测：

地面沉降板的设置：在60mm ×800mm ×800mm 的木底板上联40mm ×40mm 的方木观测杆，如下图所示，观测杆每杆长1.5m，上端包

铁皮接头，以便随填土的增大而接长。观测杆外面套一竹保护管，管端做成楔口形以便接长。安装沉降板前先将地面整平，以保持木底板的水平和标杆的垂直。在填土高度达到1m 以后，根据填土部分的压缩量将竹套管上拨一定距离，以免由于填土部分的压缩而影响地面沉降数值。

沉降观测：用水平仪观测，路基填土低于临界高度时，每两天观测一次即可；接近或超过临界高度时，每天观测一次，在沉降量急剧加大的情况下，每天观测次数不小于2～3次；精度准确到±1mm ；同时整理绘制“填土高—时间—沉降量”关系曲线图，日平均沉降量在10mm 以内是安全的。

路基沉降预测 篇6

摘 要：路基是高速公路的主要构建物，路基的质量直接影响高速公路的寿命，但是在高速公路的施工过程中基于人为因素和自然因素而导致高速公路的路基容易出现沉降。本文以高速公路路基沉降的产生原因为论述切入点，分析控制路基沉降施工控制技术的具体措施。

关键词：高速公路；路基沉降；控制技术

高速公路路基的質量直接关系到高速公路的使用寿命与安全，因此在高速公路施工过程中要正确认识路基沉降产生的原因，并且根据具体的施工环境采取正确的路基施工控制技术，以此提高高速公路的使用寿命，切实维护人们的出行安全。

1 高速公路路基沉降产生的原因

路基是路面结构的基础，路基的质量与稳定对路面的整体性和质量都会产生重要的影响，因此保证路基不产生沉降是高速公路施工的关键。但是结合实践，在高速公路施工建设中路基存在下沉的问题，造成路基沉降的原因主要是：

1.1 自然因素。首先是地理地貌环境影响高速公路路基。不同的地址特点对路基的影响是不同的，比如在南方红土地址环境条件下，由于红土的粘性比较大，不易于渗水，因此该区域容易发生路基下沉的现象；其次当地的水文条件也会影响路基，比如地下水丰富的区域会导致路基出现潮湿，进而引发高速公路地基出现下沉，使得路基出现断裂等病害。除此之外气候条件也会影响路基，随着温度的变化差异，使得路基内部的温度出现阶梯式变化，由于受到热胀冷缩的作用使得路基的稳定性受到影响；最后植被覆盖也会影响路基的质量。据相关数据显示：在平原地带的高速公路相比在荒漠中的使用寿命要长，分析原因，很大部分是由于平原地区的高速公路处理广阔的植被覆盖范围内，植被的根系会在土壤中形成固结作用，进而提高路基的稳定性。

1.2 人为因素。人为因素主要集中在高速公路的施工中以及在以后的应用中：首先在高速公路的施工过程中，由于施工人员没有按照正确的施工方法进行施工，结果导致路基的建设质量不高。例如在对高速公路施工时没有进行沉降速率的预测，结果导致建成的路基存在很大的问题，另外在对地基的碾压过程中也存在碾压不实的问题，结果导致路基的某些部位发生变形；其次在日常的应用中，路基要承受过大的负荷，这种负荷一部分来自于动载，比如汽车在高速行驶过程中存在超载现象，结果导致路基出现下沉。另一部分来自于路基内部的应力作用。

2 高速公路路基沉降施工控制技术分析

基于高速公路路基沉降产生的原因，为了提高高速公路的使用寿命，要加强施工过程中的控制技术。

2.1 加强施工前的准备工作。首先在进行高速公路施工前一定要做好地质勘查工作，掌握高速公路路基的基本情况，根据不同的地质条件选择不同的施工方案。其次要对路基的沉降量进行观测控制。在高速公路施工前一定要对土层进行沉降稳定性的检测，利用科学的计算方法对土层的承重量以及地表水平位移隆起量进行预测，以此制定出具体的施工方案。最后要选择合适的施工材料。选择合适的路基施工材料是路基施工的关键，土作为路基的基本材料，要控制好土的应用，结合工程实践，应该选择颗粒大于2mm的、带有粘性的土质，并且在其中要参杂大于2mm的石质土，并且要根据施工过程中的特殊地质特点对路基施工材料进行改良，以此保证高速公路路基质量。

2.2 严格控制路基沉降。在高速公路路基施工过程中一定要做好路基沉降控制技术，利用科学的观测仪器精密控制沉降量与沉降发生频率的关系：测定路基沉降发生频率的方法就是选择土层粘度较小进行分析，根据每次的实测与估测之间的差距，反映沉降频率，差值越大就说明沉降频率越大。

2.3 控制高速公路路基施工质量。首先要严格控制路基的土层回填。在土层回填时一定要使用沉降杆与新接管管钳做标尺确保对沉降值的准确确定，并且要根据具体的土质选择科学的回填材料，以某高速公路施工为例，由于该地区的土质多为粉土，因此其含水量比较高，为此在具体的施工中我们应该采取石质材料填筑，并且控制填土的速度，以此保证地面沉降的速度控制在10mm/d以下。其次控制路基填土的预压时间。要想保持高速公路的稳定性，就必须要做好路基的碾压工作，具体的预压时间主要与工程的施工周期有关，一般我国一般的高速公路路段的预压时间为6个月，预压时间的控制关系到路基的使用情况，因此必须要严格控制。最后要控制施工过程中的沉降量。为了将高速公路软土层沉降量控制在安全系数以内，必须对最终沉降量作精确核算，结合不同加载强度下的地基固结，对沉降量的数值进行合并同类项的处理，从而测算出结果仿真度。

2.4 优化路基设计方案。路基沉降的发生与高速公路所处的地域特点有很大的关系，尤其是与路基的水储量有关，因此在施工过程中要做好设计，做好高速公路的排水设计。具体而言就是高速公路排水设计主要包括：一是排水孔、渗沟以及盲沟等，这些设施能够达到降低地下水位的目的，进而保证路基处于干燥的状态；二是边坡排水系统。边坡排水能够有效阻止地下水的径流，防止地下水流向高速公路，破坏高速公路的路基。另外也要做好地基的处理技术。地基是影响高速公路修筑后稳定性的重要因素，一旦地基出现质量问题，就会直接导致路基出现断裂等病害，因此要采取科学的技术应对地基。在高速公路地基处理中比较常用的技术有土垫层法、冲击压实方、强夯法以及孔内深层强夯法。当然在处理特殊地质的时候，我们也可以采取桥梁架设的方法，比如在高速公路修筑的过程中遇到了特殊的地段，而且该区域经过系统的论证之后，不适合进行改良，因此可以采取架设高桥梁的方法避免路基沉降问题的出现。

2.5 加强路基施工现场的管理监督。一方面要严格控制路基的施工工艺，根据高速公路路基施工现场的实际情况，选择最合适的施工方法，控制好施工的工艺，保证施工的质量；另一方面，要注重路基填筑前的质量控制。在路基填筑之前，仔细检查施工现场，对软土地基的土质进行检查、对软土地基进行换填土确保公路地基的施工工艺水平。

3 结束语

总之，导致高速公路路基沉降有来自各方面的原因，因此我们要在施工前后对路基土层性质、荷载量以及施工技术做全面的了解、划分和应用，针对具体情况进行具体分析，找出路基容易沉降的因素，并进行深入探讨，加强施工技术的应用能力。目前，我国高速公路面临路基沉降的严峻形势，对交通运输、生命安全及经济的发展存在着严重的威胁和隐患，必须加大沉降段路基施工控制技术的研究，减少公路路基沉降的发生。

参考文献：

[1]丁维扬.浅谈高速公路路基沉降及施工控制技术研究[J].黑龙江交通科技，2015（03）.

路基沉降预测 篇7

某沿海高速公路长102 km,软土地基处理占74.6 km,占全线73.1%。一般均有20 m～25 m的深厚软土,最深厚处达34 m～47 m,孔隙比1.047～1.210,压缩系数0.53 MPa-1～0.87 MPa-1。软基的沉降问题是本工程工期主要控制因素之一。

根据以往沉降预测实例及工程经验,以及JTJ 017-96公路软土地基路堤设计与施工技术规范推荐,也为了反分析出地基固结参数,并与地质勘察资料比较,本文采用指数法进行预测,与实际沉降监测数据比较接近,为动态控制工期提供依据,取得了较好的经济效益。

2指数模型

2.1 单级荷载作用下沉降

太沙基的固结理论,孔隙水压力随时间变化过程线呈指数曲线关系,对于线弹性土体,应力定义固结度Uσ等于应变定义固结度Uε。所以土体的压缩过程理论也符合指数曲线关系。曾国熙(1975年)提出平均固结度理论解可用以下的普遍式来表示:

其中,α,β均为参数;t为荷载作用时刻起算的相对时间。

宽度B的路基在某级荷载dpi=γdhi作用下,地基压缩层厚度H内平均附加应力增量dσi=ψ(p,B,H)dpi可以按Boussinesq解求得,由式(1)得地基平均孔压dui,t、平均有效应力dσi,t′分别为:

因此,地基固结沉降增量dSci,t为:

JTJ 017-96规范规定,考虑土体侧向变形引起的瞬时沉降为:

式(3),式(4)合并可得某级荷载dpi作用下的沉降:

其中,H为地基压缩层厚度;ψ为地基平均附加应力系数,与总荷载、路基宽度、压缩层厚度有关;α为系数,可取8π2;Es为地基平均压缩模量,反映地基压缩特性;β为地基排水固结参数,反映了地基渗透性以及排水条件对地基固结速度的影响;为地基瞬时沉降系数,即瞬时沉降与固结沉降之比,反映了地基泊松比μ及侧向变形,加载速率等对瞬时沉降的影响。

2.2 多级荷载作用下沉降

路基实际施工中是多级填筑加载的,假设地基Es,β,不随有效应力σt′变化,满足线性叠加原理,则孔隙水压力ut、有效应力σt′、地基总沉降St分别为:

2.3 荷载稳定期内速率衰减特性

现设n级至n+1级荷载间隙期间,有等时距的t1,t2,t3,由式(8)可得沉降增量之比ξ为:

荷载稳定后,速率按指数规律衰减,设某月速率为v2,可以证明该月后期沉降S2,以及速率衰减50%需要的时间T0.5分别为:

当ξ=0.50～0.95时,k=1～19;ξ>0.95后,k值急剧增大,因此固结极慢的地基,即使速率较小,后期沉降仍可能较大,而且推算的误差是不容忽视的。

2.4 卸载前后速率衰减特性

设加载前堤高h,加载高度φh,在卸载前剩余孔压u1=(1-U)(1+φ)ψγh,卸载h2后孔压减少为u2=(1-U)ψγhUφψγh。由于孔压的衰减规律不变,卸载前1个月孔压u0=u1exp(β)。卸载后与卸载前速率之比应等于相应孔压消散量之比。

可见卸载后速率衰减率ρ与当时固结度U、加载率φ以及地基排水固结参数β有关。

3 地基参数的反分析

3.1 优化反演的目标函数

运用优化理论的复合形法,求解使目标函数值最小的地基参数Es,β,。目标函数取为:

其中,Es,β,均为需求的地基参数;fi(Es,β,)为计算沉降值;Yi为实测沉降;i为不同的实测时刻点,隐含了荷载—时间—沉降过程,测次越多,则反演出的参数越可靠。观测点次至少6次以上,方可进行反演分析。

对于荷载稳定期(如加载预压、欠载预压期)时间大于3个月,有6次以上实测数据的观测点,先取稳定期内观测样点进行优化,求得β值较为准确可靠,然后再用全程观测数据,优化求得Es,。

对于不满足上述要求的观测断面,直接采用全程观测数据,优化求得Es,β,等地基参数。

3.2 卸载与回弹的处理

求解沉降时采用增量法,跟踪荷载(增量)过程,同时求出某时刻的孔压ut、有效应力增量Δσt′,以及历史最大有效应力σ′。

对于欠载预压路段,始终有dpi≥0,按式(7),式(8)计算σt′,St,。

对于超等载预压路段,出现卸载时,认为dpi≤0直接引起孔压的减小,也不产生瞬时沉降项,此时按下式计算ut,σt′:

如Δσt′≥0,不出现回弹,此时σ′=σt′;如Δσt′≤0,将出现回弹,卸载回弹模量Em=kmEs,一般取km=10～20,此时σ′=σt-1′。St按下式计算:

4 沉降速率预测验证

K097+778机通东桥头,软土厚40.5 m,地基塑排板处理1.3 m×30 m,超载预压。2006年5月8日开始超载预压389 d,6月21日卸载,预压期间沉降增量623 mm。反分析地基参数:Es=2.871 MPa,β=0.235月-1,ξ=0.790,k=3.76,T0.5=2.9月。采用指数法预测的结果见表1,从表1可以看出拟合情况较好。

实际工作中,笔者进行了400多点次不同地基处理方式的拟合,效果均较满意,因文章篇幅限制,不在此一一列举。

5 结语

根据指数法的预测,为该高速公路软土路基施工提供了依据。我们对本工程软土路基进行了超载预压和预留工后沉降量,根据各路段不同沉降速率缩短了预压期1个月～7个月,全线平均缩短预压时间3.9个月,为底基层、基层及面层施工争取了宝贵的时间,为确保顺利通车赢得了时间,否则延迟1年才能通车,该项目1年的贷款利息近6亿元,如期通车取得了近3亿元的直接经济效益,同时如期通车大大缓解了沪杭之间的交通压力,因此取得了良好的经济效益和社会效益。

摘要：以某沿海高速公路软土路基施工为例,采用指数法进行沉降速率预测,拟合情况良好,沉降速率的变化趋势基本一致,反算的地基参数与地质勘察结果较为吻合,为动态控制工期提供了依据,取得了较好的经济效益,可供同行施工学习。

关键词：软土路基,高速公路,沉降速率,沉降预测,施工工期

参考文献

[1]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

路基沉降预测 篇8

关键词：路基沉降,沉降监测,曲线拟合,沉降预测

0 引言

路基沉降的理论计算方法很多, 每种方法的计算结果不同, 同时影响路基沉降实际值的因素较多, 这就使得理论值与实际值之间偏差较大。本文在详细论述路基沉降理论计算方法、影响因素和实际测量的基础上, 采用国际上三大统计分析软件之一的SPSS11.5进行数据统计分析与拟合, 来对路基最终沉降量进行预测[1]。

1 路基沉降计算影响因素分析

影响路基沉降的不确定性因素较多, 这就严重影响了路基沉降理论计算的精确度。主要体现在计算模型的不确定性, 荷载取值的不确定性, 力学参数的不确定性, 几何尺寸的不确定性, 初始状态和边界条件的不确定性等。

1.1 计算模型的不确定性

很多文献[2]都详细分析了计算模型的问题, 由于各种模型的侧重点不同, 所以任何一个模型都不能完全反映实际情况。针对不同的填土, 根据其通常的力学参数已经提出了许多本构模型和屈服准则。不同本构模型的计算结果差异很大。

同时, 计算机计算与实际状况之间存在矛盾的地方, 比如, 当为了得到更准确的计算结果而将模型设置的更能全面的反应土的性质, 此时本构关系可能会相当复杂, 这对计算机的性能要求就更高, 数值计算就非常繁琐, 在实际工程中很难应用。计算模型的不确定性与土粒粒度、成分和土体结构有关, 同时也和它所受外力的种类和方向、周围环境、地下水的变化等因素有关[3]。

1.2 作用荷载的不确定性

对于高速公路来说, 荷载主要包括施工荷载、土体结构自重和车辆荷载。路基的沉降规律与荷载的施加方式及荷载大小有很大关系, 加载方式不同、荷载大小不同、加载速率不同, 路基的沉降规律就不同。

路基的初期沉降主要受加载速率的影响。当路基填筑速率较小时, 土体中的孔隙水压力有足够的时间进行消散和降低, 此时路基的沉降会随着逐渐增大的填土荷载而逐渐增大。反之, 当施工填筑速率过快, 土中孔隙水压力不能完全消散, 土体不能完全固结, 这种情况下后期沉降将会很大。

对由于车辆荷载引起的路基沉降, 一般将其转换为静载。路基在车辆荷载作用下引起的累积变形可以分为两部分:在可变荷载作用下土体中的残余应变引起的变形和土体中由于可变荷载引起的孔压消散产生的固结变形。正确估算道路构筑物在可变荷载作用下的沉降, 对实际工程具有重要的现实意义[4]。

1.3 路基填料参数的不确定性

不同的施工地点, 不同的施工环境, 不同的施工方法下路基填料的参数都不同。数值计算的参数确定只能依靠大量的数据统计结合现状土的实验室测试结果。路基沉降数值计算的精度很大一部分取决于土体参数统计分析的精度。这些参数包括容重, 弹性模量, 泊松比以及强度, 内摩擦角等。Cambo通过研究发现, 泊松比的变化对数值计算的结果影响不大, 且泊松比统计分析的变异性很小。但弹性模量与强度系数的变化范围较大, 对数值计算的影响是显著的。

与此同时, 路基沉降呈现一定的整体性, 受一定范围内路基填土整体的特性影响, 但是填土的特性在整体范围内又呈现出明显的空间差异, 不同位置处的土体的特性各不相同。因此, 土体材料参数通常需采用随机场模型加以模拟。但在地基沉降未能全面实现概率分析以前, 基于参数的反演分析方法亦是解决参数不确定性问题的较好途径。

1.4 路基几何尺寸的不确定性

数值计算不能对整个施工环境进行模拟, 只能取关键部位及相应的扩大范围进行计算, 这就涉及到模型几何尺寸的问题。目前对这一方面的研究较少, 主要侧重于路基范围内各土层厚度的影响。

1.5 初始条件和边界条件的不确定性

模型大小限制了对土体边界的正常模拟, 只能根据数值计算的要求、结果输出的要求、土体的力学参数进行近似模拟。需要考虑的因素主要包括:土体力学参数、数值计算的模型要求等。

2 路基沉降预测方法

由此可见, 影响路基沉降的因素很多, 如何在施工过程中正确的对路基沉降进行预测显得尤为重要。目前主要采用以路基沉降监测为主, 辅以在监测数据上的沉降预测。

采用科学合理的路基沉降预测方法, 有助于准确地预测路基最终沉降, 为施工过程的安全保证提供数据支持。根据实测资料来推测最终沉降量, 目前归纳起来, 主要有4类方法:曲线拟合法、灰色系统法、BP神经网络法和遗传算法。

2.1 曲线拟合法

该方法是基于原始测量数据, 根据各个数据的大小对数据曲线进行近似的拟合。

2.2 灰色系统法

该方法的基本理论是对一组有序的数据进行累计, 重新得到一组数据, 通过对这组数据采取适当的方式进行逼近, 得到一条预测曲线。

2.3 人工神经网络法

该方法主要针对不能用传统的数学表达式进行函数表达的一些数据, 将其用高维的非线性映射来表达。

2.4 遗传算法

遗传算法是全新计算方法。它处理的不是数据, 而是编码。它将模型参数进行编码, 基于遗传理论对编码进行统计分析。同样对高度非线性数据的处理有明显的优势。

在实际工程中, 对路基沉降预测而言。鉴于曲线拟合方法的原理简单, 容易掌握, 结果直观等优点而被广泛采用。

3 曲线拟合法预测工后沉降

3.1 观测断面的设置

某公路路基为填方路堤。填土材料为粘性土。填土高度达到5m。路堤边坡为双坡, 分别为1:1.5、1:1.75.路面横坡坡度为2.0%。为保证填方路堤和坡面稳定, 在路中线和两侧路肩打入沉降板, 在两侧坡脚部位打边桩, 沉降板和边桩的材料均为钢筋混凝土材料。如图1所示。

3.2 典型断面沉降曲线拟合与预测

本论文仅对该断面的某一个监测点进行分析预测。目前可以采用多种软件和工具对数据进行曲线拟合, 而被广泛应用且经证明具有很高的实用价值和准确程度的是SPSS。图2便是利用此软件对数据进行曲线拟合的结果。

从图2可以看出, 四条拟合曲线都基本能够反映实际曲线的变化趋势。对数、二次多项式、三次多项式的拟合曲线更接近于实际曲线, 根据数据显示, 对数、二次多项式、三次多项式的相关系数均大于0.95, 相关程度已经非常接近于1, 说明采用该曲线拟合是比较合理的。

将根据拟合的多项式方程对后期沉降的预测值与后期实际沉降值进行对比, 差值在误差允许范围内。说明预测结果具有一定参考价值。

4 结语

路基沉降是道路工程中的重点监测对象, 如何做好路基沉降的预测, 及时采取措施对路基沉降进行处理, 对加快施工进度, 保证施工质量, 确保施工安全具有重要的意义。本论文介绍了几种预测方法, 并针对具体工程采用曲线拟合方法进行了预测。结果显示曲线拟合的预测误差在允许范围之内, 预测结果具有一定的参考价值。

参考文献

[1]冯胜洋, 魏丽敏, 郭志广.基于最小二乘支持向量机的高速铁路路基沉降预测[J].中国铁道科学, 2012, 33 (6) :6-10.

[2]张建明, 刘端, 齐吉琳.青藏铁路冻土路基沉降变形预测[J].中国铁道科学, 2007, 28 (3) :12-17.

[3]单珂.高速公路路基沉降影响因素的研究[J].内蒙古民族大学学报, 2012, 27 (1) :37-40.

路基沉降预测 篇9

1988年10月沪嘉高速公路建成通车,实现了我国大陆高速公路零的突破。随后,我国高速公路建设突飞猛进。2004年,交通部制定了《国家高速公路网规划》。国家高速公路网具体的设想是高速公路网采用放射线与纵横网格相结合布局方案,由7条首都放射线、9条南北纵线和18条东西横线组成,简称为“7918”网,总规模约8.5万km。2009年,高速公路已达6.5万km。2020年,高速公路里程达到10万km以上。近年来高速公路的建设进入了一个新的发展阶段。高速公路路基的稳定和沉降是高速公路建设的突出问题,沉降问题可造成施工期间易出现路堤滑塌等事故,影响施工进度和工期,给工程质量留下隐患;在公路运营过程中,由于沉降,路面易出现沉陷,桥头发生跳车现象,影响正常使用或美观,甚至会引发安全事故。路基的沉降预测问题已成为高速公路建设施工和运营的技术难题。关于软土路基沉降预测已形成多种计算法,大致可分三大类:第一类是传统的分层总和法;第二类是基于Biot固结理论结合土体本构模型的数值方法;第三类是基于实测的沉降—时间数据的各种经验公式推算法。这几种方法各有利弊但可相互补充,已成为当前计算沉降的主要方法。由于固结理论的假设条件和确定计算参数试验方面技术上的问题,使计算理论值和实测值有较大的出入。本文根据路基沉降的实测资料,利用偏最小二乘法预测路基沉降量的方法进行了研究。

1 偏最小二乘法概述

偏最小二乘法是一种新型的统计数据工具,自1983年由伍德,阿巴诺等人提出后,近年来受到了广泛关注。当自变量集相关时,用偏最小二乘法建立的模型反映的是变量集的整体性,因而比最小二乘模型有效。偏最小二乘法采用信息综合和筛选技术,不是考虑因变量和自变量的集合建模,而是提取能最佳解释的综合变量建模。偏最小二乘方法是回归分析、主成分分析、典型相关分析的结合。它是建立在信息分解、提取的基础上,对自变量再组合,得到对因变量解释最好,同时又能最好概括自变量集的新的综合变量,对因变量建模的方法。

1.1 偏最小二乘回归实现

令F0是因变量Y的标准化变量,为方便起见令Y为单变量,E0是自变量集X的标准化变量。

1)从F0中提取一个主成分u1,u1=F0c1,c1是F0的第一主轴,并且‖c1‖=1;由于F0只是一个变量,所以,c1是个标量,且‖c1‖=1,因此,c1=1,u1=F0。从E0中提取一个成分t1,t1=E0w1,w1是E0的第一主轴,为单位向量,即:‖w1‖=1。按方差最大,有max<E0w1,F0>且w1Tw1=1。即在‖w1‖=1的约束条件下,去求w1TE0TF0的最大值。

采用拉格朗日算法,得:

求得w1后,即可得到成分t1=E0w1,则E0,F0在t1上应用最小二乘回归,即:

其中,E1,F1分别为两个回归方程的残差矩阵;p1,r1均为回归系数。

2)用残差矩阵E1和F1取代E0和F0,重复第1)步的过程,得到h个主成分th,h用交叉有效性原则进行确定。

3)得到F0关于t1,t2,…,tm的最小二乘回归方程为:

通过标准化的逆过程,可得y关于xj的回归方程为:

其中,βi(i=1,2,…,k)为y关于xj的回归系数。

1.2 主成分个数h的确定

记yi为原始数据,t1,t2,…,tm是在偏最小二乘回归过程中提取的成分。∧yhi是使用全部样本点并取h个成分回归建模后,第i个样本点拟合值。∧yh(-i)是在建模时删去样本点i,取h个成分回归建模后,再用此模型计算得yi的拟合值。记:

当Qh2≥0.097 5时,加入新的成分th,会对模型的预测能力有明显的改善作用。

2 应用实例

本文以某高速公路K131+610处的路基沉降观测为例来进行分析验证。观测开始时间1987.05.10,观测结束时间1991.05.22。部分观测数据如表1所示。

通过分析,选取“当前累计时间对数”“当前累计时间对数的平方”“相邻两次观测时间间隔的对数”“相邻两次观测的平均沉降速率”“前一次观测的累积沉降量”为自变量。表2是所选自变量相关系数情况。

从表2可以看出,各个自变量有较强的相关性。因此,建立最小二乘准则的预测模型,将存在多重共线问题。为此采用偏最小二乘回归方法建模。通过计算Q52=-0.253 4<0.097 5,即用4个偏最小二乘成分t1,t2,t3,t4就能够较好解释自变量。根据1990.03.18前的数据得偏最小二乘拟合的模型关系式为:

常规的最小二乘拟合模型为:

由建立的模型对剩余样本进行检验,其结果见表3。

3结语

当各个自变量因子之间存在较强的相关性时,如果用普通的最小二乘回归建立模型,会遇到多重共线性的问题,而偏最小二乘法能解决多重共线性。通过和常规的最小二乘拟合模型的比较发现,用偏最小二乘法建立的模型,具有较好的预测效果。

摘要：阐述了偏最小二乘的建模方法,以软土路基沉降预测为例,选取了5个相关性很强的自变量,用偏最小二乘方法和最小二乘法各自建立预测模型,从预测结果看,偏最小二乘预测模型具有更好的预测效果,在处理共线问题上具有一定的优势。

关键词：偏最小二乘,软土路基,沉降预测

参考文献

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[2]李波.基于偏最小二乘回归的大坝安全监控模型研究[D].西安:西安理工大学硕士学位论文,2007.

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[5]高庆丰.软土地基路堤工后沉降计算与预测[D].杭州:浙江大学建筑工程学院,2003.

路基沉降预测 篇10

在高速公路的施工过程中, 影响高速公路建设质量的最重要因素是路基的沉降。路基施工过程中, 路基填筑施工速率和道路各结构层施工时机的把握, 都是以路基沉降预测为基础的。高速公路路基工后沉降, 直接影响高速公路建设质量。路基沉降预测是高速公路信息化施工技术的核心内容, 其准确性、科学性对于保证路基修筑期的稳定和工后沉降具有十分重要的意义。因此即时掌握路基沉降的变化情况, 特别是要能够较为合理地预估路基沉降的变化情况, 并根据预测结果, 合理安排工期是确保工程质量的重要方法。

目前的沉降预测方法可分为理论法和数学方法两大类。理论法是通过固结理论, 结合各种土的本构模型, 采取一定的数值计算方法来建立的, 但在考虑非线性弹性模型及弹塑性模型的基础上建立的数值计算方法, 需要的计算参数较多, 且一般需通过三轴试验确定, 因此很难普遍应用于实际工程中。而数学方法利用实测沉降数据, 将沉降近似看成按某种规律变化的过程, 建立某种相适应的模型, 采用适当地优化方法, 反推出计算公式所需的参数, 建立沉降与时间的关系式, 再运用于后期的沉降预测。数学方法主要有:三点法、星野法、Asaoka法、曲线拟合法、灰色模型法、人工神经网络法和遗传算法[2,3]。

灰色模型法由于所需的实测数据量较少, 而且对实测数据没有十分严格的要求, 因此, 基于灰色系统理论的灰色模型在公路路基沉降预测中得到了广泛的应用。本文运用灰色系统理论, 把路基沉降过程看成一个灰色系统, 建立路基沉降的灰色模型以分析其沉降的发展变化, 并结合某高速公路路基沉降观测的实测数据, 用非等时距GM (1, 1) 灰色预测模型分析对比了实测数据与预测数据, 结果表明了该模型在路基沉降预测中是可行的。

2 灰色预测模型的建立[1,4,5]

灰色模型 (GrayModel) , 简称GM模型, 它是灰色系统理论的基本模型。根据预测因子的数目可分为一阶多元预测模型GM (1, N) 和一阶一元预测模型GM (1, 1) [6], 目前用得较多的主要为GM (1, 1) 灰色预测模型。

2.1 GM (1, 1) 模型的建立

取沉降观测点在相同观测时间间隔内的沉降量为原始数据序列:

将其作一次累加, 生成新的时间序列为:

令Z (1) =Z (1) (2) , Z (1) (3) , …, Z (1) (n) , 式中Z (1) (k) =0.5S (1) (k-1) +0.5S (1) (k) , k=2, 3, …, n。根据灰色理论GM (1, 1) 模型, 可以建立灰色微分方程为:

建立GM (1, 1) 模型的白化方程为:

根据最小二乘原理, 解微分方程可得发展系数

其中

则微分方程的白化方程的解为:

所以, 微分方程的时间响应方程为:

取S (1) (0) =S (0) (1) , 则有

2.2 非等时距沉降时间序列的等时距转换

在实际工程中, 由于监测时间的间隔通常并不相等, 即实测所得原始数据序列往往是不等时距的, 因此, 必须首先把不等时距序列变换为等时距序列。

对于非等时距沉降增量时间序列:

各时段的时距为

式中:Δti≠Δtj, i≠j, 这表示各时间的时距不相等。

(1) 计算平均时间间隔Δt0

(2) 计算等时间间隔点的灰数值S2 (0) (t) (t=1, 2, …, n)

当t=1时, S2 (0) (1) =S1 (0) (t1) ;

当t=n时, S2 (0) (n) =S1 (0) (t1+ (n-1) Δt0) =

当t=2, 3, …, n-1时, 利用Lagrange插值函数分段线性插值, 则有

从而得到等时距沉降增量的时间序列为:

2.3 模型精度检验

要对沉降预测的灰色模型进行检验, 主要是进行后验差检验。设S (0) (k) 为原始数列, S (0) (k) 为模型模拟预测数据, ε (k) 为残差数列, 则:

后验方差比和小误差概率P=σ

式中σ为概率函数, ε (k) 为残差序列的第k项。指标C越小, 说明残差方差小, 原始数据方差大, 此时残差比较集中, 摆动幅度小;P越大, 说明残差与残差均值差的绝对值小于给定值的点较多。所以C越小, P越大, 其预测精度越高。参照P与C的大小, 可将精度分为4个等级, 具体如表1所示。

3 非等时距GM (1, 1) 模型的工程应用

现以某高速公路K 32+600沉降观测断面的观测数据, 建立非等时距GM (1, 1) 灰色模型, 对该断面进行预测。该断面的沉降板埋设位置分别为左路肩、路基中线和右路肩。由于沉降观测时间间隔不相等, 首先须通过Lagrange插值法获得等时距的数据, 沉降观测数据及插值数据见表2。

根据上述实测数据及插值数据, 以2010年1月24日到2010年2月28日的累计沉降变形值, 每隔7d的数据为原始序列, 建立非等时距的GM (1, 1) 模型。对左路肩、路基中线及右路肩分别进行了计算和预测, 结果如表3。

由表3可知, K 32+600断面左路肩P=1>0.95, C=0.038<0.35;路基中线P=1>0.95, C=0.0082<0.35;右路肩P=1>0.95, C=0.0476<0.35。根据模型精度等级参照表, 可看出模型精度均为好, 满足工程要求, 不需要再用残差的GM (1, 1) 模型进行修正。同时, 从表中也可明显看出, 预测值与实际观测值相对误差小, 说明可以使用非等时距GM (1, 1) 模型对路基沉降进行预测。

4 结论

(1) 实际工程中的沉降观测值通常为不等时间间隔的, 需要通过Lagrange插值法将原始序列变为等时距序列, 再建立灰色预测模型。

(2) 非等时距的GM (1, 1) 灰色预测模型建模较简单, 预测结果与实际观测值相对误差小, 说明用该模型预测路基的沉降可靠性较好, 预测精度高。

(3) 利用GM (1, 1) 模型预测路基沉降, 对路基的施工指导有一定的作用。

(4) 不同数量的实测数据及平均时间间隔的选取对GM (1, 1) 模型的预测结果有一定的影响, 如何确定这些因素, 还需进一步研究。

参考文献

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路基沉降预测 篇11

【摘 要】联通五湖四海、四通八达的公路为我国的国民经济带来了强劲的发展动力，同时，经济的发展又加快了公路的延伸，令人欣喜的是，我国的公路及其所带动下的经济正在一个良性循环快速发展的快车道上疾驰。但是，路基的不均匀沉降做为一种较为常见病害近年来在我国的公路施工中略有抬头的趋势。

【关键词】公路路基；不均匀沉降；病害分析；预防措施；施工质量；材料控制

随着经济的腾飞，我国的公路事业发展势头喜人，我国的公路总里程数与高速公路的总里程都在以任何一个国家都无法想像的速度高速发展着。高速发展的公路既缓解了我国日趋紧张的交通又为我国的国民经济打开了一扇扇通往我国的纵深腹地的大门。我国的公路项目在前所未有的数量增长着，而且施工的工期越来越短，更为严重的是为了获取较高的经济利益，我国的公路工程施工市场上混进了许多规模较小、设备较少、管理较差的不正规的公路工程施工企业，这些企业的存在，就不可避免地导致了我国的部分公路在某些区域会出现一些较为严重的质量问题。其中较为严重的就是路基的不均匀沉降问题。不均匀沉降问题通常出现在路基在填挖时产生的交界处，由于这个交界的处理过程需要不仅需要使用常规的方法，还要在这个位置处进行高筑强压方能保证不会出现不均匀的沉降，但是，我国绝大多数施工企业都会在工期的压力之下，对这些看似无关紧要的细节问题加以忽略。交界处的不均匀沉降除了给公路带来驾乘上的不适感之外，无均匀沉降还会导致公路在纵向上的较长的开裂以及与其伴生的横向上的开裂。这两种开裂是公路施工过程中的较为典型的病害，随着季节的变迁，雨雪以及风化等的侵蚀，公路的开裂会随着时间的推移而越来越大，从最初的影响车辆行驶的舒适性与安全性，最终将发展到严重影响道路的通行以及公路的正常运营。

为了研究的方便，现以某高速公路的某一路段为例展开后续的论述。该路段的建设标准为二级公路，路基的宽度为标准的12m，路面的铺筑方法为水泥混凝土路面。其中的水泥混凝土部分为2X3.5行车道与2X2.5的硬路基。由于该区域的地貌以丘陵为主，这就决定了该区域的路基的处理方式必然为填低削高、高填深挖。该路段的最高填高达到了29.17米，填方量也达到了179000立方。有施工过程结束以后，在路面的130-170段出现了不均匀沉降，究其原因为地基处理不完善所致。而通常与不均匀沉降相伴而生的裂缝也如影随形般地随之产生，下面就对产生的根本原因与后续的处理方法进行条分缕析，以飨读者。

1.不均匀沉降所产生的根本性原因

1.1工程地质状况不良，地形复杂多变

该区域的道路为一条穿越丘陵的高等级公路，由于该区域的丘陵地形较为典型。因此，在构筑的过程中遇到的问题较多，且较为复杂。道路虽然只是一条条状的构筑物，但是由于公路的里程较长，因此，公路的占地较广，这就导致了工程施工过程中会遇到不止一种的工程状况。而且由于地下的地质构造的不尽相同，公路必然会经过一些不同的地质区域，这些不同的地质区域有着不同的工程地质、水文地质状况。在某些易碎、脆弱、塌陷的不良地质区域，以及流沙、地下暗河、沟壑等凶险的区域，使用常规的筑路方法极难达到设计的压实目标，因此，在前期的铺筑完成后地下情况由于处于变动之中，所以不可避免地会出现路基的下沉、移位。尤其中当公路穿越山谷时，这种情况的表现就更为典型、更为复杂。穿越沟谷的时候就会出现两头挖中间填的施工状况，在这种状况下，必然会出现填方的形状被分割成一个倒三角的形状，在这样的复杂的地形条件下，大型筑路施工机械难以施展，某些部位只能使用人工的筑捣方式，在这些大型机械无法碾压的区域，日后就会出现不均匀的沉降与移位。

1.2施工工期较短、工期设计不合理

由于我国目前处在一个公路建设的大发展时期，因此，工程项目较多，各个工程之间的工期要求普遍较为紧张，施工队伍常常是刚离开这个工地，马上又要奔赴下一个工地。较短的工期必然使得工程的施工过程极为紧凑，当某个局部区域出现较为复杂、较难以在短期内处理完成的问题时，绝大多数不负责任的施工企业会以期特有的“土办法”解决，这就造成路基完工后沉降不足而导致路基下沉。填方路基填筑完成后有一定的工后沉降期，工后沉降因填料不同而有不同的沉降量。当填方高度比较高，在自重的作用下在一定时期会产生变化，例如填方在30米以上时，路基会有几厘米甚至十几厘米的沉降量。

1.3路基填料控制不当

填料往往是路基的挖方，级配有时相差很大，同一填方采用不同的填料填筑，给路基不均匀沉降留下隐患。

1.4路基压实度不足

在路基施工中，路堤填筑应分层填筑、压实，每种填筑料松铺厚度应通过实验确定。一般填土路基松铺厚度控制在30厘米内，填石路基松铺厚度控制在50厘米内。但由于施工单位现场管理疏松和监理单位把关不严等原因造成超厚碾压致使压实不足。还有施工条件受限如天气太干燥、构筑物限制、路堤高度等也会造成压实度不足。

1.5排水系统不完善

由于排水系统不完善，导致排水冲刷填方边坡，导致路基下沉、开裂。排水系统不完善，影响到路基土体的结构特征和强度，从而导致路基不均匀沉降。

1.6施工方法不当

如未按规定挖台阶、沟底填前处理不认真、压路机未按规范操作、填筑料最佳含水量控制不足等其他原因导致路基不均匀沉降。

2.路基不均匀沉降的防治措施

2.1保证合理的施工周期，路基自然沉降是客观存在的，合理周期反应了自然规律的客观要求，违背客观规律急于求成将会给工程质量留下隐患。

2.2对原地面进行处理，路基用地范围内的数目、灌木丛等均应在施工前砍伐或移植清理，砍伐的树木应移置于路基用地之外，进行妥善处理。路堤修筑范围内，原地面的坑、洞、墓穴等，应用原地土或砂性土回填，并按规定进行压实。原地基为耕地或松土时，应先清除有机土、种植土、草皮等，清除深度应达到设计要求，一般不小于15cm，平整后按规定要求压实。基底原状土的强度不符合要求时，应进行换填，换填深度应不小于30cm，并予以分层压实到规定要求。基底应在填筑前进行压实。

2.3严格控制路基填料，应选用较好的路基填料如级配好的石质土、砂土等。泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土、含草皮、生活垃圾、树根及含腐殖质的土严禁作为为路基填料。同时，采用不同土质填筑路堤时，应注意层次应尽量减少，每一结构层总厚度不小于0.5m，不得混杂乱填。合理安排不同土质的层位，一般采用优良土填在上层，强度较小的土填在下层。

2.4压实度的控制。路基施工时，严格按现行《JTG F10-2006公路路基施工技术规范》要求进行，并通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数，采用最佳的机械配套和施工组织，对路基进行压实。

2.5排水系统的完善。应考虑全面完善排水系统，避免水流冲刷，并尽可能降低地下水位。施工中应做好排水沟、截水沟等排水设施，防止水流对施工场地和路基的影响。

2.6施工和监理严格遵照有关规章制度执行。施工单位严格按照规范规定的碾压厚度、碾压机械、碾压功以及试验提供的最佳含水量组织施工；监理人员加强管理，提高责任心。

3.结束语

总之，减小路基不均匀沉降，提高道路的质量，要求我们的有关工程人员应该做到早遇见、早防治、早发现问题，及时采取有效补救措施，在施工中不断总结经验，必须重视现场调查、勘探，严格按照部颁施工技术规范施工，加强科学研究和试验工作，从而把病害减小到最低限度，确保路基工程有足够的稳定性和耐久性，使路面能承受车辆的反复荷载作用和抵御各种自然因素，保证公路交通的正常运营。

【参考文献】

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路基沉降预测 篇12

为了确保铁路客运专线路基施工的顺利实施, 需要对其沉降变形进行实时、动态监测。然后, 根据外业监测数据估算路基的预期沉降量, 从而确定轨道结构的施工和铺轨时间。此外, 合理的沉降推算与沉降现场观测结果结合还可作为工后沉降和发展趋势的评价依据。为此, 本文详细阐述了铁路客运专线路基沉降观测的内容及实施过程, 并对现有的沉降预测模型进行了论述分析。

(二) 路基沉降观测

路基沉降观测内容一般包括:地基沉降观测、路基面沉降观测、过渡段不均匀变形观测、路堤边坡及坡脚位移观测、路堤填土分层沉降观测等。

路基沉降观测以地基沉降观测和路基面沉降观测为主。路基面沉降是评估路基工后沉降是否满足铺设无砟轨道技术条件的依据, 因此, 路基面沉降和地基沉降观测中又以路基面沉降为主。

1. 地基沉降观测

非岩石地基, 一般均应进行地基沉降观测。地基沉降观测可采用沉降板、剖面沉降管、位移计等方法进行监测。其中, 沉降板简单、实用、可靠, 是常用的地基沉降观测方法, 地基沉降观测沉降板的埋设如图1所示。

地基沉降观测断面布置应符合以下原则:

(1) 不同路基类型、不同路堤填高、不同地基加固工程的每一段路基应布置不少于2个观测断面;

(2) 地基沉降观测断面的间距一般不大于50m;

(3) 对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m;

(4) 对于地形、地质条件变化较大地段则应适当加密。

2.路基面沉降观测

路基面沉降数据是确定路基工后沉降是否满足无砟轨道铺设技术要求的依据。路基地段均应进行路基面沉降观测。路基面沉降观测采用观测桩法进行观测, 其观测桩位埋设如图2所示。

路基面沉降观测断面布置应符合以下原则:

(1) 路基面沉降观测断面间距一般不大于20m;

(2) 对于地势平坦、地基条件均匀良好、填料相同且高度小于5m的路堤或路堑可放宽到100m;

(3) 对于地形、地质条件变化较大地段则应适当加密。

为便于路基工后沉降的预测与评估, 路基面沉降观测断面尽量与地基沉降观测断面布置在同一断面。

3.过渡段不均匀变形观测

路基过渡段不均匀变形是否满足无砟轨道铺设技术要求, 必须通过沿线路纵向的连续的沉降观测进行判断或评估。路基过渡段不均匀变形可以采用连续的路基面沉降观测, 也可采用沿线路纵向布置剖面沉降仪进行观测。

路基过渡段不均匀变形采用连续的路基面沉降观测时, 观测断面间距宜加密至5m。路基过渡段不均匀变形采用剖面沉降仪观测时, 剖面沉降管应在路基过渡段范围内连续布置, 一般采用对角线方式布置, 详细的观测桩位埋设见图3所示。

4.沉降监测控制网

在进行客运专线路基沉降观测前, 应布设沉降监测网。该沉降监测网以二等水准点为基准建网, 按二等水准测量精度施测, 采用施工高程控制网系统。变形测量点分为基准点、工作基点和变形观测点。其布设应符合下列要求:

(1) 沉降监测网应设置不少于4个稳固可靠的基准点, 且基准点的间距不宜大于1公里。尽量利用深埋水准点, 使用时应作稳定性检查与检验, 以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点。

(2) 工作基点应选在比较稳定的位置。工作基点间距不宜大于500m。

(3) 变形观测点应执行《客运专线无砟轨道工程测量暂行规定》 (铁建设[2006]189号) 标准, 尽量与建设单位协商, 共用监测点。

(三) 沉降量的估算

目前, 沉降量的推算主要采取的是实测沉降估算的方法, 其中又包括双曲线法、三点法 (对数曲线法) 、沉降速率法、星野法及修正双曲线法等。

1. 双曲线法

假设沉降的平均速度以双曲线形式减少, 则可以得到沉降量估算的经验公式。设初始沉降量为S0 (t=0) , 则任意时刻t的路基沉降量St可通过下式进行计算

式中:t为时间, α, β是从实测数据求得的系数。当t→∞时, 最终沉降量为

2. 对数曲线法

对数曲线法的沉降估算公式如下

式中:a为待定参数, 可通过实测数据获得。

3. 沉降速率法

根据实际的监测数据计算, 确定地基沉降速率, 具体的计算公式如下:

通过沉降速率的推算, 便可计算出满足工后沉降所需的预压时间t时刻对应的沉降速率, 以此作为控制路基沉降稳定与否的依据。

(四) 结论

路基沉降观测是以地基沉降观测和路基面沉降观测为主要内容, 对其进行实时动态的监测可有效地保证工程施工的安全和进度。本文根据实际工程的需要, 详细介绍了铁路客运专线路基沉降观测的实施方法及预测模型。

摘要：路基沉降及工后沉降是客运专线路基工程重点研究的内容, 路基工程质量的成败也主要取决于对路基沉降及工后沉降的控制。文章阐述了铁路客运专线路基沉降观测的主要内容及实施过程, 并对现有的沉降预测模型进行了论述分析。

关键词：路基,沉降变形,沉降估算

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