路基不均匀沉降

路基不均匀沉降（精选11篇）

路基不均匀沉降 第1篇

1 病害成因分析

路面沉降病害的两大成因, 一是路基填土出现压缩变形, 二是路基的地基发生沉降变形。通过多年地质勘探和路基状况检测可知, 路基出现不同程度的沉降的成因是多样的, 本文把路基沉降病害的主要成因列举出来, 包括:

1.1 地基固结沉降

路基之所以出现不均衡的沉降或者过大沉降现象, 其发生的原因有:路基中软土层发生固化, 原有路基高度下降, 导致部分地基出现沉降。同时在进行公路施工时, 对于公路的部分周遭是水塘、小溪、河流、涌的路段假设清淤物质处理不净, 在原有清淤物质的基础上回填材料则导致路基中含有软土层, 当软土层发生固结时, 该部分公路路段则会出现地面沉降导致公路断裂或开裂。对于部分地表水以及地下水存在排泄不通的地基不是常言的软土地基, 部分之所以出现地表水或者地下水排泄不通是因为对该路段进行设计时不合理或者施工时出现施工不当, 导致等载预压工作没有依照要求落实。所以在道路通行时, 因为地表水渗入路基, 也就不可避免地造成了路基产生不均匀沉降。通常在进行公路施工时面对软土地基的情况, 因为对地基开展等载或超载预压的时间不充足, 往往施工后该路段会发生不同程度的沉降, 由其是对于那些属于半填土半挖路的地基而言, 软土地基发生不均匀沉降的情况更易发生, 沉降程度也更大。

1.2 路基压缩变形

路基填土在负荷过大以及超载时会发生非线性变形, 路基变形的类型包括:塑性变形以及弹性变形。路基发弹性变形的成因是路基负荷过重, 在连续累积的负荷下逐渐发生内部结构的变形最后导致地基变形开裂、同样路基在时间的迁移下会逐渐累计发生压缩变形。路基在填土压实时, 受到施工条件, 进度, 以及安全性等多重因素的影响, 特别是在进行高路堤施工时, 对于部分地段的地基填土压实不足时, 由于土体的重量和外加的重量下, 也会导致该路段发生差异变形, 最终导致路段出现裂痕或断裂。对公路开展施工, 要求施工方严格遵守填土材料以及级配的把控。因为施工时的填料和级配不当同样会导致路基出现变形裂开。对填料和级配进行把控的具体方法:首先, 开展路基填土时要求掌握好分层碾压的厚度, 尽量做到降低其厚度以实现对小颗粒以及软弱填料进行有效碾压, 防止在超负荷状态时, 回填料发生沉降变形。另外, 对填土材料进行严格筛选和质量把控。因为填土材料包括多种成分, 不同成分的属性不同, 那些发生膨胀的回填料会在水的渗入时出现隆起, 所以当地基排水不通时, 水渗入地基导致基地隆起变形。

对于半填土半挖路的旧地基进行施工时, 新地基和旧地基两者存在应力差异, 该路段的地基也极易出现不均衡的地面沉降。

2 常用的应对策略

路基的不均匀沉降的的解决办法的大前提维护路基的稳定, 尽可能降低路基的总体沉降量, 尽可能保持地基均匀, 减少不均匀沉降的发生。常用的不均匀沉降的治理办法有:

2.1 地基处理

面对软地基的其治理办法是严格把控施工后地基的沉降差异以及地基的总体沉降度。在国内, 常用的软地基处理办法包括:在地基增设塑料排水板以及装一袋袋的砂井, 等载固结排水、水泥粉喷桩、超载预压等。其中最具备优势的软地基施工法是超载预压, 该办法有利于减少施工后地基的固结沉降, 地基出现沉降的数值也较小。

2.2 压力灌浆法

对于地基的不均匀沉降通常采用压力灌浆法对其进行处理, 其原因是压力灌浆法的施工挖凿量少, 处理效果明显并且对路段的交通影响时间少, 对市民、居民的生活影响小。

2.3 采用强夯法, 提高路基密实度

对于路基密实度低的路段多使用冲击碾压法以及强夯法。强夯法的不足在于采用该办法对路基进行治理能够有效冲击路基的内部结构, 不能用于公路的桥头、涵洞等部位。路基内部结构的冲击不利于路基边坡的稳定, 采取这两种施工法也加大了施工工程的费用。

2.4 部署过渡性路面

低等级过渡性铺筑是一种常用于解决路基不均匀沉降的治理办法, 其原理是首先对路面进行铺筑, 沉降过后对其进行加罩面处理, 是一种被动的地基沉降治理办法。

2.5 应用土工合成材料

采用土工格网地基沉降处理办法的原理是首先对地基的中心位置分层进行土工格网的铺设。实现路基填料的加筋, 提升填土的支撑力度, 降低填土路堤的重量。降低了新旧路基衔接处的地基沉降差异。土工格网的铺类别包括:顶部和底部加密、中间中空、顶部加配2到3层格网, 其间距0.5~0.6m, 中间间距在一米左右, 路基填筑部分地基表面使用满铺方式进行布置, 其他的格网则伸入到原本路基的2米处, 新路基的3到4米处, 对新旧路基进行衔接。

土工合成材料对路基进行不均匀沉降进行有效治理外, 还有加筋固土排水、滤层以及隔离等功能, 但是对于路基填料的要求较高。

3 土工格室处治方法

在1980时期, 出现了土工格室的新型三维土工合成材料, 如下图1所示。新型的土工格室的优势是化学性能稳定以及高强度以及适应性好。所以至土工格室出现后, 被国外的公路施工以及水利工程中广泛使用, 并且施工成果好。土工格室的办法在中国对用于对软土地基以及铁路基的沉降中, 土工格室的优势被学术界和建筑施工界所推崇, 因为其具备高度的优势, 是其他土工材料所没有的。

3.1 土工格室处治路基不均匀沉降的机理

土工格室能够对地基进行不均匀沉降治理其原理包括:土工格室通过格室对填料进行约束, 增加了填料的紧密度, 由此产生了填料的支撑力, 构成了一个整体的高强度和抗弯拉、对应力作用和位移进行隔离过渡的复合体。土格网室的加筋作用, 使地基的荷载均匀, 增强其加筋作用, 分散了应力维护路基的稳定。

3.2 土工格室的施工工序

土工格室作为一种新型的土工合成材料, 施工快捷、方便、省力, 具体施工工序见 (图2) 。整平施工场地, 清除杂物。铺设施工垫层并压实, 然后铺设土工格室, 铺设中要尽量拉紧, 不得有褟皱。及时用填料填充格室内并压实, 同时观测格室变形和检查密实度, 最后修正完工。

3.3 土工格室与其它材料的经济分析比较

土工格室加强夯处理方案和粉喷桩加土工布砂垫层方案处理软弱地基作比较, 按每公里造价计算:

(1) 土工格室+强夯处理方案:a.强夯地基费用约15元/平方米;1000米长线路;路基底面宽12米;费用:15×1000×12=18万元。b.级配砂石25元/方;费用:25×1000×12×0.4=12万元。c.土工格室单价70元/平方米;费用:70×1000×10=70万元;合计:100万元 (不包括其它零散费用) 。

(2) 粉喷桩+土工布垫层处理方案:a.粉喷桩市场最低价格约30元/米;30×1000×12×3×1.6=172.8万元;b.土工布12元/平方米

12×1000×14×1.1=18.48万元;c.级配砂石料, 25×1000×12×0.3=9万元;合计:200.28万元。

由以上数字看出:土工格室加强夯加固综合处理方案仅是粉喷桩加土工布处理方案费用的50%左右。

综上述所见, 土工格室在处理软弱地基方面具有施工简便、降低工程造价和缩短施工工期的特点, 经济效益和社会效益巨大, 是值得使用的新技术新材料。

4结语

大量的调查研究表明, 路基不均匀沉降的产生是多方面因素综合作用的结果, 设计部门应把地基、路基、路面作为一个系统去综合考虑。实践证明, 土工格室是处治路基不均匀的一种有效方法, 值得在实际工程中应用推广。

参考文献

[1]颜春等.路基不均匀沉降的原因分析与处治措施[J].广西交通科技, 2002 (4) .

路基不均匀沉降 第2篇

高等级公路路基不均匀沉降对沥青路面结构的影响分析

本文结合笔者多年公路工程实践,详细介绍了路基不均匀沉降对路面结构产生破坏情况,并采用弹性层状体系的力学模型,利用有限元法对由于地基不均匀沉降引起的路面附加应力进行了计算和分析,对公路台背处不均匀沉降对路面受力状态的影响和台背处差异沉降的.允许范围进行了深入探讨,并得出具体结论.

作 者：樊华明  作者单位：湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008 刊 名：四川建材 英文刊名：SICHUAN BUILDING MATERIALS 年，卷(期)： 35(3) 分类号：U412.36+3 关键词：高等级公路   路基   不均匀沉降   沥青路面   影响   附加应力  

路基不均匀沉降 第3篇

【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】

[1]马哲.沉降观测软基施工中的应用[J].河南科技，2010，（14）.

路基不均匀沉降 第4篇

自从80年代以来, 我国已修建7万多公里的高速公路, 其中4车道占绝大多数。目前部分已修建4车道的通行能力已不能满足日夜增长的交通量的需求, 需要对原有路基拓宽。由于高速公路扩建工程是刚刚开始的新事物, 理论和实践经验不足, 可借鉴的成果较少, 设计、施工、技术控制标准等内容规范都涉及不多, 为了路基的安全, 设计过于保守, 不经济科学, 造成了巨大的浪费;另一方面由于对扩建工程路基变形特性的认识的模糊, 跳不出新建工程的设计方法和认识, 出现局部路基失稳, 路面纵向开裂的事故, 社会负面影响大。从长远发展和经济效益的角度讲, 高速公路的改扩建工程将是本世纪初我国公路建设亟待解决和必须解决的重要问题, 具有非常重要的现实意义和前瞻性。

高速公路的拓宽与拼接必然会遇到新老路堤的相互影响、新老高速公路的融合贯通、新老桥台的拼接组合等问题。由于新老路堤结合部存在道路施工时间的差异, 导致地基固结和路堤压缩程度不同而产生的新老路堤的不均匀沉降, 进而导致结合部路面出现裂缝、破损、高差、行车不舒适性等现象, 会影响高速公路安全并造成服务水平的降低, 特别是软土地基上的新老高速公路的拼接还可能引起路堤的失稳和滑坡。

因此, 高速公路接拼工程中的差异沉降是一个关键性的问题, 如处理不当, 极易导致路面拉裂, 影响路堤使用, 给行车安全带来隐患。所以开展对高速公路拓宽工程相关问题的研究就具有了十分重要的工程意义。

本项目需要拓宽的路段为原有锦山至茅荆坝公路全长67.0km (K42+204.0-K102+910.0) , 按旧规范山岭重丘区一级公路标准设计, 计算行车速度60km/h, 路基宽度20m, 即在原路20m宽路基的基础上两侧加宽至26m, 改为高速公路。原路含水量较高土质路段约9.9km。

2 机理分析

根据赤承高速公路拓宽路段结合部处治的特殊性和理论计算评估, 对比分析地基处治方法:粉喷桩复合地基、砂砾石换填、沉降可控地基处治方法;路基处治方法:加筋路堤、轻质路堤;新旧路基连接处治方法:土工加筋、隔离墙、挖台阶等处治技术的设计思路、适用场合、工程效果和参数敏感性, 为实际工程中处治技术的采用提供选择的依据。

3 拟解决的关键技术及实施方案

3.1 赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降理论分析与机理研究

1) 按原设计要求实施, 模拟计算新加路基荷载导致的旧公路地基、新公路地基的沉降变形位移场, 计算新旧公路地基的不均匀变形量, 为工后沉降量的控制标准提供理论根据;

2) 在按原设计的基础上, 根据实验的要求, 模拟计算不同台阶尺寸时, 新旧公路地基的不均匀沉降变形量;分析选择最优的台阶尺寸和形式。分别针对1.0m, 1.5m, 2.0m的台阶进行模拟计算;

3) 针对湿陷性黄土的试验段, 模拟计算原设计方案 (换填砂土, 冲击压实) 与试验方案 (石灰桩等) 的地基沉降情况;

4) 针对高填方的试验段, 模拟计算原设计方案与试验方案 (混凝土桩、碎石桩等) 的地基沉降情况、边坡的稳定分析;

5) 根据室内试验和现场测试的结果, 与有限元计算结果对比分析, 通过反复的调整计算参数、进行反演分析, 直至有限元计算结果与实测结果基本吻合, 以此标定有限元计算的相关参数使之与实际情况符合;

6) 用经上述修正后的有限元分析模型分析部分典型路段, 并与实测数据对比。通过对各典型路段的计算分析, 总结新老路基不均匀变形的影响因素, 不同影响因素作用条件下新老路基变形特征。为建立道路路基拓宽设计方法奠定基础。

3.2 赤承高速公路拓宽路段结合部处治措施研究

本研究根据赤承高速公路拓宽路基具体特点, 因地制宜地选用不同处治方式:

1) 湿陷性黄土路段

工程地质类型:湿陷性黄土根据厚度与填方高度不同采用不同措施, 分为表层、浅层、深层三种类型。

(1) 表层厚度为1.0m以内, 采用原设计方案, 换填40cm砂砾, 冲击压实并铺筑土工格栅。试验段落43+200~43+350右幅;

(2) 浅层处理, 厚度为1.0m~3.0m, 采用两种处置方案:

方案一:简易石灰桩, 石灰桩深度为50cm, 桩径30cm, 按梅花形布设, 成孔后填筑生石灰、砂砾, 同时填筑砂砾层及铺筑格栅。试验段落42+900~43+050右幅。

方案二:基底采用路拌机掺水泥石灰, 掺配量控制在4%~8%, 上部为砂砾垫层, 试验段落K43+050~K43+200右幅。

(3) 深层处理:砂砾桩, 桩径40cm, 桩长8m, 桩距120cm采用振动法施工, 试验段落K55+220~K55+400右幅。

2) 高填方路段

(1) 原设计方案不变, 施工结束后, 进行超载预压, 预压段落48+700~49+000右幅;

(2) 原地面进行砂桩处理, 桩径40cm, 桩长5m, 桩距120cm, 主要目的为提高地基承载力, 施工结束工后进行预压, 试验段落48+500~48+700右幅。

3) 半填半挖段落:设置盲沟, 路床换填80厘米砂砾, 试验段落71+400~71+650两侧;

4) 铺筑不同类型格栅, 土工格室及单项格栅;铺筑原设计格栅, 台阶宽度变更为1米台阶, 试验路段为K65+600~K65+700段落右幅铺筑单向格栅, K65+950~K66+050段落右幅挖1米台阶, 铺筑原设计钢塑格栅, K66+050~K66+150段落右幅铺筑土工格室;

5) 路床顶面铺筑土工格室, 试验路段为K61+200~K61+400段右幅。

3.3 赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降施工质量控制标准

根据试验路的铺筑和试验路试验监测和检测, 分析结合部差异沉降对路面结构的影响, 对结合部协同沉降的施工质量控制标准进行研究。

1) 公路拓宽工程中的新老路基结合部容许差异沉降

在模拟计算新加路基荷载导致的旧公路地基、新公路地基的沉降变形位移场, 计算新旧公路地基的不均匀变形量的基础上, 提出路基拓宽工程中新老路基结合部容许差异沉降为控制指标。

2) 拓宽路基填料及压实度控制标准

路基拓宽工程中, 新路基的填料及压实度一方面影响新路基的自身压缩变形, 另一方面影响新老路基的模量比, 进而影响结合部路面结构的力学响应, 因而进行填料合理选择和压实度控制极其重要。故应提出拓宽路基填料及压实度控制标准。

3.4 赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降施工工艺研究

提出适用于赤承高速公路拓宽路段结合部协同沉降的施工工艺。

1) 碾压机械组合, 根据冲击碾压、强夯影响深度、作业面积等因素进行选择其施工;

2) 砂桩、石灰桩等桩的桩距、桩径以及成桩机械的选择;

3) 台阶的宽度、高度等参数的确定;

4) 土工格栅的布设施工工艺。

4 结论

大广高速赤峰至承德段43+200~43+350右幅、42+900~43+050右幅、K43+050~K43+200右幅、K55+220~K55+400右幅、48+500~48+700右幅、71+400~71+650两侧、K65+600~K65+700右幅、K65+950~K66+050右幅、K66+050~K66+150右幅、K61+200~K61+400右幅根据不同的机理分析进行了相应的特殊处理, 从目前的效果看结合日常观测分析, 对于旧路改造工程原有道路的路基沉陷进行必要的特殊路基处理是非常必要的。

摘要：目前国内很多高速公路是利用原有一级公路改扩建而成, 旧路基沉陷一直是界内人士研究的问题。本文以大广高速公路赤峰至承德K42+204.0-K102+910.0段一级公路改造高速公路为利, 对原有一级公路部分路段的路基沉陷进行了一定的机理分析, 进而提出具体的处理措施, 以保证改建后的高速公路路基稳定。

关键词：公路施工,路基,不均匀沉降

参考文献

[1]刘大虎.豫东平原区公路路基病害及处理措施[J].铁道建筑, 2008.

[2]丁桂彪.软土路基沉陷事故分析及处理措施[J].铁道标准设, 2004.

阳江水库施工期基础不均匀沉降分析 第5篇

关键词：坝基；沥青砼心墙；基础沉降；隆起；趋势

中图分类号：TV223.2 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-16-47-2

1 工程概况

阳江水库是核电专用水库，是以向核电供水为主，兼顾向地方城乡生活和农田灌溉供水。

阳江水库枢纽由大坝、溢洪道、输水工程、防汛道路、管理站等部分组成。

阳江水库最大库容2574万立方米，为中型水库，二等工程，坝顶高程51.0米，最大坝高46.4米，坝顶长395米，大坝为沥青砼心墙土石坝。正常蓄水库容2200万立方米。河床段为可液化土层，覆盖厚度达13.0米，设计采用振冲碎石桩加固处理。坝基在心墙底部采用垂直防渗，即在心墙以下采用地下砼连续墙，墙底接灌浆帷幕。

2 基础沉降监测布置

为了观测基础的沉降情况，在0+150及0+240断面基础上布置了水平固定式测斜仪。各布设12支传感器，心墙前、后各布设6支传感器。

3 施工期基础沉降分析

首先，数据明显的反映出0+150断面基础沉降的不均匀性。从表1（不同测点最大、最小沉降量统计表）可以看出：0+150断面最大沉降量出现在下40～下60段，最大沉降了190毫米，上游坝段的最大沉降量出现在上20～上40段，最大沉降了149毫米。

其次，从数据中可以看出分区施工对沉降分布有很大的影响。坝体自重不仅影响本坝段的基础沉降，而且对相邻坝段的沉降也产生影响，因此当相邻坝段筑坝速度不同时，就会出现在不同时期同一坝段的变形出现下沉，或隆起。同时随着筑坝高度的增加，相邻坝段分区施工对基础沉降的影响将逐步减小，相对沉降的规律更加明显。

再次，坝段沉降过程分析。以不同测点沉降过程的规律可以将0+150断面基础沉降分为四种类型，分别如图1-1、图1-2、图1-2所示。图1-2表现是下46～下66坝段的沉降特点，在筑坝的初期（2006年9月中旬）该坝段突然隆起60～90毫米之后，一直下沉，其中2006年11月～12月上旬是下沉速度最快的时期，平均每天下沉4.1毫米，目前下沉的速度有所减缓，但仍以1毫米/天速度下沉，且有继续下沉的趋势，值得引起注意。图1-2是下8～下31坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年11月上旬，本坝段一直在隆起，平均上升了75毫米，到11月中旬突然下沉，4日之内下沉了62毫米。从2006年11中旬之后，该坝段一直下沉，但沉降量比较平缓，从总的沉降量来看，该坝段基础的地质构造和基础处理的质量比较理想。图1-3是上8～上86坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程也可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年12月上旬，本坝段一直在沉降，平均沉降了103毫米，到同年的12月下旬以后进入了第二个阶段，该阶段本坝段一直在回升。心墙基础坝段的沉降特点，表现为相对沉量变化不大，仅在2006年11月中旬至下旬有部分下沉之后一直在回升。以同样的方法分析0+240断面基础沉降，可以得到同样相似的结论：上8～上86坝段的沉降特点，该坝段在筑坝的初期突然下沉之后一直在回升。心墙基础坝段的沉降特点，表现为相对沉降量变化不大，从筑坝之日起至今，心墙基础一直在上升。下8～下46坝段的沉降特点，该坝段的沉降过程可分为二个阶段，第一阶段是开始筑坝至2006年11月上旬，本坝段一直在隆起，平均上升了39毫米，到11月中旬突然下沉，平均下沉了93毫米。从2006年11中旬之后，该坝段一直下沉，但沉降量比较平缓，从总的沉降量来看，该坝段基础的地质构造和基础处理的质量比较理想。下66以后坝段的沉降特点，该坝段一直处于下沉过程之中，其中2006年10月～11月上旬是下沉速度最快的时期，平均每天下沉7.8毫米，目前下沉的速度有所减缓，但仍以1.1毫米/天速度下沉，且有继续下沉的趋势，值得引起注意。

最后，从2007年2月份的最新观測成果可以看出，0+150断面基础有三个沉降区。一是下40～下60坝段，最大下沉了190毫米；二是上20～上30坝段；三是上80以前坝段，心墙基础有轻微的隆起。同样0+240断面从12月份的最新观测成果亦可看出，0+240断面基础有三个沉降区。一是下60坝段左右，最大下沉了382毫米；二是下30坝段附近；三是上50坝段附近，心墙基础在隆起，已上升了-73毫米。

4 总结

观测表明基础沉降是不均匀的。最大沉降为190毫米，最小沉降为-93毫米。0+240断面的基础沉降也是不均匀的。最大沉降为382毫米，最小沉降为-182毫米。

由于沥青心墙基础砼防渗墙和两侧基础的材料变形特性的差异，在填筑过程中，砼防渗墙所在部分的基础上移，而两侧或一侧的基础在下沉，沥青砼心墙基础的不均匀沉降在沥青心墙底部中产生了很大的附加变形。

坝基变形指标在施工期处于施工活跃期，加之上部坝体施工较快，施工期对基础变形情况需加强监测和深入研究，并注意改进适合当时的施工方法及工艺，调整施工进度和顺序，确保工程的安全及运行期工程监测数据的有效性。

路基不均匀沉降 第6篇

路基是路面的基础, 也是道路的承载主体, 所以说它的质量直接就影响着整条公路的质量。换句话说, 路基如果不坚固不固定, 那么路面就不会很稳固。所以, 路基是否坚固对于公路建设来说非常重要。但是, 路基的不均匀沉降等问题, 仍然威胁着本国公路建设的质量。近年来, 我国的公路和市政的道路的建设的速度正在突飞猛进的发展, 特别是高速公路的建设。而我省地处我国的东南海地区, 是连接长三角、珠三角和台湾散打经济发达区的重要的通道, 也是中西部对外开放战略通道的重要的出海口。然而, 长期以来, 受到地形地质的影响, 所以说我省在高速公路建设方面却相对比较滞后。有很多的路段在建成通车后不久, 短的有几个月, 长的有两三年, 就不得不进行大面积的维修。所以说, 这个问题值得我们去思考去研究, 以及采取积极有效的措施去防治。在最大程度上减少路基的不均匀沉降。

1 路基纵向不均匀沉降的概念以及形成的原因

1.1 路基纵向不均匀沉降的概念

路基的纵向不均匀沉降通常情况下分为两个方面的沉降, 一方面是桥头跳车, 桥头跳车就是由于构造物的沉降和台背的沉降不一样从而产生的不均匀沉降。另一方面是纵向填挖交界处的不均匀沉降, 这个问题是在公路建设中最常见的, 而且还直接影响着公路的质量。所以说解决好这个方面的沉降问题对我国公路的建设具有很大的意义。以上这些不均匀沉降使路和桥的过渡段出现了不同程度的台阶, 所以车辆在行走的时候就很容易出现颠颠颤颤的现象, 使公路的使用性能严重下降。如图1-1。

1.2 路基纵向不均匀沉降形成的原因

工程实践表明, 不均匀沉降在我国很多公路的路基使用的时候都会发生。从而严重损坏了公路的路面结构, 不止使公路护养大幅度增多, 而且使公路的维修费用还大量地增长, 并且还对交通运输的正常进行造成了非常直接的影响。从而对国家的经济建设造成了巨大的损失, 同时还会社会造成了很不良的影响。引起路基纵向不均匀沉降有很多方面的原因, 比如说纵向的地基工程的性质不均匀, 例如软土的厚度, 土质的压缩性能等等, 路基填筑的高度不一样, 填料不一样等等都会造成路基的纵向不均匀沉降, 还有其他一些其他的水文气候的因素也会导致路基的不均匀沉降, 而我省属于亚热带湿润季风气候, 夏秋之交多台风, 常有暴雨。所以说比较容易导致路基的纵向不均匀沉降。

2 路基的纵向不均匀沉降对路面造成的影响

2.1 路基纵向不均匀沉降对路面的危害

路基的纵向不均匀沉降主要表现在两个方面。一方面是桥头跳车, 另一方面就是纵向的填挖交汇处的不均匀沉降。这些不均匀沉降很容易就会使路和桥的过渡段出现不等程度的台阶, 使路面的平整度受到严重的损坏, 并且对公路的使用性能造成了很大的影响。那么这种纵向不均匀沉降对路面的危害也是相当大的。比如:

2.1.1 使行车速度受到很大的影响。

由于不均匀沉降而形成的不同程度的台阶, 所以当车辆行至桥头台阶处的时候, 为了不让车辆引起剧烈地跳动, 所以驾驶员就不得不被迫减速, 而且由于车辆的颠簸, 跳动, 车辆的行驶速速也受到了不同程度的影响。如图2-1。

2.1.2 对行车的安全也造成了一定的威胁。

由于路基的纵向不均匀沉降, 当车辆经过路桥过渡桥段的台阶处的时候, 车辆产生的跳动使乘车人员会感觉到严重不舒服, 从而影响到了驾车的舒服度, 并且严重影响了驾驶员本来舒畅的心情, 从而就影响了驾驶员的正常操作, 这样的情况就比较容易使车辆失去控制, 然后就会引起不同程度的交通事故。比如国内多次因为桥头跳车现象造成的翻车事故。

2.1.3 使车辆的运行费用增加了, 并且还对公路的使用寿命造成了一定的影响。

由于路基纵向不均匀沉降形成的台阶, 无论什么情况, 都会严重地对汽车的零件造成损耗, 而且由于汽车行驶速度的不稳定, 所以油料的增加是必然的, 还严重增加了废气的排放。所以说, 这种不均匀的沉降大大地加大了车辆的运营费用。由于台阶的存在, 致使路面造成严重的破坏, 从而就会使公路的使用年限大大地减少了。

2.2 路基的纵向不均匀沉降对柔性路面造成的影响

对于沥青路面来说, 由于沥青路面的不高, 使用质量不太好, 所以它对路基的强度和稳定性相对来说比较依赖, 路基的沉降、裂开都会使路面出现不同程度的破坏。如果路基存在漏压区, 那么, 沥青路面就会由于路基的纵向不均匀沉降而出现坑坑洼洼的状态, 再加上路基的水稳定性比较差, 强度不大, 所以就更加剧了对公路路面的破坏。在这种情况下, 就算把路面加厚, 也不会起到很大的效果, 随着就会出现一系列的路面破坏现象。比如说搓板、沉陷、坑槽等。

2.3 路基的纵向不均匀沉降对刚性路面造成的影响

对于水泥路面而言, 由于水泥面路面的强度比较高, 而且耐久性也很强, 所以说在高等公路中被广泛地应用。但是这种路面最大的缺点就是适应路基的变形能力太低了。所以说, 虽然水泥路面具有很强的抗压能力, 但是因为它的抗弯拉的能力相对来说比较弱, 所以适应路基的不均匀沉降的能力就自然而然地降低了。

水泥路面由于比较容易产生局部范围比较大的下沉, 然后使下沉的部位的水泥面板悬空。这样, 由于水泥路面还承载着车的重量, 所以就很容易在底面发生变形, 甚至会使面板发生裂断, 从而就影响了路面的耐用性。随着就会出现一系列的路面破坏现象, 比如说错位、下沉、跳车等。使水泥路面造成严重的损坏。如图2-2

3 路基纵向不均匀沉降的防治措施

3.1 对于路基不均匀沉降形成的桥头跳车的防治

对路基不均匀沉降形成的桥头跳车的防治处理, 可以采取以下几种方法:一是改善地基的性能, 改善地基的性能可以使地基更加稳定、并且减少甚至化除路桥过渡段的不均匀沉降。目前来说比较常用的地基的处治方法主要有静压注浆法、旋喷桩法、换填法等。二是对路堤进行防治, 在这期间, 首先要合理地安排施工的工序, 其次就是对碾压方法进行优化, 然后强化回填的材料。三是对路面的处理, 在对路面的处治方面, 又可以采取以下几个方法:可以设置桥头的搭板, 采用过渡性的路面, 设置纵向的反坡, 还可以采用可以起吊的活动搭板。四是改进排水措施等等。

3.2 对于路基纵向填挖交汇处的不均匀沉降的防治和处理

如果纵向填挖交汇处的沉降已经发生了, 那么我们就必须采用一定的方法来进行处理了。对于这个现象我们可以采取以下的措施来进行防治和处理。比如:先分析这种现象产生的原因, 然后观察沉降的发展情况, 并且及时地制定处理方案。在错台不太明显的地方, 对开裂的路面及时地用沥青砂或是水泥就行灌缝处置, 这样就会避免由于路面的水对路基造成的影响。如果沉降已经趋于稳定的状态, 那么根据相差的高度, 加铺一层路面, 或者对路面进行重新填筑。

4 结束语

路基的不均匀沉降的问题, 一直是我国路桥施工中普遍存在的质量问题, 也是一直困扰着工程技术人员的难题。总的来说, 在国内的高等级的公路的加宽工程当中, 工程人员也已经意识到了出现路基纵向不均匀沉降的原因以及一些问题, 并且也提出了很多的技术措施来防治沉降的产生。但是仍然存在着很多的困扰, 这就需要工程人员加大防治的力度, 不断尝试、不断创新, 使公路工程的发展更加地完善。

摘要：近年来, 由于科学技术的飞速发展, 我国的交通事业也正发生着日新月异的变化。所以, 我国的公路建设也在猛速地发展, 数字化的交通正打造着我国交通的新理念。而我省的公路建设也在突飞猛进地发展。目前已经基本形成6条国道和17条省道组成的较为完善快捷的高等级公路网, 10条“入闽通道”也基本建成。但是目前仍存在着一些问题。其中, 路基的不均匀沉降这一难题却始终困扰着我们的工程技术人员。本文先探讨了路基纵向不均匀沉降及其形成的原因, 然后着重分析了路基纵向不均匀沉降对路面造成的影响, 最后提出了路基的纵向不均匀沉降的防治措施。希望对业内人士关于道路的研究具有一定的帮助。

关键词：路基,路面,纵向,不均匀沉降,影响

参考文献

[1]刘春晓.浅谈沥青路面质量管理的优化与控制[J].中小企业管理与科技, 2011.

[2]张艳芝, 张春平.浅谈水泥混凝土路面病害成因及预防措施[J].黑龙江交通科技, 2011.

[3]张志祥, 赵体吕, 徐文远.如何避免路基不均匀沉降问题的探讨[J].森林工程, 2000.

[4]黄军胜, 刘道良.沥青混凝土路面施工质量控制研究[J].科技促进发展, 2010.

路基不均匀沉降 第7篇

1 新老路基沉降数值分析

1.1 数值分析方法概述

由于岩土工程的复杂性和特殊性, 数值模拟作为解决岩土工程问题的有效手段, 已越来越多地应用于岩土体稳定性、岩土工程设计和岩土工程基本问题分析中[2]。

本文采用拉格朗日法对路基地基沉降特性进行数值模拟, 在本文数值分析中, 做了如下一些假设: (1) 按平面应变问题处理; (2) 路堤填土和地基土的本构关系采用Mohr-Coulomb理想弹塑性本构模型; (3) 地基土中地下水位以下的土体考虑土的固结; (4) 采用初始应力状态和时间步技术模拟新老路路堤的先期固结和分步加载。

1.2新老路基地基的几何参数

原路堤宽度为13 m, 双侧拓宽宽度为8 m。路堤填土高度为3.5 m, 地基土层的厚度取40 m (分4层) , 地基横向宽度取100 m。

1.3 加荷历程

为了模拟实际的新老路堤拼接施工过程, 将整个计算过程分为4个时段, 即老路堤施工加载期、老路堤工后固结期、新路堤施工加载期和工后固结期[3]。为了真实模拟新旧路堤的逐层施工, 将路堤分为6 层进行增量分析。其中, 老路运营一定年限后进行拓宽, 拓宽路堤施工期为13个月, 设计年限为15 年。

1.4 计算参数

地基和路堤填料所用的具体参数如表1所示。

1.5 网格划分和边界条件

地基是一个半无限的空间, 在进行数值分析时只能取一个有限的区域进行计算, 常常将三维空间问题简化为二维平面问题处理。地基和路堤看成平面应变问题分析。地基计算深度取40 m, 计算宽度取100 m。本文数值分析方法采用四边形单元划分网格, 网格划分如图1所示。

根据路基横断面的对称性, 网格划分取结构的一半。其中, 结构左右边界均为横向固定约束, 无水平位移, 不排水;结构前后方向边界均为沿线路方向固定约束, 无纵向位移, 不排水;底部为固定约束, 无水平、竖直和纵向位移, 不排水;上边界各方向均自由, 排水;地下水位线为地表处。

非线性计算中, 计算前首先就要确定加荷前初始应力状态。作为近似估计, 采用土体的自重应力。本文在以下分析新老路堤变形过程中, 对老路堤已经发生的固结沉降不作深入研究, 主要是分析新路堤施工后对老路堤产生的附加变形。故在计算路堤沉降过程中不考虑老路堤已经发生的沉降。

1.6 拓宽后新老路基的变形

拓宽路堤15年固结期末新老路堤沉降云图如图2所示。从沉降云图可知在拓宽路堤15年固结期末, 新老路堤的整体沉降由老路堤中心处向拓宽路堤方向逐渐增大, 到达拓宽路堤形心附近时沉降达到最大值, 然后向外又逐渐减小至道路外边缘。

根据路基横断面的对称性, 网格划分取结构的一半。其中, 结构左右边界均为横向固定约束, 无水平位移, 不排水;结构前后方向边界均为沿线路方向固定约束, 无纵向位移, 不排水;底部为固定约束, 无水平、竖直和纵向位移, 不排水;上边界各方向均自由, 排水;地下水位线为地表处[4]。

新老路堤表面的沉降曲线及工后沉降曲线分别如图3、图4所示。

从图4可以看出, 新老路堤表面各点的工后沉降曲线近似呈现正盆形, 从路堤中心线向外, 沉降值不断减小, 在路堤中心处取得最大值6.12 cm, 其中, 老路表面 (距离老路中心0~13 m) 的工后差异沉降率为0.34‰, 拓宽路堤表面 (距离老路中心13~21 m) 的工后差异率为9.02‰, 新老路0~21 m范围内工后差异沉降率为0.56‰, 即不均匀沉降为1.17 cm。

2 不均匀沉降对路面结构的响应

新老路基间的差异沉降的大小与拉应力有着密切的关系, 当新老路基间的差异沉降达到一定数值时, 这种不均匀沉降会使得路面结构层中产生附加应力, 当附加应力大于路面结构层的容许拉应力时, 路面结构层将发生破坏。本文对新老路基地基的不均匀沉降对路面结构层的影响进行分析, 并与路面各结构层抗拉强度进行对比分析, 从而为路面材料的选择提供理论依据。

2.1 不均匀沉降分布模式

对于双侧拓宽的路基, 在路基的横断面方向, 路基加宽部分的中心沉降量大, 两侧沉降量较小 (如图5所示) , 本文采用余弦曲线对其进行拟合, 沉降方程如下:

式中:δmax为路堤拓宽中点最大工后沉降量;B为1/2拓宽部分路基宽度。

拟合结果如图6所示, 由图6可知, 余弦曲线对数值模拟的计算结果进行拟合, 拟合效果较好。

2.2 计算模型

本次路基拼接中路面为沥青混凝土路面。沥青混凝土路面分为4层体系进行分析, 计算模型如图7所示。

计算中采用如下假定:

(1) 路面各结构层为连续均质、各向同性线弹性材料, 力学特性用弹性模量E和泊松比μ表征;

(2) 路面各结构层在垂直方向完全连续, 即路基不均匀沉降随使用时间缓慢增长, 路面各结构层在交通荷载与自重作用下随之下沉, 层间不会出现脱空现象;面层、基层和底基层间为连续接触条件, 考虑到底基层材料与路基之间变形的不协调性, 其层间处理为光滑接触条件;

(3) 均匀的路基下沉对路面结构的影响不大, 故只考虑不均匀沉降引起的附加应力;

(4) 按平面应变问题分析。

2.3 计算参数的选取

路面宽度为42 m, 沥青路面结构层总厚度为74 cm, 各结构层材料参数取值如表2所示。

2.4 计算分析与结论

本文中的路基地基的不均匀沉降值为1.17 cm, 路面的受力分析如图8所示, 附加应力计算结果如图9所示。

由图9可知, 路面不均匀沉降为1.17cm时, 沥青路面受压力, 基层及底基层下层受拉力, 但所受拉力均远远小于各结构层的抗拉强度。

3 结论

(1) 新老路堤表施工期末最大差异沉降值为6.869 cm;

(2) 新老路堤表面各点的工后沉降曲线近似呈现正盆形, 从路堤中心线向外, 沉降值不断减小, 在路堤中心处取得最大值6.12 cm, 不均匀沉降为1.17 cm;

(3) 在不均匀沉降作用下, 路面各层结构受力均在允许范围内。

摘要：文章依托某扩建工程, 对路基拼接引起的不均匀沉降对路面结构影响进行数值分析。研究表明, 新老路堤表面施工期末最大差异沉降值为6.869 cm, 新老路堤表面各点的工后沉降值从路堤中心线向外不断减小, 路堤中心处沉降值最大为6.12 cm, 不均匀沉降为1.17 cm, 路面各层结构受力均在允许范围内。

关键词：路基工程,路基拼接,不均匀沉降,数值分析

参考文献

[1]桂炎德, 徐立新.沪杭甬高速公路 (红垦至沽渚段) 拓宽工程设计方法[J].华东公路, 2001 (6) :3-6.

[2]Richard J.Deschamps, Christopher S.Hynes, Philippe Bourdeau, Embankment widening design guidelines and construction procedures[R].Research Project Final Report:Purdue University, 1999.

[3]李又云.同时考虑加荷、变形和时间的公路软基固结沉降理论及仿真的研究[D].西安:西安公路交通大学, 2000.

路基不均匀沉降 第8篇

1在路桥过渡段均匀性沉降模块中, 桥台台背路堤压实度的优化是必要的, 其是桥梁、通道及其明涵施工的重要基础, 通过对台背填土处治模块的优化, 可以提升路面的整体稳定性。该模块的开展涉及到各个应用模块, 比如施工材料、施工顺序、施工机械应用等, 需要进行工程管理体系的健全, 保证施工环节的各个方面的协调, 从而解决台背填土过程中的一系列问题。

受到现实工作的影响, 桥头引道软土地基问题是普遍存在的, 由于地基的不断沉降而导致的软基路段是客观存在的, 从而导致其桥头跳车的存在。通过对其产生原因的分析, 可以得知在施工图设计过程中, 由于过少的钻探布孔或者较浅的钻探深度都影响了软土地基的有效处理, 因此难以进行软基范围及其深度的优化。这就需要进行软土物理力学性质的分析。雨水侵蚀造成路堤填土流失和强度降低, 这是造成路桥过渡段路堤沉降的主要原因。然而, 桥台基础设计是按规范容许沉降值实施控制设计, 一般情况下实际发生的沉降值较设计时小。因此, 路桥过渡段的结构设计主要在于如何做好软基路堤沉降防治等路桥顺接构造物的设计。

受到桥头引道过渡段情况的影响, 其结构设计也经常出现问题, 这就需要进行搭板结构的优化, 保证搭板的积极设置, 从而避免其产生一系列的桥头跳车情况, 这样就一定程度减少了桥头搭板断裂的情况, 以有效提升其应用效益。搭板长度为5m。然而, 桥头引道路堤处于高填方路段, 软基路段桥涵结构与桥头路堤相对沉降量大, 由于搭板长度不够而起不到顺接作用, 行驶车辆通过时必然出现桥头跳车现象。

2通过对弹性地基的板计算, 可以保证搭板设计模块的优化, 这就需要进行台背路堤沉降情况的优化, 避免台背路堤的脱空情况, 确保搭板模块的正常开展。受到搭板的设计强度的影响, 桥头线形也可能出现突变就影响了车辆的正常行驶, 公路桥涵设计规范也没有明确规定。工程实践中, 桥头搭板一般不作专项设计。但是, 从工程实践可知, 合理地处治软土地基, 实施台后填土压实是消除路堤填筑土体沉降的条件, 而可靠的搭板设计是解决桥头跳车的重要保证。

通过对桥头引道路堤边坡防护方案的优化, 可以额满足当下路堤设计环节及其施工环节的优化。在台背路堤施工过程中, 进行一系列的填料的应用是必要的, 这就需要展开防水措施及其排水设施的应用, 对其应发挥的效益予以提升。另外, 保证开展浸水桥台路段模块, 以此实现护坡开展, 对桥台路段予以优化。很多发生严重沉降现象的桥头路堤都会伴随着一定程度的护坡水毁以及锥坡水毁。针对不恰当的边坡防护、桥头引道、台背防水以及排水设施, 都会造成相当程度的填土流失, 并对路基的强度有所影响, 这也是引发桥头跳车现象的原因。

二、路桥过渡段的结构设计体系的健全

1在路桥过渡段控制过程中, 进行结构设计体系的健全是必要的, 这就需要展开路桥过渡段的变形控制模块的优化, 要满足公路软土地基路堤的设计及其施工规范需要, 进行路桥连接沉降模块的控制, 从而满足高等级公路的建设应用需要, 避免其车辆行驶出现晃动及其摇动的情况, 以方便下序工作环节的开展。

由于不同的结构型式, 从桥台刚度大的混凝土结构逐步过渡到柔性的填土路基结构和沥青砼路面结构, 其强度不一致。因此, 软土地基处治时, 各段不同强度之间需设置强度过渡段。路桥过渡段的地基条件与路基条件在桥头引道路堤填筑过程中, 采用土工合成材料加筋路堤并不能提高地基承载力。

2通过对路桥过渡段的结构型式的优化, 可以满足当下工作的需要, 确保其土工格栅技术的优化, 实现其车辆的有效承载, 保证其土体的自身承载能力的优化, 这需要进行各个模块的有效优化, 保证土工格栅土体抗剪强度的提升, 实现土体的侧向变形的控制, 保证路基填土侧向位移的优化, 保证路基的整体稳定性的优化。控制路基填土的侧向位移, 增强了路基的整体稳定性, 从而增大了路基的变形模量。由于土工格栅与路基填土的摩擦作用, 使上部荷载在路基中重新分配, 降低了桥台台背局部范围土中的垂直应力, 使路基土体承载力得到提高, 从而减少沉降。

由于土工格栅的工作需要, 其水平摊铺性经常得到控制, 受到其车辆荷载情况的影响, 一系列的累积也是普遍存在的, 这就需要进行路桥过渡段铺设土工格栅的控制, 确保其路桥过渡段的高填方路的优化, 保证桥台台背回填加铺工作模块的优化, 实现其整体的回填加铺土工格栅结构型式的优化。保证其搭板长度及其强度的良好协调, 从而满足当下车辆行驶的应用需要。搭板的设计未有统一模式, 一般按照下述原则确定其长度:路面设计使用年限内, 由于道路下沉引起路面纵坡变化, 要求搭板随路堤沉降后倾角在1/200~1/300范围内变化。搭板的长度能跨越桥台台背难以压实的土体, 或跨越按计划在台背预留的土方缺口长度。

3在路基过渡段施工过程中, 通过对大面积施工体系的健全, 优化相关工艺参数, 这就需要对遵守相关的施工规范以及遵守相关施工技巧规律, 通过对工艺流程的有效控制, 保证表面的平整度, 并最大程度进行优化, 对压实遍数进行控制。为了保证摊铺的厚度控制, 对于填料量的控制可以采用方格网。施工的过程中, 要注意避免集料出现离析现象。若是出现了这种问题, 应当采用机械或者是人工在现场进行掺拌, 对工程质量予以确保, 对标准予以控制。

结语

通过对公路路基桥涵过渡段均匀性的控制, 可以满足当下公路路基桥涵施工的应用需要, 这需要引起相关人员的重视。

摘要：为了提升公路路基的整体稳定性, 该文就路基桥涵的过渡段的均匀性问题展开分析, 进行不均匀沉降情况的积极解决, 保证其控制模块的有效开展, 实现一系列的路桥过渡段结构模块的设计, 保证是施工控制工作的正常开展, 以满足工程需要。

关键词：过渡段,存在问题,解决方案,不均匀沉降,控制措施

参考文献

[1]鲁喜文.沥青混凝土路面的施工与质量控制[J].广西质量监督导报, 2007 (04) .

[2]许宏.高速公路路基施工质量控制[J].科技创新导报, 2008 (10) .

路基不均匀沉降 第9篇

关键词：高等级公路,路基,不均匀沉降,沥青路面,影响,附加应力

1 引言

由于高等级公路台背处的填土压实不当或者受狭小场地的限制, 使得台背填土达不到所要求的压实度, 在行车荷载的反复作用下, 一般都会产生不同程度的差异沉降。而且, 由于构造物下部基础一般较好, 致使构造物顶部路面的竖向塑性变形几乎为零, 这样就更加剧了台背处路基沉降的不均匀程度。

2 路基不均匀沉降对路面结构的影响有限元分析

路基不均匀沉降对路面结构产生的不良影响主要表现在以下二方面:

(1) 导致路面平整度降低, 从而发生跳车现象;

(2) 路基的不均匀沉降会引起路面结构的局部沉降, 从而使路表面产生附加应力σf。不均匀沉降值越大, 其产生的附加应力也越大。当不均匀沉降值超过某一限值, 路面结构就会因过大的附加应力和荷载应力叠加超过路面材料的强度而产生破坏, 导致路面裂缝的产生。

如图1所示, 计算模型取一含过路构造物的弹性三层体系。假设路表的不均匀沉降沿路线纵向呈三角形分布, 其最大差异沉降值为△δ, 并假设截面为△ABC的沉降盆范围以外的路表面各点的不均匀沉降值为零。图中l1, 为构造物外缘与沉降盆最大值点之间的水平距离。l1+l2构成了台背处路表不均匀沉降的范围。

通过对实体工程的调查发现, l1的l一般为30 cm～50 cm, l2则通常都>3 m。有限元计算结果表明, 当△δ为定值时, l1的大小对路表面附加应力的最大值σfm影响较大。l1越大, 则σfm的值越小。而l2的大小对σfm的影响较小。因此, 取l1=30 cm, l2=3 cm。

计算中所用的参数为:面层E1=1 600 MPa;μ1=0.25;h1=16 cm;基层E2=1 400 MPa;μ1=0.25;h2=30 cm;土基E0=40MPa;μ0=0.35;构造物Ec=30 000 MPa;μc=0.5;平面尺寸a×b=2 m2×3 m2;填土高度H=10 cm。在分析过程中, 只变动其中某一参数的值, 其余参数保持不变, 以分析其对σfm的影响。

3 路基不均匀沉降对路面附加应力的最大值σfm的影响与计算

3.1 最大差异沉降值△δ对路表面附加应力的最大值σfm的影响

取上述参数, 变动△δ从0 cm～2 cm按0.2 cm递增, 得到△δ对σfm的影响曲线如图2。从图中可以看出, 随着△δ的增加, σfm基本上按直线递增。其中每增加0.1 cm, σfm平均增加1.28 MPa。

3.2 面层模量E1对对路表面附加应力的最大值σfm的影响

取△δ=1.0 cm, E1从1 200MPa～2 200 MPa按100 MPa递增, 其余参数不变。得到E1对δfm的影响曲线见图3。从图中可以看出, δfm随E1按正比例变化, 即δfm基本上是E1的线性函数。

3.3 其他参数对σfm的影响

为了分析h1、E1、h2、E0及H对σfm的影响, 取上述参数作为基准值, △δ=1.0 cm。分别变动其中的某一项, 计算出其所对应的的σfm值, 结果见表1。

由表1可见, 上述各参数的变化对σfm的影响非常之小, 均可忽略不计。故此, 我们可以近似认为σfm只是△δ与E1的函数。

3.4σfm的近似计算

为了得到σfm随△δ与E1变化更一般的规律, 分别变动△δ从0 cm～1 cm按0.1 cm递增, E1从1 200 MPa～2 200 MPa按200 MPa递增, 其余参数均保持不变, 得到如图4中所示的σfm随△δ及E1的变化曲线。通过对图4中各曲线进行归纳和整理, 得到σfm的近似计算公式:

σfm=0.008ΔδE1 (MPa) (1)

式中: △δ单位为cm; E1单位为MPa。

3.5 考虑松弛对计算结果的影响

沥青混合料是一种粘弹性材料, 当长时间产生变形或承受荷载时, 会有明显的应力松弛和徐变现象。在本问题中, 由于台背处完工后的路表差异沉降是在相当长的一段时间内 (一般2年～3年) 形成的。在此过程中, 路表面产生的附加应力会有一部分松弛掉, 加一部分则会累积起来。此时, 公式 (1) 应该写成如下形式:

σfm=0.008∫undefinedΔδSdt (1a)

式中: T——路基工后差异沉降的完成时间;

t——时间变量;

S——沥青混合料的松弛模量, 为时间和温度和函数。

利用霍格洛姆公式, 计算得15 ℃时, 当荷载作用时间超过3h以后, 沥青混合料的劲度模量约为10 MPa～40 MPa。考虑到路基施工后沉降相当缓慢, 几个小时内的变形可忽略不计。故保守地取S为常数40 MPa。

则公式 (1a) 可以近似写为:

σfm=0.32Δδ (MPa) (2)

3.6 台背处路表面容许差异沉降值的探讨

《公路沥青路面设计规范》规定, 高等级公路的沥青混凝土面层其计算点的拉应力σm应小于或等于其容许拉应力σR, 即:

σm≤σR (3)

容许拉应力σR按下列公式计算:

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式中: σR——路面结构层材料的容光焕发许拉应力 (MPa) ;

σSP——沥青混凝土15 ℃时的劈裂强度 (MPa) ;

ks——抗拉强度结构系数;

ks=0.09Aa×Ne×22/AC (5)

其中: Aa——沥青混凝土级配类型系数, 细、中粒式沥青混凝土为1.0, 粗粒式沥青混凝土为1.1;

Ne——设计年限内一个车道上累计当量轴次;

AC——公路等级系数, 高速公路、一级公路为1.0, 二级公路为1.1, 三、四级公路为1.2。

对于高速公路, 取Aa=1.0;Ne=1.0×106次;Ac=1.0, 于是得到ks=1.88。代入式 (3) 和式 (4) 得到

undefined

在本文计算中σm由即为前面计算所得的σfm, 即

σm=σfm (7)

于是式 (6) 变为:

undefined

对其加以变化可得:

undefined

对于高速公路, 表面层一般为细粒式沥青混凝土, 取其15 ℃劈裂强度值为1.2 MPa。代入式 (9) 得到的容许值为2 cm。

4 结束语

(1) 高等级公路构造物台背处由于路基不均匀差异沉降的存在而产生的路表附加应力是造成台背处路面开裂的主要原因。

(2) 影响路面结构附加应力最大值σfm的主要原因有最大差异沉降值与面层模量值E1。

(3) 对于高等级公路其路表面容许最大差异沉降可取为2cm。

参考文献

[1]曹建新.重载交通下级配碎石基层材料组成结构与动力特性的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2001.

[2]邱延峻, 孙振堂.柔性路面路基土的永久变形[J].西南交通大学学报, 2000, (4) .

[3]GB50092-96, 沥青路面施工及验收规范[S].

建筑物地基不均匀沉降的原因与防治 第10篇

关键词：地基；不均匀沉降；防治

中图分类号：TU433文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）18－0096－02

建筑物一般都会产生一定的沉降，过大的不均匀沉降易使上部结构开裂与破坏，造成建筑物各处渗水、下水道堵塞不畅等，严重影响建筑物的使用。所以针对这一情况，进行深层次的分析及对相关防治措施做进一步的探究，是当前建筑业亟待解决的问题。

1建筑物地基不均匀沉降的原因分析

建筑物地基产生不均匀沉降主要是由于上部建筑结构荷载不均匀以及地基土质软弱等因素造成的，从而引起上部结构的过大变形、开裂、倾斜甚至破坏。究其根本原因主要有以下几点：

1.1地质勘察方面

地质钻探报告真实性如何，对多层住宅的沉降幅度关系重大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况，并结合设计要求，对地基作出评价，对设计和施工提出某些建议。如果地质报告不真实，就会给设计人员造成分析、判断的错误。以前在地质钻探中有的钻孔或深度不到位；有的抄袭相邻的地质报告；个别甚至出具假报告，不仅给建设单位造成重大经济损失，还带来巨大的安全隐患。

1.2设计方面

多层住宅单体太长的；平面图形复杂，或有层高高差及荷载显著不同的；地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同的，未在适应部位设置沉缝都会产生不均匀沉降。基础刚度或整体刚度不足，不均匀沉降量大，造成下层开裂。设计马虎，计算不认真，甚至不作计算，照抄其他建筑物的基础和主体设计也会造成不均匀沉降。

1.3施工方面

没有认真进行验槽；基础施工前扰动了地基土；在已建成的建筑物周围堆放大量的建筑材料或土方；对于砖砌体结构，砌筑质量不满足要求，砂浆强度低、灰缝不饱满、砌砖组砌不当、通缝多、断砖集中使用；拉结筋不按规定设置；墙体留槎违反规范要求等都会引起建筑物建成后产生不均匀沉降。

1.4地质条件因素方面

（1）地壳浅部的地层、岩体、构造在其形成和存在的整个历史时期中，经受过各种复杂的地质作用，使其工程性质变得十分复杂，主要表现为地质体的不连续性、非均匀性和各向异性，不同的地质体其物理力学性质差别很大，压缩性和承载力相差悬殊，当其承载力、压缩性和稳定性不能满足拟建物设计要求时，便会产生不均匀沉降、滑动失稳。

（2）内力地质作用和外营力地质作用及人为破坏自然环境平衡而产生的不良地质作用和地质灾害，如：地震、岩溶、滑坡、泥石流、采空区的地表塌陷、深基坑开挖的次生效应，人工过量采水的地面沉降等，也是产生建筑物基础不均匀沉降、危及建筑物安全的重要因素。

2建筑物地基不均匀沉降防治措施

2.1从勘测报告入手，确保其真实性和可靠性

地质钻探报告是一门专门的科学，它是设计人员的主要设计依据，必须提高地质勘测人员的业务水平、政治素质和职业道德修养，加强责任感，这样才能使钻探报告具有真实性和可靠性。

2.2从设计入手，采取多方位措施，增强建筑物的基础刚度和整体刚度

2.2.1建筑措施

（1）建筑的平面形状应力求简单，规则整齐，尽量避免形状复杂，阴角太多；避免建筑物有显著的高差或荷载差异。在软土地区建筑物的裂缝事故，往往以有高度差异或荷载差异的建筑物为多见，尤其是高、低或轻、重单元连成一体未设置沉降缝时易发生。

（2）设置沉降缝。如果主控通信综合楼的长度较长，应考虑在适宜的部位设置沉降缝；对于平面图形复杂的、或有层高高差及荷载显著不同的，要在其转折处、层高高差处或荷载显著不同的部位设置沉降缝：在地基土的压缩性有显著不同处或在地基处理方法不同处设置沉降缝。比如，某变电站主控通信综合楼，主控楼采用框架结构，通信综合楼采用砖混结构，结构形式不同，层高也不同，沉降缝设在主控楼与通信综合楼之间。

（3）考虑相邻建筑物的影响。建筑物荷载不仅使建筑物地基土产生压缩变形，而且由于基底压力扩散的影响，在相邻范围内的土层，也将产生压缩变形，这种变形随着相邻建筑物距离的增加而逐渐减少，由于软弱地基的压缩性很高，当两建筑物之间距离较近时，常常造成邻近建筑的倾斜或损坏。所以应根据现场具体情况合理地确定建筑间距。

（4）设置圈粱。在建筑物的墙体设置钢筋馄凝土圈粱的主要作用是增强建筑物的整体性，在一定程度上能防止或减少裂缝的出现。

2.2.2地基和基础措施

多层住宅的地基基础设计必须以控制变形值为主，设计单位必须进行基础最终沉降量和偏心距离的验算。基础最终沉降量应当控制在《地基基础设计规范》（1999年修订版）规定的限值以内。在建筑物体形复杂、纵向刚度较差时，基础的最终沉降量必须在15 mm以内，偏心距应当控制在15‰以内。当天然地基不能满足建筑物沉降变形控制要求的，必须采取技术措施，一般可采用打预制钢筋砼短桩。同一建筑物尽量采用同一类型的基础并埋置于同一土层中。

2.2.3结构措施

控制建筑物的长高比。长高比是保证砖石承重结构建筑物刚度的主要因素。长高比大的建筑物，调整地基不均匀变形的能力就差，相反，如将建筑物长高比限制在一定范围内，它就具有较大的调整地基不均匀变形的能力。实践证明，建筑物的长高比控制在2.5～3之间时，可减少建筑物的相对弯曲，房屋不易出现裂缝。合理布置纵横墙。承重结构的墙身是房屋扭曲的主要受力构件，它具有调整地在不均匀变形的能力。纵、横墙的布置合理与否，对建筑物的整体刚度影响很大。为了保证建筑物的整体刚度，对于砖石承重结构的纵横墙应尽量贯通，横隔墙的间距不宜过大，一般不大于建筑物宽度的1.5倍为妥。

2.3从施工方面入手，切实提高建筑物的质量，确保基础刚度真实性

（1）在基础开挖时，不要扰动地基土，通常坑底保留200 mm左右的土。待垫层施工时，再人工挖除。如坑底土被扰动，应挖去，用砂、碎石回填夯实。要注意打桩、井点降水及深基开挖对附近建筑物的影响。

（2）当建筑物存在有高、低和重轻不同部分时，应先施工高、重部分，使其有一定的沉降后再施工低、轻部分，或先施工主体房屋，再施工附属房屋，能减少一部分沉降差；如高低层使用连接件时，应最后修建连接件，以调整部分沉降差异。荷载大的建筑物（如料仓、油罐、水塔等），在施工前，有条件时可先堆载顶压；在使用期间，应控制加载速率和加载范围，避免量大、迅速和集中堆载。

（3）在已建成的小轻型建筑物周围，不宜堆放大量的建筑材料和土方等重物，以免地面堆载引起建筑物产生不均匀沉降。

（4）由于地基分布的复杂性和勘探点的有限性，应认真重视基础验槽，尽可能在基础施工前，发现并根除地基土会产生不均匀沉降的隐患，弥补工程勘探工作的不足。

（5）保证施工质量。对于常用的砖砌体结构，必须根据施工要求严格施工。

2.4从沉降检测入手，为增强建筑物稳定性提供重要依据

对于比较重要的建筑物和建在软弱地基上的建筑物应进行沉降观测。施工单位必须按设计要求及规范标准埋设专用水准点和观测点。如民用建筑每建完一层（包括地下部分）应观测一次；工业建筑按不同荷载阶段分次观测：施工期间观测不少于4次；建筑物竣工后，第一年观测不少于3～6次，第二年不少于2次，以后每年1次，直至下沉稳定为止。

总之，地基产生不均匀沉降的原因是多方面的，带给建筑物的影响较大，对建筑物的破坏是难以修复的。但是能在勘测、设计、施工等各方面采取一定的措施，就可以有效地预防和控制不均匀沉降的产生。

Cause Uneven Settlement of Foundation Building and Prevention

Lin Jun

Abstract: How to solve the uneven settlement of foundation on the upper structure of the large deformation, cracks, tilting or other adverse impacts of the collapse of the analysis, put forward the reasons outlined and related control measures.

路基不均匀沉降 第11篇

路面结构是长距离的带状构造物, 不可避免跨越不同地质、地形路段。而山岭重丘区高速公路表现尤为明显, 其显著特点是高填深挖、填挖交接频繁。由于填挖部位土质的物理性能差异较大, 施工后容易出现差异沉降, 如半填半挖路段和新老填土交替路段多是沉降不均的常发地段。土基不均匀沉降使混凝土面层难以跟随变形而产生附加应力, 引发沉降甚至遭到破坏。许多水泥路面在建成通车后的最初几年就出现了不同程度的结构性破坏。

根据国内外的调查资料表明, 工程实践中结构物的裂缝, 80%是由于形变不均 (温度变化、收缩、不均匀沉降) 引起的, 20%是由荷载引起的。而路面非均匀沉降是一个普遍的客观现象, 目前采取的一些技术手段, 就路面结构而言, 一方面, 可以通过在路面内配钢筋, 增强板块承载能力;另一方面, 可采用小尺寸混凝土板, 释放沉降不均变形等方法来解决非均匀沉降路段的病害。

2 钢筋混凝土路面结构分析

由于钢筋具有很高的弹性模量和良好的延展性, 因此, 在路面结构层内配钢筋是改善混凝土路面对路基变形适应能力、提高承载力、增强板体性的一项重要的技术手段。

按现行规范设计的规定, 钢筋混凝土面层配筋数量是为平衡混凝土面层收缩受限制时产生的拉应力, 并不考虑荷载作用下抵抗非均匀沉降的配筋量, 而在非均匀沉降路段, 荷载应力将显著增大。因此, 必须根据非均匀沉降路段的受力特点提出新的配筋计算方法。具体可按钢筋混凝土结构设计理论计算混凝土路面荷载配筋率, 再考虑规范规定的针对温度应力的配筋率, 即可确定钢筋混凝土路面总的配筋率。

2.1 双层配筋混凝土路面计算分析

由于混凝土面板厚度较薄, 力臂较小, 单层配筋的抵抗矩提高幅度小。若采用双层配筋, 可减小受压区高度, 增加力臂, 从而大幅度地提高承载力, 以满足重载交通和路基变形的要求。以混凝土面板上层配Φ8的圆钢, 间距30cm;下层配置Φ12螺纹钢, 间距30cm为例。配筋位置及尺寸如图1所示。

按钢筋混凝土结构设计理论计算, 以达到相同的承载能力的原则将双层配筋混凝土路面与素混凝土板对比:

(1) 素混凝土板的设计弯拉强度为5.0MPa时, 欲达到与双层钢筋混凝土面板相同的承载力, 其板厚为h=0.86m;

(2) 若设计弯拉强度6.0MPa时, 欲达到相同的承载力, 其板厚为h=0.72m;

(3) 若混凝土板厚0.28m, 欲达到相同的承载力, 其设计弯拉强度需达到[fc]=54.9MPa。

由此可见, 双层配筋混凝土路面承载力有大幅度的提高。通过对素混凝土板厚和设计弯拉强度转换, 表明双筋混凝土面板提高承载能力是素混凝土面板无法实现的。

2.2 基层与面板配筋混凝土路面计算分析

若路面基层采用贫混凝土, 为了提高承载能力, 宜将下层钢筋网布置在基层中, 以利于有效增加截面抵抗矩, 在面层与贫混凝土基层粘结良好的情况下可以大幅度提高承载力。但是, 由于面层与贫混凝土基层分层施工, 而且二者的材料组成、配合比等有较大差异, 早期通过严格控制施工质量可以保证其粘结的有效性, 而后期在车辆荷载以及温度、湿度等环境荷载作用下, 两者之间必然粘结失效, 此时的承载力是否还能高于双层配筋混凝土路面?这就需要进行计算分析比较。

为保证混凝土基层平整度及对钢筋具有充足的握裹力, 混凝土胶凝材料用量不宜太低, 且在面层混凝土施工前, 必须清扫基层顶面, 保持表面洁净, 新浇混凝土直接摊铺在洁净的混凝土表面上, 有利于上下层混凝土之间的粘结。混凝土基层配筋位置在基层的下部1/3处, 目的是为了增大抵抗矩;而面板内的配筋位置也在下1/3处, 主要是为了防止特殊情况下或使用年限较长后面板与基层分离造成面板承载力降低而使板开裂。按基层配置Φ8圆钢, 面层配置Φ12螺纹钢。配筋位置及尺寸如图2所示。

当混凝土面板与贫混凝土基层之间粘结有效时, 其承载力按钢筋混凝土整体板计算;当混凝土面板与贫混凝土基层之间粘结失效以后, 混凝土面板与混凝土基层成为分离的双层板, 其承载力可按两者的叠加。计算分析表明:配筋量相同、将双层配筋混凝土路面中的上层钢筋网转移到贫混凝土基层中, 在混凝土面板与混凝土基层粘结有效的条件下, 由于有效力臂的增加, 在相同条件下, 这种路面结构形式的承载能力为5.7×106N.m, 大于双筋混凝土路面1.7倍。而当层间结合失效, 混凝土面板和混凝土基层作为分离式单层配筋板时的承载能力与配双筋面板差别不大, 前者为3.02×106N.m, 后者为3.23×106N.m, 仅相差7%。

研究两层钢筋网配置于两个结构层的意义不仅在于承载能力的提高, 而且也针对施工难易程度。双层钢筋网都配置在混凝土面板中, 增加了施工振捣的难度, 难以保证混凝土振捣密实性。而将双层钢筋网配置在两个结构层中, 施工质量容易得到保证。

2.3 广东某高速公路双层钢筋网路面试验路实测钢筋应力结果分析

广东某高速公路面层内双层钢筋网混凝土试验路进行了钢筋应力测试。实测结果表明:在双层钢筋网混凝土路面中, 上部钢筋应力为负, 承受压应力;下部钢筋应力为正, 承受拉应力。钢筋混凝土路面是承受弯拉作用的结构。所测应力均很小, 说明传感器位置还未发生预期的非均匀沉降破坏, 需要继续进行观测。

3 连续配筋混凝土路面结构使用效果分析

连续配筋混凝土路面不设横向缩缝, 在温度与荷载应力共同作用下, 混凝土路面将开裂为一些小的板块, 这些小板块依靠钢筋的作用联系在一起, 在路面平整度等与其他类型水泥混凝土路面相同的条件下, 行车舒适性无疑会有很大程度的提高。在美国、加拿大、南非等国家已经修建了一些连续钢筋混凝土路面, 经过二、三十年的使用, 效果良好。在交通量大、超重荷载、软弱路基等非均匀沉降路段无疑是一种保证路面使用寿命的路面结构形式。

以广东某高速公路双层和单层连续配筋试验路为例, 单层配筋路面纵向钢筋直径22mm, 间距20cm;横向钢筋直径12mm, 间距30cm;双层配筋路面纵向钢筋直径上层为18mm, 布设间距为15cm;下层为22mm, 布设间距为30cm;上下两层横向钢筋直径为12mm, 布设间距30cm, 采用螺纹钢。按设计理论及设计规范的要求计算, 路面纵横向配筋率、横向裂缝平均间距、裂缝宽度及钢筋应力均满足设计要求。

路面建成开放交通后, 两条试验段的使用状况良好, 没有出现结构性破坏。双层连续配筋路面裂缝细密, 间距长短不均;单层连续配筋路面的裂缝间距较均匀, 但能观测到端部出现更宽的裂缝。连续配筋路面与普通混凝土路面的连接部位也出现较大的裂缝。两种路面结构的平均裂缝间距相差不大, 双层连续配筋混凝土路面的平均裂缝间距为3.52m;单层连续配筋混凝土路面的平均裂缝间距为3.28m。但裂缝间距与设计不相符合。在双层连续配筋路面中, 30%的裂缝间距小于1.0m, 56%的裂缝间距大于2.5m, 仅有14%的裂缝间距符合设计值。在单层连续配筋路面中, 7%的裂缝间距小于1.0m, 63%的裂缝间距大于2.5m, 仅有30%的裂缝间距符合设计值。单层连续配筋的间距较小。按现行设计规范, 横向裂缝平均间距作为设计的第一个指标, 有明确规定, 如果裂缝间距计算值大于2.5m时, 应增大配筋率;若裂缝间距计算值小于1.0m时, 减小配筋率;并重复计算至符合要求为止。其设计本意是:若裂缝间距小于1m, 则路面处于窄板的受力状况, 即存在冲断并引发纵向开裂破坏可能;若裂缝间距大于2.5m, 则裂缝宽度太宽, 接缝传荷性能降低, 缝边容易出现楔形碎裂与蹦边破坏, 且导致表面流水渗入结构内部, 引起钢筋锈蚀等长期耐久性损坏。而上述工程应用发现, 即使从理论上计算通过, 实际应用的双层连续配筋混凝土路面有86%以上的裂缝间距与设计不符;单层连续配筋路面有70%的裂缝间距与设计不符。实际上, 我国设计规范上关于裂缝间距的要求源于欧美的研究结论, 在分析过程中, 欧美各国的温差条件与我国相去甚远, 不具备可比性。同时, 该分析也没有考虑裂缝间距受板底摩阻系数、车辆荷载、路基沉降不均等边界条件影响的实际情况, 导致了理论与实践之间的较大偏差。连续配筋混凝土路面的应用条件, 特别是在沉降不均路段的应用有待深入研究。

4 小板块水泥混凝土路面结构分析

解决非均匀沉降病害的另外一种手段是通过释放变形, 减少结构的破坏。针对路基沉降未稳定或预计可能出现不均匀沉降的路段, 采用小板块水泥混凝土路面, 能起到释放变形的作用。同时, 小板块的优势还体现在荷载应力减小, 温度应力减小。但板块尺寸、厚度等对路面板应力的影响较大。

4.1 板块尺寸与挠度、应力的关系

以比较常用的参数进行举例计算:取面板厚h=24cm;板体混凝土弹性模量E=35000MPa;泊松比υ=0.15;地基模量k=1300MPa;荷载为标准轴载BZZ-100置于纵缝边缘中部, 接地压力p=0.625MPa。通过建立有限元模型, 确定板体的最大挠度和最大应力值。计算结果见图3、图4。

计算结果表明:随着板体尺寸变小, 面板挠度加速递增, 两者呈良好的二次关系。相反, 板体纵向最大应力随面板尺寸变小加速递减, 也满足二次关系。说明挠度和应力都是板体尺寸的敏感因素, 当板体尺寸稍有变化, 挠度和应力变化剧烈。当板体尺寸由整板5.0m×4.0m变为2.5m×2.0m时, 挠度和应力分别变化了8.3%、0.4%;当板体尺寸由2.5m×2.0m变为1.3m×1.0m时, 挠度和应力分别变化了46.1%、11.7%;当板小至0.6m×0.5m时, 挠度和应力变化了110.5%和48.4%。

4.2 路基基层参数对挠度和应力的影响

为反映地基基层参数变化对面板应力带来的影响, 分别取基层顶面当量回弹模量1300MPa、210MPa两种工况进行分析计算。计算结果见表1。

计算结果表明:无论在何种地基上, 随着板体尺寸的减小, 挠度均不同程度增加。假如板底承载条件发生相同的变化, 小板的挠度增加得更快。如当基层顶面当量回弹模量从1300MPa降到210MPa时, 2.5m×2.0m板、1.3m×1.0m板和0.6m×0.5m板的挠度分别增大了3.5倍、5.6倍和6.0倍。

与此相反的是:当基层顶面当量回弹模量变化, 应力随板体尺寸变小而减少, 模量越小, 减少越快;当板块减小到一定尺寸时, 不同基层顶面当量回弹模量的最大应力几乎不发生变化, 0.6m×0.5m的小板在1300MPa和210MPa基层顶面当量回弹模量 (两者相差6倍多) 的支撑条件下产生的应力仅相差0.64%, 微不足道。也就是说, 小板适应软弱支撑条件的能力更佳。

4.3 面板厚度对挠度及应力的影响

以1.3m×1.0m小板与5.0m×4.0m整板为例分析比较。板体厚度对挠度的影响并不显著, 对于1.3m×1.0m小板, 厚度从24cm减少到22cm时, 挠度几乎不发生变化, 仅增加3.1%;而对于0.6m×0.5m小板, 厚度从24cm减少到16cm时, 挠度仅增加2%。但板体应力对平面尺寸与厚度的变化很敏感, 在相同的基层顶面当量回弹模量条件下, 24cm厚的5.0m×4.0m板、22cm厚的1.3m×1.0m板和16cm厚的0.6m×0.5m板产生相同的应力。这说明, 如采用等厚的板体, 小板具有更高的强度储备。因此, 这从理论就证明了小板可以用于释放非均匀沉降路段的变形的可行性, 而板体承载能力不仅符合设计要求, 而且还有一定的强度储备。

4.4 温度疲劳应力分析

混凝土板不仅承受荷载应力, 同时还承受温度应力。计算表明:在相同的使用条件下, 小板的温度翘曲应力比大板要小, 相应的温度疲劳应力也小得多。2.5m×2.0m小板产生的温度疲劳应力为0.13MPa, 仅为5.0m×4.0m大板温度疲劳应力 (1.04MPa) 的12.5%。小板块的荷载和温度疲劳应力之和远小于混凝土的弯拉强度标准值。因此, 小板块具有足够的承载能力, 理论计算表明是安全的。

5 结论与建议

(1) 双层钢筋网混凝土路面增强路面承载效果非常明显。当配筋量相同, 将双层钢筋网中的上层钢筋网转移到贫混凝土基层中, 在混凝土面板与混凝土基层粘结有效的条件下, 由于有效力臂的增加, 承载能力显著增大, 且施工质量容易保证。即使在面层与基层粘结失效的情况下, 其承载力与双层钢筋网混凝土路面相差不大。

(2) 在交通量大、超载、重载、软弱路基等易产生非均匀沉降路段, 连续配筋混凝土路面无疑是一种保证路面使用寿命的结构形式。但试验路观测数据表明, 连续配筋混凝土路面的设计理论与实际应用有一定的偏差, 如裂缝间距值与设计值不一致, 连续配筋混凝土路面需要进行深入的研究。特别是如何将连续配筋混凝土路面用于抵抗非均匀沉降破坏, 提高路面承载能力的课题更值得重新审视。

(3) 小板块路面用于释放非均匀沉降变形很有效, 板体承载能力符合要求, 温度疲劳应力也比大板小。除了路面的切缝增多, 平整度和行驶舒适性稍有下降以外, 完全满足承载力要求, 建议在可能出现沉降不均的路段采用2.5m×2.0m的板块划分修建试验路, 研究解决路面的早期破坏的方法。

参考文献

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[2]叶见曙.结构设计原理[M].人民交通出版社, 1997.

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