软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法改进研究

    

    

    摘 要：现有软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法主要以大面积加固预防的方式防止地基不均匀沉降的发生，无法做到针对地基不同土质作出有针对性的不均匀沉降预防，整体路基仍存在较大缺陷，因此提出软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法改进研究。通过计算软土地基不均匀沉降变形系数，从而得到软土地基沉降情况差异，做到有针对性处理。设计实验，对比施工方法改进前后路基不均匀沉降情况，证明研究的有效性。

    关键词：软土地基;道路桥梁;不均匀沉降;改进

    文章编号：2095-4085（2020）05-0104-02

    软土地基具有排水结构稳定性差、沉降量大、压缩性较高等特点，在这类地基上修建道路桥梁需要经过特殊处理，如果存在处理不当将会引发路基不均匀沉降等道路质量问题。现有软土地基不均匀沉降施工方法主要采用大范围预防措施，无法做到针对性的不均匀沉降解决措施，因此提出软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法改进研究。

    1 软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法改进研究

    1.1 软土地基上道路桥梁不均匀沉降变形系数

    软土地基上道路桥梁不均匀沉降变形应首先对其沉降变形作出预估，其不规则变形主要受到填土高度及静载预压影响，分为次固结沉降、主固结沉降以及施工荷载力以及填土荷载力瞬间作用导致的瞬时沉降[1]。软土地基上道路桥梁不均匀变形总量为

    F=Fr+Fc+Fs

    。

    （1）

    其中，Fr为瞬时沉降;Fc为主固结沉降;Fs为次固结沉降。

    道路桥梁软土地基沉降量采用应力修正法求解，得到加固区沉降量为

    F1=ζs∑ΔPiEiHi

    。

    （2）

    其中，ΔPFi为地基层土桩间附加应力;ΔPi为天然地基附加应力;ζs为分担应力比修正系数。

    当下层沉降量达到软土层地基较深层，超过地基加固层高度较大时，地基沉降量主要以下层沉降为主导。按照分层综合法将其描述为

    F2=∑n1e1i-e2i1+e1i ，

    HI=∑n1ΔPiEsiHi

    ，

    （3）

    其中，e1i为第i层地基自重应力平均值;e2i为第i层地基自重应力与负应力之和;Hi为地基分层的每层厚度;Esi为地基某层土体压缩模量;ai为地基某层土体压缩系数。

    在基础认知上，认为施工后原有路基在经过第一次已经结束沉降，因此U1t=100%，从而得到工后沉降量为：

    F工后=F拓总×（1-Uf）

    。

    （4）

    其中，F拓总为路基施工后最终沉降与施工前第二次沉降之和。通过计算，得到具体不均匀沉降变形系数。1.2 软土地基上道路桥梁不均匀沉降处理

    经计算得到地基具体不均勻沉降变形系数时，需要根据地基具体情况对软土地基作出判断，根据地基类型不同作出具体改进方法。根据地基弹性阶段总体应力，其应变关系刚度为

    [D]=1-∑ki=1Vps+∑ki=1Vps[Dc]i

    。

    （5）

    其中，Vps为地基加强材料体积率，Dc为混凝土刚度矩阵。

    根据其计算结果，按照道路桥梁地基不同压实标准，路堤上路床，路床顶面以下深度为0m～0.30m，高速公路与一级公路压实度≥96%、二级公路压实度≥95%、三级与四级公路压实度≥94%;路堤下路床，路床顶面以下深度为0.30m～0.80m，高速公路与一级公路压实度≥96%、二级公路压实度≥95%、三级与四级公路压实度≥94%;路堤上路堤，路床顶面以下深度为0.80m～1.50m，高速公路与一级公路压实度≥94%、二级公路压实度≥94%、三级与四级公路压实度≥93%;路堤下路堤，路床顶面以下深度为>1.50m，高速公路与一级公路压实度≥93%、二级公路压实度≥92%、三级与四级公路压实度≥90%。根据地基各区域土质不同，做到有针对性地加固，防止不均匀沉降出现。

    2 实验

    2.1 实验准备

    为验证软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工改进方法的有效性，设计实验。通过在统一实验条件下，对比软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法改进前后地基沉降情况，判断改进的优缺点。实验设计选取某一软土区道路桥梁建设工程，其地基施工条件为软土地基层。其地基中层物理性能中间数据，如表1所示。

    实验路基堤高为5.0～5.9m，路基宽度13.0m，边坡度为1 ∶ 1.25，护道宽1.5m、高0.9m，其断面形状为坡脚护道式梯形结构。使用改进前后工艺分别对同一地基进行处理后，记录20个月后正常使用情况下的道路桥梁地基沉降情况。

    2.2 实验结果对比

    在同一实验条件下，改进前后道路桥梁软土地基沉降情况对比，如图1所示。

    通过下图可以看出，改进前后地基均会随着堆载预压时间的增加出现不同程度的地基沉降。而在改进前测得路堤高度为5.01m，20个月后发生沉降329/m，沉降/上升率为65.7mm·m-1;而改进后测得路堤高度为5.81m，20个月后发生沉降279/m，沉降/上升率为48.0mm·m-1。观察数据变化显示，改进后方法可有效降低地基沉降量。

    3 结 语

    软土地基上道路桥梁不均匀沉降施工方法改进对软土路基正常使用及日后加宽改建等有着重要影响。通过分析软土路基实际情况，计算软土路基具体沉降情况后，对其做到具有针对性处理，为今后类型路基危害机理防治提供依据。

    参考文献：

    [1]范永根，曹铭辉，朱春东，等.软土地基不均匀沉降对路面结构影响分析[J].建材世界，2019，40（6）：42-46.

    作者简介：施建辉（1977—），男，汉族，浙江慈溪人，本科。研究方向：建筑工程。