常用软土路堤沉降预测方法的评价与应用.pdf

2008年第l2期探矿工程(岩土钻掘工程)35常用软土路堤沉降预测方法的评价与应用张传峰，陈礼仪，周应华，祝世强(1．成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国冢重点实验室，四川成都610059；2．中铁二院工程集团有限责任公司交通设计研究院，四川成都610031；3．四川I地勘局华地建设工程有限责任公司，四川成都610081)摘要：在软土地基上修筑路堤，最突出的问题是路堤的稳定与沉降。为掌握软土路堤在施工期中的变形动态，就必须进行动态观测和沉降预测，一方面保证路堤在施工中的安全与稳定，另一方面能正确预测工后沉降。而众多的预测方法给实际应用选择带来一定的困难，如何更科学合理地选择预测方法是工程技术人员面临的难题。就几种常用的曲线拟合预测方法的适用性进行分析，以期针对具体工程选取更为合适的预测方法，有效控制工后沉降并保证路堤施工和运营期的安全。关键词：软土路基；沉降预测方法；适用性；曲线拟合中图分类号：U416．1文献标识码：A文章编号：1672—7428(2008)12—0035—03AssessmentandApplicationofCommonPredictionMethodsfortheSettlementofEmbankmentinSoftSOil／ZttANGChuanng，CHENLi—yi。，ZHOUYing—hua：，ZHUShi—qiang(1．StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection，ChengduUnivm‘sityofTechnology，ChengduSichuan610059，China；2．CommunicationDesignandResearchInstituteoftheChinaRailwayEryuanEngineeringGroupCo．，Ltd．，ChengduSichuan610031，Chi—ira；3．HuadiConsti’uctionEngineeringCo．，Ltd．，SiehuanBureauofGeotechnicalSurvey，ChengduSichuan610081，China)Abstract：Themostprominentissueisstability,andsettlementinembankmentconstructioninthesoftsoil，SOdynamicob—servationandthesett]ementpredictionisneeessa~T．Howtoscientificallyselectthepredictionmethodisakeypoint．Thepaperana1)zesapplicabilityofsomecommonchivefittingpredictionmethodstoshowthemoreproperselectionofpredictionmethodinengineering．inordertoeffectivelycontrolpost—constructionsettlementandguaranteethesafetyduringtheem—bankmentcons／ructionandoperationperiod．Keywords：softsoilsubgrade；settlementpredictionmethods；applicability；curvefitting0引言1常用沉降预测方法为了更好的了解不同类型或不同处理方法软基1．1双曲线法的固结与沉降情况，以及施工过程对软基沉降的影双曲线法认为沉降量与时间按双曲线递减，其响情况，确定预压卸载时间和路面施工时间，提供施基本方程式如下。：工期间沉降土方量的计量依据，研究高填方路堤下S，=S0+(t—t0)／[oL+(t—t0)](1)不同厚度软基的最合理处理方案，必须要列’软土路式(1)可改写成如下形式：基的沉降进行预测，从而保证路堤的安全和稳定。(t—t0)／(S，一S0)=Ol+(t—t0)(2)目前用于路基沉降预测的方法很多，常用的有双曲于是通过对(t—t。)／(S一S。)和t进行线性回线法、沉降速率法、三点法以及日本常用的星野法、归(见图1)，得到Ol、值，从而根据式(1)求出5，浅岗松尾法J。在实际应用中可根据不同的地基根据下式可求出s：加固方法、计算时间的长短以及观测初始时间等条S=So+l／(3)件来合理选择沉降预测方法。本文就沉降预测常用工后沉降则为：的双曲线法、沉降速率法、三点法以及日本常用的星S=S一S，(4)野法进行评价，并结合具体工程实例来探讨各种方1．2沉降速率法法的适用性。沉降速率法是根据固结沉降公式建立的，假设S：mS，则有：收稿日期：2008—07—07作者简介：张传峰(1981一J，男(汉族)，安徽六安人，成都理工大学硕士研究生，防灾减灾工程及防护工程专业，研究方向为地质灾害治理与施工技术，四川省成都市二仙桥东三路1号。 36探矿工程(岩土钻掘工程)2008年第l2期5∞=一(52鲁一S1)一(53一S2)㈦。=(1／△)In[(s一．s)／(5，一s)](9)1．4星野法星野根据现场实测值证明了固结沉降是时间平方根的函数，总沉降为j：S=S0+S=S0+(AKJt—to)／J1+K2(t—to)(10)将上式改变为直线方程形式：图1双曲线法的拟合曲线(t—to)／(Is—S0)=1／(AK2)+(t—t0)／A(11)S，=[(m—1)(P／p。)+(1一ole一)]Js(5)式中：1／(AK2)——直线截距；1——直线斜率。式中：p、P0——分别是t时累计荷载和总的累计荷计算时根据假定的几组S。、t。和实测的S、t点载；m——综合性修正系数；|s——主固结沉降。按式(11)画成直线图，选择合适的(线性关系最好)在恒载条件下，可导得沉降速率为：假定线，确定参数、K值。则当时间趋于无穷大时S=ASe一(6)可得：A=[8／(po)]∑q，。(e一n—e一n一)(7)S=S0+A(12)利用实测沉降速率．s与时间t绘制lnS一t关2常用沉降预测方法评价系曲线，其截距为AS，斜率为，这样A可算出，然由于各种沉降预测方法都有其优缺点和适用条后即可求得s及m值和最终沉降5。件，这就要求我们在实际应用中必须具体问题具体1．3三点法分析，灵活选用与实际情况较吻合或接近的某种方在实际的沉降一时间关系曲线上，取最大恒载法，当然采用多种方法配合使用效果会更好，同时其时间段内的3点Is、S、．s，，且t一t=t一t。，根据固他方法也可作为当前方法的印证。常用沉降预测方结计算的普遍式：1一o／e可得S=(1一ore堆)法的优缺点及适用要求见表1。|s，通过推导可得到1J：表l常用沉降预测方法的优缺点及适用要求 2008年第12期探矿工程(岩土钻掘工程)373工程实例3．2沉降分析3．1概况3．2．1数据计算某城市快速路基段长18．947km，软基长度由于本项目是在试通车1年多后才建立的观测l5．84km，占主线路基长度的83．6％。本路段广泛数据，不能有效地获取分级加载、累计荷载、瞬时荷分布有海冲积淤泥、淤泥质土和冲(洪)积淤泥质粘载的作用时间和大小等相关数据，致使沉降速率法、土、淤泥质砂，从总体上看，由北向南软土逐渐加厚，星野法的使用条件难以满足，因此本项目主要采用由淤泥质土渐变为淤泥。为预测沉降，在主要桥头双曲线法进行预测，同时采用三点法进行印证。对和个别涵洞布置44处共88个监测段(每处左右幅本项目监测有代表性的20个测点按双曲线法和三各按一个监测段计)，测点880个，自2006年3月开点法对工后沉降进行了计算，计算结果见表2。始，每月测量一次。表2软土路基工后沉降计算一览表3．2．2沉降分析(4)合理选择沉降预测方法对正确把握实际沉(1)从表2中可以看出，大部分监测点用双曲降意义重大。线法和三点法预测的结果相吻合，为使预测结果更准确在不同地段可以采用不同预测方法。4结语(2)由于常规的沉降预测方法主要用于较大变(1)详细归纳了常用沉降预测方法的适用性，形的工后沉降预测，对于本工程小变形的预测，其结应根据工程特点有选择性的使用，同时在实际应用果的可靠性有待考证，常规方法也有其特有的局限中还要凭借一定的经验和技巧。性。(2)在采用双曲线进行预测时，为使预测结果(3)从表2中数据可以看出，有13个测点(占更准确，应该利用后期实测值(曲线后段选择计算65％)的预测工后沉降<2cm，这与本项目的地基点)来推求最终沉降值。沉降不相符，说明目前采用纯数学手段预测沉降还(3)准确可靠的沉降观测数据是正确预测工后是有缺陷的，应对沉降变形采取动态控制，采用累计沉降量的前提，有条件的情况下应该从路堤开始填沉降值、沉降速率比值、施工及运营情况等进行综合筑时就进行观测。判断。(下转第4l页) 2008年第l2期探矿工程(岩土钻掘工程)414．6．1施工工序基坑肥槽中的集水管抽水，以确保基底开挖时做到(1)将25mm套管对准设计井点，开泵送水，干槽作业。在基础底板施工完毕，则可停止抽水并此时应扶正、压紧并不断左右旋转套管，在水流冲击封闭集水管。下套管底部砂土被不断冲出，套管逐渐下沉，至接近降水效果如图3所示。设计孔深。(2)连通集水总管，接通真空泵抽水。4．6．2注意事项(1)滤网必须绑扎牢固，根据实际情况确保通水的情况下包2层，该工程依据地层特点，改滤网为布袋，以确保抽水时不出砂。(2)抽水时如需要应及时摘除出砂井点。(3)采取有效措施，确保地基土不被扰动。4．6．3工艺流程(见图2)图3降水效果图5结语超轻型井点降水具有较强的灵活性，施工过程中可根据实际变化的情况及时变更施工方案，以满足施工要求。超轻型井点降水跟现有管井、轻型井点相比可节约成本20％～50％。超轻型井点降水作为一种新的降水工艺技术，有其独特的优越性，尤其小巧、经济、降水速度快的图2超轻型井点降水施工工艺流程特点倍受施工人员喜爱。4．6．4超轻型井点的后续处理在实际施工中，超轻型井点降水有时集水管过将超轻型井的集水管引至基坑肥槽内，并将其长导致与导水管相连处出现漏水现象，可以通过人埋于基础垫层以下，以便于结构施工。在基础垫层、工封闭加以定期检查维护，可使漏水量减少，保证工防水及底板施工中，通过在基础垫层以下并已引向程的顺利进行。(上接第37页)[2]付宏渊．高速公路路基沉降预测及施工控制[M]．北京：人民交通出版社，2007．10—22．(4)常用曲线拟合方法都是基于恒载期测得的[3]董英杰．软土地基沉降预测方法的比较研究[J]．电大理工，数据，对变荷载作用要考虑选用其他方法。2007，(2)：29—30．(5)条件允许的情况下尽可能采用多种方法配[4]李刚，王福胜，何晓霞．公路软基路堤实测沉降资料的分析方合使用，同时进行预测印证。法[J]．路基工程，2006，(2)：71—73．由于软土路基沉降预测方法众多，作者在此仅[5]孙建波．高速公路路基沉降预测方法[J]．公路与汽运，2o05，(5)：60—62．就自己常接触的一些曲线拟合预测方法的适用性进[6]刘吉福，莫海鸿．对沉降速率法确定卸载时机的认识[J]．岩石行应用分析，希望能为工程技术人员提供一定的帮力学与工程学报，2o07，(S1)：3065—3072．助，不当之处敬请批评指正。参考文献：[1]JTJ017—96，软土地基路堤设计与施工技术规范[S]