摘要：在高速公路軟土地基路段的建設過(guò)程中，考慮到軟土地基的復雜性，為了控制施工進(jìn)度，指導后期的施工組織與安排，如何正確計算路基的工后沉降是一個(gè)重要問(wèn)題，本文介紹了用于路基沉降計算的常用方法和一些新方法，并對它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了剖析，同時(shí)對各種方法的計算結果與實(shí)際情況作了比較，為準確計算路基的沉降量提供了方法上的參考。

　　關(guān)鍵詞：高速公路；路基沉降；沉降計算

　　1、前言

　　在公路施工過(guò)程中，為了控制施工進(jìn)度，指導后期的施工組織與安排，同時(shí)保證路基的穩定與適用，需要對路基的最終沉降量進(jìn)行計算預測。高速公路對地基要求甚高，為了實(shí)現其“安全、舒適、高速”的服務(wù)目的，在使用年限內不應出現較大的工后沉降，同時(shí)還應避免不均勻沉降的發(fā)生。隨著(zhù)我國“五縱七橫”高速公路網(wǎng)的全面展開(kāi)，高填方路堤和軟土路基也越來(lái)越多，如何準確地預測它們的沉降量將會(huì )是高速公路建設中的一個(gè)重要課題。目前用于計算沉降的方法很多，主要有傳統計算方法、根據現場(chǎng)實(shí)測資料推測的經(jīng)驗公式法、數值計算法等。本文擬在對傳統的計算方法作一總結的同時(shí)，側重于對新的計算方法作一介紹。

　　2、傳統計算方法

　　經(jīng)典的沉降計算方法將沉降分為瞬時(shí)沉降、固結沉降和次固結沉降三部分。瞬時(shí)沉降包括兩部分：由地基的彈性變形產(chǎn)生的和由地基塑性區的開(kāi)展，繼而擴大所產(chǎn)生的側向剪切位移引起的。對于固結沉降的計算，主要采用分層總和法。次固結沉降常采用分層總和法根據里蠕變試驗確定參數求解。最終沉降量的計算通常采用固結沉降值乘以經(jīng)驗系數的方法。

　　2.1分層總和法

　　分層總和法是先求出路基土的豎向應力，然后用室內壓縮曲線(xiàn)或相應的壓縮性指標，壓縮系數或壓縮模量分層求算變形量再總和起來(lái)的方法，這種方法沒(méi)有考慮路基土的前期應力。e-lgp曲線(xiàn)法可以克服這個(gè)不足，能夠求出正常固結、超固結和欠固結情況下路基土的沉降。但這兩者都是完全側限條件下的變形計算方法，所以司開(kāi)普頓和比利提出利用半經(jīng)驗的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。關(guān)于分層總和法的介紹比較多，這里不再贅述。使用該方法有一點(diǎn)必須引起重視，就是壓縮層深度的選擇，這可以從位移場(chǎng)角度和應力場(chǎng)角度加以考慮，具體可參見(jiàn)參考文獻[1].

　　2.2應力路徑法[2]

　　直接用有效應力路徑法來(lái)計算沉降的步驟是：

　�、僭诂F場(chǎng)荷載下估計路基中某些有代表性（例如土層的中點(diǎn)）土體單元的有效應力路徑；

　�、谠谠囼炇易鲞@些土體單元的室內試驗，復制現場(chǎng)有效應力路徑，并量取試驗各階段的垂直應變；

　�、蹖⒏麟A段的垂直應變乘上土層厚度即得初始及最后沉降。

　　有效應力路徑法可以克服估計初始超孔隙壓力以及固結沉降的街接上存在不夠合理的地方這個(gè)缺點(diǎn)，但它無(wú)法避

　　免用彈性理論來(lái)計算土體中的應力增量。

　　3、現場(chǎng)實(shí)測資料推測沉降

　　由于荷載作用下路基沉降需要一段時(shí)間才能完成，所以通過(guò)前期的沉降觀(guān)測資料可以推算路基的最終沉降量。

　　3.1對數配合法

　　由路基固結度常用式U=1-ae-bt及其定義式，在實(shí)測的初期沉降-時(shí)間曲線(xiàn)上任意取3點(diǎn)且使它們之間的時(shí)間間隔相等，可得最終沉降量。為了使推算結果精確一些，時(shí)間間隔值盡可能取大一些，這樣對應的沉降差值就要大一些。

　　3.2雙曲線(xiàn)配合法

　　該法認為時(shí)間沉降量為一雙曲線(xiàn)，可由此確定路基的沉降量。但用該公式的計算結果與實(shí)測比較后發(fā)現偏離較大[3]，推算的最終沉降量也偏大，如果沉降過(guò)程的觀(guān)測歷時(shí)較長(cháng)，而且在求算最終沉降量時(shí)著(zhù)重于后一階段的沉降曲線(xiàn)的話(huà)，就可得到較好的結果。

　　雙曲線(xiàn)配合法模型簡(jiǎn)單實(shí)用，預測值較實(shí)測值稍微偏大，偏于保守，但對工程沉降預測有利。

　　3.3指數函數配合法

　　指數函數配合法即在沉降時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)上，取最大橫載段內的三點(diǎn)，并使三點(diǎn)的時(shí)間間隔相等，將三點(diǎn)的時(shí)間與相應的沉降代入固結度的常用式U=1-ae-bt即可得指數函數配合法的具體表達式，由于上述方法中采用了實(shí)測的三點(diǎn)時(shí)間和對應沉降值，該方法又稱(chēng)三點(diǎn)法，三點(diǎn)的選擇以沉降曲線(xiàn)趨于穩定的階段，且三點(diǎn)間隔盡可能大最為有利，此時(shí)推算的沉降值最準確。

　　4、其他計算方法

　　4.1原位試驗法[4]

　　通過(guò)原位試驗來(lái)確定沉降量的方法主要有：平板載荷試驗法、靜力觸探法、標準貫入試驗法和旁壓試驗法。其中平板載荷試驗法主要適用于砂土地基，該方法是對一定面積逐級施加荷載增量，并測量由這些增量所引起的沉降，可得到荷載與沉降的關(guān)系曲線(xiàn)，該方法通常要進(jìn)行尺寸效應修正。靜力觸探法如標準貫入試驗法是利用由大量的資料分析所得到的這些試驗結果與土的壓縮性指標之間的關(guān)系來(lái)計算沉降。旁壓試驗法是用旁壓試驗得到的模量應用彈性理論得到預估沉降量，該方法將沉降分為二部分：由球形應力張量引起的沉降和由偏斜應力張量引起的沉降。

　　4.2有限單元法[5]

　　有限單元法是將地基和結構作為一個(gè)整體來(lái)分析，將其劃分網(wǎng)格，形成離散體結構，在荷載作用下算得任一時(shí)刻地基和結構各點(diǎn)的位移和應力。該方法可以將地基作為二維甚至三維問(wèn)題來(lái)考慮，反映了側向變形的影響。它可以考慮土體應力應變關(guān)系的非線(xiàn)性特性，采用非線(xiàn)性彈性的本構模型，或者彈塑性本構模型。目前用得最廣的是鄧肯-張雙曲線(xiàn)模型。它可以考慮應力歷史對變形的影響，還可以考慮土與結構共同作用，考慮復雜的邊界條件，考慮施工逐級加荷，考慮土層的各向異性等。從計算方法上來(lái)說(shuō)，是一種較為完善的方法。它的缺點(diǎn)是計算工作量大，參數確定困難，要做三軸排水試驗，目前主要用于重要工程、重點(diǎn)地段的計算。

　　4.3反分析法反分析法是依靠在工程現場(chǎng)獲取位移量測信息反演確定各類(lèi)未知參數的理論和方法[6].在反分析確定了路基參數后再根據所選擇的模型能準確地求出路基的沉降量。進(jìn)行反分析計算要注意的問(wèn)題有：一個(gè)可靠的反分析必須依靠一套可靠和完整的數據測定；在反算某些參數時(shí)，總要對其他一些輔助參數進(jìn)行實(shí)測，有時(shí)還需要估計；進(jìn)行反分析首先要對整個(gè)數學(xué)模型某種假定，這些假定的可靠度將影響反分析的適用性；在反分析的模型選擇、介質(zhì)特性假定等方面，經(jīng)驗的工程判斷將起到重要作用。

　　5、結論

　　不同的計算方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，不同的適應范圍。在實(shí)際工程的沉降計算中，并不單純地依賴(lài)于某一種方法，只有對每一種計算方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和計算結果的質(zhì)量都有了了解之后才能在實(shí)際運用的過(guò)程中靈活地選擇適合的計算方法。