路基的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)綜述

路基的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)［綜述］1、沉降問題的提出我國的高速公路有相當(dāng)部分達不到設(shè)計使用年限，與國外相比有很大的差距。造成這種現(xiàn)象的原因很多，路基的差異沉降是其中之一。我國路面設(shè)計僅考慮路基的模量，在路面基層彎拉應(yīng)力的計算中不考慮因路基的差異沉降變形所引起的附加應(yīng)力，這種計算方法與國外基本相同，但我國的路基與國外差別很大。我國農(nóng)村人口占全國的2／3，在高速公路密集的中東部地區(qū)，為方便高速路兩側(cè)村莊的通行，必須留有一定高度的通道，間距往往只有數(shù)百米，為滿足縱坡要求，路基高度很難降低，高速公路路基高度一般在2?3M。在南非、歐洲等高速公路發(fā)達地區(qū)，公路的視線很好，道路基本上是順著地形貼著地表走，路基的沉降幾乎為零，雖然這可能導(dǎo)致道路的縱坡較大，但國外良好的車況抵消了這種影響，這在南非最典型。在意大利北部與奧地利等多山國家，多采用架橋或分離式路基，很少有高填方路基。另外國外以柔性路面居多，柔性路面對路基差異沉降的承受能力明顯要高于半剛性基層。因此在國外不必考慮的因素在我國可能必須加以考慮。因路基差異沉降引起路面開裂的例子較多，預(yù)想性路面對路基模量值很高，但過大的工后沉降引起了路面十多處開裂，所以說強度與變形是路基的兩個同樣重要的控制指標(biāo)。我國傳統(tǒng)的觀念往往將路基視為簡單的土石方工程，這在低級路面時代問題不大，但對高速公路這種觀念將帶來嚴(yán)重的后果，路基是路面的基礎(chǔ)，服務(wù)于路面，可以說是路面的一個組成部分。2、我國路基的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)路基的沉降指標(biāo)主要有：總沉降量、沉降速率、差異沉降率。所謂差異沉降率是指道路任意兩點間在單位時間內(nèi)的沉降差值與這兩點間的距離之比。我國路基設(shè)計規(guī)范對軟土地區(qū)路基變形的控制是彩工后總沉降量（對高速公路則是通車后15年內(nèi)的總沉降量），即對一般路段的工后沉降量不大于30cm，涵洞、箱涵、通道處不大于20cm，橋臺與路堤相鄰不大于10cm。從已建高速公路的調(diào)查分析，彩總沉降量指標(biāo)并不能完全消除路面的開裂，在一些雞爪溝地形的山區(qū)，路基的總沉降量也許不大，但其差異沉降率較大引起了路面的開裂，在軟土地區(qū)也因路基的差異沉降率過大而引起路面開裂與波浪起伏，因此對于路基的變開控制除采用總沉降量外還應(yīng)考慮采用差異沉降率控制?？偝两盗?、沉降速率、差異沉降率這三者之間有一定的相關(guān)性，但并不完全呈對應(yīng)關(guān)系，總沉降量小并不意味著沉降速率或差異沉降率小反之亦然。3、沉降控制標(biāo)準(zhǔn)的確定對于路基的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，主要從如下3個方面進行探索。3.1工程經(jīng)驗的總結(jié)交通部公路科研所對太舊路進行全面調(diào)查后認為兩點間的差異沉降率應(yīng)控制在0.6％以內(nèi)，超過此值則有可能引起路面開裂。我國東部沿海地區(qū)的許多高速公路存在軟土地基，軟基深，路基沉降量大，時間長。為了確保新鋪筑的路面不因路基沉降而引起開裂，我國各條公路根據(jù)實際情況確定了相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，如：京津塘高速公路在沉降速率達到8mm/月時卸去預(yù)壓土，開始路面結(jié)構(gòu)層施工；連徐、福寧高速公路確定的沉降速率為5ma/月；滬寧高速公路以路床頂面作為預(yù)壓計算高度，在沉降速率達到5am/月時卸預(yù)壓土做底基層和基層，在基層鋪上后繼續(xù)預(yù)壓，待沉降速率達到3mm/月時鋪面層?？梢哉f，這些數(shù)值是綜合各種影響因素的經(jīng)驗總結(jié)。理論計算我國學(xué)者從分析的角度提出了相應(yīng)的控制值，其基本思路是：假定路面與基層間完全連續(xù)，路基與基層間滑支，采用彈性層狀體系理論，材料采用線性本構(gòu)關(guān)系，數(shù)值計算出基層底面的附加彎拉應(yīng)力，彎拉應(yīng)力包括兩部分：一是因路基差異沉降引起的路面附加應(yīng)力，二是汽車荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，兩者之和為基層底面的應(yīng)力值。由于瀝青面層的容許彎拉應(yīng)力大于半剛性基層，幫以基層底面的容許沉降控制值相關(guān)研究成果表明，路基的差異沉降率應(yīng)控制在0.5％左右，當(dāng)然路基沉降曲線與汽車荷載的不同計算結(jié)果會有差異。室內(nèi)模型試驗室內(nèi)模型試驗可以精確控制和測量各點灼位移量，但模型試驗的尺寸通常較小，模量尺寸效應(yīng)明顯。除采用ALF（加速加載試驗機）外，還難以很好地模擬汽車荷載的作用，與實際外界影響因素也有很大的不同，因此，室內(nèi)試驗主要是研究路面的變形規(guī)律與破壞機理。綜上所述，我國對于路基的差異沉降率應(yīng)控制在5%?6%間才能避免路面的開裂。4、路基的沉降機理與計算我國對路基土的變形規(guī)律與影響因素等進行了初步的研究，但這方面的成果報道尚不多見。不同的路基填料的沉降機理不同，對于填石路堤、碎石土路堤等是材料本身壓縮變形還是細小顆粒在水等外界因素作用下發(fā)生移動所致目前尚無定論，對于南方高液限土等高含水量路基土的變形規(guī)律、長期性能等缺乏研究，相同密度的不同路基土沉降量有很大的差別。對于路基差異沉降率的計算，由于填料的多樣性導(dǎo)致計算模型不確定、計算參數(shù)的離散性較大，加之地形、地質(zhì)情況、降水等的差異目前不難以提出可靠實用的經(jīng)驗公式，多依賴有限元等數(shù)值計算手段,這不利于工程技術(shù)人員的掌握應(yīng)用，也影響了我國相關(guān)規(guī)范對路基差異沉降率的要求。5、建議措施路基設(shè)計除強調(diào)沉降量控制外，尚應(yīng)重視差異沉降率的控制，提倡路基均勻化設(shè)計的理念，尤其是有溝谷型軟基的山區(qū)高速公路，當(dāng)差異沉降率超過控制值時應(yīng)進行必要的技術(shù)處置。我國相關(guān)單位通過部分高速公路的調(diào)查和理論的計算提出了路基差異沉降控制值，但是這