京石铁路客运专线路基沉降变形观测控制

1、京石铁路客运专线 X 标段DK237+753.0-DK250+012.65 )路基沉降变形观测控制二0一二年二月目录1. 沉降变形相关基本概念 11.1. 变形的定义 11.2. 沉降的定义 12. 路基沉降的组成 23. 路基沉降观测的目的及相关指标 34. 路基沉降变形观测范围、内容 44.1. 路基沉降变形分类： 44.2. 过渡段 : 路桥、路涵过渡段不均匀沉降观测。 55. 路基沉降变形观测方案 55.1. 路基沉降观测规定 55.2. 路基沉降监测剖面布置说明 55.3. 观测断面类型及组成 65.4. 监测元件埋设说明 85.5. 监测方法与要求 96. 沉降观测结果的分析、评估

2、 116.1. 路基观测资料整理 117. 附表 14附件 2 路基沉降常用预测方法 24随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，旅客对于乘坐车 辆安全性、舒适度和速度的要求越来越高，具体到客运专线而言，即是 对路桥结构变形和强度指标的要求越来越高。从德、法、日三国针对我 国高速铁路设计咨询结果来看，德、法强调控制路基的不均匀沉降，其 追求沉降的目标是不均匀沉降为零；工后沉降 5cm或 3cm勺指标相对而言 较为严格，如何确保路基沉降变形满足质量标准要求成为路基工程的重 点课题。我国很早开始对高速铁路基础关键技术进行了一系列的研究，在 借鉴国外咼速铁路大量理论、试验和建设实践的基础上，相继

3、制定了有 关设计暂行规定和设计指南，初步形成了我国客运专线技术体系。为保 证列车高速、平稳、舒适、安全运行，我国相关规定路基工后沉降量不 应大于5cm,沉降速率应小于2cm/年，桥台台尾过渡段路基工后沉降量不 应大于3cm无蹅轨道路基工后沉降量不大于15mm不均匀沉降变形 20mm/20m无砟轨道铺设条件评估的重点应是线下工程的沉降变形，评估应综 合考虑沿线路方向各种结构物间的沉降变形关系，以标段为单位实施。无砟轨道铺设条件的评估数据必须采用先进、成熟、科学的检测手 段取得，且必须真实可靠，全面反映工程实际状况。沉降变形观测、评估过程是确定铺设无砟轨道的关键时间节点和关 键工序的主要依据之一，

4、必需加强沉降变形观测的过程控制。下面就京石铁路客运专线路基沉降观测控制对路基沉降观测进行简 要介绍：1. 沉降变形相关基本概念1.1. 变形的定义线下结构由于荷载、环境等作用引的起随时间发生的位移。1.2. 沉降的定义基础设施在竖直方向产生的变形，包括下沉和隆起，向下为“正”，向上为“负”。主要包括以下五项：1.2.1. 工后沉降：在铺轨工程完后（指有蹅轨道工程竣工或无 蹅轨道道床工程完后，下同）以后，基础设施产生的沉降量。工后沉降 标准与项目建设速度目标、轨道类型、施工类型、施工日期、轨道维修 养护标准和维修周期、工程投资大小等因素相关，同时也与地质勘探试 验、沉降计算、沉降观测、工后沉降预

5、测等的方法和精度密切相关。1.2.2. 均匀沉降：铺轨工程完成后，一定区域范围内路基沉降 量的相同性及其分布。1.2.3. 不均匀沉降：铺轨工程完成后，一定区域范围内不同测 点路基沉降量的差异大小及其分布。1.2.4. 台后沉降：铺轨工程完成后，桥台台尾过渡段路基工后 沉降量。1.2.5. 差异沉降：铺轨工程完成后，路基与桥台、隧道等结构 物间的沉降变形量差。2. 路基沉降的组成路基的变形主要由路基本体和地基基础的变形组成；路基本体的变 形通常指基床表层、基床底层和基床下路堤的变形。路堤结构各部的沉 降组成见表2-1。（1）、基床表层：通常由级配碎石或级配砂砾石组成。基床表层的 变形在填筑完成

6、约1周后基本自调完毕，该变形量可以忽略不计。（2）、基床底层：通常采用容易碾压密实的 A B组填料或采用改良 的C组填料。(3) 、基床以下路堤：其变形量大小主要取决于土体的物理特性和 土体自身的压密特性以及压实时的含水量；其变形调整和稳定时间取决 于土体自身特性、含水量大小、压实功大小和上覆土体的压实过程，当 填料为化学改良土(掺加石灰、水泥)时，由于压实功以及改良剂的作 用，路基本体变形逐渐减小并趋于稳定。当填料为砂砾土或碎石土时， 其变形量大小和稳定时间可认为是确定的，一般在路基施工完成后一年 趋于稳定。表2-1路基沉降的组成项目基床表层基床底层路基本体地基基础备注材料组成级配碎石A B

7、组投料A B填料或改良土压实指标N<0.18，K30>190Mpa/mK<0.95，K30>150Mpa/mK<0.92，K30>110Mpa/mK30>90Mpa/m无碴轨道沉降分析不计入不计入按6月<T<18月计入计入分析(4)、地基下沉引起的工后沉降地基下沉引起的工后沉降主要与地基类型、处理措施、填土高度、 施工周期等因素有关。对于一般地基而言，其工后沉降有限，都能满足 要求，但对于软土地基来说，由于压缩性大、渗透系数小、强度低等特 点，路基建成后的沉降量大且延续时间较长才能完成。路基工后沉降主 要是由地基沉降而引起的。3. 路基沉降

8、观测的目的及相关指标通过对路基工程的沉降观测资料进行分析，指导现场路基施工填筑 速率，预测工后沉降，确定无碴轨道的铺设时间，评估路基工后沉降控 制效果，确保无碴轨道结构的安全。铁路特殊路基设计规范要求：“在软土地基上填筑路堤时，应在 边坡坡脚外设置边桩，在路堤中心线地面上设置沉降观测设备，进行水 平位移和沉降观测，控制填土速率，测定地基沉降值，同时作为验交时 控制工后沉降量的依据。”时速300-350公里新建客运专线铁路设计暂行规定要求：“软土及 松软土地基上填筑路堤时，应在边坡坡脚外设置边桩进行水平位移观测， 在路堤基底地面设置沉降观测设备进行沉降观测。在路堤填筑过程中， 必须控制填土速率。

9、控制标准应为：路堤中心地面沉降速率w1.0cm/每昼夜，坡脚水平位移速率w 0.5cm/每昼夜。应根据沉降观测情况进行综 合分析，以推算地基的最终沉降量，并及时调整工艺、工法使地基处理 达到预定的控制要求，同时应作为验交时控制工后沉降量的依据。”客运专线无碴轨道铁路设计指南要求：“软土路堤在填筑过程中， 必须控制填土速率。控制标准为：路堤中心地面沉降速率每昼夜不得大 于10mm坡脚水平位移速率每昼夜不得大于 5mm” “土质地基路基均应 进行工后沉降分析。路基在无碴轨道铺设完成后的工后沉降应满足扣件 调整和线路竖曲线圆顺的要求。”京石铁路客运专线要求路基工后沉降控制标准要求： 一般地段w 15

10、mm 路桥过渡段w 5mm4. 路基沉降变形观测范围、内容4.1. 路基沉降变形分类：根据不同的路基高度及不同的地基条件，主要内容有：4.1.1.路基面的沉降变形观测4.1.2.路基基底沉降观测4.1.3.路堤本体的沉降观测42 过渡段：路桥、路涵过渡段不均匀沉降观测。5. 路基沉降变形观测方案路基上铺设无砟轨道前，应对路基变形作系统的评估，确认路基的 工后沉降和变形符合设计要求。路基填筑完成或施加预压荷载后应不少 于6个月的观测和调整期，观测数据不足以评估时，应继续观测；工后沉 降评估不能满足设计要求时，应采取必要的加速完成沉降或控制沉降的 措施。路基沉降观测应以路基面沉降和地基沉降观测为主

11、，并有针对性 的对路桥涵过渡段差异沉降进行重点观测。观测期内，路基沉降实测值超过设计值 20%及以上时，应及时查明 原因，必要时进行地质复查，并根据实测结果调整计算参数，对设计预 测沉降进行修正或采取沉降控制措施。5.1. 路基沉降观测规定5.1.1. 沉降观测采用二等几何水准测量，观测精度：不低于士1.0mm读数精度0.1mm5.1.2. 位移观测测距仪误差士 5mm竖向位移v 10mm/d路基 中心沉降板沉降量v 10mm/d当大于要求时停止施工。5.1.3. 剖面沉降观测精度应不低于 8mm/30m剖面沉降仪最小 读数不得大于0.1mm5.2. 路基沉降监测剖面布置说明5.2.1. 路基

12、沉降监测断面根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置。沉降监测断面的间距一般不大于 50m对于地势平坦、地基条件均匀良好、高度小于5m的路堤可放宽到100m对于地形、地质条件变化较大地段应适当加密。路堤与不同结构物的连接处应设置沉降 监测断面，每个路桥过渡段在距离桥头 5m 15m 35m处分别设置一个沉 降监测断面，每个横向结构物每侧 2m处各设置一个监测断面。53观测断面类型及组成5.3.1. 路堤均采用堆载预压。路堤地段采用I、H型监测断面,一般每间隔3个I型监测断面设置一个H型监测断面。无IE捲绘路堤兀降监测剖面元件市直示意图（I型）5.3.2. I型监测断面包括沉降监测桩和沉

13、降板。沉降监测桩每 断面设置5个，施工完基床底层后，预压土填筑前，距左、右线中心4.7m 处于基床底层顶面埋设2个沉降监测桩，其余3个于基床表层施工完成 后布置于双线路基中心及距两侧路肩 1m处的基床表层顶面上；沉降板位 于路堤中心，基底铺设碎石垫层的地段埋设于垫层顶面，基底设混凝土 板地段置于板顶面，随填土增高而逐渐接高测杆及保护套管。533.H型监测断面包括沉降监测桩、沉降板和剖面管。沉降监测桩每断面设置3个，布置于双线路基中心及距两侧路肩 1m处的基床 表层顶面上；沉降板位于路堤中心，底板埋设于基床底层顶面上，随填 土增高而逐渐接高测杆及保护套管，横剖面管埋设于路堤基底碎石垫层 顶面处。

14、5.3.4.路堤与横向结构物过渡段，于横向结构物顶部沿横向结构物的对角线方向铺设剖面沉降管。 横向结构物两侧外边缘各2m处设置 一个I型观测断面，平面布置见皿型。幣涵it菱社沉黑蹙剽肖而元井車瓷示枣图an劉爵酒乂蛙毁理龙社直示竜氏【II型54监测元件埋设说明5.4.1. 沉降监测桩：桩体选择20mn不锈钢棒，顶部磨圆并刻 画十字线，底部焊接弯钩，待基床底层改良土或基床表层级配碎石施工完成后，通过测量埋置在监测断面设计位置， 埋置深度0.3m,桩周0.15m 用C20混凝土浇筑固定，完成埋设后按二等水准标准测量桩顶标高作为 初始读数。5.4.2. 沉降板：由底板、金属测杆(© 40mn

15、镀锌铁管)及保护 套管(© 75mmPV管)组成。底板尺寸为 50cmX 50cm,厚10mm按二等 水准标准测量沉降板标高变化。(1) 沉降板埋设位置应按设计测量确定，埋设位置处可垫10cm砂 垫层找平，埋设时确保测杆与地面垂直。(2) 放好沉降板后，回填一定厚度的垫层，再套上保护套管，保 护套管略低于沉降板测杆，上口加盖封住管口，并在其周围填筑相应填 料稳定套管，完成沉降板的埋设工作。(3) 按二等水准标准测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高读数作 为初始读数，随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管，每次 接长高度以0.5m为宜，接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。金属 测杆

16、用螺丝套扣连接，保护套管用PV(管外接头连接。5.4.3. 剖面沉降管：路基基底剖面沉降管在地基加固及垫层施 工完毕后，填土至0.6m高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度 2030cm 开槽深度至地基加固垫层顶面，槽底回填0.2m厚的中粗砂，在槽内敷设沉降管(沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳)，其上夯填中粗砂至 与碾压面平齐。皿型断面中剖面管在涵顶填土 0.6m厚开槽施工埋设，原则同基底剖 面管埋设方法。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设完成 后，在两头设置0.5 m X 0.5 m x 0.95m C20素混凝土保护墩。并于一侧管 口处设置监测桩，监测桩采用C20素混凝土灌注，断面

17、采用0.5 m X 0.5 m x 1.6m，并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头，监测桩用钢筋混凝土保 护盒保护。待上部一层填料压实稳定后，连续监测数日，取稳定读数作 为初始读数。5.5.监测方法与要求5.5.1. 监测方法(1) 横剖面沉降监测方法采用剖面沉降仪和水准仪进行横剖面沉降观测。每次观测时，首先 用水准仪按二等水准精度测出横剖面管一侧的观测桩顶高程，再把剖面 沉降仪放置于观测桩顶测量初值，然后将剖面沉降仪放入横剖管内测量 各测点。(2) 沉降板观测方法采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测沉降板测杆顶 面测点高程。沉降板观测时应在测杆头上套一个专用的测量帽。测量帽 下部以刚好

18、套入测杆为宜，测量帽上部以中心为一半球型的测点。在沉 降板测杆接高时应同时测量接高前后的测杆高程。（3）路肩沉降观测桩观测方法采用水准测量方法，按测量精度要求和频次定期观测路肩观测桩顶 面测点高程。5.52监测测量频度路基沉降监测的频次不低于下表中的规定监测阶段监测频次填筑或堆载一般1次/天沉降量突变23次/天两次填筑间隔时间较长1次/3天堆载预压或路基施工完毕第1个月1次/周第2、3个月1次/2周3个月以后1次/月无砟轨道铺设后第1个月1次/2周第2、3个月1次/月312个月1次/3月5.5.3.元件保护要求：（1）元器件的埋设、测量和保护工作要分工明确，责任到人。（2）元件埋设时应根据现场

19、情况进行编号，有导线的元件应将导 线引出至路基坡脚监测箱内。（3）凡沉降板附近1米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾 压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保元器 件不受损坏。（4）施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保元器件不因人 为、自然等因素而破坏，元器件埋设后，制作相应的标示旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督监测断面的填筑。5.54资料整理要求（1）采用统一的路基沉降监测记录表格，做好监测数据的记录与 整理。监测资料应齐全、详细、规范，符合设计要求。所有测试数据必 须真实准确，不得造假；记录必须清晰，不得涂改；测试、记录人员必 须签名。（2）所测

20、数据必须当天及时输入电脑，分析，整理，核对无误后 在计算机内保存。（3 ）按照提交资料要求及时对测试数据进行整理、分析、汇总， 及时绘制路基面、填料及路基各项监测的荷载-时间-沉降过程曲线。并 按有关规定整理成册，报送有关单位进行沉降分析、评估。（4）路基填筑过程中应及时整理路堤中心沉降监测点的沉降量， 当路堤中心地基处沉降观测点沉降量大于 10mm天时，应及时通知项目 部，并要求停止填筑施工，待沉降稳定后再恢复填土，必要时采用卸载 措施。6. 沉降观测结果的分析、评估6.1. 路基观测资料整理 采用统一的客运专线路基沉降观测记录表（见附表）做好观测数 据的记录与整理。根据观测资料，及时完成有

21、关图表的绘制，主要包括：（1）每个观测标志点的荷载一一时间一一沉降曲线； 绘制每个观测标志点的ZSn ZSn Sn曲线*一系列1系列2洛+1 為+时1曲线 (韦为横坐标，工気+务+ 1纵坐标)Sn为时间段每n天的沉降值，ZSn为时间段每n天沉降值的累计值， 在同一图上绘有沉降标准曲线，曲线示意如上图。对沉降观测资料及时分析，尤其是在预压期，应对路基沉降的发展 趋势进行分析，分析意见及时报项目部，以便在必要时采取补救措施。6.1.1. 路基沉降分析评估工作应根据下列资料综合分析：(1) 路基沉降观测资料。(2) 路基地段的线路设计纵断面图、工程地质纵横断面图、设计 图纸和说明书、沉降计算报告(包

22、括不同阶段的设计沉降值与时间的关系 曲线)等相关设计资料。(3) 施工过程、施工核查以及填料、级配、地基和压实检验情况 等施工资料。(4) 施工质量控制过程和抽检情况等监理资料。6.12评估分析方法路基沉降预测应采用曲线回归法，常用方法有：双曲线法、固结度 对数配合法(三点法)、抛物线法、指数曲线法、修正指数曲线法、沉降速率法、星野法、泊松曲线法等曲线拟合方法推算工后沉降(详见 附件二路基沉降常用预测方法)。路基沉降预测曲线回归法应满足以下要求：(1) 根据路基填筑完成或堆载预压后不少于 3个月的实际观测数 据作回归分析，确定沉降变形的趋势，曲线回归的相关系数不应低于0.92 ;(2) 沉降预

23、测的可靠性应经过验证，间隔不少于 3个月的两次预 测最终沉降的差值不应大于 8 mm(3) 路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降预测时间应满足下 列条件：S(t) /s (t= a) > 75%式中s (t)预测时的沉降观测值；S(t= a)预测的最终沉降值。注：沉降和时间以路基填筑完成或堆载预压后为起始点。(4) 设计沉降计算总沉降量与通过实测资料预测的总沉降量之差 值原则上不宜大于10mm(5) 路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和 调整期，持续沉降观测不少于 6个月的时间，根据这6个月以上的监测 数据，绘制“时间-沉降量"曲线，按实测沉降数据分析并推算总沉

24、降量、 工后沉降值，初步确定无碴轨道铺设时间。观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时，应继续观测或采取必要的加速或控制沉 降的措施。(6) 在3个月后进行第一次预测，根据 3个月的监测数据，绘制 “时间-沉降量"曲线，按实测沉降数据初步预测 6月的沉降量及剩余沉降量，以决定运架梁的时间。(7) 当推算的工后沉降值满足评估标准时，才能铺设无碴轨道。 当沉降分析结果表明无碴轨道不能在计划的工期铺设时，贝S要研究确定 是延长路基摆放时间，还是采取调整预压土高度、调整预压土卸荷时间、 增加地基加固等工程措施。6.1.3.评估标准(1) 根据实测沉降观测资料推算的路基工后沉降量不超

25、过扣件允 许的沉降调高量15mm(2) 沉降比较均匀的路基，推算最大工后沉降量不超过30mm并2且调整轨面高程后圆顺的竖曲线半径应不小于0.4Vsj( Vsj为设计最高速度，km/h)；(3) 路桥涵交界处的差异沉降不应大于 5mm过渡段沉降造成的路 基与桥梁的折角不应大于1/1000。7.附表沉降观测记录手簿格式1封面新建铁路北京至石家庄客运专线桥（路基）里程范围：沉降观测手簿No 前接手簿：后接手簿：测量时间： 测量单位：2.副封面仪器名称：No 制造厂名：望远镜放大倍率：视距常数水准器分划值：测微器分划值：倾斜螺旋分划值：仪器检验校正情况：标尺名称：No-No 制造厂名：读数差常数：刻划

26、间隔：标尺检查校正情况：观测者：记簿者：3.沉降观测路线示意图xxx段路基沉降观测路线示意图断面1 断面2断面3 断面4断面5断面6说明：以上示意图根据现场情况绘制，可分段单页绘制并对每页进行编页；也可按成卷图 方式绘制，成卷图高度与手簿幅面高度同，长度不限，但应以便于装订为宜，建议每个独立的 路基工点绘制在一卷图上。对于示意图中绘制的内容不限于本示例，可根据需要增加有关内容 （如断面中心里程等）。4. 观测记录、计算自点测至占八、20年月日时间始时分末时分成像温度云量风向风速天气土质太阳方向第页共页测 站 编 号后 尺下丝前 尺下方尺 及向号标尺读数基+K减辅 （一减二）备考上丝上丝后距前距

27、基本分划（一次）辅助分划（二次）视距差dZd(1)(5)后(3)(8)(14)(2)(6)-YA. 刖(4)(7)(13)(9)(10)后-前(15)(16)(17)(11)(12)h(18)1后.、八刖后-前h2后刖后-前h3后.、八刖后-前h4后刖后-前h沉 降 占 八、 高 程 计 算支（附合）水准路线长度（m）前后视距差累计（m）往测（第一次置镜）高差（m）返测（第二次置镜）高差（m）往返测（两次置镜）高差之差或附合水准路线闭合差（mm沉降点高程（m计算：日期：复核：日期:路基沉降观测断面观测仪标编号一览表工程名称：观测工点里程：至 第 页共 页序号观测断面里程观测标1沉降板横剖面备注

28、填表：日期：复核：日期:表1 :沉降观测记录表一一路基沉降板观测记录表里程段落：观测日期：第 页共 页断面 里程沉降板编号沉降板位置沉降板 类型原始 板底 标咼(m)本次路基 顶面标高(m)板顶 填土 高度(m)上次 板底 标咼(m)本次 管口 标咼(m)本次管口 至板底 距离(m)本次 板底 标咼(m)本次 沉降(mm)单位：测量：记录：年 月 日 时表2:沉降观测记录表一一路基沉降板观测记录汇总表断面里程：第页共页观测日期累计天数(天)两次观测 时间间隔(天)路基基底沉降板(编号：)路基顶面沉降板(编号：)备注板顶填土 高度(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mm/ d)板顶填土

29、 高度(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mm/ d)单位:整理:复核:表3:沉降观测记录表一一路基观测桩沉降量记录表工点里程范围：观测日期：第 页共 页断面 里程观测桩 编号位置类型原始标高（m）上次标 高（m）本次标 高（m本次 沉降（mr）i累计 总沉降（mm单位：测量：记录：年 月 日表4:沉降观测记录表一一路基观测桩沉降量记录汇总表断面里程：第页共页观测日期累计天数(天)两次观测 时间间隔(天)路肩左侧观测桩(编号：)路肩右侧观测桩(编号：)备注路堤填咼(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mm/ d)路堤填咼(m)本次沉降(mm)总沉降(mm)沉降速率(mm/ d

30、)单位:整理:复核:表5 :路基沉降测量记录表（剖面管）观测点 编号测次观测点 编号测次观测点 里程时间观测点 里程时间填土高度（m管口相对 高程（m填土高度（m）管口相对 高程（m测量位置m观测时间正向读数反向读数备注测量位置m观测时间正向读数反向读数备 注yy-mm-ddmmmmyy-mm-ddmmmm填表：日期：复核：日期:附件2路基沉降常用预测方法地基在荷载作用下，沉降将随时间发展，其发展规律可以通过土体固结原理进行数值 分析来估算。但是由于固结理论的假定条件和确定计算指标的试验技术上的问题，使得实 测地基沉降过程数据在某种意义上较理论计算更为重要。通过大量的沉降观测资料的积 累，可以

31、找出地基沉降过程的具有一定实际应用价值的变形规律，还可以根据路基施工时的实测沉降资料和已取得的经验进行估算，是工程中最为常用的方法。通常利用沉降资料进行预测路堤沉降随时间发展的常用方法有以下几种：一、双曲线法双曲线方程为:St = Sota bt(1 1)(1 2)图1用实测值推算最终沉降的方法Sf =So-bSt时间t时的沉降量；Sf 最终沉降量(t + );S0初期沉降量(t = 0);a、b将荷载不再变化后的3组早期实测数据代入上式组成方程组求得的系数; 沉降计算的具体顺序：1、确定起点时间(t = 0)，可取填方施工结束日为t = 02、根据实测资料计算t /( St-S0 )，见图1

32、。3、绘制t与t/(S t-S0)的关系图，并确定系数a，b见图2图2求a, b方法4、计算St5、由沉降一时间双曲线关系推算出 S-t曲线。上述公式反映了平均沉降速度，按双曲线规律减少的假定前提下绘出的。 说明：起点日之前的沉降量 SO即为初期沉降量，见图1。 图1，预压时间至少应大于三个月，否则偏差大。 当地基土为成层地基时，应分层绘制各层沉降过程线，否则会对残余沉降估计偏低。双曲线法是一种经验方法，推算原理不强，理论性不够明确，也会因实测沉降时间不 够，无法用双曲线法推测，但比较简单明了，所以有一定的实用性。二、固结度对数配合法（三点法）该法由曾国熙于1959年提出。由于固结度的理论解普

33、遍表达式为：U =1 - ： e"（2 1）不论竖向排水、向外或向内径向排水，或竖向和径向联合排水等情况均可使用，所不 同的只是、'值。根据固结度定义:UtS -Sds= - Sd(2 2)软土路基的沉降机理及其发展规律预测方法研究式中：Sd 一瞬时沉降量S 一最终沉降量由式（5.1）和式（5.2）联立可得:St 二 Sd ： eS（1 - ： e）（23）为求t时刻的沉降，上式右边有四个未知数，即S、Sd、'。在实测初期沉降一时间曲线（S-t）上任意选取三点:（t1 ，.S1），（t2，S2），（t3，S3）并使t3-t2=t2-tl ，将 上述三点分别代入上式中，

34、联立求解得参数和最终沉降量S以及：Sd的表达式，其中Sd的表达式中还含有:这个变量。一般在求Sd时，可采用理论值：二2，将所求得的：，S，Sd分别代入式（2-3）中便可取得任意时刻的沉降。以下是具体求解过程:S =SJ1 ae1) +Sd</e1（24）S2 =S)1 -弋“1)Sd：（2 5）S3 f ：e“)Sdy（2 6）S2 - S由此解得(2 7)1In七2 7S3 _ S2(2 8)三、抛物线法S3 (S2 - Si) - S2(S3 - S2 )(S2 - S ) - ( S3 - S2 )(2 9):e_(210)河海大学通过对沪宁高速公路塑板处理段的工后沉降资料分析，发

35、现公路完建后的沉降曲线在初期并不表现双曲线或指数曲线的形式，而在沉降一时间对数坐标系（S-I nt）中沉降曲线可由两部分组成，第一部分可由抛物线来拟合，第二部分即次固结部分可由直线 拟合;第一部分和第二部分发生的量级和时间取决于土层固结后达到的孔隙比所对应的当 量固结应力，只要运营期的有效应力小于预压期末的固结应力，次固结可以忽略不记，否 则，就应该考虑次固结的影响。实践证明，除有机质含量很高的土外，沉降量主要集中在第一部分，沉降曲线的一般 表达式为：2S 二a(lgt)+blgt +c(3-1)式中参数a，b，c可用优化方法求得。应用该法，仅需掌握短期的实测资料即可求得满足工程精度要求的工后

36、沉降量及铺筑 路面时对应的沉降速率，并可以及时指导施工，该法实际推算结果比双曲线法更加可靠。四、指数曲线法指数法方程为St = b AeBt Sm（ 4 1）式中:Sm-最终沉降;A，B 系数求法同双曲线法中a, b。上两式简单实用，但是前提是假定荷载一次施加或者突然施加的，这与实际情况不符,因此上述方法尚可改进，下面的修正指数曲线法将路堤荷载分为若干个加载阶段，将各级 荷载增量所引起的沉降叠加。五、修正指数曲线法图3 加荷与沉降发展曲线对于多级加荷的、路堤沉降曲线“台阶状”发展的情况，可把常规的指数曲线模型拓 展为mSt = 'kd：-Ae 耳 Sk(5-：)式中：m为加荷的总级数；

37、t为沉降预测时刻ti到第k级荷载施加时刻tk的时间 间隔（图3）; Sk为第k级荷载增量所引起的最终沉降量，当加荷速率与土层状况不变时， Sk与?Pk比值近似为定值，若令 C为比例常数，则有Sk= C? Pk， ?Pk为第k级荷载 增量；A, B，C均为反应土体固结性质的参数，设其与荷载的施加无关，视为常量。式4-1就变为：mSt 八 1 -Ae_Bt C Pkk =i(5-2 )根据沉降实测值，采用试算法确定式（4-2）中的参数A, B, C;将已确定出的参数带回 上述经验公式模型中，分别计算各级荷载在ti时刻所引起的沉降量，将各级荷载在ti时 刻所引起沉降量进行叠加，即得ti时刻总沉降量。

38、六、沉降速率法方程为5 二 1 e_式中：Sc 固结沉降量； m综合性修正系数;Pt t时的累计荷载:P0 总的累计荷载；Utt时的固结度。在恒载条件下，可得沉降速率为:Sv = ASenA 二亠' qn(en -eTPq-:(6 1)(62)(63)(64)式中：qn 第n级的加荷速率tn，tn-1 第n级加荷的终点和始点时间。七、星野法星野根据现场实测值证明了总沉降（包括剪切应变的沉降在内）是与时间平方根成正比。沉降计算公式为S 二 SqSt=SqAKJq1 K (t -to)(7 1)式中：SQ 一一假定的瞬时沉降 St 一一随时间变化的沉降量； to 一一假定瞬时沉降时的时间

39、A， K- 一待定参数。将上式改变为直线方程形式:t -to2(S-S。)212 2a2k24(tto)(7 2)式(6-1)适合于荷载瞬时施加情况下的沉降曲线，但在实际施工中，荷载是逐级增加 的，因此必须加以修正，在加载方法规则的情况下，以加载期间的中点作为瞬时起点to，在加载方法不规则的情况下，应根据实测沉降曲线的趋势在加载的初期适当假定一个瞬时 加载的起点to和相应的沉降SO。星野法推求最终沉降量的步骤如下:(1) 假定几组to和SO,根据实测值点绘(t-tO)l(S-SO) 一 (t-tO) 的关系曲线。(2) 取最符合线性关系的直线，求出相应的系数A，K ；(3) 将A，K值代入式(

40、6-1)计算。八、Asaoka 法用以下简化递推关系可近似地反应一维条件下以体积应变表示的固结方程,利用此简化递推关系可用图解法来求解最终沉降值。(8 1)图解法推算步骤如下 将时间划分成相等的时间段厶t，在实测的沉降曲线上读出t1，t2.所对应的沉降值Sl，S2，并制成表格。 再以Si-1和Si坐标轴的平面上将沉降值 Sl，S2,以点(Si，Si-1)画出，同时作 出Si二Si-1的45直线。 过一系列点(Si，Si-1)作拟合直线与45直线相交，交点对应的沉降为最终沉降值。在Asaoka法推算的过程中，氏的取值对最终沉降量的推算结果有直接的影响。氏过小会造成拟合点的波动性较大，拟合直线的相

41、关系数较小：t过大，Si点过少，易产生较大的偏差，而且对是否已进入次固结阶段不易作出判断。一般取：t在30-100d之间。在实际的推算过程中，宜同时多计算几个不同的：t得出相应的最终沉降值，而后在其中选取相关系数较好的沉降值作为最终沉降值。九、泊松曲线法宰金珉在研究沉降与时间的关系时发现全过程的沉降量与时间的关系包括两个方面： 一是(S - t)曲线不通过原点；二是 S 一 t曲线呈“ S”形。1、不通过原点的机理分析对于饱和土来说，在荷载作用下会立即发生瞬时沉降(亦称初始沉降或不排水沉降)。 其变形是在体积不变情况下由负载区域下的剪应变引起的。当粘土的渗透性很低时，则几 乎不发生排水。在荷载

42、中心线下，垂直压缩和侧身膨胀同时发生，Bjerrum (1972)年指出, 这一沉降的组成部分更确切地说应是侧身的屈服。对非饱和土，荷载施加后，空隙中的气 体可立即压缩，土骨架可变形，故开始荷载就由骨架、水和气三者来承担。随着水和气的 排出，骨架进一步压缩，水和气的应力逐渐转移到骨架上。这表现到沉降过程线上存在一 个瞬时的沉降，且饱和度愈小，初始沉降愈大。对工程上所涉及的土，通常都遭到扰动， 在荷载的作用下也会存在瞬时沉降。综上所述，由于初始沉降的存在，故不通过原点。2、“ S”形机理分析成长曲线反映的实际上是事物的发生、发展、成熟并达到一定极限的过程。这一点和 荷载逐步增加与测点逐步发生沉降

43、的关系十分相似。加载过程中的沉降也可分为四个阶 段:（1）发生阶段在刚加载时，测点的土体尚处于弹性状态。随着荷载的增加，测点的沉降量近乎线性 增加。（2）发展阶段随着荷载的不断加大，测点土体所受的荷载也越来越大，并使其逐步进入到弹塑性状态。随着塑性区的不断开展，测点的沉降速率也在不断地增加，直到荷载不再增加为止。（3）成熟阶段当荷载不再增加时，由于固结尚未完成以及土体的流变，测点的沉降将随着时间的推 移而继续，但沉降速率递减。（4）到达极限理论上讲，当时间为无穷大时，到达极限状态。事实上，我们取t足够大即可，如对公路t取为15年+ 填筑时间;而对于建筑物，t取5年即可。泊松曲线亦称逻辑斯蒂或推

44、理曲线，也有人称之为饱和曲线。在时间序列预测中，泊 松曲线的表达式为(8-1)式中yt为t时刻对应的预测值，t为时间；a， b和k为待定参数且为正，a无量纲， b的单位为时间的倒数，k的单位为与yt相对应的长度单位。利用时间序列求出上述三个待定参数，即可建立泊松曲线方程，从而可以对今后的yt进行预测。十、灰色理论灰色理论属于系统科学理论，它提供了在贫信息情况下求解系统问题的新途径。它将 一切随机变量看作是在一定范围内变化的灰色量，将随机过程看作是在一定范围内变化 的、与时间有关的灰色过程。对灰色量用数据生成的方法，将杂乱无章的原始数据整理成 规律性较强的生成序列，然后建立模型而进行预测。这样，

45、就能在较高的层次上处理问题, 从而较全面揭示系统的长期变化规律。人工神经网络神经网络模型就是采用物理可实现的系统来模仿人脑神经细胞的结构和功能的系统， 它是由大量功能简单的神经元相联结而成的高度非线性动力系统，是并行的结构；并有较强的容错能力，少量的神经元和连接发生差错对整体功能影响较小:同时具有很强的自适应性能，可通过自身学习，以适应外部环境的变化。尤其在处理信息复杂、背景不清楚、 规则不明确的问题，更求救其独特的优越性。利用神经网络较强的非线性映射能力，根据 实测沉降资料，通过神经网络的 BP网络进行建模，具有很强的客观性和适应性。地基沉陷受多种因素的影响和制约，其变化的自然规律很难用一个显式的数学公式予 以表示。而人工神经网络是这一领域的一个突破，该方法视传统函数的自变量和因变量为 输入和输出，将传统的函数关系转化为高维的非线性映射，而不是显式的数学表达式。该 方法在处理非线性问题上，具有独特的优越性。在