路基的沉降控制标准综述

路基的沉降控制标准［综述］1、沉降问题的提出我国的高速公路有相当部分达不到设计使用年限，与国外相比有很大的差距。造成这种现象的原因很多，路基的差异沉降是其中之一。我国路面设计仅考虑路基的模量，在路面基层弯拉应力的计算中不考虑因路基的差异沉降变形所引起的附加应力，这种计算方法与国外基本相同，但我国的路基与国外差别很大。我国农村人口占全国的2／3，在高速公路密集的中东部地区，为方便高速路两侧村庄的通行，必须留有一定高度的通道，间距往往只有数百米，为满足纵坡要求，路基高度很难降低，高速公路路基高度一般在2〜3M。在南非、欧洲等高速公路发达地区，公路的视线很好，道路基本上是顺着地形贴着地表走，路基的沉降几乎为零，虽然这可能导致道路的纵坡较大，但国外良好的车况抵消了这种影响，这在南非最典型。在意大利北部与奥地利等多山国家，多采用架桥或分离式路基，很少有高填方路基。另外国外以柔性路面居多，柔性路面对路基差异沉降的承受能力明显要高于半刚性基层。因此在国外不必考虑的因素在我国可能必须加以考虑。因路基差异沉降引起路面开裂的例子较多，预想性路面对路基模量值很高，但过大的工后沉降引起了路面十多处开裂，所以说强度与变形是路基的两个同样重要的控制指标。我国传统的观念往往将路基视为简单的土石方工程，这在低级路面时代问题不大，但对高速公路这种观念将带来严重的后果，路基是路面的基础，服务于路面，可以说是路面的一个组成部分。2、我国路基的沉降控制标准路基的沉降指标主要有：总沉降量、沉降速率、差异沉降率。所谓差异沉降率是指道路任意两点间在单位时间内的沉降差值与这两点间的距离之比。我国路基设计规范对软土地区路基变形的控制是彩工后总沉降量（对高速公路则是通车后15年内的总沉降量），即对一般路段的工后沉降量不大于30cm，涵洞、箱涵、通道处不大于20cm，桥台与路堤相邻不大于10cm。从已建高速公路的调查分析，彩总沉降量指标并不能完全消除路面的开裂，在一些鸡爪沟地形的山区，路基的总沉降量也许不大，但其差异沉降率较大引起了路面的开裂，在软土地区也因路基的差异沉降率过大而引起路面开裂与波浪起伏，因此对于路基的变开控制除采用总沉降量外还应考虑采用差异沉降率控制。总沉降量、沉降速率、差异沉降率这三者之间有一定的相关性，但并不完全呈对应关系，总沉降量小并不意味着沉降速率或差异沉降率小反之亦然。3、沉降控制标准的确定对于路基的沉降控制标准，主要从如下3个方面进行探索。3.1工程经验的总结交通部公路科研所对太旧路进行全面调查后认为两点间的差异沉降率应控制在0.6％以内，超过此值则有可能引起路面开裂。我国东部沿海地区的许多高速公路存在软土地基，软基深，路基沉降量大，时间长。为了确保新铺筑的路面不因路基沉降而引起开裂，我国各条公路根据实际情况确定了相应的控制标准，如：京津塘高速公路在沉降速率达到8mm/月时卸去预压土，开始路面结构层施工；连徐、福宁高速公路确定的沉降速率为5ma/月；沪宁高速公路以路床顶面作为预压计算高度，在沉降速率达到5am/月时卸预压土做底基层和基层，在基层铺上后继续预压，待沉降速率达到3mm/月时铺面层。可以说，这些数值是综合各种影响因素的经验总结。理论计算我国学者从分析的角度提出了相应的控制值，其基本思路是：假定路面与基层间完全连续，路基与基层间滑支，采用弹性层状体系理论，材料采用线性本构关系，数值计算出基层底面的附加弯拉应力，弯拉应力包括两部分：一是因路基差异沉降引起的路面附加应力，二是汽车荷载产生的应力，两者之和为基层底面的应力值。由于沥青面层的容许弯拉应力大于半刚性基层，帮以基层底面的容许沉降控制值相关研究成果表明，路基的差异沉降率应控制在0.5％左右，当然路基沉降曲线与汽车荷载的不同计算结果会有差异。室内模型试验室内模型试验可以精确控制和测量各点灼位移量，但模型试验的尺寸通常较小，模量尺寸效应明显。除采用ALF（加速加载试验机）外，还难以很好地模拟汽车荷载的作用，与实际外界影响因素也有很大的不同，因此，室内试验主要是研究路面的变形规律与破坏机理。综上所述，我国对于路基的差异沉降率应控制在5%〜6%间才能避免路面的开裂。4、路基的沉降机理与计算我国对路基土的变形规律与影响因素等进行了初步的研究，但这方面的成果报道尚不多见。不同的路基填料的沉降机理不同，对于填石路堤、碎石土路堤等是材料本身压缩变形还是细小颗粒在水等外界因素作用下发生移动所致目前尚无定论，对于南方高液限土等高含水量路基土的变形规律、长期性能等缺乏研究，相同密度的不同路基土沉降量有很大的差别。对于路基差异沉降率的计算，由于填料的多样性导致计算模型不确定、计算参数的离散性较大，加之地形、地质情况、降水等的差异目前不难以提出可靠实用的经验公式，多依赖有限元等数值计算手段,这不利于工程技术人员的掌握应用，也影响了我国相关规范对路基差异沉降率的要求。5、建议措施路基设计除强调沉降量控制外，尚应重视差异沉降率的控制，提倡路基均匀化设计的理念，尤其是有沟谷型软基的山区高速公路，当差异沉降率超过控制值时应进行必要的技术处置。我国相关单位通过部分高速公路的调查和理论的计算提出了路基差异沉降控制值，但是这