基于双曲线法的公路地基工后沉降预测

摘要：通过对双曲线法原理的全面分析，结合浙江某高速公路地基沉降实测数据，对公路路基的工后沉降进行了预测并进行了分析，结果表明：①通过对K18+850断面的现场的475天的观测，总的沉降量为233.6mm，预测沉降量为289mm；②根据双曲线理论对实测数据拟合效果较好，相关系数都在90%以上，工程计算精度高；③本路段为涵洞段容许工后沉降为20cm，而本路段的工后沉降为16.4cm＜20cm满足规范要求。

中图分类号：TU47文献标识码： A

0引言

路基沉降监测与预测是软土地区高速公路建设中的一个主要问题。太沙基等人创立的经典土力学基础之上，其中引入了许多简化假定，并按分层总和法分别计算。

目前，路基工后沉降预测的方法主要有三种：以经典土力学为基础的传统预测方法、本构理论为基础的数值计算法和根据实测沉降资料预测法。

由于理论计算方法本身的局限性，以及工程地质条件的复杂性，地基沉降完全依靠理论计算是不可能或不精确的，加上数值计算法还不成熟，因此，实际工程中经常采用根据沉降监测结果预测工后沉降的方法。其中双曲线法是浙江省内工程常用的推算方法，本文结合浙江某高速公路软基沉降实测数据，介绍双曲线法在沉降预测中的应用。

1双曲线法原理

双曲线法近似认为地基的沉降变形量与时间成双曲线函数的关系，是假定沉降平均速度以双曲线形式递减的经验推导法。这是一种纯经验的曲线配合方法，利用实测沉降量~时间曲线，确定某拐点t0(起点，通常取恒载下的某个时刻)，将实测St—t曲线的起点放在t0处，则沉降曲线将接近于双曲线，可近似地用双曲线方程表示，则：

从填土结束沉降趋向于缓和开始到任意时间的沉降量，可用下式求得

（1）

式中：——初始沉降量；

——时间t时的实测沉降量；

a,b——系数。

图1双曲线S~t关系示意图

则由上式可得，

（2）

当时，最终沉降量可用下式求得，

（3）

荷载经过时间t后的残留沉降量用下式求得

如果沉降过程的观测历时更长些，而且在求算时着重于后一阶段的沉降曲线，就可以得到较好的结果。故用此方案推测t时沉降，要求实测沉降时间至少在半年以上。

2工程实例

2.1 工程概况

本路段位于河低平地，地层主要为粉土和粉质黏土层，粉土为稍密~中密；粉质黏土可塑~硬塑；工程性质一般，软弱土主要为褐黄色粉质黏土，土质不均匀，软塑，韧性好，干强度高，软土层底部距离地表3~5m。软弱土有3层，厚度较大，连续分布，锥头阻力0.6~0.9MPa，压缩模量较低，容许承载力在为70~84MPa之间，总体性质较差。该段为路堤段，为减少软土地基沉降对路基造成的不利影响，特用水泥搅拌桩加固，桩间距为1.5m，设计桩长确定为9m，桩端位于软土层底部以下1.2m。

为确定该地基处治后沉降是否满足规范的要求，本研究采用实地观测与理论预测相结合的方法预测工后沉降。

2.1 基于双曲线法的沉降预测分析

表1K18+850断面的路基竣工后实测沉降及计算

图2K18+850断面t~(t/St-So) 线性拟合关系

根据图2的拟合结果得b=0.0061 则

表2沉降预估结果

从图2的拟合效果看较好，相关系数都在90%以上，本路段为涵洞段容许工后沉降为20cm，而本路段的工后沉降为16.4cm＜20cm满足规范要求。

3结论

（1）本研究采用实地观测与理论预测相结合的方法预测路基工后沉降，通过对K18+850断面的现场的475天的观测，总的沉降量为233.6mm，预测沉降量为289mm。

（2）根据双曲线理论对实测数据拟合效果较好，相关系数都在90%以上，工程计算精度高。

（3）本路段为涵洞段容许工后沉降为20cm，而本路段的预测工后沉降为16.4cm＜20cm满足规范要求。

总之，双曲线法能根据观测样本确定待定参数，从而更准确地预测和反映公路软土地基的沉降规律，对实测数据没有过多的要求，参数计算过程简便，双曲线法可较为方便地根据己有现场实测数据预测得到任意时刻工后沉降，从而判断路基变形是否达到稳定，为运营期路面的维修与养护提供决策依据。

作者简介：姓名:陶明军，男，出生于1973年3月，浙江桐庐人，浙江省桐庐县公路管理段从事路桥管理养护工作。