公路路基填土沉降特性分析

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[摘 要]本文运用了土质学、土力学的基本原则，对5种较为典型压实填土沉降特点进行相应的研究，对其中每一种土样分别进行不同密度、分级荷载应力作用之下进行压缩方面的实验，并且掌握好沉降特点。通过研究分析，公路的路基压实性主要是受到填土颗粒组配、形状、最大密度等方面的影响，并且压实不足是造成路堤沉降的一个最重要的原因。经过工程的实际观察分析，实验数据分析结果和实践是相统一的。同时对压实填土在工程应用时的控制标准提出了相关的意见。

[关键词]公路路基 沉降特点 压实填土

中图分类号：U216.41+7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0135-01

细粒土是一种广泛分布的材料，性能稳定、均匀，在公路路基填筑中被广泛运用。当是，其本身所特有的特点对工作性能与产生了比较大影响，例如没有很好的水稳定性、沉降量比较大，尤其是在高填方的路段，还有可能会降低道路的服务水准。所以，非常有必要通过系统研究，确定影响度及变化的规律，方便有针对性进行防治。

本文结合高速公路桥头跳车防治技术和施工的工艺研究，高速公路沿钱选择几种较为典型路基填土进行固结沉降实验方面的研究。

通过对工程的实际运用，可划分成粉质土、泥岩、低液限粘性三个大类。这其中，泥岩又可分为灰绿色、紫红色两大类；而粉质土可根据粉粒、砂粒的含量比例，分成粉质砂性土、含砂类粉土两个大类。

根据这些划分的结果，对这五类土选取具有的取土场分别进行了取样的实验。注意有一些非典型的填土性质过于分散，而且分布量也不大，所以没有进行相关的实验处理。

1 压缩实验特性

对土常规性能以前已进行了非常多研究，取得结果可充分满足控制施工质量要求。此次主要是围绕土固结沉降问题进行分析，之前分析比较多的是原土固结沉降问题。有关压实填土固结沉降方面资料少，对固结沉降规律反映不利。所以研究压实填土沉降鹅对于路基沉降机制分析特别重要。

对于从某高速公路获取的5种典型土样，分别以5种不同最大密度条件进行固结的压缩实验（密度分别为：90%、93%、96%、98%、100%）.

首次实验：所采用的是人工单件，实验结果离散性大，因此证明了这一种制件方法无法满足实验对于精度的要求。所以为了可以提升实验的精确度，采用了二次实验。

二次实验：在这一次的实验中加入了特殊的，加过工的压头以及钢套筒，运用波形压力机抽样，同时运用双样平等的实验，其效果是不错的，可以明显反映出土压缩固结的规律，

（1） 这几类典型填土在力学性能、水稳定性能以及最大干密度等各类指标上，存在很大的差异性。但是，土体颗粒比重最大的是2.72g/cm3，最小的为2.69g/cm3，考试到相关实验可能存在的误差，可认定为一致，2.7g/cm3的比重和岩石比重接近，说明矿质成分相似度高。不同土性质差异主要是因为颗粒组配、形状不同和部分矿物分成差异导致的。

（2） 最大干密度和性质不同土，在一样作用力之下，其压缩的系数是不一样的。从实验结果分析，对同类材料存在以下规律：最大干密度越大，荷载作用力下，其压缩系数与其与正比关系。这几类土间的形势是大小顺序为：紫红色泥岩、粉质性砂性土、粘性土、灰绿色泥岩。注意：泥岩的材料非常特别，因为矿物成分多样，不同类间性质差异很大，所以要当成不同材料进行区别的对待。

但是，从总体规律上分析，最大密度大的土有着很好的工程特点，强度大、具有良好水稳性、施工后的沉降小。反之来说最大密度小的灰绿色泥岩固结沉降量是非常大的。工程的实际情况证明，这一类灰绿色的泥岩在水稳定性方面表现的不好。据经验分析，一般都建议在工程当中，首要选择最大干密度大土用到重要地方的施工，有计划将一些密度小的土运用到一般部位。

（3） 充分压实路基工后沉降量比较小。按照实土重试为18KM/m3来计算，填土1m高形自重应力仅仅有18KPa；五米左右高的土柱自重应力也单单只有90KPa。

通过查表可看出，就算只有90%密实度的填土，在300KPa应力水平条件之下固结沉降量只占到沉降总量的1.63-2.56%，取1min的固结沉降量作成瞬时沉降量，瞬时沉降占总沉降量的百分之七十-八十。施工期间，可完成沉降达百分之八十五-九十左右。这种路堤的工后沉降仅仅只有0.15-0.4%。意思指的是五米高路堤的工后沉降量仅仅只有0.01m，当填土高度高至十米的时候，荷载的应力可达到180KPa，也只会有大概2厘米的工后沉降量。这实际上对于路堤标高是几乎没有什么影响的。由此可见，高填方路堤沉降主要是因为填土的压实度不够所造成的。通过对土体的压缩性和压实特性进行分析，系统研究了山区高速公路路基差异沉降机理，提出了山区高速公路路基差异沉降模式主要有四类：路基填方压实度不均引起的差异沉降；地基中存在软弱层引起的差异沉降；路基刚度差异引起的差异沉降；填筑物物质成分不均引起的差异沉降。地基变形模量是影响路基最终沉降量的主要因素，地基变形模量小于巧MPa时，路基最终沉降量对变形模量的变化较为敏感，对于亚粘土、亚砂土等承载力较低的地基，变形模量提高20%，沉降量可减少10%-50%，提高其变形模量可以有效减小低承载力路基沉降量；

土体密实度达到相应程度后，土颗粒之间的紧密镶嵌，压缩系数大力减少，稳定性有了很大提升。由实验结果可知道当填土压实至一定程度之后会变得很稳定，这里就算进一步提升密实度，对于性能提升也是有限的，有可能还会破坏土颗粒结构，反而起到反作用力。这类特性有利在采用素土填筑路堤时，通过实验确定合适最大密度控制指标，即可提升路基使用性能，减少路堤沉降量，又可避免过度提升压实度达到确保工程质量，提升压实率，减少工程成本。

2 结论

经过这些实验可得到以下认识：

（1） 公路基压实性主要是受到填土颗粒级配、最大干密度、形状的影响；

（2）高填方路堤沉降是由于压实力不到位所导致的，并不是因为固结的沉降原因；

（3）对于不同性质泥岩所采用不同掺和料，控制填实密度是控制路基沉降的方法之一。

（4）对于承载力较弱的亚粘土、亚砂土地基，当路堤填筑高度大于20m时，路基最终沉降量可达1.sm以上，不利于沉降控制，且对地基进行加固处理的费用较高，因此，当地基为亚粘上、亚砂土时，路基高度宜控制在20m以内；

（5）路堤填料对路基最终沉降量的影响作用小于地基土性质对沉降量的影响，路堤高度小于15m时，在地基土性质相同、路堤高度相同的条件下，不同填料路堤沉降量相差仅2-gcln，对低路堤进行沉降控制时主要考虑地基土性质的影响。

（6）施工时间对路基沉降的影响：不同时段铺设路面结构层对工后沉降有较大的影响。待路基稳定后再铺设路面结构层，虽然所补充填筑的路基厚度较未稳定时补充填筑的厚度大，但比起在底基层或基层铺设后再进行沉降控制，采用底基层或基层材料来补充填筑所产生的沉降要更加经济。

（7）可以采用其他多种土工织物来处治填挖交界路基，选用其他上工织物如上工格网或土工格室的处治方案需要进一步研究；

参考文献

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