姬慶峰

(滄州路橋工程公司)

1 前 言

路基沉降變形中采用科學(xué)的預(yù)測(cè)方法處理實(shí)測(cè)資料,有助于準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)沉降,從而使后期施工組織安排達(dá)到最優(yōu)化,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。在目前工程中通過(guò)實(shí)測(cè)的成果曲線反算地基最終沉降的方法很多,常用的有雙曲線法、指數(shù)曲線法、沉降速率法、三點(diǎn)法以及日本的星野法等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),關(guān)鍵視其與實(shí)際情況擬合程度的好壞,選擇與實(shí)際情況較吻合或者接近的方法。

2 雙曲線預(yù)測(cè)模型及原理

雙曲線法是假定下沉平均速率以雙曲線形式減少的經(jīng)驗(yàn)推導(dǎo)法。從填土開(kāi)始到任意時(shí)間 t的沉降量 St可用下式來(lái)求得。其推算模式見(jiàn)圖 1、圖 2。

圖 1 雙曲線法推算下沉模式圖

圖 2 α、β的求法

式中:t為經(jīng)過(guò)時(shí)間;S0為初期沉降量(t=0);St為t時(shí)沉降量。

α、β從實(shí)測(cè)值求得的系數(shù)。

將上式變換為直線方程的形式

當(dāng) t→∞時(shí),最終沉降量 S∞可用下式求得

荷載經(jīng)過(guò)時(shí)間 t后的殘余沉降量△S可用下式求得

用此方法推算 t時(shí)沉降量,要求實(shí)測(cè)沉降時(shí)間至少在半年以上。

3 路基沉降量預(yù)測(cè)分析實(shí)例

根據(jù)某高速公路路基沉降觀測(cè)的時(shí)間以及斷面的典型性,同時(shí)考慮實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的代表性與準(zhǔn)確性,選擇第五合同段的K 18+500斷面(碎石樁處理軟基高路堤)進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)分析。沉降預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)間段為 2006年 4月 5日 ～2008年 1月 28日,滿(mǎn)足雙曲線模型預(yù)測(cè)實(shí)測(cè)沉降時(shí)間在半年以上的要求。

3.1 元件的埋設(shè)

該斷面沉降觀測(cè)元件的埋設(shè)見(jiàn)圖 3。已經(jīng)埋設(shè)了三個(gè)元件,進(jìn)行了近兩年半的沉降觀測(cè),獲得了真實(shí)有效的數(shù)據(jù)。

圖 3 沉降觀測(cè)元件埋設(shè)示意圖

3.2 雙曲線擬合曲線方程的確定

以 2005年 4月 5日 ～2007年 1月 28日時(shí)間段沉降觀測(cè)數(shù)據(jù),建立曲線擬合方程。確定曲線方程參數(shù) α=0.035 55,β=0.005 32。相應(yīng)的曲線方程為

曲線擬合的相關(guān)系數(shù)為 0.95,關(guān)聯(lián)度較大。其擬合曲線見(jiàn)圖 5。

圖 5 K 18+500斷面沉降預(yù)測(cè)雙曲線擬合計(jì)算圖

3.3 用前期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)后期沉降

根據(jù)擬合的雙曲線方程預(yù)測(cè)后期一段時(shí)間的沉降,并與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,預(yù)測(cè)取得了較好的效果,預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)非常接近。曲線方程可以應(yīng)用于今后的沉降觀測(cè)中。其預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 1,沉降預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)對(duì)比曲線見(jiàn)圖 6。

圖 6 K 18+500斷面沉降預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)對(duì)比曲線圖

4 分析和結(jié)論

通過(guò)高速公路施工過(guò)程(路堤填筑、預(yù)壓期、路面鋪設(shè))中的沉降觀測(cè)典型數(shù)據(jù)分析,路基沉降隨著加載而增長(zhǎng),隨停載而減緩,整個(gè)沉降速率過(guò)程一直較有規(guī)律的發(fā)展。通過(guò)對(duì)沉降曲線圖的觀察分析可以看到,路基沉降在路基填筑初始階段較慢,當(dāng)路基填筑達(dá)到一定高度時(shí),沉降隨著填筑高度的增加迅速增大,當(dāng)路基填筑即將竣工和竣工后,路基沉降又呈緩慢增加形式,直至路基完全穩(wěn)定下來(lái)。利用雙曲線法預(yù)測(cè)后期沉降變形,其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)曲線吻合度較好,客觀地反映了路基沉降的動(dòng)態(tài)發(fā)展情況,可以科學(xué)、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)路基沉降量,從而估算工程的穩(wěn)定性、更好地指導(dǎo)施工。

表 1 K18+500斷面路基沉降預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)表

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