（四川公路桥梁建设集团有限公司勘察设计分公司，四川，成都，610041）
【摘 要】我国西南山区较为广泛地分布饱和软土，高速公路对软土路基工后沉降要求严格，桥台与路堤相邻处允许工后沉降为10cm，故在软土地基上修建高速公路如何根据动态观测数据来准确预测工后沉降就显得十分重要。本文就目前高速公路常用的沉降预测方法进行适用性分析，以期针对不同工程选用更为科学合理的预测方法，从而有效解决各工序施工时间问题，同时也确保了软土路基施工和运营期的安全。
【关键词】软土路基；沉降预测；适用性
1．引言
我国沿海地区和内陆平原或山区都广泛分布着海相、三角洲相、湖相和河相沉积的饱和软土，其中西南山区饱和软土主要以谷地沉积和残积土为主。四川地处祖国西南，为适应国家西部大开发战略，川内基础设施建设逐步增大，高速公路建设也得以迅猛发展。如何保证高速公路在穿越软土地基时的稳定和沉降达到要求，是工程技术人员需要解决的一个难题；如何根据动态观测数据来剖析软土地基沉降规律，准确计算工后沉降和沉降速率，确定预压卸载时间和路面施工时间等，则是另一个难题。由于西南山区软土性质各异，其沉降规律也不尽相同，从而预测方法也较多，但是目前常用的是双曲线法、三点法和星野法。在实际应用中可根据不用软基类型、工程需求等，选用合适的沉降预测方法。
2．常用沉降预测方法
2.1双曲线法
采用双曲线法进行沉降预测时，可采用（1）式进行施工过程中的沉降预测，采用式（2）进行最终沉降预测。
式中：ta、sa —拟合起始点参考点的观测时间与沉降值；
t、St—拟合曲线上任意点的时间与对应的沉降值；
a、b —根据实测值求出的参数，化为直线时分别表示直线的截距与斜率（见图1）。
图1 双曲线法拟合的曲线
工后沉降则为：
(3)
2.2三点法（对数双曲线法）
根据监测数据组成的沉降—时间关系曲线上，取最大恒载时间段内的3点S1、S2、S3，且要求t2-t1=t3-t2，并且使（t2-t1）和（t3-t2）尽可能大些，同时t3应尽可能取在观测曲线上的末端，根据固结计算的普遍式 
可导出：
2.3 星野法
星野法可采用（6）式计算施工期间的沉降预测，采用（7）式计算最终沉降。
K、A可通过下式及图解法求得：
（8）
根据公式， 
是直线截距， 
是直线斜率。
3．常用沉降预测方法适用性分析
双曲线法、三点法、星野法均是《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》推荐的沉降预测方法，说明这三种方法广泛应用于工程实践之中，且取得了较为满意的结果。这三种沉降预测方法都是根据实测沉降数据来分析计算的，但由于计算方法、理论推导不尽相同，也具有其独特性，现就这三种预测方法的优缺点及适用性分述如下。
3.1双曲线法
双曲线法认为沉降量与时间按双曲线递减，该方法监测要求位于恒载期，其具有以下优缺点和适用性：
（1）形式简单、计算简便，适用性强。
（2）后期各个时间的沉降与实际沉降吻合较好，预测曲线与实测曲线在预压期内走向基本一致。
（3）需准确选取Sa、ta，否则会造成误差偏大。
（4）实测沉降曲线如果不按照双曲线递减时计算误差偏大，同时要求达到恒载状态的预压期时间长。
（5）以荷载恒定时的开始时间为零，实测3组以上的有效沉降-时间数据，才行进行回归分析。
（6）实测沉降时间至少在半年以上，且沉降速率按双曲线递减。
（7）广泛适用于堆载预压法处理的软土路堤。
3.2 三点法
三点法又称对数双曲线法，其监测要求位于恒载期，同时要求等时距且时间差尽量大些。其具有以下优缺点和适用性：
（1）由于该方法只需3点就能计算，故计算快捷，适合手算。
（2）准确性不足，只能用于数据不足时的估算。
（3）不能进行回归分析，且没有考虑次固结沉降的影响。
（4）三点的选取受主观因素影响较大。
（5）该方法要求实测3组以上的有效沉降数据，且时间间隔相等。
（6）要求实测沉降曲线基本处于收敛阶段，不能进行回归分析。
（7）该方法适用范围较广，但只能作为估算。
3.3星野法
星野根据现场实测值证明了固结沉降是时间平方根的函数，从而计算时根据假定的几组 、 和实测的 画成直线图，选择线性关系最好的来确定参数A、K值，从而完成计算。该方法要求实测数据位于恒载期，其主要优缺点及适用性如下：
（1）形式简单、计算方法简便，适用性强，同时曲线收敛明显。
（2）计算精度较高。
（3）需要反复假定和迭代，多次筛选 以确定最佳计算曲线，计算量较大。
（4）适合于荷载瞬时加载，而实际中都是逐级加载的，存在一定的误差。
（5）该方法要求实测3组以上的有限沉降数据，才能进行回归分析。
（6）不适宜平缓的沉降曲线型式，且要求固结度U＜50% 。
（7）广泛适用于堆载预压法处理的软土路堤。
4．结语
沉降问题是软土地基上修筑路堤需重点解决的问题之一，掌握软土地基的沉降规律对正确预测工后沉降十分重要，而沉降规律的分析必须通过大量的动态监测数据，所以实时监测是计算的基础，由此延伸出来的三种沉降预测方法除具有共性外，还具有其独特性和适用性：
（1）三种方法计算都比较简单，适用性较强，与实际吻合较好。
（2）实测数据的选取一定要科学、合理，减少主观性。
（3）对于变荷载作用的情况，要考虑其他预测方法。
（4）可多方法联合使用，互相验证。
虽然目前沉降预测方法具有较强的适用性，但是存在计算方法相对粗糙、计算精度较低的缺点，如何更为精准地预测出高速公路工后沉降仍将是工程技术人员需要攻关的课题之一。
参考文献：
[1]JTG/T D31-02-3013 公路软土地基路堤设计与施工技术细则[S].
[2]JTG D30-2015 公路路基设计规范[S].
[3]张传峰，陈礼仪.常用软土路堤沉降预测方法的评价与应用[J].探矿工程，2008.12:
论文作者:张传峰
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年2月供稿
论文发表时间:2016/5/25
标签：双曲线论文; 适用性论文; 方法论文; 土路论文; 曲线论文; 时间论文; 预压论文; 《工程建设标准化》2016年2月供稿论文;