摘要：針對大部分公路工程規(guī)模大、計算量多，且軟土路基上的路基沉降計算復(fù)雜的情況。為提高軟土路基沉降計算效率，選擇惠清高速公路為實例對象，選擇兩個采用不同處理方式的典型斷面，分別采用泊松曲線法及三維數(shù)值計算方法進行最終沉降計算分析，并用實測值進行精度校驗，計算結(jié)果顯示，對于本文實例工程，在各斷面整個施工過程中，泊松曲線擬合法預(yù)測值的絕對誤差值在-18.5～29.6mm之間，絕對誤差值較小，擬合結(jié)果更接近于實測曲線。

關(guān)鍵詞：軟土路基;路基沉降;CFG樁加固;三維數(shù)值模擬

1 實例工程概況

1.1 穿越點概況

新建實例高速公路標段起止程樁號為：K0+000～K7+113，路線總長7.11km;路基填方167.58萬方，挖方63.19萬方;主線、匝道橋梁數(shù)量較多，涵洞、通道14座。

1.2 地層巖性及地基處理方式

根據(jù)本工程收集資料，本工程場地約25.00m深度范圍內(nèi)所揭露的地基土層均屬第四紀全新世Q₄₃～晚更新世Q₃₁的沉積層，主要由黏性土、粉性土和砂性土組成。根據(jù)實測資料，本工程段的地層共分為5～8層，局部區(qū)段最上層有的砂土，滲透系數(shù)較大，易坍塌，在一定的水動力條件下，可能產(chǎn)生流砂、管涌等現(xiàn)象，對本工程的管涵基槽開挖可能會產(chǎn)生一定的影響;其次為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土和粘土。各區(qū)段地基土質(zhì)有一定差別，整體來看地基土質(zhì)較差，承載力較低。

2 泊松曲線法

泊松曲線法即邏輯斯蒂法，根據(jù)文獻[8]，其函數(shù)表達式如下：

3.2模型構(gòu)建

（1）K1+410斷面

K1+410斷面不加樁處理，清洗表面后直接進行施工作業(yè)。K1+410斷面地基計算總深度為25.2m，路堤填土深度為6m，填筑頂寬為84m，底寬為102m，斜坡坡比為1：1.5，每層填筑0.3m，每填筑兩層計算一次。由于路基及填土斷面為對稱布置，因此只取一般進行建模計算。

（2）K3+2200斷面

K3+2200斷面處地基土承載力較差，因此需要采用加設(shè)CFG樁進行軟基處理，斷面處地基計算總深度為20m，路堤填土深度為6m，填筑頂寬為84m，底寬為102m，斜坡坡比為1：1.5，每層填筑0.3m，每填筑兩層計算一次，CFG樁總長為9m。

4 模型計算結(jié)果分析

4.1 ?K1+410斷面計算結(jié)果

根據(jù)FLAC-3D的計算結(jié)果，K1+410斷面分層填筑（分別填筑1.2m、2.4m、3.6m、6.0m）填筑區(qū)域內(nèi)路基最終沉降在75～227.2mm范圍內(nèi)。在大沉降發(fā)生在路基中心3.9m深處，最大沉降為227.2mm。

4.2 ?K3+220斷面計算結(jié)果

根據(jù)FLAC-3D的計算結(jié)果，K3+2200斷面分層填筑（分別填筑1.2m、2.4m、3.6m、6.0m），填筑區(qū)域內(nèi)路基最終沉降在195.0～427.2mm范圍內(nèi)。在大沉降發(fā)生在距離路基中心水平方向27m，豎直方向4.6m處，最大沉降為427.2mm。

5 三維數(shù)值模擬計算、泊松曲線法計算精度對比分析

根據(jù)本工程大量實測數(shù)據(jù)，代入式（1）至式（5），可求得相關(guān)待定系數(shù)，因此可推求適用于實例工程的沉降計算公式如下：

K1+410、K3+2200兩個斷面的三維數(shù)值模擬計算值、泊松曲線法計算值、實測值以及計算精度對比，分析可知

（1）對于K1+410曲線，泊松曲線法擬合計算值的誤差在6%～10%的范圍內(nèi)，而FLAC-3D計算法的誤差在4%～38%范圍內(nèi)，誤差偏差要遠大于泊松曲線法。尤其在填筑前期，誤差值較大，到填筑后半時期（120d以后），計算結(jié)果才逐步收斂，誤差值才逐漸下降至10%以下。

三維數(shù)值模擬法計算值誤差偏差要遠大于泊松曲線法的原因是因為在建模計算中，土體參數(shù)主要根據(jù)物理試驗以及同類工程的經(jīng)驗參數(shù)選取，與實際土體性能會有一點偏差。

（2）對于K3+2200斷面，前半時期（0-120d），三維數(shù)值模擬法和泊松曲線法擬合計算法的精度均有較大差異，其中泊松曲線法的誤差范圍為-78%～4%;三維數(shù)值模擬法的擬合誤差在5%～60%。兩種計算方法在K3+220斷面的計算誤差均遠大于K1+410曲線，原因是在路基中打入CFG樁，初始土體受到較大擾動，受力情況十分復(fù)雜，同時，每根CFG樁之間物理性能都有一定差異，且在CFG樁施工過程中受施工方法、施工狀態(tài)影響較大，導(dǎo)致土體之間性能差異較大，因此對CFG樁處理地基進行沉降模擬計算，其復(fù)雜程度要遠大于均勻連續(xù)土體，因此模擬計算精度會差異較大。

（3）不管針對哪個計算斷面，采用哪種預(yù)測方法，對于前半時期的預(yù)測誤差率明顯要高于后半時期，其原因如下：①初期沉降量小，因此，對于同等絕對值的計算誤差，前期誤差率要遠大于后期，實際上前期預(yù)測沉降值的絕對誤差非常小;②前期開始施工，初始土體受到較大擾動，受力情況開始復(fù)雜，而后期土體固結(jié)度逐漸增加，路基逐漸趨于穩(wěn)定，沉降數(shù)據(jù)也逐漸變得更加規(guī)律。

（4）總體來看，對于本文實例工程，在各斷面整個施工過程中，泊松曲線擬合法預(yù)測值的絕對誤差值在-18.5～29.6mm之間，絕對誤差值較小，擬合結(jié)果更接近于實測曲線。

6 結(jié)論

考慮到大部分公路建設(shè)規(guī)模都較大，通常要跨越一百多甚至幾百公里，為了更合理地預(yù)測軟土路基段沉降規(guī)律，本文選擇常用的三維數(shù)值模擬法和泊松曲線法分別對實例工程進行了模擬計算，計算結(jié)果顯示：

（1）兩種模擬方法計算精度，直接填筑路段明顯要高于CFG樁處理路段。在直接填筑路段地基沉降預(yù)測中，泊松曲線法誤差率在6%～10%的范圍內(nèi)，F(xiàn)LAC-3D計算法的誤差在4%～38%范圍內(nèi);在CFG樁處理路段，泊松曲線法的誤差范圍為-78%～4%，三維數(shù)值模擬法的擬合誤差在5%～60%。

（2）總體來看，對于本文實例工程，在各斷面整個施工過程中，泊松曲線擬合法預(yù)測值的絕對誤差值在-18.5～29.6mm之間，絕對誤差值較小，擬合結(jié)果更接近于實測曲線。

參考文獻：

[1] ?湯連生，廖化榮，劉增賢，等.路基土動荷載下力學(xué)行為研究進展[J].地質(zhì)科技情報，2006，25（2）：103.112.

[2] ?何兆益 ，周虎鑫 . 軟土地基容許工后不均勻沉降指標值探討[J]. 華東公路，1996 ，32 （1）：16 -17.

作者簡介：張成羽（1992- ），男（漢），江蘇南通，大學(xué)本科，助理工程師 ?主要從事道路設(shè)計的工作。

（作者單位：蘇交科集團股份有限公司）