沿海公路路基沉降分析与修复措施

宋书昌

（烟台市公路事业发展中心，山东 烟台 264000）

一、引言

沿海地区软土分布广泛，沿海公路路基多为软土。由于软土含水量高、压缩性高等特点，沿海公路常出现不均匀沉降，此问题成为沿海公路建设必须解决的问题。

鉴于此，本文在分析沿海公路路基沉降行为的基础上，明确沿海公路路基沉降原因，提出合理的路基沉降修复措施和修复时间，为沿海公路软土路基设计及养护提供参考。

二、路基沉降行为分析

沿海地区淤泥质软土分布较多，软土路基在车辆荷载作用下逐渐沉降，其沉降包括路基土瞬时沉降和固结沉降两部分。其中软土路基的瞬时沉降是由于路基土在车辆荷载的瞬时作用下内部孔隙水未及时排出导致的，瞬时沉降下路基总体积不变。软土路基的固结沉降是由于路基土内部孔隙水排出导致的，固结沉降下路基总体积变小，此为软土路基的主要沉降类型。此外，在内部孔隙水完全排除后，路基土在持续荷载作用下产生长期沉降。

三、路基沉降原因分析

长期沉降过程中，软土蠕变特性是其主要原因，其过程包含软土固结，因此软土路基的蠕变特性是研究路基沉降的关键因素。本文采用固结蠕变试验研究其蠕变特性，包括一维蠕变试验和三轴蠕变试验两部分。

（一）一维蠕变试验

一维蠕变试验采用杠杆式固结仪，通过对土样施加不同荷载记录蠕变形变，软土蠕变形变与加载时间的关系如图1所示。由图1可知，每次加载后，软土土样均存在变形，且软土蠕变随加载时间逐渐减缓，表明土样蠕变稳定，未发生较为突然的压缩。

图1 软土蠕变形变与加载时间的关系

然而此结果并不能直接表明软土的蠕变特性，因此采用使用广泛且误差较少的陈氏法处理数据，重新得到软土蠕变形变与加载时间的关系如图2所示。由图2可知，总体方面，软土蠕变与时间关系不变。但就相同加载应力而言，软土蠕变初始变形量迅速增大，后逐渐趋于稳定。就相同加载时间而言，软土蠕变随施加应力增大而增大，当施加50kPa应力时，软土蠕变仅为1.31%；当施加200kPa应力时，软土蠕变为3.67%；而当施加400kPa应力时，软土蠕变最大达到6.56%。

图2 处理数据后软土蠕变形变与加载时间的关系

（二）三轴蠕变试验

三轴蠕变试验采用三轴流变试验机，按照试验要求依次经过负压抽气、水中浸泡等步骤制备土样，在密闭性良好的压力室内试验，分别施加50kPa和200kPa两种围压应力，记录不同应力作用下土样蠕变形变。软土蠕变与时间关系仍然不变。与50kPa应力相比，当施加200kPa应力时，软土土样蠕变增大，且稳定时间较长。

由上可知，就相同应力而言，应力施加初期，软土蠕变速度快，随着施加时间增长，软土蠕变逐渐放缓，最后基本不变。当施加不同应力时，软土蠕变速度随应力增加而减少，当施加50kPa围压应力时，软土蠕变稳定较快，最大应变仅为4.96%；当施加200kPa围压应力时，软土蠕变稳定较慢，最大应变为6.68%。

综上可知，沿海软土路基蠕变速率随应力施加时间延长逐渐减缓，软土路基蠕变形变随应力增大逐渐增大。当施加应力较少时，软土蠕变稳定速度较快，当施加应力较大时，软土蠕变稳定时间较长。

四、路基沉降修复措施

沿海软土蠕变引起的土体形变包括土体固结形变，其导致的路基沉降影响道路使用品质。软土厚度影响路基沉降速度，研究表明，软土层厚度越大，固结所需时间越长，路基沉降越慢，因此可采用增加软土厚度修复路基沉降。但在实际施工过程中，软土厚度对沉降的影响程度值得关注，且何时施工修复也值得研究。

以某现有路基（高度3.8m，上宽25m，下宽35m）为例，软土路堤厚度为20m和30m，不同厚度软土沉降量随时间变化后可知，20m软土初期出现沉降，最大沉降量达到198.6mm。随时间延长，软土沉降量逐渐增大，沉降速度逐渐减慢，此规律与上文规律一致。完工1年后，软土最大沉降量达315.7mm；完工3年后，软土最大沉降量达到332.5mm；而完工5年后的沉降量与3年时间点相同，表明20m现有软土路堤施工3年后，软土沉降稳定，即可修复。

30m软土沉降规律与20m软土相同，但其沉降量和沉降稳定时间不同。完工初期，软土最大沉降量达320.7mm，较20m软土增加61.4%；完工1年后，软土最大沉降量达419.8mm，较20m软土增加32.9%；完工3年后，软土最大沉降量达476.7mm，较20m软土增加43.4%；完工5年后，软土最大沉降量达489.8mm，较20m软土增加47.3%；完工10年后的沉降量与5年时相同，表明30m软土路堤在施工5年后沉降稳定，即5年后修复效果最佳，同时验证了软土越厚，沉降所需时间越长的结论。

五、结语

软土蠕变是沿海公路路基沉降的主要原因，通过一维蠕变试验和三轴蠕变试验得知，当加载应力相同时，软土蠕变初始变形量迅速增大，后逐渐趋于稳定；当加载时间相同时，软土蠕变随施加应力增大而增大。当施加400kPa应力时，软土蠕变最大达到6.56%。当施加200kPa围压应力时，软土蠕变稳定较慢，最大应变为6.68%。

采用增加软土厚度修复软土沉降时，不同时间段30m软土沉降量较20m软土增加32.9%～61.4%。且20m现有软土路堤施工3年后，软土沉降稳定，即3年后修复效果最佳。而30m软土路堤在施工5年后沉降稳定，即5年后修复效果最佳。