第９卷第２期 ２０１２年４月 现代交通技爿ｉ Ｍｏｄｅｍ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎ ＶＯ１．９ ＮＯ．２ Ａｐｒ．２０１２
高速公路路基工后长期沉降稳定判别
凌定祥 ，夏国星 ，黄 铭 ，林 飞
（１．扬州市公路管理处，江苏扬州２２５０００；２．江苏长江公路大桥建设指挥部，江苏泰州２２５３００；３．泰州市长江公 路大桥建设服务指挥部，江苏泰州２２５３００；４．江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏南京２１０００５）
摘要：随着高速公路建设的迅速发展，公路软基工后长期沉降问题目益得到重视，预测工后长期沉降和判别工 后长期沉降是否稳定对高速公路养护和拓宽至关重要。文章提出了路基工后长期沉降稳定的标准，即：路基莱时 间段的实测沉降小于次固结沉降计算值、且实测沉降速率小于次固结沉降速率的计算值，并应用实际工程中；并 对盐靖高速公路和启杨高速公路路基沉降观测资料进行分析，认为次固结沉降与主固结沉降之间呈线性正相关 关系。 关键词：高速公路；路基；工后沉降；次固结沉降；主固结沉降 中图分类号：Ｕ２１３．１５７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—９８８９（２０１２）０２—０００１—０４
Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｊｕｄｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｕｂｇｒａｄｅ Ｌｏｎｇ—ｔｅａｍ Ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
ａｆｔｅｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ
Ｌｉｎｇ Ｄｉｎｇｘｉａｎｇｌ，Ｘｉａ Ｇｕｏｘｉｎｇ２，Ｈｕａｎｇ Ｍｉｎｇ３，Ｌｉｎ Ｆｅｉ （１．Ｙａｎｇｚｈｏｕ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｏｆｆｉｃｅ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ，Ｔａｉｚｈｏｕ ２２５３００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｄｑｕａ￣ｅｒｓ ｏｆ Ｔａｉｚｈｏｕ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ，Ｔａｉｚｈｏｕ ２２５３００，Ｃｈｉｎａ；４．Ｊａｉｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｏｆｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗａｓ ｐａｉｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ．Ｉｔ ｗａｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｈｉｇｈｗａｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｉｄｅｎ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｊｕｄｇｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｆｔｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｒ ｎｏｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｊｕｄｇｅｍｅｎｔ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｓｔａｂｌｅ ｗａｓ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｉ１ｌｅ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｗａｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｒａｔｅ．，Ｉ１ｌｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｄａｔａ ｏｆ Ｙａｎｊｉｎｇ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ Ｑｉｙａｎｇ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；ｓｕｂｇｒａｄｅ；ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｆｔｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ；ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｎｓｏｌｉｄａ－ ｔｉ０ｎ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ
１概述
在高速公路运营期间，如何判别路基通车后的 长期沉降是否稳定一直困扰着工程界，特别是在高
速公路拓宽时．老路基是否稳定直接影响新老路基
协调变形分析和决定新路基的处理方案。高速公路
路基长期沉降主要是次固结沉降［１］。次固结是指由 土骨架蠕变产生的固结变形。当超孔隙水压力消散
后，有效应力基本稳定的条件下，土粒表面的结合
水膜蠕变和土粒结构重新排列等引起的固结变
形［ 。路基次固结沉降发生在主固结完成后，是路基
沉降的重要组成部分。倪一鸿［，］分析京津塘高速公
路次固结变形占总沉降的９％一１３％。张诚厚［ ］认为，
作者简介：凌定祥（１９６８一），男，江苏高邮人，高级工程师，主要从事交通工程建设管理工作。
・２・ 现代交通技术 ２０１２焦
沪宁高速公路次固结占总沉降的５％。
高速公路长期沉降是否稳定应该与次固结沉
降比较，实际工程中很多工程问题也是由土的次固
结沉降引起的，因此计算和预测次固结沉降很有必
要。冯志刚等［５］针对常规次固结沉降计算方法的不
足进行改进，使次固结沉降随时间的发展趋于一个
定值而不是无限增长。对Ｙｉｎ和Ｇｒａｈａｍ一维弹黏
塑性模型进行改进，结合改进模型提出次固结沉降
起讫时间的确定方法。应用于实际工程地基次固结
沉降的计算。张军辉［６］根据次固结产生于主固结完
成后的假定，提出了次固结变形的简化计算方法。
由于现场取样、运输和制备试样过程的扰动，
室内试验条件与现场条件的差异．试验设备与试验
技能的不同．室内试验得到的次固结变形指标往往
与实际情况相差很大，造成现有路基沉降理论计算
值与实际值存在一定偏差［ 。基于沉降监测数据的
沉降预测是路基工后沉降控制的实用技术［８］。杨春
华和端峰［９］总结高速公路路基沉降观测资料．得出
工后沉降与连续３个月的沉降速率有关的结论：连
续３个月的沉降速率越小。工后沉降越小。软基工
后沉降速率是不断减小的，最小为０．２ ｍｍ／ｄ，次固
结速率达到稳定时应小于０．２ ｍｍ／ｄＤ￣］。本文提出路
基工后长期沉降趋于稳定的标准：现场实际测量某
段时间内的路基沉降小于对应时间段内次固结沉
降的计算值、同时实际测量某段时间内的路基沉降
速率小于对应时间段内次固结沉降速率的计算值。
根据盐靖和启扬高速公路的沉降观测资料，评价路
基长期沉降是否趋于稳定状态。
２判别标准
高速公路软土路基工后主要是次固结沉降，
次固结是指超静孔隙水压力消散后，在恒定有效
应力作用下土体缓慢变形的过程。岩土工程中，很
多工程事故都与土体的次固结有关。次固结沉降
随时间的对数呈线性增加。计算次固结沉降的常
用公式为：
ｇｌ Ｊ
式中：ｈ为土层厚度；ｅ。为土层初始孑Ｌ隙比；￡，为次
固结起始时间；ｔ 为次固结经历时间； 为次固结系
数．正常固结土的次固结系数为０．００５—０．０１。殷宗泽
等［Ｉ］给出由沉降观测曲线确定次固结起始时间的方
法，如图１所示。图ｌ中ｔ。是固结沉降的起始时间， ｔ 是次固结沉降起始时间，次固结延长时间是两者
之差。
图１次固结起始时间的确定方法
对于路基沉降的同一观测断面，土层厚度和初
始孔隙比是相同的，只要知道了次固结系数和次固 结起始时间和延长时间，就能计算出该断面土层的
次固结沉降。如果现场测量的路基沉降小于次固结
沉降的计算值，表明路基沉降趋于稳定状态；相反，
路基沉降趋于不稳定状态。引起路基长期沉降趋于
不稳定的因素主要包括由行车振动、相邻构筑物施
工等引起的软土超孔隙水压力或过大的路基侧向
变形。 准确计算次固结沉降是一个难题，由于次固结 延长时间很长，次固结系数稍有误差，计算得到的
次固结沉降都有很大的偏差。次固结系数很小，介
于０．００１ ０．０１．在次固结系数试验过程中的误差不 可避免；而且次固结系数不是定值，随时间发展而
减小［－ ，所以计算次固结沉降比较困难。 次固结沉降可以根据长期的沉降观测资料分 析得到，用初期的沉降实测数据预测长期的次固结
沉降，将预测得到的长期次固结沉降与路基沉降的 实际测量结果比较，判断路基沉降是否趋于稳定。 具体做法如图２所示。图２（ａ）是根据次固结沉降判
别路基沉降趋于稳定状态。图２（ａ）中直线Ｉ是根据
初期的沉降观测数据得到的次固结沉降与时间对
数的关系。满足次固结沉降的计算公式（１）。从图２ （ａ）中看出，路基沉降按曲线Ｉ和ＩＩ发展，趋于稳定 状态：按曲线ＩＩＩ发展，趋于不稳定状态。 图２（ｂ）是根据次固结沉降速率判别路基沉降
状态。次固结沉降速率与时间之间满足：
（２）
式中：ｔ 为参考时间； 。为ｔ 时的次固结速率。图２
（ｂ）中直线Ｉ是由初期的沉降实际观测数据得到的
沉降速率与时间的关系。沉降速率按曲线Ｉ和ＩＩ发
展，路基沉降趋于稳定状态；沉降速率按曲线ＩＩ
Ｉ发 第２期 凌定祥，等：高速公路路基工后长期沉降稳定判别 ・３・
展，路基沉降趋予不稳定状态。
（Ｂ）次固结沉降 ｌ １）
１ｇＯ２一‘１） 次固结沉降速率
图２路基沉降稳定状态判别方法
３实例分析
选取江苏省盐靖高速公路和启扬高速公路路
基沉降观测资料进行分析。路基沉降历时曲线如图 ３所示，从沉降历时曲线判断，虽然路基沉降很小， 但很难判断是否趋于稳定。 日期
（ａ）盐靖高速公路
日期
启扬高速公路 图３路基沉降历时曲线
次固结沉降计算的关键时间可以根据图１提 供的方法确定，盐靖高速公路和启扬高速公路路基 次固结沉降的起始时间见表１。次固结沉降与时间 的关系如图４所示，从图４中看出盐靖高速公路 Ｋ４＋４０６和Ｋ７＋１００的工后长期沉降都趋于不稳定：
启扬高速公路Ｋ９＋１４３的工后长期沉降趋于稳定状 态．Ｋ９＋１４３的工后长期沉降趋于不稳定。根据次固 结沉降判断盐靖高速公路和启扬高速公路路基工 后沉降趋于稳定状态，见表２。
表１ 固结沉降和次固结沉降的起始时间
Ｉ２／ｌ１ （ａ）盐靖高速公路
１ （ｂ）启扬高速公路
图４次固结沉降随时间的变化规律
表２长期沉降稳定状态
次固结沉降速率与时间的关系如图５所示，从
图５中看出盐靖高速公路Ｋ４＋４０６的沉降趋于稳定
状态，Ｋ７＋１００的工后长期沉降都趋于不稳定；启扬
高速公路Ｋ９＋１４３的工后长期沉降趋于稳定状态，
Ｋ１ １＋２９６的工后长期沉降趋于不稳定。根据次固结
沉降判断盐靖高速公路和启扬高速公路路基沉降
趋于稳定状态（见表２）。由次固结沉降和次固结沉
降速率判断得到盐靖高速公路Ｋ４＋４０６处的沉降状 ｏ ∞ ｍ 渤 瑚 瑚 §Ⅱ／
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