摘要：市政道路工程中對地基處理時，必須要知道最終沉降值才能對地基處理效果和管線沉降方面的問題做出合理的決斷和策略。本文首先指出目前市政道路設(shè)計中存在的一些沉降計算方法方面的現(xiàn)象，再就如何利用前期沉降觀測資料來推算最終沉降值的三種方法——三點法、雙曲線法和Asaoka法做些探討，最后，提出改進建議。
　　
　　關(guān)鍵詞：市政道路工程沉降計算
　　
　　前言
　　在很多發(fā)達城市中，經(jīng)常由于道路沉降引起排水通道、煤氣管道等一些市政設(shè)施發(fā)生問題而造成的大面積、大規(guī)模的停水、停氣等現(xiàn)象。道路及管線的沉降已成為地下管道事故發(fā)生的重要原因之一了。由于對道路及管線沉降重視不夠,我國市政設(shè)計部門在道路沉降控制問題上缺乏足夠的經(jīng)驗和理論依據(jù),有的時候在較低的應(yīng)力水平下,很多地基的變形就趨向于普遍,如果土體內(nèi)應(yīng)力較高,地基的變形就會不斷發(fā)展,最終導致土體破壞。
　　一、 沉降計算法在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　
　　沉降計算法在市政道路設(shè)計中應(yīng)用廣泛。但是目前的現(xiàn)狀是很多工程沒有針對城市道路特點進行沉降方法計算,而是套用適用于普通建筑的沉降計算方法,荷載類型與實際不相符,造成計算誤差很大,不能反映實際情況。如對攪拌樁加固地基的道路來說,在目前的城市道路設(shè)計中,其沉降計算模式與道路沉降計算模式一樣。有時候，有學者認為可以將荷載轉(zhuǎn)化成靜載,與路基填土一起作為荷載作用于地基。加固區(qū)的沉降一般不需計算,而是根據(jù)經(jīng)驗取為3mm。在計算下臥層的沉降時,一般是將加固區(qū)視為一個整體,將荷載擴散傳遞到下臥層上,再根據(jù)分層總和法計算下臥層的沉降。交通荷載是一種長期的循環(huán)荷載，轉(zhuǎn)化成為靜載進行考慮,而忽略了道路體系在循環(huán)動荷載作用下所表現(xiàn)出來的一些特殊動力性質(zhì)。
　　另外一個問題是，很多市政道路工程沒有針對市政管線的沉降差控制標準,設(shè)計缺乏依據(jù)。沉降計算應(yīng)該采用分層總和法。但是分層總和法本身即存在著各種困難,一直是科研工作者改進的對象。由于計算所得結(jié)果不完全可信,而且分層總和法所得的沉降值是地基在荷載作用下的最終沉降值,這些沉降在道路施工期間完成了多少也難以準確計算,對道路通車后的沉降量也只能根據(jù)經(jīng)驗進行估計。設(shè)計中將埋設(shè)在道路下的各種市政管線簡化為置于彈性地基上的柔性梁,它隨地基的變形而變形,這與管線實際變形、受力情況差距較大。因為,在荷載作用下變形上有一個協(xié)調(diào)過程管線的彈性模量和剛度同地基土相比均有很大的差距。
　　最后，也是最重要的問題是，有些市政道路工程的施工很少有針對性的實施監(jiān)測,對管線使用中各部分的受力情況及埋設(shè)管道開挖時土體的滑移情況更是缺乏了解,無法進行恰當?shù)牡鼗�處理。當前對路面力學的研究一般是將面層簡化成各種各樣的板,支撐在彈性半空間地基上,應(yīng)用層狀彈性體系的解來計算道路體系在荷載作用下的應(yīng)力和變形。這種簡化與實際情況相差很大,因此計算結(jié)果與實際有較大的差異。
　　二、三種沉降計算法
　　2.1三點法、
　　在實測的沉降~時間曲線上取最大恒載時段內(nèi)的三點(t1,s1),(t2,s2)和(t3,s3),并使t2-t1=t3-t2,利用以下公式可直接得出最終沉降值。，式中:S為推算的最終沉降值，S1、S2、S3為實測沉降曲線上分別對應(yīng)t1、t2、t3時間的沉降值。采用三點法推算最終沉降量,一般要求觀測資料持續(xù)時間較長,在計算時盡可能取長的時間段并應(yīng)根據(jù)實際情況,多取幾個不同的時間段來分別計算,最后取其平均值作為推算的最終沉降值。
　　2.2Asaoka法
　　用以下簡化遞推關(guān)系可近似地反應(yīng)一維條件下以體積應(yīng)變表示的固結(jié)方程,利用此簡化遞推關(guān)系可用圖解法來求解最終沉降值。Si=β0+βi×Si-1，圖解法推算步驟如下:首先，將時間劃分成相等的時間段△t,在實測的沉降曲線上讀出t1,t2…所對應(yīng)的沉降值S1,S2…,并制成表格。然后，在以Si-1和Si為坐標軸的平面上將沉降值S1,S2…以點(Si-1,Si)畫出,同時作出Si=Si-1的45°直線。接著，過系列點(Si-1,Si)作擬合直線,與45°直線相交,交點對應(yīng)的沉降為最終沉降值。在Asaoka法推算的過程中,△t的取值對最終沉降量的推算結(jié)果有直接的影響。△t過小會造成擬合點的波動性較大,擬合直線的相關(guān)系數(shù)較小。
　　2.3雙曲線法
　　雙曲線法實測沉降曲線自拐點開始采用雙曲線擬合,利用以下公式可進行最終沉降值的推算:，式中:，S為推算的最終沉降值，S0為拐點處開始計算時的沉降值，t為自拐點開始計算的時間，A、B為曲線擬合系數(shù)。采用雙曲線法推算最終沉降量,同樣要求有較長時間的觀測資料,實測沉降時間至少在半年以上。在分析過程中尚應(yīng)剔除反常的數(shù)據(jù),否則將造成最終沉降推算值的嚴重偏差。
　　總的來說，將三種方法做一個比較來看，各自有各自的優(yōu)點和用處，不能一概而論。△t過大,Si點過少,易產(chǎn)生較大的偏差,而且對是否已進行次固結(jié)階段等不易作出判斷。一般取△t在30~100d之間。在實際的推算過程中,同時最好多計算幾個不同的△t得出相應(yīng)的最終沉降值,然后才在其中選取相關(guān)系數(shù)較好的沉降值作為最終沉降值,這樣的做法，既可降低因所選取時間段長短而產(chǎn)生的偏差,也可避免對初始時間的選擇。另外,利用Asaoka法還可對是否已進入次固結(jié)階段進行判斷,并進行次固結(jié)沉降的推算。在沉降資料充足的情況下,利用三種方法均能推算出接近實際的最終沉降值。但在中期分析時,用三點法推算出的最終沉降值一般偏小,對工程實際不利;用雙曲線法推算出的最終沉降值一般偏大,對地基處理效果的評價會產(chǎn)生較大的偏差;而用Asaoka法不論在中期還是終期均能得出與實測沉降值較為一致的最終沉降值,對預(yù)測最終沉降值有較高的準確性。
　　三、建議
　　市政道路工程的建設(shè)是一項眾人關(guān)注的大工程，與民心息息相關(guān)，所以必須將每一環(huán)工作都做好，當然也包括最重要的部分，即利用沉降計算法推算地基和管線的處理方式。筆者針對現(xiàn)階段我國的現(xiàn)狀提出幾點建議：
　　應(yīng)該將材料變形的非線性性質(zhì)納入設(shè)計當中。道路是由路面、基層和路基組成的統(tǒng)一體系,其中路面材料和基層材料的強度和彈性模量都比較高,在道路的正常運營情況下,其變形一般仍在線性范圍以內(nèi),所以可將其簡化成彈性體。應(yīng)該加強循環(huán)荷載的功效。在計算中考慮循環(huán)荷載的功效時一般有2種方法:第一種，是將每一次荷載作為動載作用于路面上,考慮道路體系在動載作用下的響應(yīng);第二種，是將每一次荷載簡化為靜載,通過引入道路體系在循環(huán)荷載作用下的強度衰減函數(shù)的方法來模擬動荷載的作用。
　　應(yīng)該考慮埋設(shè)在城市道路下的各種管線及其基礎(chǔ)與土基之間的相互作用。把埋設(shè)在路面以下不同深度處的各類管線看作具有一定剛度的橫向加筋體,分析其與道路體系各組成部分之間的相互作用有利于研究管線在交通荷載作用下的受力及變形情況,可為管線基礎(chǔ)的設(shè)計及確定恰當?shù)某两悼刂茦藴侍峁┮罁?jù)。也可根據(jù)管線受力變形的具體情況確定恰當?shù)牡鼗�處理方法�?br /> 　　
　　
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