毕芬芬

摘 要：为了研究软土路基沉降，本文以某城市快速路为研究对象，借助FLAC三维有限元计算软件，模拟计算了软土路基沉降，并对其计算精度进一步分析，研究结果显示：（1）通过水泥搅拌桩处理后的复合路基段沉降值较小，小于设计沉降允许值，加固方案合理有效;（2）复合路基段的沉降分布计算较为精确，计算误差率在10%以内的数据点分别占82.3%。

关键词：城市快速路;路基沉降;计算精度;三维数值模拟

0 前言

道路路基是承受路面及车辆荷载，并传递至地基的关键部分，路基结构性能的优劣直接决定建成后路基沉降量的大小、道路行驶质量等。路基病害严重时可导致路基失稳，造成重大安全事故[1-3]。随着我国国民经济的迅猛发展，城市道路网的普及，越来越多的城市道路由于选线、建设用地等条件制约，被迫选择在承载力较差的软土地质区域。由于软土具有孔隙比大、含水率高、可压缩性大、强度低等特点，进一步突出了路基稳定性与沉降量的问题[4]。精确计算拟建城市道路的路基沉降量，并针对性地提出相应措施，是科学判断工程可行性，合理制定设计、施工方案的重要保障[5～8]。

新澄杨线位于江阴站北侧，距江阴站仅400 m。新澄杨线与大桥南路在江阴站附近形成“人字”形快速通道。本文以江阴市新澄杨线道路为例，探讨三维有限元模拟计算在软土路基沉降计算中的应用。

1 模型计算结果分析

采用理想的本构模型，桩与土均看做是均质、同性的材料。复合地基的网格划分及桩基受力情况见图1。

沉降计算结果见图2。经计算可知：

（1）施工第542天（施工完成后第93天）实例工程路基段达到最大沉降，此后沉降量稳定，不再增加。

（2）主要沉降区域发生在砂垫层、①粉质粘土和②淤泥质土，沉降值为15.2 cm～27.0 cm。填土层沉降值为5.2 cm～15.3 cm;③粉质粘土沉降值为5.8 cm～10.6 cm;细砂层沉降值为0.5 cm～7.1 cm。

（3）路基沉降达到最大值出现在K3+020断面，最大沉降值为27.0 cm。

2 计算精度验证

在本工程施工时，结合工程设计方案布设相关监测点，对土体沉降与倾斜进行监测。复合路基段130个沉降板处的沉降计算值与实测值见图3。复合路基段计算值为第542天，实测值为第576天。

分析图3可知：

（1）复合路基段的实测值与计算值平均差为0.44，方差为2.15，相关性为0.942。130个测点中，误差率小于10%的测点107个，占總数的82.3%;误差率小于20%的测点121个，占总数的93.0%。拟合计算精度较高。

（2）总体来看，实例工程的模拟计算值分布较为平顺，连续性较好，实测值分布的波动性要略高。出现该情况的原因主要为三维数模计算时，采用理想的本构模型，认为桩与土均为均质、同性的材料。同时，数据监测时的随机、偶然性也会增加数据分布的波动性。

（3）通过水泥搅拌桩加固等方法处理后，复合路基段沉降值较小，小于设计沉降允许值。加固方式合理有效。

3 结论

为了研究软土地区路基沉降，本文以新澄杨线为研究对象，借助FLAC三维有限元计算软件，采用数值模拟计算了实例工程的沉降分布，研究了实例工程复合路基段的路基沉降。同时，结合实测值对比可知，数值模拟计算精度较高，能较好的反映实例工程的沉降分布特性。可见采用三维数值模拟计算来预测软土路基的沉降分布合理可行，本文研究结论可为同类工程的计算、应用提供参考。

参考文献：

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