用弹性模量过渡处理路基沉陷

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用弹性模量过渡处理路基沉陷

　　导语：一般地讲，对弹性体施加一个外界作用，弹性体会发生形状的改变(称为“应变”)，“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系(即符合胡克定律)，其比例系数称为弹性模量。弹性模量的单位是达因每平方厘米。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个统称，表示方法可以是“杨氏模量”、“体积模量”等。

　　1前言

　　路基设计的基本要求是既应有足够的强度和稳定性，又要经济合理，而影响路基强度和稳定的是水，包括地面水和地下水。一个合理的路基设计，都是以作好综合排水设计、形成完整的排水系统为前提，将水拦截或排出路基以外，这是对一般情况而言的。

　　公路作为一种露天的人工构筑物，它每时每刻都在经受着各种自然因素的影响，水既会冲毁路基路面，还会毁坏各种构造物，特别是地下水，会造成路基滑移，更容易造成路基土软化而降低路面的强度，丧失稳定性，严重地影响公路的使用质量。

　　2路基沉陷变型因素及处治

　　造成公路路基沉陷变型的因素很多。如因路基土密实度差，在外力作用下，路基土就会产生位移，造成路基变型;路基下面的洞隙，也会造成路基变型。有时路线走向靠近或穿越池塘等长年积水路段，路基湿软变型，即路基土软弱，也容易路基变型。所谓路基土软弱，就是在地下水浸泡下，土质变软，基土压缩性高，孔隙比大，含水量高，强度低。软弱基土，极易使公路路基产生变型而影响行车安全。因此，必须进行治理。对软弱路基应如何进行治理呢?设计单位在勘测路段后，常规的方法是简单地换土处理。就是把软弱部分挖走后，回填以片石或碎石，造价相当昂贵。在这个问题上，我们在施工中，也曾经有失败的教训。即以往我们在处理路基沉陷时，是盲目地在沉陷处填筑片石或先挖去一层软土后，就将片石直接填筑在软土层上，这样作，效果很差，有时甚至还出现了在头一天填好的片石，经汽车轮辗压后，第二天片石就被陷入土中的现象。

　　为什么会出现这种现象呢?经过认真仔细的分析，才使我们意识到：这是因为软土的强度很低，相应的弹性模量也就很少。而片石的强度高，相应的弹性模量也就很大。若将弹性模量很大的片石直接填筑在弹性模量很小的软土层上，两层间就形成了一个弹性模量断层。这样，当作用到片石上的力，未经过扩散，就直接传递到软土层上，其压应力就大大地超过了软土层的容许应力。所以，车轮就把片石压进了土中。

　　基于以上分析，后来我们在对软土路基沉陷的治理时，就根据材料的强度理论，采用弹性模量过渡的办法进行处治，也就是在上述的弹性模量断层中，从软土层到片石层间再增加几层材料，使其强度由小到大地逐渐增大，其弹性模量由低到高，逐步地过渡到接近片石的弹性模量。这些层次的材料就叫做过渡层(即是在软土层上，首先填筑一层其强度稍大于软土强度的石砂或河砂，第二层再填筑强度稍大于石砂或河砂强度的碎石或细粒砾石，第三层填筑炮渣，最后才填筑拳石或小片石)。于是，就形成了一个多层次的、弹性模量由小到大逐步过渡的结构层。这时，因为作用在面上的力，就不再是通过片石直接传递到软土层上，而是通过各个层次材料的逐步过渡，使作用力经过逐渐扩散后再传递到软土层上。由于经过扩散后再传递到软土层上的压应力就小于或等于软土层的允许应力，使软土层就能够承受外来的压力。所以，就不会再出现片石被车轮压入土内的现象。于是，达到了提高路基强度，消除软弱路基沉陷的目的。

　　3路基处治实例

　　我们1996年承建国道312线lOkm路基工程，成功处治了这样一段软弱路基：

　　312国道k1251+800(商南富水镇茶房道班处)，由于长期经地下水的浸泡，造成公路约130m长一段路基右半幅沉陷，严重影响交通。1996年10月我们对这段路基进行了处理。

　　初步设计的施工方案是：将软土清除，在硬土层上填石。但在施工中，当挖开面层后，发现路基土并不是硬土，而是黑色的稀泥，(原状土为早期稻田)，继续挖下1.5m深时是稀泥。用钢钎进行探试，插下1.5m深，仍不见底。这样，若再往下挖，既增大了工程量，延长了工期，还会严重地影响交通。于是便改变施工方案，采用弹性模量过渡的办法进行处治，尽量不扰动下面的土层。

　　具体作法是：首先，在稀泥土层上填筑一层厚50cm的河砂，其次，再填筑一层厚30cm的细粒砾石，第三层填筑泡渣20cm，第四层才用小片石填筑20cm，最后才铺筑路面。经这样处理后，经四年来的通车检验，到现在该路基使用良好。

　　运用弹性模量过渡这种办法处理公路软土路基沉陷，在我市国道312线七个县(区)改善工程中得到充分使用，价格低廉，效果又好。在刚刚结束的交通部对312线文明样板路验收中得到充分肯定，在我市得到广泛运用。

　　4结束语

　　我国基建程序是工程未批准立项前，资金往往未到位，征地也没有依据，工程难以开工。一旦上马，又由于工期紧迫，而不得不采取一些处理措施，以加速地基排水、固结，达到稳定。

　　软土地区路堤施工应尽早安排，一般提倡充裕时间，采取路堤自然沉降，求得固结，逐渐趋于稳定。力求少花或不花钱取得进行深层地基处理的效果，即达到“以时间换金钱”的目的。

　　软土地基路堤施工，也同一般地区路堤施工一样，在施工时要对现场进行实地调查和核对。但由于软土路基需要作些处理工程，故特别强调对不符合实际情况的设计内容，不仅需要进行修改设计，而且要作些补充地质勘察工作，以保证修改设计的质量。

　　软土地区地表面层往往一般有厚度不等的硬壳层它可以使路堤底部所受应力得到扩散，起到最佳支承作用。施工时应尽量减少对硬壳层的损坏，应加以保护，并充分利用，运用弹性模量过渡办法，进行正确处理、施工，提高经济效益。

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