摘要：軟土的工后沉降是軟基處理的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。傳統(tǒng)理論認為，軟土工后沉降主要由次固結(jié)沉降組成。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對廣東沿海某高速公路軟土路基施工及運營期10年的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)深部軟土的固結(jié)具有明顯的滯后性；通過反分析計算，認為深厚軟土地基過大的工后沉降往往由軟土滯后的主固結(jié)引起。
　　關(guān)鍵詞：深厚軟土，工后沉降，次固結(jié)，固結(jié)滯后性，主固結(jié)
　　一．前言
　　工后沉降是指工程施工結(jié)束后發(fā)生的沉降，或道路設(shè)計年限與預(yù)壓期的沉降差。工后沉降是軟土地區(qū)工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。傳統(tǒng)理論認為，軟土地基的工后沉降主要由次固結(jié)沉降組成。
　　目前，對于軟土次固結(jié)對總沉降量計算的影響，在認識上還存在較多的爭議。倪一鴻[4]分析了京津塘高速公路次固結(jié)變形，認為次固結(jié)占總沉降的9%~13%；杭甬高速公路軟基試驗段[1]得出的結(jié)論是次固結(jié)與瞬時沉降占總沉降的10%~40%；廣東航盛巖土公司[2]總結(jié)珠三角多條高速公路的建設(shè)軟基處理經(jīng)驗，認為次固結(jié)沉降占總沉降的20%~40%。而根據(jù)室內(nèi)試驗的結(jié)果，次固結(jié)沉降占總沉降的比例一般不超過5%。由此可見，不同專家對不同工程的次固結(jié)分析計算有較大的差別，而實際工程中的工后沉降占總沉降的比例又比室內(nèi)試驗觀察到次固結(jié)沉降占總沉降的比例普遍大很多。造成這種差異的原因，有學(xué)者認為主要在于土體本身的差異，如有機質(zhì)含量的大小等；有學(xué)者認為與土體應(yīng)力大小有關(guān)，包括先期固結(jié)壓力與加荷比等；還有認為主要是尺寸效應(yīng)的影響，實際工程中土層的厚度與試驗室的模型差異很大，排水途徑也是數(shù)量級的差別。
　　二．軟土固結(jié)滯后性的相關(guān)研究
　　為驗證這一問題，本文選取了廣東沿海某高速公路軟土路基施工及運營期10年的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進行研究。研究的斷面均位于深厚軟土地基上，軟土平均厚度大于10m，最大工后沉降達583.51mm。

                        
　　 圖1為該工程典型斷面的孔壓時間曲線，數(shù)據(jù)標明，在預(yù)壓2年后，深層超靜孔隙水仍處于較高的水平，淺層孔壓消散狀況較好。
　　圖1典型的孔壓-時間關(guān)系曲線
　　表1為典型斷面工后沉降觀測數(shù)據(jù)，施工時采用堆載預(yù)壓處理法，預(yù)壓兩年，至2001年11月結(jié)束。
　　                 
　                                            　表1典型斷面工后沉降觀測數(shù)據(jù)
　　圖2為其中一個斷面的工后沉降曲線，這個斷面的工后沉降不斷發(fā)展，收斂非常緩慢，在施工期結(jié)束5年后，每年仍發(fā)生約10mm的沉降。
　　             
　　綜合孔壓、沉降的觀測數(shù)據(jù)，可以認為，淺部土層孔壓消散快，固結(jié)度較高，深部土層孔壓消散慢，固結(jié)度較低。深部土體固結(jié)速度遠遠滯后于上部軟土，在施工預(yù)壓期間未完成主固結(jié)，因而造成過大的工后沉降。
　　可以對k16+705、k16+755、k16+805斷面進行反分析，若假定附加應(yīng)力影響范圍內(nèi)軟土的固結(jié)同步進行，根據(jù)一維固結(jié)理論計算結(jié)果，預(yù)壓結(jié)束時幾個斷面固結(jié)度均已達100%，其工后沉降主要由次固結(jié)沉降組成，可根據(jù)次固結(jié)系數(shù)計算工后沉降。相應(yīng)的計算見表2。從表中可看出，至2008年7月，k16+755、k16+805斷面的實際工后沉降還未達到計算值，但k16+705斷面則已大大超過計算值。由于這三個斷面的軟土性質(zhì)很均勻，路堤填土較高，排除由于次固結(jié)系數(shù)取值的誤差及行車荷載等影響因素外，最大的可能原因應(yīng)為k16+705斷面工后沉降包括部分深部土體的主固結(jié)沉降量。
　　表2按地基土參數(shù)計算路堤沉降

                              
　　　計算中，取軟土次固結(jié)系數(shù)為Cα=0.021。
　　三．軟土固結(jié)滯后性的原因分析
　　傳統(tǒng)一維固結(jié)理論的一個基本假設(shè)是附加應(yīng)力影響范圍內(nèi)軟土的固結(jié)是同時進行的，而這并不符合實際。施建勇[3]等人發(fā)現(xiàn)，在室內(nèi)固結(jié)試驗中，即使是小尺寸的室內(nèi)土樣，土樣底部的孔壓也存在明顯的滯后。
　　劉增賢[4]等人通過對軟土路堤深層沉降資料分析發(fā)現(xiàn)，淺部5m軟土固結(jié)較快，在加壓初期變形占整個斷面沉降的比例不斷上升，到達最高點后固結(jié)速率降低，變形比例也逐漸降低；15m以下軟土固結(jié)速率則呈現(xiàn)上升趨勢，變形比例逐漸到相對高值。這種深部軟土的固結(jié)要比淺部土體的固結(jié)慢的現(xiàn)象稱為軟土固結(jié)的滯后性。
　　實際上，軟土受到荷載作用時，附加應(yīng)力向深部傳遞并不是馬山完成的；同時受排水路徑的影響，離排水通道越近的土體，超靜孔隙水壓力消散得越快，固結(jié)也進行的越快，而離排水通道越遠的土體，孔壓消散的越慢，固結(jié)亦發(fā)展的愈緩慢。土體的厚度越大，這種滯后性也越明顯，這即是很多學(xué)者提到過的軟土固結(jié)的尺寸效應(yīng)問題。
　　三．結(jié)論
　　本文通過對廣東沿海高速公路軟土路基的沉降分析，發(fā)現(xiàn)深厚軟土的固結(jié)是至上而下緩慢進行的，即上部土層要較下部的土層固結(jié)快，淺部土層的固結(jié)度要高于深部土層的固結(jié)度，即深厚軟土的固結(jié)存在明顯的滯后性。在軟土預(yù)壓后很長一段時間，按一維固結(jié)理論計算固結(jié)度早已達100％時，土體深部的固結(jié)仍在緩慢進行著，過大的工后沉降往往是由于深層軟土的緩慢固結(jié)造成的。
　　
　　參考文獻：
　　[1]鐵道部第四勘測設(shè)計院.軟土地基試驗研究文集.武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2001
　　[2]王盛源,關(guān)錦荷.珠江三角洲高含水量軟土的工程特性與加固方法..高速公路地基處理理論與實踐.龔曉南.北京:人民交通出版社,2005
　　[3]施建勇等.固結(jié)試驗及其相關(guān)問題的討論.河海大學(xué)學(xué)報,2004(3).
　　[4]劉增賢等.公路軟基次固結(jié)及其工程意義探討.高速公路地基處理理論與實踐.龔曉南.北京:人民交通出版社,2005
　　[5]中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所.廣東省汕（頭）汾（水關(guān)）高速公路路基監(jiān)測咨詢報告.2008年6月.