公路地基承载力评价地理信息系统

0 引言

建筑地基基础设计时，建筑物的地基、基础和上部结构在荷载作用下是相互作用、彼此影响和相互制约的统一整体，地基承载力分析时要结合上部构筑物和基础的特点来确定。公路工程的上部构筑物包括路基、桥梁和涵洞等多种结构类型，基础形式也差异较大。而我国现行的 《公路路基设计规范》( JTG D30—2004) ［1］中，没有涉及公路路基地基承载力的评价方法和要求; 《公路桥涵地基与基础设计规范》 ( JTG D63—2007) ［2］中涵洞地基承载力分析时，也没有针对涵洞地基的 “涵土结构”特征和刚柔结合的基础形式。公路建设中出现了许多由于地基承载力无法准确有效评价导致的多种病害，严重制约了公路建设的速度和质量。

为此，本文分析探讨公路路基和桥涵地基的承载特性和评价方法，并提出相应的公路工程地基承载力分类体系。此外，考虑到我国地域辽阔、土类多样，不同土质、不同区域的地基土具有不同的承载力。为了充分利用建筑、公路等行业已有的资料信息，并将公路地基承载力的研究成果系统化和集成化，笔者在 GIS 技术的基础上，结合公路路基和桥涵地基承载力的研究成果，构建了基于 GIS 的公路工程地基承载力评价系统，为公路工程设计和施工中的地基承载力评价和地基处理措施的选取提供决策的依据。

1 公路工程地基承载力的评价技术

1. 1 公路路基地基承载力

公路路基地基与建筑地基相比，上部构筑物的荷载特性和变形要求有所不同，体现在以下 3 个方面 ( 图 1) : ( 1) 公路填土路基的荷载分布形式为梯形，建筑物为均布荷载; ( 2) 公路路基柔性较大，可相当于柔性基础，建筑基础刚度很大，可视为刚性基础［3］; ( 3) 路堤分层填筑过程中会逐层填补上一压实层的部分沉降，从而在一定程度上减小了路基顶面的总变形，建筑物为刚性结构，其自身不发生变形。

因此，公路路基和建筑物地基、基础的工作模式有所不同，将建筑地基承载力的确定方法直接应用到公路路基地基承载力评价有不妥之处。地基承载力特征值涵义即为在 ( 保证上部结构) 发挥正常使用功能时 ( 地基) 所允许采用的抗力设计值［4］，而公路路基的地基由于很难达到极限破坏，公路地基承载力特征值不能按极限承载力进行取值，只能根据土的应力变形特性和路基的正常使用要求综合确定。为此，公路路基地基承载力确定时，需要根据刚性荷载地基和公路路基地基的应力变形特性，结合公路路基和建筑物地基容许的最大相对变形，在建筑地基承载力特征值的基础上，对其进行相对变形修正后得到。

笔者通过文献 ［5］ 的研究表明，在相同的基底平均应力作用下，公路路基基底中心点相对沉降 s /B比刚性条形基础大。此外，根据 《公路工程技术标准》 ( JTG B01—2003) ［6］中各级公路路基宽度的规定、软土地基的沉降标准以及路基总沉降与路基工后沉降的关系等因素综合考虑，确定了公路路基地基容许的相对变形 s /B 为 0. 023 ( 高速、一级公路)和 0. 036 ( 二级公路) 。而建筑地基承载力特征值确定时，更重视满足建筑物使用功能的要求，地基承载力特征值多取 p － s /B 曲线上比例界限点所对应的荷载，最多达到 0. 010 ～ 0. 015。因此，确定建筑地基承载力特征值是载荷试验得到的 p － s /B 曲线上相对变形值 s /B = 0. 012 所对应的荷载。

更多内容请点击下方的PDF下载