软土地基高速公路拓宽路基变形特性及塑料排水板与粉喷桩处治对比

发布时间：2019-09-13 13:26

【摘要】：为满足交通量的日益增长,我国东南沿海软土地区正大规模开展着高速公路路基的拓宽改建,以形成宽度较宽的路基,当新路基以边载的形式作用于地基上时,由于其作用形式及加载时间均与老路基有所不同,势必造成在与新建路基形成相同路基面宽度的前提下力学行为差异较大。既有的研究表明,软土地基高速公路路基拓宽工程的关键问题在于控制差异沉降,鉴于差异沉降主要因软土地基引起,故拓宽范围的软土地基处治措施的合理选取显得至关重要。本文利用有限元数值模拟的方法,对拓宽路基软土地基的变形特性和塑料排水板及粉喷桩处治措施进行了探讨。拓宽路基沉降的准确计算是软土地基工程处治措施科学选用的基础,总结了国内现行行业规范、部分沉降电算软件及主要路基拓宽沉降解析计算方法,并以Settle3D(2.0版本)计算路基拓宽沉降为例说明传统计算方法的不足与缺陷。结果表明,路基拓宽沉降解析计算多只能计算地基表面的沉降,无法获得路基面沉降,且不能很好地反映新老路基之间的相互作用及地基的侧向变形等,故有必要引入有限单元法、有限差分法等数值计算方法。为研究软土地基高速公路路基拓宽改建全过程的变形特性,基于有限单元法数值模拟,对比分析了一次性新建而成的窄路基、一次性新建而成的宽路基及拓宽改建而成的宽路基稳定安全系数、地基表面沉降、路基表面沉降及地基侧向变形等演变规律。结果表明：拓宽改建而成的路基较一次性新建而成的路基沉降演变过程复杂,沉降曲线形态由W型-U型-W型转变；老路基坡脚处地基侧向位移先向老路基一侧移动,再向新路基一侧移动而后又向内回缩。拓宽时应重视新老路基之间的相互作用；拓宽路基除应控制工后沉降外,同时应注意适当控制新路基施工期老路基的沉降及差异沉降。为控制新老路基的差异沉降,拓宽范围的软土地基处理方法的合理选择在高速公路路基拓宽改建工程中显得至关重要。在介绍了塑料排水板及粉喷桩空间问题平面应变化的方法后,基于PLAXIS有限元软件,构建了拓宽路基软土地基分别采用塑料排水板及粉喷桩处理的数值模型,对比了路基施工沉降、工后沉降、地基侧向位移等力学响应,借助软基内超孔隙水压分布阐述了两种处理措施用于拓宽路基软土地基处理的机理。借助现场筑堤试验成果,验证了数值模拟结论的正确性。结果表明,塑料排水板虽可减小工后沉降,削减施工期的侧向位移,但对老路基造成的施工拖曳隆起效应明显,施工扰动强烈；而粉喷桩处理后,施工沉降及工后沉降、差异沉降显著减小,且侧向位移得到有效约束。根据数值计算的成果,通过文献调研和工程调研,注意到软土自身的物理力学特性及拓宽改建路基与新建路基的差异性,从工程实用的角度出发,总结了塑料排水板、粉喷桩处理拓宽路基软土地基的改进与优化措施及相应的施工技术要点,包括塑料排水板的间距、长度、实施位置,粉喷桩桩距及与其他处治方法相结合进行组合设计等方面的改进,以期为工程实际提供系统的参考。
【图文】：

纵向裂缝,沥青路面,服务性能,路基土

路面结构产生纵向长大裂缝，如图１－１、图１－２所示，加上雨水的渗入，诱发路基土体逡逑的强度下降，进一步加剧对路面结构层的破坏，从而影响行车的舒适性，降低高速公逡逑路的服务性能。逡逑？”．‘邋逦—：逡逑

沥青路面,面层,高速公路路基

在新老路基稳定安全的前提下，控制差异沉降是高速公路路基拓宽工程的逡逑．邋关键问题。由于新老路基的荷载形式及作用时间不同，其变形特性有别于新建路基，，逡逑因此在设计与施工等方面具有较新建路基难度大、技术复杂等特点。虽然我国通过已逡逑完成的高速公路路基拓宽工程积累了一些经验，但并无统一的技术可循。所以有必要逡逑从理论上对高速公路路基拓宽变形特性进行分析，找出其变形规律，进而再选取合理逡逑的处治措施以减小差异沉降。逡逑１．２国内外研究概况逡逑１．２．１国外路基改扩建工程及研究概况逡逑１．２．１．１国外改扩建工程概况逡逑国外发达国家早在２０世纪３０年代就已经开始修建、改造高速公路，对高速公路拓逡逑宽改建的认识己较系统和完善［＼逡逑美国在２０世纪６０年代中期就已基本形成高速公路网，同时在设计和建设时具有较逡逑好的前瞻性，比如在进行高速公路设计时，通常把中央分隔带设计得较宽。随着经济逡逑
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U416.1

【参考文献】