软土地区高速公路填方路基的扩宽技术研究.pdfVIP

软土地区高速公路填方路基帕扩赛技术硼穷 山东山河建设工程有限公司 陈 震 [摘 要]高速公路扩宽工程中的新老路堤差异沉降问题是我国本世纪初公路建设所面临的重要和亟需解决的问题。本文采用有限 元数值模拟计算，研究了软土地区高速公路扩宽工程中新、老路堤差异沉降的几种处置措施的效果，并进行了对比分析。 [关键词】高速公路 路基扩宽 有限元 差异沉降 无砂混凝土小桩 砂井地基 土工格栅 1．引言 3．1工程概况 随着我国经济的迅猛发展，截止2010年末，我国高速公路总里程 原有高速公路路堤顶面宽度为28．0m，在原有高速公路两侧分别进 达到6．5万公里，成为我国全国综合运输大通道的重要组成部分。然而， 行加宽，每侧加宽8．0m，高速公路由原来双向四车道变为双向八车道。 由于受建设时社会经济水平、技术水平和建设思想的制约，已经建成使 考虑到路基的对称性，计算模型可以取路基的一半。路堤填土高度为 用的高速公路绝大多数是双向四车道，部分路段难以满足日益增长的 7．D珊，原有路堤和拓宽路堤边坡坡度均为1：1．5。路堤下地基分为两层， 交通流量需求，亟需进行扩宽。目前，我国高速公路扩建大多采用老路 上层为淤泥质土，厚度为5m；下层为粘性土 ，厚度为20m。其下为不透 加宽的方案 ，如广佛高速公路、杭甬高速公路等。工程实践表明：新路堤 水的基岩层。 的建设会导致老路堤产生新的沉降变形，并且在新、老路堤之间产生差 3．2有限元模型 异沉降，导致路堤拉裂、路面破坏等病害，特别是对高填方路基，这种病 路堤及地基各土层均采用M~or-Cdumn模型进行模拟 ，其模型参 害更加严重。因此，如何减小新 、老路堤之问的差异沉降是高速公路拓 数如表 1所示。无砂混凝土小桩采用Plate单元模拟 ，材料为弹性材 宽的关键性 问题。 料。砂井也采用Mohor—Column模型进行模拟，相关材料参数见表 l。土 针对高速公路填方路段扩宽出现的新 、老路基差异沉降问题，众多 工格栅采用Geogrid单元进行模拟，该单元可以用来模拟只能承受拉 学者和工程技术人员进行了大量研究。杨吴 结合沈大高速公路改扩建 力，不能承受压力的材料，如土工格栅和土钉等。土工格栅的变形刚度 工程简要介绍了扩宽工程地基处理及施工控制要点。梅廷义等 采用数 EA=8000kN／m。地下水位与原地面平齐，且在施工过程中保持不变。 值方法研究了路基边坡开挖方式、填筑工艺等对扩建路基加宽工程的 路基及软土地基均采用 15节点的三角形单元进行网格划分，四种 沉降影响问题 。何成安等 结合实际工程 ，论证了新老路基相互作用特 工况下的有限元计算模型如图 1所示。 性及沉降变形规律。赵海玉Hl研究了采用预应力管桩处理地基解决新老 路基的差异沉降问题。曹艳辉 结合津滨高速公路改扩建工程，介绍了 防止新老路基差异沉降的施工工艺。本文采用有限元数值模拟技术，对 软土地区高速公路扩建工程中常用的处理新老路基差异沉降措施进行 对比分析，为高速公路的改扩宽工程提供技术参考。 2．新、老路基差异沉降的处置措施 高速公路的扩建加宽必然涉及到新老公路的融合贯通、新老路堤 CASE1无处理措施 CA~2：芜砂概凝士小桩处l理 的相互影响等问题。由于原有路堤经过多年运营，其沉降已基本完成。 在原有道路边坡上进行扩建加宽时，新填的土方和运营后的汽车荷载 一 方面会引起既有道路的沉降，另一方面新建路堤 自身还会产生较大 的工后沉降。这样，在新老路基之间就会产生相对较大的差异沉降，进 而会引起既有路基变形，严重时则出现路基拉裂、下沉过速等病害，将 会对高速公路的正常营运带来难以估量的不良后果。 根据对新、老路基差异沉降产生原因的分析，可以从两方面采取措 CA~E3砂井她基 CAge：土工髂幅 施减小新、老路的差异沉降：新、老路堤结合部的处置和新路堤下的地 图I四种工况下的有限元模型 基处理。采取有效