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由于经济发展交通量不断增加,现有道路已无法满足通行需求,老路拓宽势在必行。在厚层海相软基区域道路加宽工程中,由于旧路基在多年的交通载荷作用下沉降接近完成,土体性质发生较大的变化,而新路基沉降还未开始,因此,在荷载作用下软基区域新老路基间会产生随时间增长的差异性沉降,轻者会导致沿拼接缝的纵向错位裂缝,重则会影响道路行车安全,已成为软土地基老路拓宽必须解决的问题。本文结合中山沙港公路改扩建工程实际,通过现场调研、室内土性试验、数值仿真模拟、现场实时监测等方法对城镇段无路堤公路改扩建工程路基差异沉降控制技术进行了系统研究。
首先,介绍了沙港公路的工程概况及地质水文条件,采用沙港公路现场取得的原状土样进行了室内蠕变试验,采用“时间硬化”幂函数蠕变规律拟合试验数据得到了软土的蠕变参数,为后文路基路面-土体时间相关变形数值模拟提供了本构关系。
再次,利用大型通用有限元程序 ABAQUS,建立了新老拼接路基承载变形的有限元模型,从两个方面分析了多因素影响下新老路基引起的差异性沉降规律。一方面,考虑土体的弹塑性特性,采用Mohr-Coulomb本构模型分析了荷载作用下具有不同模量比新老土基中新路基土无处理状况、搅拌桩处理两种情况下的路面的沉降规律与路表侧向位移规律,得到了各种模量比下的最优处理桩长以及路表平整为指标的新老路变形基等效深度。另一方面,考虑深厚软土的流变特性,采用具有时间相关性的 Drucker-Prager 土体本构模型分析了 12m 桩长处置下各模量比新老路基随时间的沉降规律。
基于现有的加宽形式和既定的路基处理方法,提出了双层筋网夹水泥土上部加强结构的抗差异沉降设计方案。建立了新老拼接路基承载变形的有限元模型,一方面,考虑土体的弹塑性特性,采用Mohr-Coulomb本构模型分析了荷载作用下具有不同模量比新老土基中上部增强结构层处理和上部增强结构联合搅拌桩处理两种情况下的路面的沉降规律与路表侧向位移规律,并且分析了水泥土参数变化对土基变形的影响。另一方面,考虑深厚软土的流变特性,采用具有时间相关性的Drucker-Prager土体本构模型结合工程实际着重分析了模量比为1:3的新老土基在单独使用上部加强结构与使用上部加强结构联合水泥搅拌桩处理后的路面随时间的沉降规律。两方面的综合分析表明,双层筋网夹水泥土上部加强结构设计对新老拼接处的差异沉降具有良好的改善效果。进行水泥土抗压强度试验得到了最优的水泥掺量,根据数值模拟的结果以及水泥土试验给出了双层筋网夹水泥土上部加强结构的具体的技术参数和施工要求,并应用到实际工程。
最后,针对工程实际,选定典型路段,制定了监测方案并实施了实时监测。已有的现场监测结果表明,水泥搅拌桩联合双层筋网夹水泥土上部增强结构层处置深厚海相软土路基新老路差异性沉降是可行的,能有效的控制加宽道路新老路基不均匀沉降以及路表的侧向位移。
首先,介绍了沙港公路的工程概况及地质水文条件,采用沙港公路现场取得的原状土样进行了室内蠕变试验,采用“时间硬化”幂函数蠕变规律拟合试验数据得到了软土的蠕变参数,为后文路基路面-土体时间相关变形数值模拟提供了本构关系。
再次,利用大型通用有限元程序 ABAQUS,建立了新老拼接路基承载变形的有限元模型,从两个方面分析了多因素影响下新老路基引起的差异性沉降规律。一方面,考虑土体的弹塑性特性,采用Mohr-Coulomb本构模型分析了荷载作用下具有不同模量比新老土基中新路基土无处理状况、搅拌桩处理两种情况下的路面的沉降规律与路表侧向位移规律,得到了各种模量比下的最优处理桩长以及路表平整为指标的新老路变形基等效深度。另一方面,考虑深厚软土的流变特性,采用具有时间相关性的 Drucker-Prager 土体本构模型分析了 12m 桩长处置下各模量比新老路基随时间的沉降规律。
基于现有的加宽形式和既定的路基处理方法,提出了双层筋网夹水泥土上部加强结构的抗差异沉降设计方案。建立了新老拼接路基承载变形的有限元模型,一方面,考虑土体的弹塑性特性,采用Mohr-Coulomb本构模型分析了荷载作用下具有不同模量比新老土基中上部增强结构层处理和上部增强结构联合搅拌桩处理两种情况下的路面的沉降规律与路表侧向位移规律,并且分析了水泥土参数变化对土基变形的影响。另一方面,考虑深厚软土的流变特性,采用具有时间相关性的Drucker-Prager土体本构模型结合工程实际着重分析了模量比为1:3的新老土基在单独使用上部加强结构与使用上部加强结构联合水泥搅拌桩处理后的路面随时间的沉降规律。两方面的综合分析表明,双层筋网夹水泥土上部加强结构设计对新老拼接处的差异沉降具有良好的改善效果。进行水泥土抗压强度试验得到了最优的水泥掺量,根据数值模拟的结果以及水泥土试验给出了双层筋网夹水泥土上部加强结构的具体的技术参数和施工要求,并应用到实际工程。
最后,针对工程实际,选定典型路段,制定了监测方案并实施了实时监测。已有的现场监测结果表明,水泥搅拌桩联合双层筋网夹水泥土上部增强结构层处置深厚海相软土路基新老路差异性沉降是可行的,能有效的控制加宽道路新老路基不均匀沉降以及路表的侧向位移。