山区高速公路拓宽路基非均匀沉降处治技术概述

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1、山区高速公路拓宽路基非均匀沉降处治技术概述第一章绪论1.1引言近二十年来，我国公路建设发展迅速，截至到2012年底，我国公路通车总里程已达410万公里，国家级干线公路通车里程17.3万公里，其中国家级高速公路6.8万公里。虽然高速公路的快速发展总体上缓解了交通紧张情况，但随着经济社会的快速发展，它远远不及运力增长的需求。综合考虑各方面因素，在我国关于公路建设的方针普及与提高相结合，以提高为主的指导下，对原有公路进行改建成为解决这一问题最为合适的方法，改建包括两个方面：1）提高旧有公路的等级，将旧有的低

2、级公路改建成运力更高的高速公路。2）在原有高速公路的基础之上进行拓宽，增加运行车道。内蒙古自治区土地面积118.3万平方公里，截至到2012年，虽然全区公路已经达到16.4万公里，但其中高速公路仅有3110公里，占全区总公路里程数1.9%，已经严重的制约了内蒙古地区的经济发展。对现有公路进行改建已经迫不容缓，从2008年开始，内蒙古地区已有数段公路开工进行改建，现已通车的有110国道兴和至集宁至呼和浩特段、京藏高速公路呼包段改扩建工程等，并且这个数目还在进一步的增加，公路的改建已经成为内蒙古公路建设的

3、重要组成部分。赤承高速公路拓宽工程是国家高速公路网大庆至广州公路（G45）的重要组成部分，是河北省高速公路网五纵六横七条线中纵一的重要路段。其中内蒙古赤峰市域线路，北连在建的赤朝高速公路，接已建成通车的赤通、赤大高速公路，南连河北承德市域隆化县茅荆坝，线路长100.58公里。原有锦山至茅荆坝公路全长67.0公里（K42+204～K102+910），按旧规范山岭重丘区一级公路标准设计，计算行车速度60Km/h，路基宽度20m，双向四车道；拓宽后在原有基础上两侧加宽至26m，改为双向六车道，全封闭、全立交

4、，设计100Km/h。锦山境内地质条件为山前坡冲洪积斜地区以及中低山，沿途地质条件主要为山前坡洪积斜地地貌和中低山地貌，上覆地层为第四系全新统粉质粘土、卵石，揭露厚度在3～20m之间；地下水位埋深在3～10m之间，地下水类型为HCO3-Ca，水质良好，对混凝土无侵蚀性。部分路段存在非自重湿陷性黄土状粉质粘土，湿陷阱等级为二级，中等湿陷性。1.2国内外研究现状针对拓宽工程中所出现的新老路基差异变形，国内外研究多集中在新老路基的变形特性以及如何减小新老路基差异变形。很多国内外的学者通过室内试验结合数值模拟

5、的方法对旧路拓宽工程中新老路基的差异沉降变形进行分析。唐朝生、刘义怀[3]等运用FLAC3D对高速公路新老路基差异沉降变形特性进行分析，表明拼接部位是拓宽公路的薄弱部位，最大的沉降发生在拓宽路基形心位置下方，而采用台阶拼接可以减小差异沉降。傅珍、王选仓、陈星光[4]等通过有限元模拟，表明拓宽路基的差异沉降呈～形，并且在条件相同的情况下，双侧拓宽的差异沉降小于单侧拓宽；地基土承载力越低，填土高度越高，差异沉降越明显。蒋鑫[5]等依托工程实践，利用有限元模拟分析了高速公路拼接段的沉降变形规律，比较了拓宽方

6、式和路基土模量对路基变形的影响。第二章实验方案以及测定方法2.1工程概况大庆至广州高速公路赤峰至茅荆坝（蒙冀界）段公路（赤承高速公路）是大广高速公路内蒙古境内的南段，是内蒙古自治区高速公路网的组成部分，也是《东北地区振兴规划》中跨区域交通基础设施建设的规划项目之一。其北接在建的平庄（辽蒙界）至赤峰高速公路，进而接已建的通辽至赤峰、赤峰至大板高速公路，南接河北省拟建的茅荆坝（蒙冀界）至承德高速公路，进而接已建的京承高速公路、在建的承（德）唐（山）高速公路，与相关公路一起共同构成蒙东地区入关、进京、出海的

7、便捷公路通道及东北地区与华北地区联系的又一快速通道，在国家、区域和内蒙古自治区高速公路网中居重要地位。赤承高速公路路线全长100.58公里，设计行车速度100公里/小时，路基宽度26米，路基标准断面图见图2.1。K42+204～K102+910公里旧路改造加宽段，此段路线充分利用原S206一级公路线位，两侧加宽改造为高速公路，此段为本试验所依托的工程段。依托工程所在地区地貌类型相对简单，属于七老图山脉中低山地，地貌主要为侵蚀的中山为主，海拔均在1000～1200米以上，不少山峰超过1700米的高程。谷

8、坡坡度大，一般达30°～47°，山势陡峻，形成中山景观。基岩大部分为喷出岩和花岗岩，喷出岩位于锡泊河上游谷地两侧，多粗面岩、安山玄武岩和凝灰岩等。沿线地势西高东低，土质多为山坡坡积土，以黄土类粉质亚砂土为主，局部路段为河沟洪积冲积层，以砂砾为主，部分段落存在湿陷性黄土。2.2试验方案为了探寻能够有效减小内蒙古山区公路拓宽工程新老路基工后差异沉降的处理方法，试验在赤承高速锦山域内选取了9个试验段，桩号从K42~K66，包括了内蒙古赤承高速公