高速公路拓宽软土路基差异沉降分析理论与工程实践现状

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1、2015年5月第5期城市道桥与防洪道路交通43高速公路拓宽软土路基差异沉降分析理论与工程实践现状范黎明(天津市市政工程设计研究院，天津市300051)摘要：软土地区高速公路路基拓宽改建工程中，由于新旧路基地基土的固结特性、应力路径及承载力等方面的显著差异性，加之新填路基对旧路基的附加荷载效应，新旧路基的沉降速率和累积沉降量会显著不同，往往造成新旧路基间较大的差异沉降，严重时会导致路基纵向拉裂等病害。就高速公路拓宽软土路基差异沉降分析理论研究进展和地基处理的实践经验现状进行归纳总结，分析既有研究成果中的不足之处，探讨进一步深化研究的方向和可能路径。关键词：高速公路；拓宽；软

2、土路基；差异沉降；理论分析；地基处理中图分类号：U416．1文献标志码：A文章编号：1009—7716(2015)05—0043—05不同的应力水平、固结程度和地基处理方法等因0引言素，计算加宽新路基地基处理前后的路基应力应变随着交通流量的迅速增长，拓宽改建早期建成关系以及由其引起的老路基附加沉降、新旧路基差的高速公路已成为必然需求。在软土地区高速路异沉降，分析新旧路基结合部在不同处治措施下的基拓宽改建时，新旧路基的地基土在固结特性、应应力应变特性以及对减小新旧路基差异沉降的影力路径及承载力等方面具有显著差异性，加之新响，并进行新旧路基的整体稳定性分析，预测通车填路基对既

3、有路基的附加荷载效应，新旧路基的后交通荷载作用下新旧路基的工后沉降及差异沉沉降速率和累积沉降量会显著不同，路基处理措降l。理论分析主要有以下三类方法。施不当往往造成新旧路基间较大的差异沉降，严(1)数值计算方法重时会导致路基纵向拉裂、下沉过速、路基脱空、目前，设计施工中计算固结沉降的方法以分层拓宽路基失稳和新路面整体性下降等病害，从而总和法为主，在新旧路基差异沉降计算中，许多人影响高速公路的正常运营。也应用分层总和法做了很多有益的探讨，但应用分白20世纪90年代末以来，我国广佛、沪杭甬、层总和法没有考虑新旧路基的相互影响，在新旧路沈大、沪宁、津滨、唐津、京津塘等高速公路相

4、继扩基结合处的差异沉降计算值偏大，不能有效地反映建加宽，因高速公路改扩建工程相关的理论分析差异沉降的横断面形状。并且，分层总和法只能计和施工经验相对不足，高速软土路基拓宽过程中算出地基顶面的不均匀变形，却无法反映出路堤顶的上述病害问题时有发生，尤其是在早期实施的面的实际沉降横断面图，而后者才影响着路面结构改扩建工程中广泛存在【1．2】。目前，就高速公路软土的受力状态『5]。目前对应力和变形的计算主要采用路基拓宽而言，设计与施工规范涉及较少【3l，如《公有限元或有限差分法等数值计算方法。路路基设计规范}(JTGD30—2004)对拓宽路基的数值计算方法中，鉴于三维模型建模非

5、常复杂规定较为简略『41。本文拟就国内高速拓宽软土路基且耗用的计算资源相当多，目前所采用的计算模型基差异沉降理论分析研究进展及路基处理工程实践本上为平面模型，只有极少数文献采用了三维模型圈。现状予以简述，分析既有研究成果中的不足之处，对于路基土的本构模型，土力学中发展了很探讨进一步深化研究的可能路径。多，这些模型的参数不同，所得的计算结果也存在程度不同的差异。国内文献应用的本构模型类型比1理论及实践概述较多，主要以摩尔一库仑模型和邓肯一张模型为1．1差异沉降理论分析研究现状主，也有用修正剑桥模型及DP模型，但很少有关软土路基拓宽方面的理论分析主要考虑路基于不同本构模型计算

6、结果差异比较方面的研究。国内方面，周志刚【q较早开展路基拓宽的研究，收稿日期：2015—0l一04作者简介：范黎明(1956一)，男，天津人，助理工程师，从事岩土工他运用弹性力学平面应变有限元法，分析了新路在程勘察及监测工作。自重作用下的沉降和应力分布规律，但其假设路基44道路交通城市道桥与防洪2015年5月第5期土体为完全弹性，且只考虑了路堤本身，不考虑路题，研究新路基填土加筋后路基的沉降、水平应基沉降。汪浩睬用基于二维比奥(Biot)固结理论分力、剪应力，并与实测数据进行比较。邢良【】运用析了新路堤作为附加荷载对老路堤和地基的影ANSYS软基就软土地基上旧路加宽结构在

7、不同的响，包括新旧路堤顶面产生的不均匀沉降、横坡比情况(主要指不同的路基高度、不同软土层厚度、的改变和水平位移，新路堤的最大沉降和水平位不同的加筋层数等)下，对土工合成材料减少新旧移，拼接加宽对路堤和地基的应力状态的影响等。路基不均匀沉降的效果进行分析计算，讨论了软孙伟【sl对于高速公路拓宽工程，采用有限元方法分土地基上加宽路堤在不同情况下的变形特征和沉析了无处理情况下地基及填方路基的变形性状，降规律。晏莉】针对老路拓宽时采用人工合成材料以及模量变化对地基及填方路基沉降的影响，认处治结合部的特点，将新旧路基、路面结构作为整为路