浅析公路路基拓宽改建力学行为及典型工程对策.doc

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1、浅析公路路基拓宽改建力学行为及典型工程对策【摘要】公路路基成功拓宽改建的关键在于，在保证路基安全稳定的前提下，控制新旧路基顶面差异沉降在允许范伟I内。根据既有公路路基拓宽改建工程实践，初步提出了公路路基拓宽改建工程实施的基本技术思想，可为后续公路路慕拓宽工程实践提供一定参考。【关键词】公路路基拓宽改建力学行为随着近年来我国经济的快速发展，既有公路的运输能力已不能满足日益增加的交通运输量需求，公路运输能力亟待提高。一、公路路基拓宽方式力学行为比较1•有限元模型建立计算分析选用PLAXIS，该软件计算功能

2、强大、运算稳定、界面友好。PLAXTS中使用Biot固结理论克服了Terzaghi-维固结理论仅考虑竖向压缩变形和竖向孔隙水渗流的缺陷，渗流问题采用Darcy定律。并可通过Phi/c折减方法，即剪切强度折减法，获得土体结构稳定安全系数。2.数值分析模型建立因所研究问题的非对称性，故取全结构模型，并以目前我国一二级公路基拓宽的主流方式为准，即由双向四车道拓宽为双向八车道。原路基顶面宽26叽拓宽至42ni,路基高度为6m,边坡坡比为1：1.50模型屮地基由14m厚的游泥质粘土层和5m厚的密实砂土持力层组成

3、。地下水位较高，位于软基表而以下Im处。在新路基外侧坡脚地表以下3m处取点EP-C,作为新路基填筑全过程超孔隙水压力动态变化监测点。由于原一二级公路地基己基本固结沉降稳定，而两侧地基基本为原状地基，为真实反映这一土体特性，建模时以I区代表远离旧路基荷载作用范围的?g泥质粘土，II区代表旧路基荷载作用范围内有一定固结度的游泥质粘土。下图为桩网结构处治软土地基一二级公路路基单侧式拓宽的有限元计算模型。图1为桩网结构处治软土地基一二级公路路基单侧式拓宽的有限元计算模型。3.安全稳定性可见，无处治措施时，滑动

4、面大致呈通过路堤本体并深入至?g泥质粘土内的圆弧状，而经柱网结构处治后，潜在滑动血尽管仍为通过路基本体及?g泥质粘土的圆弧状，但并未发生于新路基一侧，而是转移至旧路基侧。通常情况下多在新路基外侧坡脚处地基内设置测斜管，监测该断面的侧向位移的动态变化情况以评价路堤稳定性，暗示对于路堤拓宽路段，如采取桩承式加筋路堤技术，仅需验算新填路基侧的稳定性。经桩网结构处治后,有可能于老路基侧发牛滑动，这同然与本文计算模型所取参数直接相关，但仍表明桩网结构处治软土地基路堤拓宽时，应对老路基侧的稳定性予以足够重视。可见

5、，潜在滑动面均大致呈现为连同新路基深入至游泥粘土内部的圆弧状，这说明实际施工时，除了新路基填料选择、压实度控制外，有必要在新路基外侧坡脚处埋设测斜管等开展深层侧向位移动态观测。双侧对称式和双侧非对称式两种拓宽方式，其潜在滑动面均基本上经过新旧路基交界面，且双侧对称式拓宽滑动而亦对称，表明在实际施工中应特别注重新旧路基交界面开挖台阶、横向铺设土工格栅等处理措施，以保证交界面处的良好衔接。单侧式拓宽潜在滑移面稍远离新旧路基交界面，而分离式拓宽则出现于远离旧路皋的新路基外侧，这应与新路基内侧受到旧路基的抵抗

6、阻碍作用有关。双侧对称式拓宽稳定安全系数最高，双侧非对称式拓宽次Z,单侧式拓宽和分离式拓宽接近。对于双侧对称式和双侧非对称式两种拓宽方式，在新路基填筑的过程中，稳定安全系数呈现出先增大后减小的变化趋势，这与通常情况下新建软土地基路堤随着填筑稳定安全系数单调减小不一致，这可以理解为：在旧路基两侧填筑新路基，在一定填筑高度范围内，新路基起到了类似于反压护道的作用，有助于提高路堤稳定安全性；而当新路基填筑超过一定高度后，新路基反压护道作用丧失，路基稳定安全系数开始单调降低。而对于单侧式拓宽和分离式拓宽，在新

7、路基填筑前五层过程中，稳定安全系数变化不一，这可能与仅在旧路基的某一侧进行较大宽度的拓宽有关。但无论哪种拓宽方式，在新路基填筑完毕后其安全系数都达到了最小值，而在工后15年时均有大幅提高。根据Terzaghi有效应力原理，当新路堤填筑完毕时，新施加的路堤自重荷载达到最大，软土地基内产生较大的超孔隙水压，必然导致土体有效应力的减小，从而使得路基稳定安全性急剧降低。但是，随着工后时间的延续，超孔隙水压缓慢消散,土体有效应力也随之增大,土体固结，故工后15年时稳定安全系数相比新路基刚填筑完毕时得到较大幅度提

8、高。运用非线性有限元法，开展衡重式挡土墙修建、新路基逐层分步填筑的动态施工力学行为数值模拟，针对新路基是否加筋、筋材的铺设层位以及衡重台上下方新路基填土压实状况的差异性对新旧路基稳定安全性、滑动面形态、沉降、挡土墙变位等力学响应的影响?哉共问?敏感性分析；结合室内模拟墙体不同主动位移模式下拓宽路基土工离心模型试验成果，考察新旧路基顶面沉降与挡土墙变位的动态?Q合关系。二、公路路基拓宽改建工程实施的基本技术思想公路路基拓宽工程中，当地基承载力良好，能够满足