改扩建软土路基的变形分析与控制对策

针对典型公路的改扩建工程,通过现场原位试验对比研究了新老路基地基土体的差异性,老路基土体力学性质整体好于新路基,但这种差异主要表现在浅部一定深度范围内,且随老路堤高度增加而增大,超过这一深度范围后,新老路基土体力学性质差异不大。借助数值预测方法,分析了拓宽路基在运营期的沉降变形和可能引起的路面病害。结果表明:未经处理的软土地基会引起路基较大的工后变形,同时带动老路基产生固结沉降,影响新修路基的稳定性;而新老路基土刚度差异较大时,易导致新老路基产生过大的差异沉降。防治工程病害的关键在于提高路基的整体强度和稳定性以及新老路基的变形协调控制。     

山区拓宽公路挡土墙路基的受力与变形特征分析

采用数值计算方法,分析了山区拓宽改造公路挡土墙路基的受力与变形特征。有限元分析结果表明,山区公路填方拓宽工程中,路基顶面沉降曲线呈“勺子”形状,区别于新建公路的抛物线形沉降曲线;与一般公路路基拓宽工程不同,山区拓宽公路不仅要重视新老路基结合部位的处治,新路基与挡墙结合部位的处治也不能忽视;山区公路填方拓宽路基外侧挡墙土压力的分布基本呈抛物线形状,不同于经典土压力理论得出的三角形土压力分布形式。通过分析路基拓宽宽度、老路路堤边坡坡度、新老路基路基材料性能等因素对路基受力的影响,揭示了山区拓宽改造公路新老路基不协调变形及挡墙的受力与变形特征规律。     

高速拓宽软土路基差异沉降数值计算及监测分析

路基差异沉降控制是软土地区高速拓宽工程中的关键性技术问题之一,本文以北方某高速拓宽工程的试验段为例,运用ABAQUS软件进行了拓宽软土路基变形的有限元数值计算,并与路基现场变形监测数据进行对比分析,数值计算与实测结果基本吻合,结论一致地反映了路堤填筑初始阶段新路基的沉降速率较大,旧路基在填筑后期才产生较明显的附加沉降变形; 路基变形在拓宽侧呈现明显的"沉降盆"效应,新、旧路基的差异沉降是造成路基路面纵裂的主要因素; 桩端地基土呈现出较明显的侧向挤压效应,则表明采用带帽PTC桩复合地基中用于减沉时,桩端应置于具有较高承载力的有效持力层上。     

山区公路拓宽路基与衡重式挡土墙动态相互作用的数值模拟

针对山区公路路基拓宽改建的特殊性,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、加筋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开展参数敏感性分析。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耦合关系。在山区公路路基拓宽改建动态施工中,挡土墙的变位和新旧路基顶面沉降、差异沉降相互耦合,呈正相关关系。衡重台下方新路基填土压实不足会导致新旧路基顶面差异沉降增大。挡土墙主动外倾诱发新旧路基顶面产生较大附加（差异）沉降,宜对新路基自重压密作用造成的差异沉降予以适当修正放大后进行上承路面结构设计。     

基于双曲线模型的采空区路基变形监测预警系统的建立

通过采空区域高速公路路基地表沉降变形的现场监测,建立了路基沉降变化观测值数据库,基于实测数据,建立了地表沉降变形预测模型,研发了路基沉降变形监测预警系统,并进行了公路路基工后沉降变形的预测分析,最终生成沉降预警报告。     

高速公路扩建工程软基拓宽的沉降监测与分析

高速公路拓宽建设中新老路基特别是软土路基的固结沉降与力学性质的差异将引起严重的路面开裂,因而控制其差异沉降、防止拼接处路面开裂成为扩建工程软基处理中的技术关键。针对采用薄壁管桩和粉喷桩处理的软基路段,选取具有典型地质条件及较高填方的断面,通过埋设地面沉降板,对拓宽路基及新老路堤结合部进行了为期9个月的沉降动态监测。监测结果表明,拓宽路基的累计沉降及差异沉降均很小,后期沉降速率小于控制标准,为新老路基差异沉降的评价提供了依据;薄壁管桩用于处理埋深大、层厚大的拓宽软基及粉喷桩用于处理埋深浅、层厚较小的拓宽软基具有各自的适用性,拓宽后的新老路基已形成整体性强的复合地基,达到了路基拓宽的理想效果。     

路基拓宽工程的基本特性分析

基于非线性有限元方法, 对路基拓宽工程的基本特性进行探讨。对比分析表明: 拓宽部分竖向沉降与侧向位移的数值明显大于旧路基的相应值,且侧向位移在新旧路基结合处取得最大值,这必然导致新旧路基结合处容易出现拉应力区,从而形成常见的纵向裂缝。对于指定的拓宽宽度来说,在路基两侧进行拓宽比仅在某一单侧拓宽更容易减小新旧路基的沉降差,工程实际中应尽量在旧路基两侧同时进行拓宽。路面竖向沉降的峰值随着土体变形模量的增大而减小,随着土体重度的增大而增大。路基的稳定性随着土体黏聚力或内摩擦角的增大而增大,随着填土重度及车辆等效均布荷载的增大而减小。工程实际中应尽量选用重度小、变形模量大且强度高的土体作为路基拓宽部分的填料。     

青藏公路普通填土路基长期变形特征与路基病害调查分析

基于长期监测系统2004－2011年现场监测数据,系统分析青藏公路近年来冻土路基变形特征及路基病害原因。结果表明,目前青藏公路普通填土路基变形主要以融沉变形为主,且沉降变形仍将继续发展。根据路基各部位变形速率的差异性,可以将路基变形划分为均匀与不均匀变形两大类。路基平均沉降速率在2～55 mm/a之间,河流沟谷地带路基变形速率最大,山区路基变形速率次之,其他地貌区路基变形速率最小。路基纵向变形对路面影响较大,主要形成波浪等病害,对道路行车舒适性与安全性有较大隐患。路基横向变形主要产生路基纵向裂隙病害,导致路基向变形较严重一侧坍塌,对路基整体稳定性有较大影响。通过2012年对青藏公路路基病害的调查研究发现,青藏公路多年冻土区路基优、良、中、次、差的比例分别为57.39% 、28.12%、9.71%、4.60%、0.17%。通过对青藏公路普通填土路基长期变形特征的分析,期望为青藏公路的整治维修提供参考,同时为未来青藏高速公路的设计和维护提供依据。     

高速公路拓宽工程沉降控制复合地基优化设计

按沉降控制设计理论,结合有关公路设计规范、路面功能性和结构性的要求以及有限元法分析路基差异沉降引起路面附加应力的计算结果,提出了采用工后路基路拱横坡度变化小于等于0.45 %作为软土地基上高速公路拓宽工程的容许新老路基差异沉降控制标准。采用有限元法对佛山-开平高速公路拓宽工程标准断面进行分析,采用不同参数计算出水泥土搅拌桩复合地基的新老路基差异沉降。根据沉降控制标准,优化出既满足新老路基差异沉降控制要求,又效益最优的高速公路拓宽工程软土路基水泥土搅拌桩处理的设计参数,即工程水泥土搅拌桩采用面积置换率为8.9 %(对应桩间距1.6 m),桩长8 m,桩径为0.5 m,水泥掺入比为15 %;实际使用时,考虑桩土存在一定的不协调,可适当提高桩体面积置换率达10.1 %（对应桩间距1.5 m）。     

填方路基中影响沉降的关键因素

文章利用弹塑性有限元方法建立了路基与地基的模型,采用分层加载的方法,选用弹性模量、粘聚力、内摩擦角作为参数,模拟出路基与地基在施工各阶段的应力与变形沉降的真实过程。提出一个观点:地基在外荷载作用下的沉降变形是公路变形的主要部分,而路基本身压缩变形量很小。在满足规范要求施工情形下,公路沉降变形量的绝大部分是地基变形,所以地基变形应受到足够重视。     

宜黄高速公路荆沙公铁立交桥路段变形规律

高路堤侧向滑动、桥台破坏已成为高速公路主要工程病害。荆沙公铁立交桥路段路面与路堤变形严重,对4个变形监测断面、32个地表位移监测点、8个地下水平位移监测孔的数千个观测数据的统计分析表明,该路段在观测期内产生了明显的沉降和水平位移,并具如下规律:路肩以内的填土体自身固结基本完成,由于固结而产生的沉降很小;水平位移较大的监测点处由于水平位移所诱发的沉降较大,并由此产生纵向裂缝;最大变形深度为5m,除局部边坡失稳外,绝大部分路堤趾部基本稳定,路堤的变形仅限于其内部;边坡上各监测点的变形远远大于路肩、趾部,边坡下部又较上部显著,说明路堤变形主要危险在于边坡的侧向变形,而边坡则通过滑塌调整其稳定性。     

铁路路基病害类型、机理及检测与整治技术

针对既有铁路的特点,分析了常见铁路路基病害的类型、机理;提出路基病害的检测应运用现代化检测工具,采用原位和区段测试相结合的方法;针对路基病害整治技术的复杂多样,整治具体路基病害的困难性,指出了铁路路基病害智能管理系统能较好地解决此问题。     

青藏公路铺筑沥青路面后路基下多年冻土的变化

由于黑色沥青路面强烈吸热,使多年冻土区内约６０％路段的路基下人为上限逐年下降,造成冻土在垂向上呈不衔接接状,形成融化核,它加剧了路基不均匀沉陷,最后导致路面破坏,一路段路基下冻土类别发生变化或多年冻土层已完全融化。     

潜蚀作用导致岩溶塌陷地质灾害的实例分析

淳安县某村于2005年2月初发生民房墙体开裂、地面裂缝、砼路面层与路基脱开、施工缝拉裂等地质灾害现象。从破坏特征看,该灾害应属于地面沉降,但却不具备发育通常概念“地面沉降”的地质环境条件。文章根据灾害区附近灰岩溶洞较发育、表部松散层厚度较大等条件,认为灾害由地下水潜蚀作用引起,并试图恢复其作用机制。指出如不加以治理,可能造成灾难。     

秦沈客运专线A14试验段软土路基加固技术研究

介绍了秦沈客运专线A14试验段软土路基工程设计施工情况。通过对各种地基处理路段沉降观测,探讨了软土路基沉降特征,推测出其最终沉降量和沉降速率,并分析了软基处理措施与沉降的关系。结果表明：软土路基沉降受加荷影响很大;采用碎石和粉喷桩处理后地基沉降量比其它处理方法要小;在松软土地层,控制填土不是主要问题。     

基于实测的软土路基沉降时效研究

软土路基的稳定性对公路的性状与运营质量具有举足轻重的作用,它与路基的内部结构、成分、体量、外界环境有着密切的关系。通过布设边桩点、埋设沉降板、布设测斜管的方式进行沉降观测。在大量的实测数据基础上,运用回归分析原理,对软土路基的沉降时效问题进行了整体性研究,总结出环太湖流域软土路基沉降时效的经验型数学表达式。从锡澄高速公路软土路基沉降时效的预测效果来看,预测结果和实测数据较为吻合。     

徐州矿区采空塌陷区公路工程地质灾害与防治对策分析

煤矿采空塌陷是影响徐州地区区域规划与交通建设的重要环境岩土工程问题。本文对徐州东部、西部及北部矿区的工程地质特征进行了研究,并分析了采空塌陷区公路灾害类型与特点,提出了相应的灾害防治对策。     

修正双曲线法在路基沉降变形初期阶段的应用探讨

结合某高速公路A、B两段路堤完工后的前期沉降监测成果，并通过最终沉降变形预测结果之间的对比以及预测结果对监测成果的拟合对比，对修正双曲线法在沉降变形初期阶段中的应用问题进行了初步探讨。     

青藏铁路多年冻土区沼泽化斜坡路基稳定性分析

青藏铁路多年冻土斜坡段路基稳定性对铁路长期运营具有潜在的威胁,分析评价当前和未来斜坡路基稳定性可指导路基工程的正确设计和施工,从而保证铁路的安全运营。多年冻土地温变化使斜坡路基稳定性分析不同于普通土路基,其冻融交界面位置是制约斜坡路基稳定性的关键所在。通过对安多试验段3a来的地温监测,分析路基地温变化规律,并预测了未来50a内试验段地温的变化趋势,建立了当前和未来条件下的斜坡路基稳定性模型,计算分析了斜坡路基的稳定性。通过上述研究,取得以下认识和结论:(1)铁路路堤的填筑,引起多年冻土温度场重分布;由于坡向不对称和几何不对称,使得地温场存在不对称;(2)依据冻融界面位置和活动层的地温特征将冻土路基划分为4个不同时期,即冬季严寒期(1~2月)、春夏融化活动期(3~8月)、最大融深期(9~10月)及回冻活动期(11~12月);通过计算对比分析,每年最大融深期的稳定性系数最小;(3)数值分析的预测结果表明,20a以后,安多段试验段路基的多年冻土完全退化,在所预测的第10年最大融深期稳定性系数最小。