拓宽路基差异沉降特性和影响因素分析

为了解差异沉降对拓宽道路的影响，应用有限元程序建立了差异沉降的计算模型，分析了拓宽路基差异沉降特性，研究了路基高度、土基压缩模量、拓宽方式和宽度对路基差异沉降以及沉降曲线形态的影响。结果表明，双侧拓宽在差异沉降控制上优于单侧拓宽；最大差异沉降的增加和土基压缩模量的减小不成反比例；受边界条件的影响，路基填土高度越小，拓宽路基顶面沉降曲线越接近“～”形。研究成果对高速公路扩建工程中新老路基差异沉降的处理具有借鉴意义。     

新旧地基不同固结程度对拓宽路基差异沉降的影响

为了解差异沉降对拓宽道路的影响,应用有限元程序建立了差异沉降的计算模型,从沉降和水平位移方面分析了新旧地基不同固结程度对高速公路拓宽路基的影响。结果表明,新旧地基的固结程度差异会影响沉降曲线的形状,尤其对差异沉降的影响较大。当新路基下地基压缩模量不变,改变老路基下地基压缩模量,最大差异沉降从8.89 cm减小至5.35 cm。但当老路基下地基压缩模量提高到15 M Pa以后,沉降的减小程度减弱。当旧路基下地基压缩模量不变,改变新路基下地基压缩模量,最大差异沉降从7.92 cm减小至3.23 cm。当新路基下地基压缩模量提高到10 M Pa时,沉降的减小最为明显,20 M Pa以后减小趋势变弱。     

高速公路改扩建新旧路基差异沉降影响因素分析

新旧路基结合处的差异沉降控制是高速公路改扩建的技术难点之一。若差异沉降值过大,会导致路基遭到破坏,影响路面结构,降低道路的使用品质,甚至危及行车安全。针对上述问题,依托长株高速公路改扩建工程,应用有限差分法建立了数值计算模型,研究了不同拓宽宽度、不同填方高度、不同弹性模量和不同压缩模量4种影响因素下新旧路基不均匀沉降的变化规律,发现距旧路中心6 m范围内拓宽路基沉降较小,6～18 m范围内沉降增幅逐渐增大,新旧路基结合处尤为显著,曲线末尾出现轻微"波谷"状,最大沉降发生在拓宽路基边缘附近。结果表明:拓宽路基的不均匀沉降随拓宽宽度和填方高度的增大而增加,拓宽宽度对沉降的影响较填方高度更显著,随拓宽宽度的增加,最大差异沉降增幅最大值可达89.21%,实际工程中应尽可能选取重度较小的填土或设计合适的拓宽宽度;对比不同的路基弹性模量和地基压缩模量可得,不同路基弹性模量对路基顶面最大差异沉降的影响较小,随路基弹性模量发生改变,最大差异沉降增幅最大值仅为3.58%;对比不同的地基压缩模量可知,最大差异沉降增幅最大值为42.14%,因此,在合理经济范围内,提高地基土压缩模量可显著降低新旧路基不均匀沉降,提高使用寿命。     

不同拓宽方式下路基不均匀沉降特性研究

以广西玉林地区岑溪南渡至陆川公路改建工程为背景,利用ABAQUS有限元软件建立四级公路单侧拓宽、双侧拓宽、挖除重筑3种拓宽方式数值模型,根据沉降计算结果,结合现场实测沉降数据,分析不同拓宽方式下路基不均匀沉降特性。结果表明,单侧加宽时,沉降稳定后,新路基侧路基沉降比旧路基侧大,地基沉降呈U形;双侧拓宽时,道路整体沉降沿路基中线两侧对称,路基沉降逐渐变为U形,地基沉降由W形变为U形;旧路挖除重筑时,路基差异沉降减小,但道路整体沉降增大;现场沉降监测数据比数值计算结果整体大约5 mm,误差控制在10%左右。     

新填土性质对新旧路基变形的影响因素研究

为探究旧路扩建中新填土性质对新旧路基差异变形的影响,通过ABAQUS有限元软件建立旧路扩建模型,计算路基顶面的横向位移与竖向位移,并探究新旧路基差异变形特性,采用正交实验法对新填土重度、压缩模量、内摩擦角以及黏聚力共4种因素进行研究分析。结果表明:道路拓宽后,新旧路基坡脚下的地基均发生了相对集中的横向位移,最大横向位移产生在路基结合部处附近,旧路基会向上隆起,并且最大竖向位移发生在新路基中心靠近边缘的位置;填土性质对新旧路基横向与竖向位移影响的重要性顺序为:重度压缩模量内摩擦角黏聚力,因此,改扩建工程中,应在合理范围内选择重度较小、压缩模量较大的路基填土来减小新旧路基差异变形。     

旧路软基处治欠佳道路扩建后路面裂缝形成机理研究

与一般高速公路扩建工程工后病害主要出现在新旧路搭接位置不同,广三高速公路扩建后在旧路路面出现了大量纵缝及其他病害。结合工程特征分析认为在旧路软基处治欠佳的情况下进行道路扩建,会使原本趋于稳定的旧路地基产生新的固结沉降,不均匀沉降反射到旧路路面从而形成纵缝。基于实际工程,建立相应的数值分析模型。通过研究不同强度旧路地基及扩建前对旧路地基不同区域进行加固的条件下工后路基变形的特征,认为在扩建前对旧路地基进行全范围加固可有效减小旧路地基工后沉降;旧路越弱,旧路地基工后最大沉降位置越靠近道路中线。     

水泥搅拌桩处治桥头过渡段路基沉降控制技术研究

水泥搅拌桩是处治桥头过渡段路基差异沉降的有效措施，而目前水泥搅拌桩的设计往往依靠经验法。为了明确水泥搅拌桩复合地基的作用机理、承载特性及沉降特性，进而进行科学设计和合理应用，基于D-P本构模型，建立桥头过渡段有限元计算模型，分析桩长、桩身模量、桩间距、桩间土模量等计算参数对于桥头过渡段路基差异沉降的影响特性，并对该技术的影响因素进行了综合分析，提出了某高速桥头过渡段路基优化方案，最后以验证精度后的GM(1,1)模型对试验路填筑优化方案进行分析。研究结果表明：桩间距对复合地基承载力的影响最为显著，当1.8 m≤桩间距≤2.0 m时加固区的沉降变化趋势显著，桩间距≤1.6 m时加固区的沉降变化趋势平缓，推荐桩间距选取范围为1.6 m～1.8 m;桩身模量和桩间土模量对承载力影响次之，随着桩身模量的增加，水泥搅拌桩复合地基的沉降逐渐减小，当桩的模量为60～120 MPa时，水泥搅拌桩复合地基的沉降变形相对较小；路基顶面沉降量随桩间土压缩模量增加而趋于减小；以优化后的方案铺筑试验路并进行沉降预估，表明优化后的方案对控制差异沉降具有良好的效果。研究成果可以为桥头过渡段路基差异沉降控制提供理论支持...     

粉喷桩加固高速公路软土地基的应用效果分析

以某高速公路软土路段为例,通过建立有限元分析模型,研究粉喷桩加固软土地基的土体应力及变形规律,并针对粉喷桩加固软土地基效果进行对比分析。结果表明,土体竖向应力分布大致呈斜条状,应力大小沿地基表面向地基底部逐渐增大;地基表面最大沉降最终出现在路基底部中心线,路基外侧地基后出现一定程度隆起;靠近路基中心桩体水平变形较小,靠近路基两侧桩体水平位移较大;粉喷桩加固可降低地基沉降,防止路基外侧地基过大隆起;粉喷桩加固对于减小路基底部两侧土体水平变形效果显著。     

高速公路拓宽路基差异沉降影响因素研究

为了研究差异沉降对高速公路拓宽路基的影响,通过Ansys有限元计算分析软件,建立差异沉降力学计算模型,系统分析路基拓宽方式、填筑高度、拓宽宽度和土基模量对拓宽路基差异沉降的影响。研究结果表明:路基采用两侧对称加宽的方式对差异沉降的控制明显优于单侧加宽;随着路基拓宽高度与宽度的不断增加,路基产生的竖向沉降也在逐渐增大,新路基产生的竖向沉降大于旧路基,最大值出现在新路基路肩位置附近,而旧路基中心线处竖向沉降值最小;随着路基填土模量的不断增大,新旧路基产生的竖向沉降与竖向应力在逐渐减小,新路基沉降大于旧路基沉降,沉降峰值出现在新路基路肩附近。     

旧路拓宽地基差异沉降形成机理及控制对策

依托沪宁高速公路(上海段)拓宽工程,选取典型断面,应用分层总和法进行特征点位的地表总沉降和差异沉降计算,并与有限元计算结果进行比较,确认分层总和法适用于旧路拓宽沉降计算。基于分层总和法的基本原理,针对道路拓宽工程的荷载形式,综合分析初始自重应力场、一次附加应力场和二次附加应力场的分布特征,以及应力水平与压缩模量的关系,指出一次附加应力和二次附加应力相向增长的叠加效应是导致旧路边坡区域浅层地基差异沉降显著的主要原因,土层压缩性高是导致深层地基差异沉降的主要原因。结合道路拓宽工程的施工特点,指出旧路路面区域饱和软土层差异沉降控制应通过新路拓宽区域地基处理改变其二次附加应力场分布,降低二次附加应力水平,减小总沉降量以控制差异沉降。     

软土地基上路基加宽工程沉降变形的数值分析

针对软土地基上高速公路加宽工程中新老路基的差异沉降问题进行了有限元计算,分析新路基作为附加荷载对老路基和地基的影响。计算结果表明,加宽部分路基的填筑将会使得老路路肩与路基中心间差异沉降的产生,极易导致路基纵向裂缝病害。通过参数变化后的计算与分析,建议采用合适的加宽宽度、路基填料和软基处理等措施,控制和降低加宽部分对原有路基沉降变形的影响。     

铁路软弱地基CFG桩加固效果和变形特性研究

针对CFG桩加固铁路软弱地基的效果和变形特性，运用Midas数值分析软件建立二维全断面双线路基模型，分别对施工期地基加固前和加固后6种工况下的竖向位移进行计算。以地基沉降值、路堤沉降值和工后沉降值作为分析指标，说明了CFG桩加固软弱地基的优越性。由于梯形路基附加应力分布不同，沿路基宽度方向地基表面沉降呈“中心大两边小”的不均匀现象。地基压缩层和路堤填料层是地基加固前路基结构的变形关键区，路堤填料层是地基加固后路基结构的变形关键区。桩土之间由于力的分配不平衡存在差异沉降，桩-砂石垫层之间存在最大剪切应变。     

基于有限元模型的拓宽路基沉降规律分析

路基拓宽是目前道路领域中最常见的改建工程之一,在拓宽道路施工及运营阶段,容易产生不均匀变形而诱发各种道路病害。为了获得路基在拓宽后的变形状况,现运用通用有限元程序ABAQUS构建了路基拓宽模型。基于该模型,分析了道路地基顶面在拓宽工程影响下的沉降规律,并在此基础上分析了拓宽宽度、分层拓宽厚度及施工固结时间等因素对道路沉降量的影响。结果表明,路基拓宽后,沉降变形量是从老路基的中心点处开始发生,到新老路基交界处,沉降变形量达到最大值,然后逐渐减小至新路基边缘为0;随着新路基拓宽宽度的增大,地面沉降量也随之增大,且变形曲线更为平滑;每层拓宽厚度对最终沉降量的影响较小,但是其达到最终沉降的值的变形路径不同;施工期固结时间对最终沉降量的影响可以忽略不计,但是对施工后沉降量的影响较为显著。     

基于土工格栅加筋优化技术的高速公路路基加宽技术研究

针对旧路基加宽易导致路基发生差异性沉降而形成裂缝的问题,采用土工格栅加筋来提高路基的稳定性。通过建立加宽路基的有限元模型,获得不同土工格栅加筋对加宽路基的性能提升。结果表明:未加铺土工格栅时,原路基地表沉降曲线呈勺形,最大沉降出现在路肩处;地表水平位移曲线呈S型,以路基中心13 m为界,左侧水平位移指向内侧,最大位移为18 mm,右侧水平位移指向外侧,最大位移28.10 mm。对比不同加铺土工格栅方案对加宽路基性能的优化可以看出,铺设土工格栅来减少路基沉降效果和降低地基中应力获得的效果并不明显,但能够较好地减少路基的水平位移量。从经济角度考虑,采用第1/4/5组合,即下部铺设两层,顶部一层加铺土工格栅具有较好的效果。     

高速公路扩建工程新老路基沉降特性的数值分析

以某绕城高速公路扩建项目软基加固工程为依托，运用有限元数值模拟研究了扩建工程在不同工况下的地基加固效果，同时对开挖方式、开挖坡度、固结度、加宽宽度、软基深度、软基压缩模量等新老路基差异沉降问题的影响因素进行了全面分析，得到新老路沉降的演化规律。     

公路地基路基协同沉降变形机理研究

为了研究盐渍土地区公路地基路基协同沉降变形机理，依托察格高速公路察尔汗盐湖湖心区域盐渍土地基处治试验段，将风积沙和砾石作为路基隔断层，建立数值分析模型，考虑路基与路面分层填筑过程中地基的固结沉降，分析了不同影响因素下地基-路基协同沉降变形规律以及地基路基差异沉降规律，提出了不同路基高度和宽度条件下地基与路基沉降比的取值范围。结果表明:路基沉降与地基沉降线性相关，路基横断面上各点沉降比可视为一定值。     

路基荷载下地基非线性沉降计算

准确合理地确定地基变形参数是路基沉降分析中尚未很好解决的问题,结合压板载荷试验结果和地基应力水平研究了土质路基荷载下地基土体切线模量的分布特征,在路基中心和路肩下切线模量沿深度呈递增变化,在坡脚下切线模量沿深度呈弓形分布,同一深度土体的切线模量沿路基横向均呈倒Z形分布。由分层总和法对中等压缩性土进行非线性沉降分析,结果表明,切线模量法的沉降计算精度远高于压缩模量法。     

振杆密实法加固粉土地基效果试验

为了评价振杆密实法加固粉土地基的效果，对宿（迁）新（沂）高速公路粉土地基采用十字形振杆密实技术进行处理，通过加固前后室内试验和原位测试分析了侧向土压力系数和超固结比等参数的变化；研究了路堤填筑期工作性状，分别基于CPTu原位测试和室内试验得到的压缩模量计算加固后上覆荷载下沉降，并与采用双曲线法基于现场实测资料的预测沉降和瑞典振动翼加固沉降进行对比，以证明基于CPTu测试的沉降计算方法的可靠性；比较加固前后相同上覆荷载下地基计算沉降量以分析地基加固前后路堤荷载作用下控制变形能力的差异；比较了加固前后场地土类别的变化。结果表明：试验场地土层加固后静止侧压力系数提高了40%，超固结比提高到1.8~2.3，出现超固结效应；十字形振杆控制粉土地基沉降效果优于瑞典振动翼，基于CPTu测试确定土压缩模量的方法能较好地预测地基沉降，在相同高度填土荷载下，加固后地基沉降比加固前减少约25%；加固后场地指数提高，特征周期减小，场地土类由软弱土提高为中软土，场地类别由Ⅳ类提高为Ⅲ类，在不影响建筑物基础抗震要求的情况下，可大幅降低建设投资。     

软土地区高速铁路路桥过渡段管桩与桩帽加固施工研究

基于某沿海高速铁路采用管桩+桩帽加固路桥过渡段深厚软土路基，建立土-路基-桥台-桩基的三维有限元模型，对高铁路基加固后的桥台及台后过渡段路基的变形特性进行分析，并与实测值对比分析。结果表明：采用管桩和桩帽组成的新型结构对路基进行加固，可较好地控制桥台和路基的沉降，缩短沉降稳定时间，可用于无砟轨道路基软土地基加固。     

强夯工艺降低拓宽路基差异沉降效果研究

在现场测试、室内土工试验及工后沉降监测的基础上，结合理论和数值分析，对强夯加固拓宽路基及降低新老路基差异沉降的效果进行研究，得到强夯后路基平均下沉0.245 m，地基土固结度达到57 %，其新老路基沉降量均满足规范要求。