公路软基沉降规律的现场试验研究

为了研究公路软基沉降特性,文章结合四川达渝高速公路建设工程,现场观测了填方路堤土压力、路基沉降以及空隙水压力变化情况。结果表明:路堤填方施工过程是随机增加的,引起的沉降变形规律的不确定性。路基、路堤沉降的发展过程与荷载和时间都有关系,表明土体既有压缩变形,也有固结变形和流变变形。原状地基,尤其是软基的沉降量远大于填方土体的沉降量。填方路堤土体本身的最终沉降量沿横断面是中间大、两边小。填方路堤土体的自身沉降值是下部大于上部。对于基础面积较大,软土层深度相对基础宽度不大,以一维固结理论是可靠的。     

塑料排水板超载预压处理下高速公路软基沉降的数值模拟

通过对某核电站进厂公路塑料排水板超载预压处理路段调研工程地质条件,得到土体参数,采用等价竖墙法建立有限元模型,分析软基沉降过程中路堤有效应力、超孔隙水压力和沉降的变化情况。结果显示在填土开始至达到设计填土高度过程中,土体内的超静孔隙水压力增大。超静孔隙水压力的增大会导致路基土体的有效应力减小,进而降低土体的抗剪强度,影响路基稳定。因此路基填筑过程中应加强沉降以及侧向水平位移的监测,确保路基的稳定。同时通过现场沉降监测的结果验证了有限元模型的合理性,证实等价竖墙法用于解决塑料排水板超载预压处理下公路软基沉降模拟的合理性。     

细粒土路基平衡密度状态分析

为掌握细粒土路基的平衡密度状态及其变化原因,统计分析9条高速公路路床顶部的压实度和含水率检测资料,对3条黄泛区高速公路路基的压实度、含水率以及1条高速公路的路基模量进行全断面深度检测,并开展非饱和细粒土的湿化试验和弹性恢复试验。现场实测发现：在役路基除了实测含水率较最佳含水率有0~13.8%的增加外,相应的压实度出现了0~10%的线性衰减;其中,路床区、上路堤以及受水位波动影响较大的路基底部的压实度降低十分明显,而下路堤上部区域压实度基本维持不变甚至有所增大;路基压实度的变化与土的含水率密切相关。非饱和土三轴试验结果表明：土体湿化过程中,吸水导致体积膨胀和压实度衰减;当路床土吸湿至平衡湿度（含水率为18%）时,土体压实度降低5.07%。弹性恢复试验结果表明：压实路基土因变形恢复导致路基密度衰减;低含水率、高压实度和低上覆荷载条件下的弹性恢复较大,压实路床土弹性恢复导致的压实度降低值最大为0.5%;综合湿化和弹性恢复结果来看,两者占黄泛区路床区压实度衰减总量（约7%）的79.6%;此外,路基剪切模量的原位实测值较相同物理状态下的室内重塑土结果平均高出了60.64%,表明运营多年的高速公路路基土具有一定的结构性。因此,既有路基的评价应该同时考虑路基湿度增加、密度降低以及土体结构性等综合因素。     

桩承式路堤土拱效应及承载特性演化规律

桩承式路堤被广泛用于软土地区的路基沉降控制,分析路堤土拱效应是获得其承载和变形特性的关键。通过开展桩承式路堤土拱效应物理模型试验和三维弹塑性有限元数值模拟,研究桩土差异沉降条件下路堤中土拱形成过程和承载特性变化。研究结果表明：随着桩土差异沉降增加,路堤内应力分布不断变化,桩顶处竖向压力呈增大—减小—稳定的趋势,而桩间土处竖向压力则不断减小直至稳定。当土拱完全形成后,路堤内存在一个等沉降面,该面上方土层沉降均匀,该面下方土层表现为不均匀沉降,等沉降面与桩顶的竖向距离约为桩间距与桩宽之差的2倍。     

高填方路堤工后沉降理论预测模型研究

依托黄土高原地区典型城西环路高填方路堤工程,对高填方路堤施工后沉降进行长周期变形监测和系统分析,并采用5种理论沉降预测模型进行回归对比分析。研究结果表明:采用半填半挖的高填方路堤,填土深度较大的路肩区域土体沉降均大于相应深度行车道区域土体沉降,沉降周期经过11个月后才趋于稳定;受原地形横坡较陡和回填厚度大的影响,路肩区域表层土体沉降明显较大;由于路堤冻胀影响,导致了路堤出现累计沉降出现降低的阶段性反常现象;指数理论沉降预测模型能更好地反映黄土高原地区高填方路堤的工后沉降变化规律,可以为类似工程科学合理的预测工后沉降提供参考。     

高速公路路基沉降与施工控制研究

针对高路堤高速公路,控制沉降是提高公路寿命的主要因素。在施工过程中,需对路基填筑速率以及各步骤施工时间进行掌控。以洞新高速公路DK86~DK93为工程实例,对施工过程中路基水平位移与竖向沉降进行了监测,建立了灰色预测模型,通过研究得出以下结论:DK86~DK93段公路在路堤填筑初期,其路基沉降速率约为10 mm/月,路堤填筑后期沉降速率减小,约为5 mm/月。路基沉降速率连续两个月不超过5 mm/月进行底基层、基层施工,连续两个月不超过2 mm/月进行面层施工。经灰色预测模型可知DK86~DK93段公路在路堤填筑完毕后2个月其沉降速率达到5 mm/月以下,路堤填筑完毕后3个月其沉降速率达到2 mm/月以下。由此得出结论此段高速公路在路堤填筑完毕后2个月可进行公路底基层、基层施工,路堤填筑完毕后3个月后可进行公路面层施工,以保障工程质量。     

高填方路堤PHC管桩加固软土地基土拱发育演化特征研究

依托京滨铁路宝坻至滨海新区段JBSG-3标段的建设项目工程,基于现场原位试验,分析在含有软土地层的崎岖地形下填筑大于30 m的路堤,加固高填软基路堤中土体的土拱演化规律,探究预应力高强混凝土（PHC）管桩在高填方路堤中抑制土拱效应的效果。研究表明：群桩（管桩）能够有效地提高桩间土体的承载性能;地基加固方式深受基底压力分布规律的影响,当基底压力呈非均匀分布时,会导致桩间土压力过大,极端情况下局部超过地基承载力设计值;压实桩端土体导致桩间土压力上升和桩承荷载下降现象,若荷载较大时,也存在桩端产生“刺入”现象,引起桩间土沉降速率低于桩体沉降速率;管桩复合加固高填方路堤中土体的土拱演化规律的关键因素是持力层和荷载强度,若桩端产生刺入情况会引起土拱骤停,导致桩间土剪切破坏,引起高填路基整体变形,进一步加深桩体形变量,可通过设置连梁来减少桩体不均匀形变,提高其整体稳定性。     

高速公路高填方路堤差异沉降特性研究

为了研究高填方路堤差异沉降特性,本文以某高速路堤为例,采用ABAQUS有限元软件,就不同填方高度、不同路基土压实度和不同填筑材料对高填方路堤差异沉降特性进行了研究。得到主要结论如下:高填方路堤的最大沉降值出现在路堤中部;随着路堤填筑高度的增加,路基最大沉降值明显增大,且沉降的速率也随填筑高度的增加而增加;提高路基土的压实度,有利于路堤土差异沉降的改善,但改善程度非常有限;改善路堤填土的力学性质是减小路基压缩沉降非常有效的措施之一。     

布袋注浆桩及改良土路堤本体施工技术

以甬台温铁路为例，着重介绍了当软土与硬土、卵砾石土呈互层状时布袋注浆桩加固深层软土地基的施工工艺和改良土路堤填筑的施工技术，以及相应的路基沉降监测、沉降分析和信息化施工。经实践证明，采用布袋注浆桩进行基底处理，改良土填筑路堤本体，并通过路基沉降监测信息指导施工，路基沉降得到有效控制，可以较好地满足设计要求。     

泡沫轻质土路堤底部基底压力分布特征及影响分析

泡沫轻质土是近几年广泛应用于高速公路路堤填筑等方面的一种新型轻质材料。考虑到泡沫轻质土路堤填料与传统路堤填料之间较大的差异性,结合广佛江一期试验段现场监测资料,采用数值分析方法对不同弹性模量下泡沫轻质土路堤底部基底压力分布特征进行了研究。结果表明:随着泡沫轻质土路基浇筑高度及弹性模量的增加,基底压应力分布不均匀性逐渐增加,所受拉应力及弯矩也逐渐增大;地基底面最大沉降及差异沉降量随着路基弹性模量增大逐渐减小,趋向于整体下沉。     

预应力管桩处理深厚垃圾填埋地基设计与研究

垃圾土的高压缩性、低承载力、不均匀性及组分复杂等特点为深厚垃圾填埋场处治的难点问题。针对某高速公路路基穿越深厚垃圾填埋场的情况，选取处治深度大、工后沉降小、施工速度快的预应力混凝土管桩（PHC桩）技术处治垃圾填埋场地基；通过布设土压力、位移、沉降、孔隙压力等传感器的路基监测系统，对施工期及完工后的PHC桩及路基的力学行为进行全过程监测。经研究发现：针对厚度达到38.3m、有机质含量5～22%、天然容重13-17kN/m3、压缩模量0.3-5Mpa、黏聚力接近于0、桩间土承载力90-110kPa、具有腐蚀性的垃圾填埋场采用PHC桩处理后，大部分荷载由PHC桩承担，孔隙水压力在100天左右消散，路基最大沉降约80mm，填筑完成127天后路基沉降趋于稳定。由此表明PHC桩技术能显著提升深厚垃圾填埋场的地基承载力。该技术及全过程监测系统综合治理方案可为公路行业处治深厚垃圾填埋场提供参考。     

季冻区路基土的能量损伤演化模型研究

依托辽宁阜新某公路路基土样,进行冻融循环试验及三轴压缩试验,分析不同含水率、围压、冻融次数下的弹性能变化规律;基于能量衰减定律,建立能量损伤演化模型,探索季冻区路基土的损伤规律。结果表明：含水率较高时试件应变与弹性能正相关,弹性能随冻融次数和含水率的增加而平顺,含水率较小时弹性能迅速升高出现峰值,然后逐渐减小最后趋于平稳;在围压加持下,随着应变的增加弹性能整体呈现先增大至峰值点后减小并趋于稳定的变化趋势,曲线相同应变位置的弹性能值随围压的增大而增大;能量损伤演化模型曲线与试验曲线吻合度较高,为季冻区冻土路基灾害防治提供了理论依据。     

采用综合处治措施解决软基工后沉降引起路基路面病害

京珠高速广珠北K22+900～K23+120段基底分布厚度13～20m的软土,具有典型珠江三角洲地区淤泥特性。施工时采用袋装砂井进行等载预压,路堤为吹填砂和包边土组成,高度4.6～6.0m。通车后路基出现下沉、开裂病害,通过工后监测数据,该路段土体水平位移较大,路基稳定性存在隐患。通过路基稳定性处治、路面裂缝注浆处治和路面裂缝处治后,路基已稳定,裂缝已基本灌满,路面行车畅顺。     

水泥改良粉细砂地层路基沉降及受力特性研究

以浩吉铁路为依托,通过理论分析、数值模拟和现场监测等手段,对粉细砂改良地层的变形和受力特性进行研究。结果表明:改良后的粉细砂地层能够有效降低路基的沉降和动应力,并保持稳定;路基两侧的沉降随时间逐渐增大,在达到峰值后发生小幅回弹并趋于稳定,而路基中心的沉降表现为明显的早期迅速增大,增长放缓和趋于稳定的三阶段特性;路基中心的静土压力在时间上表现为波动变化,在空间上随着深度的增大而近似线性增大。     

镍铁渣加筋路堤填筑方法及足尺试验

通过室内试验和现场足尺试验研究了镍铁渣加筋路堤的填筑方法及应用效果。首先，通过现场取样测试了广青镍铁渣的化学成分、环境影响特性及其工程材料特性。其次，提出了基于土工格栅加筋和改性土包边的镍铁渣路堤断面形式，总结了施工工艺。然后，开展了镍铁渣加筋路堤现场足尺试验，获得了镍铁渣加筋路堤施工期及工后的沉降量、水平位移、土压力及孔隙水压力的变化规律曲线。结果表明：土工格栅加筋填筑后的镍铁渣密度为1.76~1.88 g·cm^-3，平均压实度可达93.0%。各层镍铁渣的沉降主要发生在施工期，工后沉降和沉降速率均较小。施工期最大沉降为26.24 mm，发生在路堤中部第2层镍铁渣处，小于预测值40.60 mm；实测路堤总沉降最大值为55.51 mm，小于预测值73.50 mm。上路堤施工导致第5层镍铁渣局部产生了29.64 mm水平位移，但工后各层镍铁渣的水平位移几乎为0。各层镍铁渣底的土压力呈阶梯形变化，土压力实测值与理论值吻合较好；上路堤施工对第4，5层镍铁渣影响较大，可在下路堤顶面以下1.5 m范围内增设土工格栅。厂区重车荷载传递到各层镍铁渣底的附加应力较小，路堤安全稳定性较好。上述研究表明，广青镍铁渣属于一般固体废弃物，排水性良好，浸水膨胀率低，对环境无毒害，经加筋处治后，可直接入场（非预处理）填筑，其变形和稳定性均满足路用要求。     

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。     

盾构下穿对既有铁路路基影响的模型试验研究

为研究盾构隧道开挖对既有铁路路基的影响,基于相似比理论建立室内大型试验模型,模拟盾构开挖扰动作用下周围土层及既有铁路路基的受力变形过程。结果表明:模型试验能较好地反映盾构下穿对土层及地表线路的影响;盾构隧道轴线方向各土层土压力变化较两侧明显,其中在一倍洞径范围内土体是受扰动影响的重点区域;模型试验中盾构下穿开挖导致既有线路沉降变形呈近似线性,若增加埋深,既有路基沉降速度及沉降量将大幅降低。建议在盾构施工前对既有铁路的下穿段路基进行加固,确保行车安全。     

堆载预压法处理道路软基的效果分析

本文通过广州市一条堆载预压 7年的道路工程资料研究 ,发现软基区填方路堤在 2 .5～ 3.0m间存在一临界高度。路堤低于临界高度时 ,路基沉降量随路堤增高增加缓慢 ;路堤高于临界高度时 ,路基沉降量随路堤增高迅速增加 ;但路堤高度一定时 ,软基沉降量随软土层厚度变大增加缓慢。堆载 7年后 ,在原埋深 3.0m以上的软土的物理力学性质改善 2 7%～ 6 9% ,3.0m以下软土的物理力学性质改善 1%～ 5%。     

胶新铁路软弱土路基实测沉降与预测分析

基于胶新铁路路基沉降监测和预测研究,分析了试验段软弱土路基的实测沉降及其变化规律,并对各断面在通车前后的累积沉降进行对比,研究发现:在路堤自重作用下,路堤各部分土体均表现为沉降变形;线路上碴和铺轨阶段沉降较大;正式通车3个月后,路基在自重和列车动荷载作用下,沉降较大;选用不同的预测方法拟合同一工程的不同阶段,能得到更确切的沉降信息,使之服务于工程需要。