高填路堤沉降变形规律研究及压实技术课题成果简介

西部课题“高填方路堤沉降变形规律研究及压实技术”针对高填方路堤典型病害、高路堤沉降计算方法、高路堤工后沉降预估方法、以及典型填料压实技术等方面进行了较为系统深入研究,取得了较丰富的成果.本文对该课题主要研究工作和研究成果进行了介绍,供同行参考.     

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。     

基于超限学习机的黄土高路堤预拱超填研究

黄土山区公路建设存在大量V形冲沟,使路基产生过大工后沉降,为解决工后超标准沉降问题,减小工后沉降处治成本,需设计路基预抛高（预留沉降量）,使公路交工验收时高程符合设计要求。现行规范对如何布设预抛高没有明确说明,因此有必要研究黄土高路堤沉降分布规律,提出其预拱超填方法,针对此类问题依托渭武高速公路工程,通过对试验路历时2年多的沉降观测,得到路基施工期、路面施工期及公路通车1年后的路基沉降数据,提出黄土高路堤沉降随时间和空间的分布规律,得到路堤沿时间及纵、横断面的沉降分布特征,为黄土高路堤填筑末期预抛高的布设形式奠定了基础;基于超限学习机算法,建立黄土高路堤工后沉降预测模型,利用实际沉降观测数据与模型预估结果进行对比,采用平均绝对百分误差对预测结果精度进行评定;最后,通过定量分析填土高度、施工速率、路面重力、路基路面验收时间及交通量修正对路堤工后沉降的影响,提出基于可靠度的黄土高路堤预抛高预测模型及公式,据此给出基于超填平衡的试验路纵、横断面预抛高设置方法,并通过工程实例,验证预抛高模型及公式的准确性。研究结果表明：该沉降预测模型精度良好;研究结果可为黄土地区高填方路基填筑末期预抛高的详细布设提供参考。     

黄土高路堤沉降过程及变形规律的原位试验研究

借助大型原位试验,研究了黄土高路堤自身沉降过程受地形条件、填土高度、施工速率的影响及层间填土相对位移的变化特征,进而获得了黄土高路堤施工过程不同阶段的沉降过程及其发展变化规律。研究表明:路堤沉降分布不仅受填土荷载大小及地形条件影响,而且受填土速率影响也较大;路堤施工期沉降随填土增加呈近似线性变化,工后沉降随时间呈负对数曲线关系,并受到填土(加荷)速率的直接影响;路堤填土自身沉降以施工期沉降所占比重较大,最大值发生在路堤1/3～1/2高度范围内。     

浅谈轻质填料在路基中的应用

为减少路基沉降,通常采用轻质填料填筑路堤,其中常用的填料有粉煤灰、土工泡沫塑料和泡沫轻质土。通过工程实例,介绍了这3种填料在路堤中的填筑方法,并结合不同路堤高度、不同填料的工后沉降量及工程造价,对工程设计方案进行了比选。     

红层软岩高填方路堤工后沉降数值模拟

依托云南楚姚高速公路红层软岩高填方路堤工程,建立典型边坡断面模型,对路堤工后长期沉降进行数值模拟。结果表明：路面最大沉降和最大不均匀沉降随压实度的增大呈现出减小的趋势,随着含水率的增加呈现出“先减小后增大”的趋势。因此,适当增大填料的压实度,使用非饱和（最优含水率）状态的填料,可以较好地控制高填方路堤的长期沉降,达到规范要求的质量控制标准。同时,进行高填方区域堆载预压,完成路基早期工后沉降,可减少通车后的长期沉降。堆载高度的选择应综合考虑成本和效益,根据填方高度和现场条件,选择合适的堆载高度。     

非软弱地基路基沉降变形的分析研究

利用ADINA有限元软件,采用摩尔-库仑模型,对非软弱地基路基的沉降进行了模拟计算。考虑路堤逐级加载过程,得出非软弱地基路基的沉降时间曲线和部分沉降规律,即：路基的沉降变形主要发生在施工期间,其工后沉降相对较小;路基面的竖向变形主要来自于地基的沉降,路堤堤身的变形量相对较小,对于黏性土填料约占总沉降量的0.5%。     

基于FLAC3D的高填方路堤施工期变形分析

鉴于高填方路堤对地基承载力要求高且在填筑过程中易发生大规模沉降,采用FLAC3D对高路堤施工期的路基中心处竖向沉降和路基坡脚处水平侧向位移进行模拟,分析了影响高路堤施工期变形的主要因素。结果表明,路堤中心处沉降量、坡脚侧向位移都随路堤土高度和重度的增加而增大;但随着路堤土弹性模量的增大,路堤中心处沉降量逐渐减小,而坡脚侧向位移逐渐增大,且二者随模量变化的趋势并不显著。     

淤泥地基路堤施工沉降监控实践

在软土地基上修建路堤,要着重解决地基稳定和路堤沉降问题。文章结合实际工程,根据预测的工后沉降,控制路堤填筑过程中填土速率,制定相应的路堤沉降监控方案,对路堤的沉降及稳定进行监测,并进行分析评估,以保证工后沉降在允许的范围内。     

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。     

黄土填料高填方路堤工后沉降变形规律的试验研究

以分层碾压和重锤夯实综合处理后的黄土填料高填方路堤为研究对象进行原位沉降变形监测试验,分析高填方路堤的工后沉降变形规律及主要影响因素。试验结果表明:路堤工后总沉降的主体是填方体的沉降,且自下而上各填土层的单位沉降量逐渐增大;填方体各层填土的沉降随时间呈现阶段性增长,最终趋于稳定;填土高度和地形是填方体工后沉降大小的重要影响因素;填方体工后沉降与时间呈对数关系,依此提出填方体工后沉降的预测公式,与实测值吻合较好。     

高填石路堤沉降的灰色优化-马尔柯夫预测模型

高填石路堤的沉降变形包括填石体施工期的沉降变形和工后沉降变形。在灰色理论的基础上,建立高填石路堤沉降的等步长灰色微分方程,采用优化理论,建立误差目标函数,利用最小二乘法,求得微分方程的系统参数,并引入Markov原理,利用一步转移矩阵预测高填石路堤的沉降发展规律。某高填石路堤实测结果分析表明,灰色优化-马尔柯夫模型比常规的GM(1,1)预测模型预测精度有较大的提高。     

建筑垃圾混合料在路堤填筑中的应用

为研究建筑垃圾混合料填筑路堤的沉降特征,依托兰州南绕城高速公路建设项目,开展土工离心模型试验。试验结果表明:建筑垃圾填料路堤总沉降和工后沉降随压实度的提高而降低,压实度分别为88%、91%、94%、97%时,12 m的建筑垃圾填料路堤工后沉降分别为7.13、6.45、4.94、4.25mm;建筑垃圾混合填料路堤工后沉降和路堤高度存在一定的线性关系。建筑垃圾和黄土配合比为4∶6的混合料可直接用作路堤填料,考虑工程成本和施工因素的影响,路堤压实度宜控制在94%以上。     

无砟轨道中低压缩性土地基高路堤变形控制分析

路基工后沉降合理控制已成为影响路基工程方案、投资和运营安全的关键因素之一。根据典型高路堤工点的设计,结合实际施工填筑及沉降观测资料对中低压缩性土地基高路堤变形特点及工后沉降控制效果进行了分析和探讨。结果表明,对于地质条件良好、填高10.0～16.5 m的高路堤,采取相应措施后工后沉降能满足规范要求,路基平顺性良好。     

娄衡高速红砂岩工程特性及高填路堤稳定性分析

受经济及工期的制约,在山区修建高速公路会采用红砂岩作为高填方路基填料,为确保高填方路堤的稳定性,有必要对红砂岩的工程特性做一定的研究,继而提出相应的处治方案。以娄衡高速高填方路堤为工程实例,分别从该路段红砂岩的结构、矿物化学成分、崩解特性及水理性等全面研究其工程特性,并提出相应的处治方案。以FLAC3D为计算软件对红砂岩路基填料高路堤稳定性分析,计算结果表明经处治后的红砂岩填筑高填路堤满足静力与动力状态下的稳定性要求。该研究成果可为类似红砂岩高填路堤设计施工提供一定的理论指导。     

湖相软土区路基填筑引起的地基沉降特性研究

以拟建的济宁-徐州高速公路济宁南四湖近百公里湖相软土为依托,建立地基沉降流-固耦合模型,对不同路堤高度下软土地基在施工期和运营期的沉降、侧向位移及孔压等指标的变化规律进行了研究,进而提出在湖相软土路基上进行路堤填筑时应注意的问题及措施。结果表明,在该地区进行路基填筑时,必须合理控制填筑速率,避免路基失稳现象的发生,必要时应设置反压护道;高填土路基工后沉降过大而无法满足使用要求,必须对其进行加固处理。     

城市快速道路软土路基沉降和侧向位移监控方法

城市快速道路扩建工程软基路段施工期间的稳定安全及工后沉降控制是影响施工进度和质量的关键问题。通过对汕头市梅溪河金凤大桥———西港高架桥段城市快速道路软土地基路堤施工沉降观测和侧向位移观测,总结不同施工期沉降观测和侧向位移观测的监控方法。     

高陡地形泡沫混凝土轻质路堤承载特性分析

以贵州省铜仁市G354石阡香树园至河坝公路改扩建工程中采用泡沫混凝土换填路堤为实例,运用Midas/GTS软件对高陡地形泡沫混凝土路堤置换全过程进行数值分析,对置换过程中路堤的应力应变特性及不同设计方案工后沉降进行研究。结果表明:使用泡沫混凝土进行高陡地形路堤置换对控制路堤工后沉降的效果显著,能有效防止地基表面及路面不均匀沉降的发生。     

盾构隧道注浆填充率对地层沉降影响的研究

以上海软弱土层为背景，通过数值模拟结合离心机试验，研究了不同注浆填充率对施工期和施工后地表沉降的影响。分析结果表明:注浆填充率越大施工期地表沉降越小，工后沉降越大；注浆填充率对施工期和工后地表沉降的影响与隧道埋深有关。     

软基路堤高度与沉降的关系

路堤容许工后沉降是对应设计荷载的,施工监测推算的沉降是对应预压荷载的.施工中确定卸载时机时多用到路堤填土高度与沉降的关系.通过实测资料表明,当路堤荷载小于200 kPa时,沉降完成时的路堤填土高度基本上与沉降成线性关系,利用该关系可以方便地确定卸栽时机.