（岩土工程专业论文）软土地基干线公路拓宽工程沉降变形特性研究.pdf

摘要 近几年来随着公路交通量的不断增长，我国早期修建的许多干线公路已不能满足现有交通需求， 迫切需要进行拓宽建设。我国东南沿海地区的公路大多建在软土地基上，对软土地基上的干线公路 进行拓宽时，将必然面临新老路基的相互作用、新老路基差异沉降等问题。本文结合苏州地区干线 公路拓宽工程实例，对软土地基采用预压法处理地基和路基的变形特性及影响因素进行较为系统的 研究，在此基础上提出了新老路差异沉降控制标准。论文主要工作如下： ( 1 ) 系统总结了国内外关于软土地基公路拓宽工程现状及其沉降问题研究现状，对软土地基公路 拓宽工程沉降机理、沉降计算方法、差异沉降控制标准等问题进行了分析总结 ( 2 ) 根据苏州地区工程地质勘察资料，归纳整理该地区地基土的工程地质特征和软土的变形特性， 苏州地区主要存在层淤泥质土和层淤泥质土。苏州地区软土的变形参数与应力水平有密 切关系，在较低的应力水平范围内，土体具有良好的力学特性，应力超过临界值之后，力学 特性有较大的变化，表明苏州地区软土具有较强的结构性 ( 3 ) 基于d p s 数据处理系统，采用概率统计方法，建立了苏州地区软土物理指标的相关关系。对 苏州地区软土的变形指标和物理指标进行相关性分析，选取压缩系数和天然含水量、天然孔 隙比的相关关系进行了回归统计，结果显示，无论是一元线性回归，还是多元线性回归，其 相关性都较高。 ( 4 ) 采用三维有限差分软件f l a c 3 d ，考虑流固耦合效应，建立了软土地基干线公路拓宽工程采 用预压法处理时渗流一沉降耦合模型，分析了预压地基和路基的变形性状，包括施工期和运 营期地表沉降、新老路坡脚水平位移、新老路横坡比变化，施工期老路基的表面沉降和水平 位移、运营期新老路基表面沉降等：并考察了拓宽宽度、路基高度、路基模量、硬壳层模量、 软土层模量、软土层厚度对拓宽工程沉降性状的影响 ( 5 ) 在对干线公路拓宽工程变形特性及影响因素研究的基础上，认为新老路应采用不同的沉降控 制标准，由于新路地基固结度较低，应采取较为严格的沉降控制标准，新路横坡比变化不应 大于0 5 0 ，老路横坡比和新老路横坡比变化不应大于0 4 6 ( 6 ) 以2 0 4 国道拓宽工程为例，对软土地基采用预压法处理的工程效果进行了初步分析，论证了 本文关于软土地基拓宽工程预压地基的沉降变形特性分析的合理性。 关键词：拓宽工程；软土路基；堆载预压；沉降变形：影响因素；f l a c - 3 d ；干线公路 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f t h er a f f l e ，ac o n s i d e r a b l en u m b e ro fa r t e r i a lh i g h w a y sw h i c hw g t eb u i l t af e wy e a t sa g oc o u l dn ol o n g e rs a t i s f yt h en e e df o rb o t hi n c r e a s i n gu a 伍cv o l u m e sa n ds o c i a lp r o g r e s sa n d n e e dw i d e n i n g s i n c em a n yh i g h w a y si nt h ee a s t - s o u t h t h e r nc o a s t a lr e g i o no fc h i n aw e l a gb u i l to nt h es o f t g r o u n d , w i d e n i n ge n g i n e e r i n go fa r t e r i a lh i g h w a yo ns o f tg r o u n dm a ym e e tm a n yp r o b l e m s # u c ha st h e i n t e r a c t i o na n dd i f f e r e n t i a ls e t t l e m e n tb e t w e e nt h en e wa n do l de m b a n k m e n t s c o m b i n e dw i t ht h ew i d e n i n g o f2 0 4n a t i o n a lh i g h w a y ，t h ed e f o r m a t i o nb e h a v i o ra n di n f l u e n c i n gf a c t o r sb yp r e l o a d i n go fa r t e r i a l h i g h w a yw i d e n g i n go nt h es o f tg r o u n da r es y s t e m a t i c a l l ys t u d i e di nt h i sp a p e r m a i na c t i v i t i e si n c l u d et h e f o l l o w i n g s ： ( 1 ) b a s e do nt i mr e v i e wo fc u r r e n th i g h w a yw i d e n g i n ge n g i n e e r i n ga n dr e s e a r c ho ns e t t l e m e n ti n h i g h w a yw i d e n g i n ge n g i n e e r i n g ，ac o n p r e h e n s i v ei n t r o d u c t i o nt ot h ep r e s e n tw i d e n i n ge n g i n e e r i n g o nt h es o f tg r o u n di nc h i n aa n da b r o di sg i v ea n ds o m ep r o b l e m sf a c e db yw i d e n g i n gp r o j e c t so nt h e s o f tg r o u n d ，s u c ha ss e t t l e m e n tm e c h a n i s m , s e t t l e m e n tc a c u l a t i o nm e t h o d ，d i f f e r e n t i a ls e t t l e m e n t c o n t r o lc r i t e r i o na r ea n a l y s e d ( 2 ) b a s e do nt h ec o l l e c t e de n g i n e e r i n gg e o l o g i ci n v e s t i g a t i o nr e p o r t so fs u z h o ua l p , a sf r o ms o m e p r o j e c t s ，t h ep r o j e c tg e o l o g y ，e n g i n e e r i n gp r o p e r t ya n dd e f o r m a t i o nb e h a v i o ro fs o f tc l a yo fs u z h o u a r es u m m a r i z e d ，a n dt h e r ee x i s t s l a y e rm u d d ys o i la n d ( 国l a y e rm u d d ys o i lw i t hs u c h u n f a v o u r a b l ee n g i n e e r i n gp r o p e r i t i e sa sh i g hw a t e rc o n t e n t , g r e a tv o i dr a t i o , h i g hc o m p e r s s i b i l i t y , l o wp e r m e a b i l i t y , l o ws h e a rs t r e n g t ha n dh i g hs e n s i t i v i t y b u tt h ee n g i n e e r i n gp r o p e r t yo f l a y e r m u d d ys o i li sb e t t e rt h a n l a y e rm u d d ys o i l t h ed e f o r m a t i o np a r a m e t e r so fs o f ts o i l si ns u z h o u a r e a ss u c ha sc o m p r e s s i o nr a t i o ，c o m p r e s s i o nm o d u l u sa n dc o n s o l i d a t i o nc o e f f i c i e n th a v es t r o n g e f f e c t so ni t ss t r e s sl e v e l w h e nt h es t r e s sl e v e li sl o w ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r i t i e so fs o f ts o i l sa 把 g o o d ：w h e nt h es t r e s sr e a c h e sac r i t i c a lv a l u e ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r i t i e so fs o f ts o i l sa r ep o o r w h i c hi n d i c a t st h es t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c so f t h es o f tc l a yi ns u z h o ua r e ai sv e r ys t r o n g ( 3 ) c o m b i n e d 谢廿lt h ed p sd a t ad i s p o s i n gs y s t e m ，e x p e r i e n t i a lf o r m u l a sb e t w e e np h y s i c a li n d e x e sa r e e s t a b l i s h e db ym e a n so fp r o b a b i l i t ys t a t i s t i c a lm e t h o d t h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h er e l a t i o n e s b e t w e e nt h ep h y s i c a li n d e x e sa r ev e r ys t r o n g t h ec o r r e l a t i v i t yb e t w e e nc o m p r e s s i o np a r a m e t e ra n d w a t e rc o n t e n t , v o i dr a t i oi sa l s os t u d i e db yo n e - d i m e n s i o n a ll i n e a rr e g r e s s i o na n dm u l t i p l el i n e a r r e g r e s s i o na n dt h er e s u l ti n d i c a t e st h a tm u l t i p l el i n e a rr e g r e s s i o ni sn o tb e t t e rt h a no n e - d i m e n s i o n a l l i n e a rr e g r e s s i o n ( 4 ) t h i st h e s i sa d o p t st h et h r e ed i m e n s i o n a lf i n i t e - d i f f e r e n c 冶c o m p u t e rc o d e sf l a c 3 da sc o m p u t e r t 0 0 1 t h ee f f e c to ff l u i d - m e c h a n i c a li n t e r a c t i o ni sc o n s i d e r e da n dt h es t r o n gp o w e ro ft h e f l u i d - m e c h a n i c a lm o d u l ei nf l a c 一3 dt ob u i l tt h ed e f o r m a t i o nb e h a v i o ro fa r t e r i a lh i g h w a y w i d e n g i n go nt h es o f tg r o u n db yp r e l o a d i n gi su s e d t h ed e f o r m a t i o nb e h a v i o r e so ft h es u b g r a d ea n d t h ee m b a n k m e n t 黜s y s t e m a t i c a l l ya n a l y s e d , i n c l u d i n gt h es e t t l e m e n to ft h es u b g r a d es u r f a c e i n d u c e db yt h ee m b a n k m e n tw i d e n e dd u r i n gt h ec o n s l t u c t i o na n da f t e rt h ec o n s t r u c t i o n ，l a t e r a l d i s p l a c e m e n ta tt h ef o o to fo l da n dn e wf r e e w a ya l o n gg r o u n dd e p t hd u r i n gt h ec o n s t r u c t i o na n d a f a rt h ec o n s t r u c t i o n , t h es e t t l e m e n ta n dh o r i z o n t a ld i s p l a c e m e n to ft h eo l de m b a n k m e n td u r i n g c o n s t r u c t i o na n dt h en e wa n do l de m b a n k m e n ts u r f a c ea f t e rc o n s t r u c t i o n , a sw e l la st h en e wa n do l d h i g h w a yt r a n s v e r s es l o p er a t i o t h ee f f e c t so ft h ew i d t h , t h em o d u s ，t h eh e i g h to ft h ee m b a n k m e n t w i d e n e d ，t h em o d u l u so ft h ec r u s tl a y e r ，t h ed e p t ha n dt h em o d u l u so ft h ef o u n d a t i o ns o i la r e e x p l o r e d m a n yu s e f u lr e s u l t s 锄孵g a i n e d ，w h i c hc a nb eu s e dt oc o n d u c tt h ep r o j e c t s ( 5 ) o nt h eb a s i so fr e s e a r c h i n gt h ed e f o r m a t i o nb e h a v i o ra n di n f l u e n c i n gf a c t o r sb yp r e - l o a d i n go f a r t e r i a lh i g h w a yw i d e n i n go nt h es o f tg r o u n d , t h en e wa n do l de m b a n k m e n ts h o u l d 峨t h e d i f f e r e n t i a ls e t t l e m e n tc o n t r o l l i n gc r i t e r i ai nt h i sp a p e r a st h el o wc o n s o l i d a t i o no ft h en e w e m b a n k m e n t , i ts h o u l da d o p tas t r i c tc o n t r o l l i n gc r i t e r i ao f0 5 0 t h ec o n t r o l l i n gc r i t e r i ao fo l d e m b a n d m e n ts h o u l d n te x c e e d0 4 6 ( 6 ) t h ei n s i t eo b s e r v a t i o ni sc a r r i e do u ti n2 0 4a r t e r i a lh i g h w a yw i d e n i n gt ov a l i d a t et h er a t i o n a l i t yo f f o r m e rs t u d y t h er e s u l t sc o n f i r mt h a tt h ef o r m e ra n a l y s i sa r er e a s o n a b l e k e yw o r d s ：w i d e n i n ge n g i n e e r ；s o rs u b d e ；p r e - l o a d i n g ：d e f o r m a t i o nb e h a v i o r ：i n f l u e n c i n g f a c t o r s ； f l a c 0 3 d ；a r t e r i a lh i g h w a y 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：赴焦堑导师签名： 日期： 第一章概述 1 1 研究背景和意义 第一章概述 近几年来，随着国民经济的快速发展，道路交通量迅猛增长，路网密度有了较大改善，我国的公 路建设取得了巨大的成就。1 9 4 9 年建国时，我国公路总里程仅1 3 万公里，能维持通车的大概只有8 0 7 万公里i l 】。2 0 0 5 年1 月1 3 日国务院审议通过了国家高速公路网规划，标志着我国公路建设，特别 是高速公路建设进入了一个全新的阶段，而总长约3 5 万公里的“五纵七横”国道主干线也已在2 0 0 8 年 初基本完成。预计2 0 1 0 年，公路总里程将达到2 3 0 万公里，“五纵七横”国道主干线将全面建成，高速 公路达到5 万公里，二级以上公路达到4 0 , - 4 5 万公里，干线公路基本达到二级或二级以上标准。 由于在我国早期的国道建设中，受到客观条件和资金问题的限制，修建了相当里程的二级公路或 三级公路，这些公路随着我国社会经济的发展和交通量的增加，已不能满足社会和行车需求，迫切需 要对这些公路进行改建，以提高公路技术等级、通行能力和安全性能。提高公路等级有两种途径：一 是近距离新建公路，二是改扩建现有公路。由于近距离新建公路，投资规模大，占用土地多，且容易 造成路网分布不均，因而在现阶段我国大多采用老路拓宽的方案。老路拓宽方案就是在已有公路的两 侧或一侧拓宽几条车道，此外还可以考虑采用高架( 如中央高架或两侧高架) 和中间分隔带预留等方 案。而且随着公路网络化的发展，公路的相交日益增多，新老公路的拼接段与扩建拓宽存在类似的问 题。公路的拼接可分为分离式拼接和直接式拼接两种形式。各种公路拓宽与拼接形式如图1 1 图1 4 所示。 由于需要拓宽的公路大多数都处在我国经济发达的东部沿海地区，在该地区广泛分布着海相、泻 湖相和河漫滩软土，对沉降问题相当敏感，具体包括淤泥、淤泥质粘土和淤泥质亚粘十等。软土厚度 一般在2 3 0 m 之间，含水量为5 0 8 0 ，孔隙比为1 2 0 0 - - , 2 0 0 0 ，不排水抗剪强度为8 1 5 k p a ，压缩 指数为0 3 0 7 ，渗透系数为1 x l o 以o 5 x l o 9 m s 。从以上指标可以看出，这种土具有含水量高，孔隙比 大，强度低，压缩性高和渗透性低的特点。 图1 - 1 公路单侧拓宽的方式 形，掣二 ：10 弋 图l - 2 公路两侧拓宽的方式 东南大学硕士学位论文 少弋 图l - 3 公路中间预留的拓宽方式 直接式拼接分离式拼接 图l _ 4 公路的拼接方式 在这些地区对建在软土地基上的老路进行拓宽时，将必然会遇到许多工程问题，例如新拓宽路基 将会以边载的形式作用于老路的两端，引起老路地基和路基的附加沉降。其次，由于老路经过多年的 运营，沉降已基本稳定，而新拓宽路基的软十地基将产生较人的沉降，从而引起新老路基过大的差异 沉降，引起路基的变形、拉裂等病害，影响其使用质量等等。 虽然目前国内已有多条公路成功完成了拓宽，对拓宽工程沉降特性和沉降机理的研究已形成了一 定的理论基础。但目前的研究主要集中在高等级公路拓宽上，对干线公路拓宽：i ：程沉降性状的研究甚 少，设计、施工、技术控制标准等内容规范都涉及不多、工程技术人员的经验也略有不足。鉴于干线 公路拓宽不同于高速公路拓宽，其地基处理多采用预压法，而不同的地基处理方法引起的老路附加沉 降分布规律及新路沉降特性是不同的，故对软土地基上干线公路拓宽采用预压法处理时的沉降性状及 其影响因素进行深入研究是有实际意义的。 1 2 软土地基公路拓宽工程现状 国外公路拓宽工程现状： 由于国外发达国家的高速公路大多是六车道或八车道，有的甚至是十二车道，而且其在建造初期就考虑 到将来的拓宽和改造，故其中间带通常设计得较宽，现在人都采用在中央分隔带匕拓宽的方式来实现车道的 扩建。有关国外高速公路拓宽：【程的资料比较少，主要有如+ f ) l 条： 美国盐湖城i 1 5 公路1 2 j 的改扩建工程，有2 7 k i n 的道路位于强度较低、同结时间长的软弱地基上， 但路基容许施：j 二期限很短( 1 2 1 8 个月) ，为保证路堤施丁的稳定性并减小工后不协调变形，采取了多项 工程措旌，其中包括：设置塑料排水板、置换地基、路堤分期施工、轻质路堤、加筋挡墙和设置桩基 础等。 意大利m i l a n o - s e r r a v a l l e p l ( 伦巴底米兰一热那亚) 高速公路公司决定加宽高速公路的米兰波河路 段，该路堤的基层有大量高塑性、高压缩性的粘土层，并且这些粘土已大量沉降。工程师们采用了如 下措施：在地基上铺设一层t e n a xt n t5 0 0 复合排水网用于排水，铺设一层0 3 0 m 的粒料并压实到 9 5 的改良密度；铺没一层t e n a xl b 0 3 0 1s a m p 双向土工格栅用于加固地基，然后用0 3 0 m 的压实 粒料覆盖。t e n a xl b o3 0 1s a m p 土工格栅经过特别设计，通过均匀分配荷载来加同地基。通过对地 基土和土工格栅加固层进行平板载荷试验发现，地基土上的弹性模量是3 4 m p a ，加同层上的弹性模 量是1 7 - - 1 8 m p a ，而s e r r a v a l l e 公路要求的弹性模量至少为1 5 m p a ，处治措施满足了设计要求。 2 第一章概述 澳大利皿交通部门曾在对南澳洲一条e ”e 4 1 高速公路拓宽改建【5 l 时，对拓宽部分软弱地基表层土 体，出于当地部门对环保的要求，采用专门机械翻松表层土，再掺加一定比例的生石灰、粉煤灰和路 邦( r o a d b o n d ) 液体阎化剂进行混合搅拌来进行处治。处治后通过落锤式弯沉仪检测路基路面整体抗变形 能力满足设计要求，通车2 年后道路状况良好，未发现相关病害产生。 此外，国外改扩建高速公路主要有荷兰鹿特丹承o t t e r d a m ) 一安特卫普( a n 咖) 的a 1 6 号高速公路、 荷兰鹿特丹( r o t t e r d a m ) - - 乌得勒支( u t r e c h t ) f f j a 2 号高速公路、日本名神( 名古屋一神户) 高速公路、韩国 l 号高速公路，德国开姆尼茨一德累斯顿的a 4 号联邦高速公路、美国印第安纳州( i n d i a n a ) 的高速公路、 田纳西州( t e n n e s s e e ) 7 5 号和1 5 3 号州际公路的交接段、4 3 4 号州际公路从t u s k a w i l l a 至4 1 7 号州际公路段 ( 2 1 2 k m ) 、以及l 一8 0 号高速公路从a s h b y 到a v e n u e s 大学段等等。 总体而言，国外修建高速公路的方式与我们有所不同，且有关高速公路拓宽实体工程的报道较少， 值得借鉴的地方不多p j 。 国内公路拓宽工程现状： 国内已经有多条公路进行了拓宽改建及拼接处理，有了一定的工程实践，如大庆一齐齐哈尔、黑 龙江省方虎公路、广佛、海南环岛东线、沪杭甬、沪宁、南京绕城等公路相继局部或全线拓宽，锡澄 高速公路与沪宁高速公路的拼接等等。 ( 1 ) 大庆一齐齐哈尔拓宽工程f 6 l 大齐公路位于黑龙江省松嫩平原3 0 1 国道中段，属于我国东北冻融交替区，春季干旱风大，夏季 短促多雨，秋季低温早霜。大齐路沿线地势平坦，草原、湿地和沼泽约占全线总长的2 0 。其他地质 条件主要属于第四纪沉积层，地表土多为粉质中液限粘十和中液限粘土、并间有弱碱性盐演土的交错 分布，其下为原砾土、砂砾土和粉质粘土。地表排水不良，土壤含水量较大，对路基的稳定性与工程 施工均有较大的影响。 根据大齐路原有路况、水文地质条件和可用的地方材料及对其他有关公路调研情况，综合考虑各 种因素对路基刚度差异、不均匀沉降、侧向滑移和防水防渗的影响。经大量室内试验、理论分析及技 术经济分析，分别在单侧和双侧加宽地段各选择了一个试验路段，共设计了7 种路基加宽方案进行试 验研究。 旧路修筑时因就地取十而在路基边坡外侧形成了沿路线走向的3 5 m 深的积水沟，沟底堆积了大量 的淤泥。因此，必须彻底清除边沟内的淤泥以提高路基基底强度，减小由此而造成的新旧路基间的不 均匀沉降。边沟清淤后换填大然砂砾，砂砾层项面需高出常水位2 0 e r a 以上，并在其上设置3 的横向 排水坡以利排水。 ( 2 ) 黑龙江省方虎公路【7 j 方虎公路( 虎林一虎头段) 是黑龙江省十条省道之一，是绥满公路( 3 0 1 国道) 和鹤大公路( 2 0 1 国道) 的重要连接线。该项目设计改建混凝土路面6 6 5 公里，路基宽1 2 米，行车道宽9 米，中桥一座 6 9 0 4 米，小桥7 座1 6 2 1 米，涵洞1 2 2 道，设计车速8 0 公里d , 时，路线等级为二级。 路基加宽改造方案为在原来路基的地基上进行单侧加宽和双侧加宽。施工时新老路基没有做拼接 台阶，而是把老路的土路肩、硬路肩部分直接挖除，然后填筑加宽部分的新建路基。 对于水田、湿地和不良地质路段采用清淤、换填中粗砂等稳定性好的填料处理。对于旧路部分翻 浆、沉陷及其它病害严重的路段，采取挖除全部老路，清基换填中粗砂，再回填路基填土。 ( 3 ) s 3 眇济南经十东路p l 3 0 9 国道济南东出口工程，位于济南东部城乡结合处，该t 程包括新建燕山立交和经十东路拓宽改 造工程。经十东路拓宽改造工程西起建设中的燕山立交( 经十路与二环东路节点立交) ，东至济南绕城高 速公路东线邢村立交，全长1 1 5 5 k m ；道路部分总宽8 4 m ( 原路宽4 0 m ) ，横断面组成为：5 m 人行道+ 9 m 慢 车道+ 8 m 绿化带+ 4 0 m 快车道( 含旧路面2 0 m ) + 8 m 分隔带+ 9 m 慢车道+ 5 m 人行道。快车道设计车速： 6 0 k m h ，人行道两侧各设3 0 m 绿化带，道路总宽1 4 4 m 。 经十东路拓宽改造工程分拓宽新建和旧路改造两部分。根据专家和领导的审查意见，经十东路拓 宽改造段，参考城市快速道路和一级公路标准，快慢车道分离，横向按三块板设计。原来旧路宽4 0 m ， 3 东南大学硕士学位论文 改建后中央快车道宽4 0 m ，设双向l o 车道【o 5 ( 路带) _ h ) ( 3 7 5 + 4 o + 1 o ( g 黄线y h 0 + 4 ) 【3 7 5 + o 5 ( 路缘 带) 】，其中中间2 0 m 利用老路补强改造，其余部分挖除旧路分隔带和慢车道，向外侧拓宽新建 旧路s 3 0 9 已运营多年，路基路面变形基本趋于稳定，而新拓宽道路工期短、没经过自然沉降，新 旧道路之间很容易出现裂缝变形。 为减少路面变形，对新加宽路槽除加强路基压实外，对不适宜的路基材料挖除换填，并采用足够 强度和刚度的! i ：- n 性路面基层；对路面各结构层接缝采用台阶式衔接，并在路面基层顶铺设玻璃纤维 网，以增强路面的韧性和结构抗裂性能。 对路基强度不足，局部变形较大的路段，挖除路面结构，换填补强，重铺路面；对路基稳定而面 层出现较宽的纵横裂缝，采用补缝胶灌填；对局部凹凸不平路段，在确保路面结构层厚度的前提f 采 用铣刨机铣刨处理。 在处理好旧路病害后，对旧路面拉毛、钠沥青混凝土设找平层，加铺改性沥青抗滑表层。 ( 4 ) g 1 1 0 线老爷庙兴和段1 7 l 国道1 1 0 线老爷庙至兴和段旧路改扩建项目( i 期) 土建下程是内蒙古自治区连接宁夏、甘肃等两部 省区的重要经济通道，也是自治区进京的主要通道之一。对加快中西部地区经济的持续稳定发展具有 重要的作用。 对填方拓宽的路段，由于地表含水量过人，拓宽部分地綦较软、弹性较大，路基填前碾压不能进 行及工期紧的情况下，为确保路基质量，不留任何隐患，采取了直接填天然砂砾( 厚1 0 0 c m ) 办法，分层 填筑，分层碾压。 对挖方拓宽路段，凡是黏十路段，采取路槽顶面以下换填天然砂砾厚5 0 8 0 c m ，对局部路段较软、 弹性较大、翻浆严重的路段换填火然砂砾厚1 0 0 c m ，并挖除原路肩黏土换填天然砂砾。 拓宽路面基层与原路面基层衔接处理上，设计原基层边缘切除宽2 5 c m ，施工过程基层切除宽2 5 c m 后，发现原基层山于原施：r 采用的路拌法，基层边缘部分拌和不匀，压实度达不到设计要求，距基层 边缘宽5 0 - 7 0 c m 松散和厚度不足。在此情况下，为尽可能避免基层衔接处不留隐患，山设计基层边缘 切除宽2 5 c m 变更为切除宽5 0 c m 。 ( 5 ) s 2 0 5 浒浦至常熟段l r ，1 新老路基拼接采用竖直式台阶处理，第一级台阶从老路行车道边缘向下开挖0 6 m ，宽度1 5 m ，台 阶面不设内倾角；其下各级台阶开挖高度0 。6 m ，宽度1 0 m ，填筑时自下而上，老路路基不做处理。新 老路拼接处即台阶处压实度标准应提高l 2 个百分点。 填土高度h 1 8 m 时，铺设二层幅度4 0 m 的土工格栅，分别设置在路床项面一f2 0 c m 处和基底底面。土工 格栅应选用加强型双向钢塑土工格栅。为保证土工格栅的整体性，在纵、横向尽量减少拼接，若有拼 接，应将拼接缝错开。 慢车道路面结构厚度为4 0 e m ，行车道路面结构厚度为6 0 e r a ，因此慢车道路基与行车道路基由于 分层填筑层次不一致，需要考虑填筑搭接。 慢车道与快车道拼接原则是使行车道路床搭接道慢车道范围内。搭接方式是行车道路床从侧分带 中心开始，向慢车道中心设置台阶，一般路段每级台阶高2 0 c m ，宽1 5 m 。 ( 6 ) 广佛高速公路扩建工程 9 1 1 1 0 l 广佛高速公路是我国首条高速公路加宽扩建工程。于1 9 9 7 年8 月开始动工，1 9 9 9 年1 0 月竣工。拓宽工 程起点至雅瑶立交段，全长6 8 6 4 k m ，按高速公路八车道标准加宽扩建，两侧各加宽两条车道，全宽达 4 1 m ；雅瑶立交至终点谢边段，全长6 9 7 1 l 皿，按高速公路六车道标准加宽扩建，两侧各加宽一条车道， 全宽边3 5 m 。 老路下的软基采用砂垫层或袋状砂井+ 砂垫层( 砂桩排水固结) 进行处理，经过近十年之后，沉降 已基本稳定。为解决新老路基拓宽过程中的不均匀沉降及稳定问题，广佛高速公路拓宽段主要采用采 用粉喷桩与砂垫层形成复合地基并结合加筋土处理。在k 5 + 0 3 0 k 5 + 2 5 0 由于存在0 - 一4 m 的硬壳层，且 4 第一章概述 有下卧软弱层，故采用旋喷桩处理。 ( 7 ) 海南环岛高速公路扩建工程【l l l 海南环岛高速公路海南岛的第一条高速公路，也是同江一三死国道主干线最南端的一部分，全线 软土为淤泥、淤泥质粘土两种。由于受投资的限制，采取分两次半幅修建的方式进行。一期工程( 海 口琼海段) 8 6 1 5 h 于1 9 9 6 年1 1 月正式动工，1 9 9 8 年3 月建成通车；二期工程( 琼海三亚段) 分两阶段 进行，1 9 9 8 年6 月，二期工程( 琼海陵水段) 1 0 8 k m 正式动工，2 0 0 0 年1 月建成通车；2 0 0 0 年中旬，二 期工程( 陵水三亚段) 5 7 h 正式动工，全部工程于2 0 0 1 年9 月建成通车。 原道路软土路基除部分路段抛填片石简单处理外，其它路段未处理；在拓宽段处理过程中：对于 3 m 深度内的软基，一般采用换填适当厚度的砂垫层或级配碎石垫层；对于3 m 以上深度的软基，采用粉 喷桩、粉喷桩加反压护道或粉喷桩加预压处理。粉喷桩要求最少需7 天龄期后才逐渐填筑土方。填土时 要严格控制填土厚度和压实度标准。 ( 8 ) 沪杭甬高速公路扩建工程1 1 2 】【l 习 自2 0 0 0 年1 0 月起，浙江省对沪杭甬高速公路浙江段全线分三期实施拓宽改造，均采取两侧加宽的 方法。一期红垦至沽洙段，加宽为设港池或停车带的双向八车道，于2 0 0 0 年1 0 月开工建设。二期红垦 至枫泾段，全长1 2 0 k m ，加宽为标准双向八车道，2 0 0 3 年底开工，2 0 0 5 年完成。三期沽洙至宁波段，2 0 0 4 年开工，2 0 0 7 年完成。此拓宽工程主要分布在k 3 2 + 1 0 0 k 6 0 + 6 0 0 之间，软土路段长约2 3 k m ，其中层 厚2 0 m 以上的路段达1 7 6 k m ，占软土路段的7 6 ，软基处理长度为2 1 4 k m 。软土主要是高含水量、大 孔隙比、高压缩性的灰色流塑状淤泥质亚粘土，局部夹粉砂层。 原道路软土路基采用塑料排水板+ 堆载预压处理，路堤填料采用粉煤灰；拓宽段软基处理应根据不 同的地基情况、填筑长度、结构物类型等因素，确定采用以下几种处理形式( 见表1 1 ) 。 表1 1 沪杭甬高速公路扩建工程软基处理方法 软基处理方式软土地基特点 一般预压适用于地基表部硬壳层较厚的一般路段 等载预压 适用于地层表部硬壳层相对较厚路段的桥梁等结构物以及计算沉降量较大的区段 塑料排水板结合在硬壳层较薄、软土层较厚的软士路段为了控制丁后沉降、保持新老路面的变形协调，除在铺 等载预压设一层5 0 c m 厚砂砾垫层，打设塑料排水板进行处理之外，必须结合等载预压 粉喷桩适用于硬壳层较薄、软土层 1 0 m 的重点路段( 桥头、结构物处理路段) 土工格栅 ( 9 ) 沪宁高速公路1 1 4 1 沪宁高速公路扩建工程从2 0 0 5 年开始，2 0 0 6 年完成。其拓宽改造奉行“平面拼宽为主，局部分离” 的原则，旨在将现有的4 车道拓宽形成双向8 车道的高速公路。所经路段涉及诸多复杂不良地质现象： 沿线软- 十地段长约9 2 k m ，占全线总长度的3 7 。原道路软基处理采用了清淤换土、塑料排水板、堆载 预压、粉喷桩等方法，部分路段采用了粉煤灰轻质路堤。由于老路经过1 1 年的同结，沉降已基本完成， 为减少新老路堤的差异沉降，在拓宽路段针对不同的软基层厚度，提出不同的处理方法。 新老路基具体处理方案经济技术评价见表1 2 。 5 东南大学硕士学位论文 表1 2 新老路基处理方案评价 老路基加宽路基 加宽路基处理方法经济技术评价 路段特点 处理方法处理方法 优点缺点 软土深度 砂挚层 清淤换填处理彻底，对老路基影响小处理深度小于3 m 。 3 m填土预压 软土深度为 塑料排水可靠处理深度约2 0 m , 可有效控制工后沉 _ 丁程费用高，施t 工艺有 板填十预湿喷桩降，大幅提i 笥软基承载力和路堤稳定性，适 待完善，处理高含水量的 3 1 3 m 软塑流塑状地幕效果 压( 超载)合于奉区土层含水量低的工况 逊于千法搅拌 刚性桩体与内外土体共同构成复合地基， 振动拔管在粘性土较厚 软士深度 塑料排水预虑力薄提高地基承载力；在路堤荷载作用下，桩体 土层中有_ 【i 带桩芯十现 板水泥粉壁管桩壁有利于桩问十排水固结，强度提高；有效 大于1 3 m象，使混凝土充盈系数偏 体搅拌桩( 眦)加同深度可达2 5 m 以上，工艺简单、工期 短、见效、单桩承载力高，造价相对较低 大，施工工艺有待完善 ( 1 0 ) 沈大高速公路扩建：i ：程【怕】1 1 7 】 沈大高速公路1 9 9 0 年9 月1 日全线建成通车，被誉为“神州第一路”。2 0 0 2 年5 月2 8 日，沈阳至大连高 速公路加宽改造：l ：程全线开工，改扩建成的沈大高速公路为双向八车道，设计时速为1 2 0 k m ，基本沿 两侧拓宽，局部单侧拓宽，路基宽度为4 2 m 。加宽改造工程全长3 4 8 h ，投资额近7 9 亿元，预计2 0 0 4 年 9 月建成通车。这是我国首次对高速公路进行大规模改扩建。通过对沈大高速公路主要段软土层的物理 力学性质指标的研究，确定了沈大高速公路扩建： 程的设计要满足三方面的要求：减小变形、提高地 基承载力，增强路堤的稳定性。具体处理方案如下： 1 ) 普通路堤段：设计根据不同段落的路堤高度，不同的地质条件以及沿线的水文、施工机具、材 料及环境条件等，采用了砂砾垫层、土工织物、塑料排水板以及堆载预压等多种方案结合的综合处治 办法，具体处理形式有：堆载预压；堆载预压+ 塑料排水板；堆载预压+ 塑料排水板+ 土工布。 2 ) 桥头及通道、涵洞路段：由于桥头往往路堤较高，地质条件相对更差，而要求的工后沉降值又 小，因此往往是处治的重点。本项目桥头路段基本上采用粉喷桩+ 石渣的处理办法；而通道涵洞为保证 施工期间当地居民的出行和生产( 排、灌水) 的需要，也多采用该方法。 我国高速公路拓宽工程的主要特点具体见表1 - 3 。 通过对国内外公路拓宽j 【程的调研发现，对于公路的拓宽改造冈其原有道路等级、拓宽后的道路 等级、路基地质条件的差异等客观条件，高速公路拓宽：【= 程和非高速公路拓宽既有相同点，也有其异 同点： 1 ) 高速公路拓宽t 程和非高速公路拓宽工程中首先需解决填方段新老路基之间的衔接，即采取有 效措施，减少新老路堤的不均匀沉降，保证拓宽路基与旧路基的良好衔接，使其成为一个整体。 2 ) 高速公路拓宽工程和非高速公路拓宽 ：程为减少差异沉降所采取的地基处理方法有所不同，高 速公路拓宽r j ：程主要采取的软基处理方法有：塑料排水板、粉喷桩、湿喷桩、轻质路堤、预应力管桩 等；非高速公路拓宽工程所采用的软基处理方法主要有：清淤换填、堆载预压、砂垫层预压、粉煤灰 预压、水泥搅拌桩复合地基等。 3 ) 高速公路拓宽工程在路基衔接部位采用台阶拼接方式并铺设士工格栅以便使新老路基形成有效 的整体。最常用的开挖方式包括两种：一种是先削坡( 1 ：0 5 ) 再挖成台阶状，另一种是直接挖成台阶 状，；非高速公路拓宽工程在硬路肩或土路肩强度较好的情况下，新老路基的十体衔接可采用台阶拼接 方式，否则将老路的十路肩、硬路肩部分直接挖除，然后填筑拓宽部分的新建路基。土工格栅在高速 公路和非高速公路拓宽中都得到了较好的应用，实践证明其能较好地增加拓宽部分和旧路基之间结构 的联系，使两者具有足够的整体性，还可明显减少新旧路基的不均匀沉降。高速公路拓宽和非高速拓 宽由于公路等级的不同，在土工格栅的铺设位置及设置层数有所不同。 6 卜 ：承车器 饕萋 噬翳邻蜓溪 一癌：( k 捌翻 窭1 二