拓宽路基的沉降特性分析及工后沉降控制标准.pdf

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1、一s一一—Ys◎拓宽路基的沉降特性分析及工后沉降控制标准陶辉(中国市政工程中南设计研究总院有限公司苏州分院，苏州，215006)摘要：新老路基的不均匀沉降和路面反射裂缝是道路拓建中的核心问题。结合上海某高速公路的拓宽工程，揭示了拓宽路基荷载作用下地基中附加应力的分布特点，分析了拓宽路基的沉降特性，研究了拓宽宽度对新老路基不均匀沉降的影响，进而提出更全面、可靠的工后沉降控制标准。关键词：拓宽路基；附加应力；不均匀沉降；控制标准0引言随着我国公路运输事业的发展，许多现有道路状况已不能满足交通量增长的需求，利用旧路对其进行加宽加铺改造，既节约了投资又可提高道路等级或改善道路服务功能，是

2、改善道路交通功能经济有效的方法。拓宽工程中的新老路基差异沉降大，路面纵横向裂缝等问题较普遍，在软土地区尤为突出，因此，新老路基搭接处理是拓宽工程的关键技术之一。1工程概况及地质条件上海某高速公路设计车速120km／h，双向4车道，路基宽度26m，用地宽度45m，路堤高度2～4rn。现根据现状交通情况，规划将该路双侧对称拓宽为双向6车道，路基宽度34．5m，用地宽度52．5m。该路所处场地为上海地区典型的软土分布区域，软土层较厚，含水量高，压缩性高，地层分布及相关物理力学性质指标见表1。表1物理力学性质指标土层厚度容重液限∞L塑限(‘IP压缩系数a，l-2压缩模量Es固结系数C，层

3、号岩土名称孔隙比／e／g·cm一3／％／MPa1／MPa／(10—3cm2／s)①填土1．417．92．54．0②黏土1．417．41．23348．827．20．653．401．5③淤泥质粉质黏土0．817．41．20540．824．40．723．101．5③T砂质粉土1．1190．7360．1610．904．0③淤泥质粉质黏土2．417．41．20540．824．40．723．101．5④淤泥质黏土3．816．81．41543．5251．042．301．0⑥粉质黏土4．519．50．71035．520．60．276．304．O⑦砂质粉土夹黏土5．618．50．8800．219．

4、005．0⑧粉质黏土8．417．91．07037．221．70．494．155．O2拓宽路基下附加应力特点2．1附加应力计算方法对称地选取路基一半进行计算，如图1。与新建道路不同的是，拓宽路基是平行四边形分布的条形荷收稿日期：2016-06—03载，该荷载下地基任意点的附加应力计算，可采用叠加原理进行，分解为一个矩形荷载与两个三角形的叠加，叠加示意如图2。No．32016上冯么缘17SHANGHAIHIGHWAYS拓宽路基Be十——————————————，。_●。。1。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。一、、≤o图1路基拓宽示意图＆=冬二∑

5、[]+险人图2附加应力计算叠加示意图矩形和三角形条形荷载作用下地基任意一点的附加应力可由根据通用的Buossineqs半无限空间解求出。由于是双侧对称加宽，因此计算地基任意一点的附加应力应等于两边的平行四边形荷载在该点的附加应力之和。附加应力分布特点老路使用多年，可认为老路路基产生的附加应力已完全转化为有效应力，拓宽部分作为新加荷载，在地基中产生的附加应力分布等值线如图3，从图中可以看出，由于拓宽路基较窄，所以附加应力在深度方向衰减较快；拓宽路基对于老路而言相当于一偏心荷载，依然有一定量的附加应力扩散到原路路基下．i一图3附加应力等值线图18上踢么姥＼n_：图4为老路中心、新老路

6、结合处和新路路基边缘处的附加应力的分布形态，三处的附加应力分布形态各不相同：拓宽路基下的附加应力属于填土荷载直接作用下的附加应力，路基底面最大，随深度衰减很快；新老路结合处和老路中心的垂直方向并无直接加荷，其附加应力是拓宽路基下扩散而来，距离拓宽路基越远，其值越小，深度方向的最大值并不是0m处，而是出现在地基一定深度处。附加应力分布在水平和深度方向分布形态的不同必然会引起沉降上的差异。楚一20送一25—30—35—40—45图4附加应力随深度变化曲线3沉降特性分析老路使用多年，可认为原地基固结己基本完成，沉降计算仅对新加宽路堤的荷载进行沉降计算分析，可不考虑原路荷载对沉降计算的影

7、响，按一维沉降计算方法进行固结和沉降计算。3．1新老路基沉降特点对未经处治的天然地基沉降进行计算，新老路路基的沉降如图5所示。卜．。。、．肼!刖，心距离／n1；◆图5新老路基不同位置的天然地基沉降变化曲线一s一一—船◎由上图分析可以看出，在拓宽路基荷载下，地基沉降曲线呈勺型，距离拓宽路基越近，沉降越大；当进入路基拓宽的范围时，沉降量增长迅速，因此造成新老路基差异沉降很大。对于老路而言，扩散至老路中心的附加应力引起的附加沉降量不容忽视。3．2拓宽宽度的影响分别取路基拓宽宽度为4．2