軟土地基市政道路加寬工程路基沉降處治方法

柏江源

湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001

1 研究方法概述

1.1 理論研究方法

1.2 有限元計(jì)算方法

該計(jì)算方法主要應(yīng)用于計(jì)算較為復(fù)雜的工程問題中的相關(guān)理論數(shù)值。筆者認(rèn)為，有限元計(jì)算方法尤其特有的優(yōu)越性。例如，利用該計(jì)算方法計(jì)算復(fù)雜情況下的邊界條件以及非線性問題時(shí)較為快捷。在相關(guān)理論不斷發(fā)展和應(yīng)用水平逐漸提高的情況下，該計(jì)算方法在市政工程路基拓寬等領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。在該類型工程中，可以采用Ansys 有限元軟件有針對(duì)性的對(duì)工程中路基沉降數(shù)值進(jìn)行模擬和計(jì)算，對(duì)相關(guān)的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行求解［2］。經(jīng)過筆者梳理，該種計(jì)算方法至少有以下三種應(yīng)用場(chǎng)景和方法：第一，可以對(duì)市政工程中老舊道路路基拓寬工程進(jìn)行非線性有限元模擬；第二，可以對(duì)市政工程中建設(shè)與軟土地基上的新建道路對(duì)原有道路路基的影響程度進(jìn)行有效計(jì)算；第三，可以對(duì)老舊道路擴(kuò)寬工程中整個(gè)施工過程進(jìn)行三維彈塑性有限元模擬和計(jì)算，可以得出新舊地基之間的沉降和變形差異性規(guī)律以及應(yīng)力分布和變化情況。

1.3 模型試驗(yàn)方法

模型實(shí)驗(yàn)方法主要指的是根據(jù)具體施工情況的不同，制作相同比例的較小模型進(jìn)行模擬，從而發(fā)現(xiàn)和解決具體施工中的實(shí)踐問題，該種方法是工程建設(shè)領(lǐng)域極為重要的一種模擬方法。例如，在巖土工程設(shè)計(jì)與施工過程中，小尺寸模型由于受限于其自重，模型產(chǎn)生的應(yīng)力水平相比于施工原型將產(chǎn)生較大差異，同時(shí)，施工原型具有顯著的非線性特征，因此小尺寸模型難以重現(xiàn)施工原型特性，該問題則可以利用土工離心模型獲得較好的解決。利用離心模型試驗(yàn)的方法，在軟土地基市政道路加寬工程中無論對(duì)無加筋道路還是加筋狀況存在差異的情況都可以對(duì)下路堤的沉降規(guī)律進(jìn)行計(jì)算和研究。

2 差異沉降控制標(biāo)準(zhǔn)與具體措施

2.1 控制標(biāo)準(zhǔn)

在軟土地基的道路拓寬工程中，施工過程面臨的重要問題之一則是解決新舊路基沉降差異過大的問題。如果路基沉降差異沉降過大，會(huì)導(dǎo)致諸如道路表面開裂、路基穩(wěn)定性不足、道路行駛舒適性降低等多方面問題。對(duì)路基沉降進(jìn)行有效控制的首要條件則是確定沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。在確定路基沉降標(biāo)準(zhǔn)的過程中，要結(jié)合路基的力學(xué)響應(yīng)情況進(jìn)行綜合確定。在沉降差異的具體控制標(biāo)準(zhǔn)方面，筆者認(rèn)為，將4cm 作為差異沉降的低限標(biāo)準(zhǔn)較為合理，確定9cm 作為差異沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)不同沉降情況時(shí)路面產(chǎn)生的應(yīng)力情況變化，在橫向邊坡率控制方面，0.25%和0.4%分別為一般橫向邊坡率和最大橫向邊坡率，在進(jìn)行施工時(shí)，要以上述數(shù)值為控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，以控制路面差異沉降帶來的不利后果。

2.2 具體處治措施

結(jié)合國(guó)內(nèi)外軟土地基條件下的市政道路加寬工程控制路基差異性沉降的具體經(jīng)驗(yàn)，提出該類型工程中路基差異性沉降的具體處治措施如下：第一，可采用道路雙側(cè)完全拼接式拓寬，在對(duì)地基進(jìn)行處理時(shí)，可以采用樁網(wǎng)復(fù)合型地基，通過該方式對(duì)地基處理后，可以有效的控制老舊道路路肩沉降量和中心沉降量，除此之外，可以有效避免載荷附加導(dǎo)致的二次沉降問題［3］。第二，也可采用粉噴樁負(fù)荷地基的處理方式，該種方式在廣佛高速拓寬工程中進(jìn)行了應(yīng)用，經(jīng)過后期成果觀測(cè)，效果較好。該種地基處理方式可以有效對(duì)新老路基沉降進(jìn)行協(xié)調(diào)，最大限度避免了道路沉降導(dǎo)致的路面破壞。第三，可以采用一般預(yù)壓或者等載預(yù)壓的方式進(jìn)行處理，上述兩種預(yù)壓方式一般適用于硬殼層較厚的市政道路路段擴(kuò)寬工程。通常情況下，在硬殼層較薄但是地下軟土層相對(duì)較厚的路段可以進(jìn)行塑料排水板結(jié)合載預(yù)壓，在橋頭等結(jié)構(gòu)連接部位可以進(jìn)行路堤樁與土工格柵相結(jié)合的處理方式。第四，在道路加寬工程中可以采用在原有路堤外路肩處設(shè)置縱向隔離墻的方式，通過該種方式可以最大限度減少新路堤對(duì)老路堤的連帶沉降影響。

3 結(jié)論

本文第一部分中提到的若干研究和計(jì)算方法可以作為軟土地基市政道路加寬工程中的通用計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法。本文第二部分主要結(jié)合了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的差異沉降控制經(jīng)驗(yàn)，提出了具體的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)。在軟土地基進(jìn)行道路加寬，需要對(duì)應(yīng)力變化和分布情況以及沉降差異特性進(jìn)行分析并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處治，需要進(jìn)行不斷探索以優(yōu)化處治方法。