旧路加宽综合处治方案设计的几点考虑

旧路加宽综合处治方案设计的几点考虑随着国民经济的快速发展，道路交通运量迅猛增长，既有公路、城市道路等旧路加宽加铺改造工程也随着大量的付诸实施。对旧路进行加宽加铺改造时要特别注意：①新旧路基间的不均匀沉降以及新路基的塑性累积变形对路面结构响应的影响，②新旧路基间的刚度差异对路面结构响应的影响，③面层反射裂缝的防治等。为此，在旧路加宽改造工程的实施之前必须进行先期的方案试验研究。通常可采用软弱地基处理、基底清淤换填、旧路路堤台阶开挖、土工合成材料加筋垫层和加筋土路堤、土工织物防渗和排水、改良土高强路堤和轻质路堤、铺设土工合成材料防裂层或增大加铺层厚度等工程技术措施。本文结合某公路加宽改造工程的实施，提出旧路加宽综合处治方案设计时的几点考虑。1.某试验路路基加宽方案设计的比选1.1某试验路的基本概况某公路位于黑龙江省西部松嫩平原301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。某路沿线地势平坦，草原、湿地和沼泽约占全线总长的20%。其地质条件主要属于第四纪沉积层，地表土多为粉质中液限黏土和中液限黏土、并间有弱碱性盐渍土的交错分布，其下为圆砾土、砂砾土和粉质黏土。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。1.2某试验路路基加宽方案设计根据某路现有路况、水文地质条件和可用的地方材料，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种方案进行试验研究。其中，单侧加宽试验路位于K74+600～K74+900，共3种方案；双侧加宽试验路位于K96+100～K96+400，共4种方案。1.2.1基本处治措施⑴基底清淤与换填旧路修筑时因就地取土而在路基边坡外侧形成了沿路线走向约1.5m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。边沟清淤后换填天然砂砾，砂砾层顶面需高出常水位20cm以上，并在其上设置3%的横向排水坡以利排水。⑵台阶开挖与构筑为增加新旧路基的整体稳定性，在填筑前须先将旧路路基边坡面开挖成台阶状。单侧加宽部分第一级台阶宽350cm，高100cm，其上三级台阶的宽×高均为150cm×100cm。双侧加宽部分均开挖成宽120cm，高分别为120cm、80cm、80cm的三级台阶。1.2.2旧路路基单侧加宽方案方案一(S1)：二灰填筑方案，即：基底换填天然砂砾+土工网+天然砂砾+粉质土+土工网+粉质土+二灰。在路基顶面以下1.0m范围内采用粉煤灰∶熟石灰=0.9∶0.1(质量比)的比例均匀拌和后填筑，以构成轻质路堤。二灰作为轻质路堤填料具有很好的工程性质：其后期强度高、整体稳定性好，能够有效地减小新旧路基间的刚度差；其自重荷载小，能有效地减小路堤因自重荷载作用而产生的压缩变形，对确保路基的容许工后沉降非常有利。方案二(S2)：三层土工网方案，即：基底换填天然砂砾+土工网+天然砂砾+粉质土+土工网+粉质土+土工网+粉质土。土工合成材料（本试验路用土工网）加筋路堤不仅可以增强新旧路基间的整体稳定性，而且还可以使新加宽路基的强度和刚度得到很大的提高，从而可有效地减小新旧路基间的刚度差异。土工合成材料还具有减小新加宽路基的不均匀沉降和侧向位移的作用，从而使得路基横断面上的沉降趋于均匀。方案三(S3)：两层土工网方案，即：基底换填天然砂砾+土工网+天然砂砾+粉质土+土工网+粉质土。根据工程实践经验，当路堤填方高度低于4.0m时，在新加宽路基中可只铺设2层土工网。但考虑到行车荷载在新旧路基结合部的局部荷载作用和路基顶部可能产生的滑动对路面的剪切作用，故在S2方案中铺设了3层土工网以进行对比试验。亿絮纪旧路路基双侧宽加宽方贪案划高方案稼一椅(D1忠)柏：粉质土填筑炮方案，即：基尤底换填天然砂滋砾俱+宁粉质他土育+强不透水土工秘布袖+拳粉质冻土刺+拣不透水土工布哨。抗括在粉质土今路堤的内部和浴顶面各铺设一怀层不透水土工漠布，可起加筋按和隔离防渗的绘作用。由于不闹透水土工布的炕加筋作用可增姜强新旧路基间赴的整体稳定性晓好，减小钻路基的不均匀腔沉降；由于不晚透水土工布的询隔离防渗作用壤，可防止垫层骡砂砾料的陷入困，并能防止雨便水浸入对路基牵的破坏，同时喷也可在一定的依程度上减少路设堤自身的压缩犁变形痕。飘匆方案栋二监(D2丝)妇：粉煤灰填筑魂方案，即：基溜底换填天然砂因砾峰+雹粉煤岔灰侧+催二届灰尾+管不透水土工布乘。乘懂讽赴D瑞2赵方案的地质条她件相对较差，娃采用粉煤舰灰证+颤二灰的轻质填着料填筑路堤，姨不仅英可以降低新路洗堤自重，减小捐路堤的压缩变旁形，而且还可顶以提高新路堤简的强度和刚度摇，并可减小路虎基在行车荷载若作用下的塑性举累积变形。轻承质填料路堤同滋时起到了减小律新旧路基间刚灭度差异和不均骄匀沉降的作用爬，从理论分析湾和工程实践上已来看，是旧路疑加宽方案中较居为理想的一种丸综合处治措施摔。接瓦方案塔三层(D3招)爪：砂砾填筑方残案，即：自基嘉底换填至整个捷路堤全填天然宇砂砾组。存纤由于天然被砂砾的渗水性嗽填料，可以很孙好地将浸入路捏堤中的雨水排材出，同时天然京砂砾也具有很浮高的强度和刚饿度，有利于减咐小新旧路基间装的刚度差，并抚可减小路基在船行车荷载作用精下的塑性累积教变形。但天然柱砂砾由于自重晋较大，使得地网基和路堤可能养在自重荷载作筒用下产生较大饮的沉降和压缩极变形，从而造态成新旧路基间侮较大的不均匀盐沉降缺。产娃方案傅四谈(D4翁)捡：二灰填筑方远案，即：基底塘换填天然砂斗砾火+掠粉质筋土野+殖二切灰寿+炮不透水土工布冰。泽辨恳垦D播4颤方案的地质条脊件相对较好，概采用粉质尤土理+挨二灰的半轻质侧路堤，可使高午新路鞋堤的强度和刚效度得到部分提辽高，并能减小祥一部分路堤的遵压缩变形和塑抢性累积变形，利可作为与其它忙加宽处治方案深的对比试验很。醒且2.弦律旧路加宽的地援基沉降与路基传稳定性分牛析吉与在旧路加督宽改造中，地娘基沉降和路基鞭稳定性分析无圈疑是非常重要次的。沉降的处庄理就是在路基界施工过程中加堵速因新修路基烦而引起的地基碎沉降，或者采巧取有效措施控桑制路基由于剪制切变形而产生来的侧向位移，纸从而减小路基蜻的工后沉降。块对于稳定性的柳处理则必须增华大新修路堤及蔬地基的强度，畜提高其抗剪切屠变形的能力耕。趁愈由均质粘联性土填筑的路牧堤的稳定性根呆据坡Fellen启iu贵s昏滑动圆弧法进我行分析，路堤聚坍塌破坏时，攀其滑动面为一妄曲面，假定其距为圆弧形，圆授弧滑动面的位笛置离用捏4.5H亭法确定。土工脂合成材料的加馆筋作用按在常弃规的圆弧稳定肺分析方法中增暖加一个拉力的切办法进行考虑吴，把加筋力作砌为水平力施加挖于滑动土体，冬来计算其稳定回性和确定加筋途层数送。张骑在旧路加侍宽改造工程中秧，由于新旧路驱基的固结程度腔不同，将会导仿致路基的横向鞭不均匀沉降，系从而造成路面左的开裂破坏。缺因此，必须准宴确掌握加宽路编基的最终沉降蔬量及固结度，制并验算其剩余骂沉降量是否满访足工后沉降量阅的要求。在沉圾降分析中，可惹假定旧路路基酬下的地基已趋腊于完全固结，布采用分层总和渣法计算新加宽脊部分路基的地烤基总沉降量疼。鼠顺3.犯袜旧路加宽的路魔基土压缩变形达分网析躬丧路基土在筝其自重和路面盒结构等静荷载漠作用下的变形俘主要表现为土社体的压缩变形准，可通过室内被试验测定土的挣相应变形指标逆，选取适宜的元力学模型采用揉有限元法分析您路基土的应力叔状态，从而得引到路基与地基裹的总变形量、惩不均匀变形量廉、不均匀变形蚕范围以及变形粘与时间的变化锡关系等控制指激标他。夜党在路基土和压缩变形的有帖限元法分析中省，将新填筑的跃路基土视为弹用塑性材料，采望用邓肯非线性监模型。而将旧新路路基视为弹墨性材料，将土搭工织物视为线村弹性材料，朵按平面应变问采题求解。其中逃，路基和地基输采用平面四边葵形等参单元、雷土工织物采用勤接触面单元、颠路面结构层采鞠用弹性梁单元印进行模拟，假辨定土工织物与场土体的界面间离无相对位移，铜采用如此所示妇的有限元分析奉模型威。专营4.帐床路基土在行车蒜荷载作用下塑竞性累积变形的亩探索分弱析眠尿路基土作肤为一种非线性保弹特-琴塑性变形体，企在行车荷载作丈用下除产生弹穴性变形外，还挽会产生部分不赖可恢复的塑性再变形。塑性变命形会随着行车勿荷载作用而逐选渐累积，在行脖车道中央轮迹纠带范围内的路暂基土所承受的趁荷载较大，荷鼠载作用次数也耻较展多，因此产生凤的塑性累积变雅形也较其它位徐置要大，从而供导致路基的不腐均匀变形宏。训费路基土塑宰性累积变形可姐采用如下的计浑算方法色：躺①虏沿深度方向将白路基土划分为宿若干个子层，法运用三变量塑耳性应变方程分绵别计算各个子企层的塑性应变托；半②速根据路基土某绣一子层塑性应怪变的大小和厚脖度得出该层的伯塑性变形苍；产③暖采用分层总和哗法将不同深度荷处各子层的塑致性变形累加得桃到路基土顶面权某一点处的塑弦性累积变形接；锋④肝综合考虑水平索方向不同位置温荷载在同一计嫩算点所引起的示塑性变形的叠萌加，得出路基针土顶面某一点破的最终塑性累锹积变形劫。莫跳因此，可采用排如下的计算公腹式进行路基土认的塑性累积变禁形的分析喷。赤仅δ详p臭=董∑直δ辣jp单=光∑∑猴ε读ijphI惩=箱∑闪∑热a冰(收σ摩ijd虎/刑σ贸is)m(N卫l友˙会fj)bhi校嫌(i=1,2硬,昂…碍n残；夕j=1,2脑,抚…方p)灌式中堪：胀δ粗p恋—廉—讯计算点处路基痒顶面总的塑性亏累积变形津；苍俘f画j卸—张—德第螺j渗个轴载作用位德置外，软f蝶j润代表轴载在该袋位置出现的概薪率，共险有馆p雀个作用位置拦；稿狐δ烈j尾p脉—中—仔第案j忘个作用位置处痕的轴载在计算异点处产生的塑雄性累积变形惩；范交i驻—傻—闸第吐i破个计算子层曲，深h告I都代表该子层的臣厚度怠，道σ匙i因s竿代表该子层土栏的静态抗压强溪度，共脉分猜n史个子层隶；蒜掌ε束ij誉p拦—写—跃处弹于涌j曲位置的轴载在推第罪i腰个计算子层内甚产生的平均塑额性应变权；肌待σ设ij迁d酿—遥—欧处泡于累j唤位置的轴载在疲第靠i台个计算子层内米产生的平均偏丈应力锣；配喘N负i怠—牵—借代表赶第茧l宣个车道累计标眠准轴载作用次摔数吴；弦扰a幻，串m锯，疫b盈—遗—摧回归系数，称谦为永久变形参膀数鸦。届崭计算深度多取决于容许误必差的大小，可辅通过控制应力次比色(臭σ陪d晓/动σ凝s侵)品的衰减程度来盯确定。如可采衣用应力愉比惠(绕σ偷d胁/纸σ成s帐)座的衰减骤至由10推%红时的深度作为耗计算深度。如鬼果取固定的计芳算深度和等层暑厚可使计算得活到简化经过这哗样处理得出的断计算结果仍能图够满足要求。怎励5.弱其旧路加宽试验屑路的观测测田试丘胆在旧路加桂宽改造工程中腥需进行必要的慎现场观测测试讯，以便掌握地傅基和路基的沉屯降与变形，以亏及路基土体内俗应力状况。在汗试验路单侧加海宽段的每个横妹断面均埋设待了烂6秋对沉降板和土戒压力盒，双侧视加宽段各埋设神了岛5塌对沉降板和土疏压力盒棚。抛技沉降板的燥埋设位置是根枯据观测总沉降条量、分层沉降预量和横向不均益匀沉降的要求朽来确定的。埋牵设在天然原地决面的沉降板主都要用来测量地眯基的沉降量；烟埋设在加宽路浆基不同高度上相的沉降板，主箱要用来测量新晃路基自身的分加层沉降量；埋苏设在新路基横公断面表层不同努位置的沉降板护，主要用来测姑量新路基表层旧的横向不均匀总沉降完。谨战土压力盒深均埋设在沉降绞板的一侧，可熊用来了解在路亩堤填筑过程中症及路堤填筑完斩成后的土压力插变化状况、沉坟降与土压力间摊的相互关系等乌。生删6.响汤结束蹈语覆菊交抱⑴岗厕旧路加宽处治久的方案很多，论各种方案都具我其自