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[摘要]本文主要對高速公路新舊路基銜接處主要病害做出闡述,同時對差異沉降與路面結構層應力關系進行了分析,并點明了新舊路基銜接處治的基本原則,最后對新舊路基銜接部位處治提出了幾點建議。
[關鍵詞]高速公路;改擴建工程;軟土地基;新舊路基;銜接技術
1高速公路新舊路基銜接處主要病害分析
在高速公路的實際運營過程中,為了提升其整體通行能力,往往會選擇拓寬舊路基的措施。在實際的施工過程中,如若不能夠做好新舊路基銜接處處理工作,則必然會引發較大安全質量隱患,為高速公路的運營帶來一定的影響。新舊路基銜接處施工產生的病害如下:
1.1路基損壞:這種病害主要表現在新舊路基銜接位置出現滑移、沉降不均勻等問題,這就增加了新舊路基銜接處路基的不穩定性。
1.2路面損壞:基于路基的不穩定性所影響,致使新舊路基出現不均勻沉降,這在一定程度上對路面的穩定性造成了嚴重的破壞,導致路面出現損壞。
1.3公路整體性能下降:隨著公路服役時間不斷向前推移,必然會增加新舊路基銜接處不穩定性,此時該部位的路基不均勻日益明顯,導致裂縫逐漸變寬,這對公路的整體穩定性造成了嚴重的影響,極大的降低了高速公路的整體質量。
1.4支擋結構失穩:這種病害主要體現于:擋土墻傾覆、滑移、開裂現象。特別是在平原地區的高速公路的改擴建中,高填方路堤段最為出現裂縫,裂縫部位的路基穩定性較差,存在軟弱層。其中產生病害的主要原因是:新舊路基銜接處出現不均勻沉降、或者此部位結構出現不完整性,此時路面的整體穩定性無法抵抗變形應力,同時也不能夠對其他水文地質因素產生的影響進行抵御。
1.5在高速公路的實際運轉過程中,基于諸多方面因素所影響,致使其銜接處出現諸多方面的病害。但是綜合其影響因素,其根本原因還在于銜接處處理不當,出現變形等問題,至此降低了路基的整體穩定性。高速公路新舊路基銜接處病害,也是當前病害出現的較為嚴重區域。
2差異沉降與路面結構層應力關系
2.1當施工位置處于軟土地基范圍的條件下,一旦差異沉降超過一定的數值,則路面將會遭到嚴重的破壞。當新老路基容許差異沉降標準確定為例,運用abaqus有限元軟件對差異沉降與路面應力關系分析可知,得出不同的差異沉降和其所對應的路面各層的最大拉應力匯總后,此時差異沉降與路面結構應力關系(圖1所示)。
2.2根據圖2可知:各結構層應力與不均勻沉降值間回歸方程為:瀝青面層底面應力與差異沉降的關系:基層底面應力與差異沉降的關系:底基層底面應力與差異沉降的關系:根據相關計算可知,底基層底面、基層底面、瀝青面層底面,當其達到一定的極限拉力時,此時瀝青面層底面——瀝青面層——底基層依次出現裂縫。
2.3基于車輛荷載作用下,當路面結構某層材料的極限抗拉強度低于該結構層的彎拉應力的情況下,此時路面將會出現裂縫。將面層材料極限抗拉強度,帶入中時,此時便可獲取到容許差異沉降值。
3新舊路基銜接處治的基本原則
在高速公路新舊路基銜接處的處治過程中,可堅持以下方面原則:其一,在保證路基穩定性的基礎上,對路基不均勻沉降進行嚴格控制。其二,在運用銜接處處理技術時,需要做好綜合方面的考慮,例如支擋、排水、路面、地基等,確保其處治的全面性。其三,可行性方案的制定要根據地質條件、地域情況而定。其四,處理技術的使用中,要與其他技術進行有機結合。根據高速公路新舊路基銜接處治的基本原則可知:
3.1通過對路基進行加筋,或者對其銜接部位進行處治,其根本目的在于增強路基銜接處的整體強度,進而有效控制滑移問題。
3.2路堤、支擋結構有效的抑制了地基固結變形的幾率,從而有效的避免了其導致的塑性變形等問題。
3.3強化對整個工程管理,對于提高工程的質量具有重要的意義。當道路通車后,則需要合理控制其影響因素,避免新舊路基銜接處造成不必要的損害。
4新舊路基銜接部位處治措施
4.1高速公路改擴建中常用的地基處治方法
4.1.1排水固結法:將排水系統設置在地基中,例如砂墊層、排水板等,運用真空預壓方式促使土體形成排水固結沉降。通過當前這種方式,增強地基土體強度。4.1.2強夯法:基于當前這種方法來說,可借助強勁的沖擊外力對地基的物理力學性能作出改變,增強路基結構的整體強度,提高路基的整體穩定性,進而減小其沉降。在強夯法的應用于實施過程中,運用強夯法可以消除黃土的濕陷性,同時還可以增強新路基的強度,提高其整體承載力。4.1.3加筋土法:通過將人工合成材料加入地基土中,增強壓力擴散角,進而增強地基的承載力,運用此方法可以有效的控制地基沉降問題。尤其在處理各種軟弱不良的地基工程時,運用加筋土法更能夠實現其處理效果。
4.2支擋結構處理
4.2.1在新舊路基銜接部位的處理過程中,通過支擋結構的運用,有助于減少改擴建填土的自重,不但可以有效控制路基側向滑移問題,而且還有助于降低其不均勻沉降,這對于控制銜接部位裂縫具有很好的應用效果。4.2.2當改擴建路基銜接段的穩定性無法達到相關標準要求的情況下,可增設支擋結構,通過支擋結構發揮其應用優勢,增強路基的整體穩定性。4.2.3當路基不宜放坡,并且土方量過高的情況下,通過增設支擋結構,不但可以達到收縮邊坡的作用,而且還有助于降低成本。
4.3舊路基邊坡處理
基于舊路基邊坡坡面深度為0.3m左右,外側路肩為0.5m范圍的情況下,根據工程的操作要求,需要挖除并進行填料處理。與其他部位相比較而言,當前部位路基抗塑性變形能力較低、新舊路基銜接面結構弱、路基壓實度較低等,而上述這些問題極大的降低了新舊路基銜接處理的效果。因此,在新舊路基銜接路基進行處理時,可在坡面設置臺階,同時要嚴格控制臺階設置比例。要保證臺階向內傾斜3%左右,而臺階高度控制在0.5m--1.5m之間,寬度為0.7m--1m之間,必須嚴格控制其尺寸,使其達到最佳的工程標準。4.4新舊路基銜接處頂面處理在新舊路基銜接處頂面處理過程中,可借助強夯法或者增加壓力機的噸位等,對銜接面進行壓實處理,使其達到新舊路基銜接處理的要求,確保其接近改擴建路段的土質密實度,以此來應對路基不均勻下降問題。運用強夯法有助于路基土體形成側面擠壓應力,促使其力學性質發生改變,進而提高其銜接處的穩定性,避免出現裂縫、沉降等現象的發生,對整個工程造成不必要的影響。
4.5路基加筋
路基加筋法可以有效提高高速公路新舊路基銜接處的整體結構強度,比較常用的加筋材料主要有;土工格柵、土工網、土工墊等。其原理是:4.5.1土工材料表面與被加固的材料間產生摩擦力。4.5.2土工材料形成被動的抗阻能力。4.5.3網格與上、下層填料間相互作用,起到加固作用,可以有效減少填料物側向位移,進行可以明顯提高路基土體的整體穩定性。
5結束語
綜上所述,在高速公路改擴建工程中,改擴建工程質量的高低,在很大程度上取決于新舊路基銜接部位處理。通過對舊路基邊坡、支擋結構、以及新舊路基銜接處路基地基進行處理,有助于解決新舊路基不均勻沉降問題。總而言之,在處理高速公路新舊路基銜接部位時,必須堅持具體問題具體分析,做到綜合防治工作,以此來提升高速公路的改擴建效果。
參考文獻
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作者:羅治遠 單位:中交第三公路工程局有限公司第四工程分公司