厚海淤泥地層國道改擴(kuò)建路基變形機(jī)理與控制技術(shù)研究

厚海淤泥地國道改擴(kuò)建基變形機(jī)理控制技術(shù)究隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展高速公路的建設(shè)非?；钴S,改擴(kuò)建的熱潮也隨之掀起。然而由于濱海軟土的特殊性,現(xiàn)在很多已完工的高等級(jí)公路改擴(kuò)建工程陸續(xù)出現(xiàn)了一些病害,尤其是新老路基拼接處不均勻沉降問題,其嚴(yán)重限制了濱海地區(qū)高等級(jí)公路的建設(shè)。本文依托204國道灌云標(biāo)段改擴(kuò)建工程,根據(jù)厚海淤泥特殊地質(zhì)環(huán)境軟土路基處理復(fù)雜施工工藝及新舊路搭接設(shè)計(jì)工況開展厚海淤泥地層國道改擴(kuò)建路基變形機(jī)理及控制技術(shù)研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下1.分別從物理力學(xué)特性及微觀結(jié)構(gòu)特性兩個(gè)方面進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),研究分析了連云港厚海淤泥地層的工程特性,結(jié)果表明:厚海淤泥含水量大,滲透性差孔隙比高,天然狀態(tài)下處于流塑狀態(tài),抗剪強(qiáng)度低,為高壓縮性土。但相較于其他幾個(gè)地區(qū)淤泥,連云港厚海淤泥壓縮系數(shù)偏小,壓縮模量偏大,工程性質(zhì)相對更好云港厚海淤泥的微觀結(jié)構(gòu)特征所反映的工程特性與其宏觀試驗(yàn)所測得的工程性質(zhì)具有較高的一致性,借助可靠的微觀結(jié)構(gòu)特征可以推測土的部分工程特性。2.基于現(xiàn)場實(shí)際工程施工及沉降監(jiān)測利用PLAXIS3D對單側(cè)拓寬段無地基處理、等載預(yù)壓以及粉噴樁三種軟土地基處理方案進(jìn)行了數(shù)值模擬分別從豎向位移、水平位移及穩(wěn)定性的角度對三種地基處理方法進(jìn)行了對比分析并對三者的地基處理效果進(jìn)行評價(jià),更進(jìn)一步研究分析了地層豎向附加應(yīng)力及孔壓分布規(guī)律對路基變形機(jī)理的影響,基于布西奈斯克解計(jì)算了路基單側(cè)拓寬施工引起的地層豎向附加應(yīng)力增量,并利用MATLAB予以驗(yàn)證果表明(1)等載預(yù)壓能夠更好地控制由于挖方卸載作用引起的隆起,而粉噴樁地基處理方案相對于等載預(yù)壓在

控制工后沉降、超孔隙水壓力及路基穩(wěn)定性方面效果更加顯著。(2)新老路基右坡腳以下地層中水平位移方向相反水平位移沿深度分布曲線在z=2.5m處存在轉(zhuǎn)折點(diǎn);粉噴樁地基處理方案下新老路坡腳以下地層水平位移相較于另外兩種地基處理方案更小,在老路右坡腳以下最大水平位移僅11.5mm穩(wěn)定性分析結(jié)果表明各地基處理方案在不同階段路基的安全系數(shù)都大于1.25,滿足規(guī)范對于安全儲(chǔ)備的要求,但相對而言地表面新舊路基拼接處潛在破壞風(fēng)險(xiǎn)最大,其次是拓寬路基右邊坡,噴樁增強(qiáng)了路基的穩(wěn)定性,而等載預(yù)壓在填筑施工期和堆載5個(gè)月期間相較于無地基處理方案安全系數(shù)偏小,工后,由于固結(jié)沉降趨于穩(wěn)定,路基安全系數(shù)會(huì)有所增大路基更穩(wěn)定。(4)實(shí)際施工中應(yīng)該尤為關(guān)注拓寬施工引起新舊路基拼接處以下地層豎向附加應(yīng)力的增加,尤其是厚海淤泥層,并及時(shí)采取適當(dāng)?shù)奶幹未胧?shù)值模擬結(jié)果充分體現(xiàn)了粉噴樁地基處理方案的優(yōu)越性,基于現(xiàn)有粉噴樁固化劑的不足,提出了一種新型固化劑設(shè)計(jì)配方,并從抗剪強(qiáng)度和微觀結(jié)構(gòu)特性兩個(gè)角度,對不同齡期的設(shè)計(jì)配方固化土和純水泥固化土進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明:(1)設(shè)計(jì)配方固化土相較于水泥固化土無論是早期強(qiáng)度還是后期強(qiáng)度都得到了極大程度的提升泥在設(shè)計(jì)配方中仍然起著主導(dǎo)作用高鈣粉煤灰細(xì)?；郀t礦渣在自身生成水化凝膠體的同時(shí)補(bǔ)充了大量鈣離子,強(qiáng)化了水泥的水化反應(yīng),從而提高了固化土的強(qiáng)度外摻聚丙烯腈纖維增強(qiáng)了固化土的結(jié)構(gòu)整體性,在提高固化土抗剪強(qiáng)度的同時(shí)也提高其抗拉、抗裂性能。(3)設(shè)計(jì)配方固化劑經(jīng)濟(jì)效益好天然含水量60%時(shí),設(shè)計(jì)配方固化劑在同等7和28天齡期強(qiáng)度的情況下,每延米造價(jià)分別要低于純水泥固化劑4.66元和5.08元,約占純水泥固化劑造價(jià)的28.8%和。4.為了克服粉噴樁地基處理

方案的缺陷,提出了與厚海淤泥地層條件相適應(yīng)的橋頭及過渡段粉噴樁聯(lián)合堆載預(yù)壓技術(shù),現(xiàn)場沉降監(jiān)測結(jié)果表明該方案可以大幅降低橋頭路基的總沉降以及工后沉降,兼具了粉噴樁復(fù)合地基技術(shù)及堆載預(yù)壓兩種軟土地基處理方案的優(yōu)點(diǎn)。5.軟土地基段新舊路基變形協(xié)調(diào)控制技術(shù)是目前改擴(kuò)建工程的主要難題之一,數(shù)值模擬結(jié)果表明連云港厚海淤泥地層改擴(kuò)建中新舊路基拼接處