加宽路基不均匀沉降模拟计算

H IGHWAY现代公路

本文结合某高速公路路基加宽工程所采取得一些消除差异沉降，减少病害的技术措施如地基处理、开挖台阶、新旧路基结合部的处治、土工合成材料的应用、冲击碾压、填料压实度的控制等进行了分析研究，分析模拟了路基加宽工程的受力特性和沉降规律。

工程概况

某高速公路扩建工程中选取了一段187m长的加宽路基作为试验段（k5+019.87—k5+206.87），路基填筑高度≥6m。采用一般粘性土作为路基加宽填料，下路床底层铺设一层钢塑性土工格栅，以后每填筑80cm进行一次冲击碾压，铺设一层钢塑性土工格栅。在本试验段内采取了一些消除差异沉降，减少病害的技术措施如：地基处理、开挖台阶、新旧路基结合部的处治、土工合成材料的应用、冲击碾压、填料压实度的控制等进行了分析研究，并对试验段内加宽路基基底的断面进行了沉降观测和应力检测。本文针对该加宽路基沉降变形进行了模拟计算分析。

数值模型

计算模型：

路基拓宽工程的试验段作为工程实例，原有双向四车道高速公路路堤顶面宽度为28.0m，在原有高速公路两侧分别进行加宽，每侧加宽宽度为7.25m，高速公路由原来双向四车道变为双向8车道。由于结构沿路基中轴线对称，这样原有路堤顶面宽为14 m，拓宽部分路堤顶面宽度为7.25m，路堤填土高度为6m。原有路堤和拓宽路堤边坡坡度均为1:1.5，地基计算深度取

为自然地面下25m，计算宽度取自路基

中轴线向外100m。土工格栅从原地基

表面开始铺设，每填筑80cm铺设一层

土工格栅，总共铺设8层土工格栅。

根据圣维南原理结合现场工

程实际，只需考虑路基某范围内土

体的性状，故模型选取的计算范围

100m×25m（宽×高），原有路堤和

加宽部分路堤边坡均为1∶1.5，模型采

用映射划分网格，本问题分析模型宽

100m，高31m，其中填土高6m。计算

网格如图2所示。

计算结果分析

加宽路基竖向位移云图如图3所

示，采用一般粘性土作为加宽路基填

料，同时在新旧路基结合部铺设土工格

栅。计算结果表明用一般粘性土作为加

宽路基填料是完全可行的，路基施工过

程最大沉降值30.2mm，发生在新旧路

基结合处的坡脚位置；路基沉降值基本

上以新旧路基结合处的坡脚位置为中心

以近似弧形发散的形式向四周递减；旧

路基沉降值较小，特别是旧路基中部。

如图4所示，土工隔栅加筋使路基

位移场产生了显著变化，通过土工隔栅

加宽路基不均匀沉降模拟计算分析

文/姚 进

TRANSPOWORLD 2012No.21(Nov)

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