剛性樁—網復合地基加固拓寬高速公路路堤機理分析與應用研究.pdf

1、隨著我國經濟建設飛速發(fā)展，各地區(qū)尤其是經濟發(fā)達地區(qū)的交通量急劇增加，原有高速公路的通行能力已經不能滿足需求，迫切需要把原有的高速公路拓寬為六車道甚至八車道。拓寬高速公路路堤對沉降和差異沉降的控制有嚴格的要求，由于我國大部分高速公路位于沿海沿江省份且軟土分布較廣的地區(qū)，因此需要對新路堤下地基土進行適當的處理才能使擴建后乃至運營期內的整個路堤不致產生過大的沉降和差異沉降，以保證其具有足夠的安全穩(wěn)定性。
　　剛性樁—網復合地基目前雖在很

2、多高速公路拓寬改造工程中被廣泛采用，也有很多的理論研究成果見諸報道，但對其設計使用至今還主要憑工程設計人員的經驗而定。目前關于拓寬高速公路的差異沉降控制指標仍沒有完備的規(guī)范可循，究其原因是，業(yè)界對采用剛性樁—網復合地基加固拓寬高速公路路堤的作用機理認識還不足。為此，本文基于室內模型試驗、現場試驗，并借助理論推導與數值分析的手段，分別研究拓寬工程中重點涉及的土拱效應、加筋薄膜效應、加固區(qū)樁、土相互作用和樁端下臥層應力傳遞等問題，考慮樁—網

3、—土的聯合作用并從機理上定量解釋這種復合地基的工作原理。論文主要研究工作和取得成果如下:
　　(1)通過模型試驗研究了混凝土剛性樁的荷載傳遞規(guī)律。以剛性樁處于部分端承摩擦工作狀態(tài)為例，提出考慮樁周土對樁身負、正摩阻力的作用模式，研究了樁端持力層一定剛度情況下的剛樁復合地基樁土應力比計算方法，與試驗實測數據對比證明其合理性;
　　(2)通過室內模型試驗研究了拓寬路堤中鋪設土工格柵的加固機理?？紤]土工格柵實際工作狀態(tài)時底部地基土

4、能夠提供一定支撐反力，提出上部路堤荷載在土拱效應作用下加筋層薄膜效應評價方法，得到了定量計算其撓曲變形后的兜提力表達式，并與其他幾種方法對比證明其合理性;
　　(3)依托揚州某高速公路拓寬工程項目，進行控制模量樁(CMC)與土工格柵加筋技術對拓寬路堤下新地基處理的工程實踐，通過現場試驗研究了帶帽剛性樁—網復合地基加固拓寬路堤中的土拱效應，驗證了土拱傳遞高度存在。結合實測數據評析現有幾種樁-網設計理論對樁間土支承反力、土工格柵拉應力

5、評價的不足;
　　(4)針對現有一些設計方法中需要假設確定的“土拱高度”為前提條件的不足，考慮加筋層薄膜效應對土拱效應的影響，運用力學平衡方法對土拱結構進行理論推導，得到了考慮加筋層影響的樁、土豎向應力計算方法與筋層拉應力計算方法，結合現場試驗實測數據驗證其合理性;
　　(5)基于拓寬路堤荷載形式的特點，采用經現場實測數據合理性驗證的數值計算模型，分析相關設計參數對樁承式加筋路堤受力影響。研究樁間距與樁帽尺寸，樁長與樁身模量

6、、加筋層剛度與布置方式、不同地基處理方式變化下的路堤表面沉降、基底沉降與豎向應力、邊坡水平位移、加筋層拉應力與樁身應力的分布變化規(guī)律，對剛性樁—網復合地基加固拓寬路堤的性狀有了定性的認識;
　　(6)研究了樁—網—土聯合體系的相互作用機理，考慮樁土差異沉降、樁端刺入下臥層，提出基于土拱效應、加筋薄膜效應、樁周土對樁身負、正摩阻力作用與樁端應力傳遞的整個復合地基的路堤荷載效應評價方法，經現場實測數據合理性驗證后進行了參數性分析。此為