浅论高速公路改扩建新老路基差异变形影响因素及拓宽路基施工技术研究

浅论高速公路改扩建新老路基差异变形影响因素及拓宽路基施工技术研究

分类号：TU410710．20051177㈣㈣㈣㈣川MY15274：：；Il§’涟孝犬法硕士学位论文高速公路改扩建新老路基差异变形影响因素及拓宽路基施工技术研究赵刘会导师姓名职称折学森教授周志军讲师申请学位级别工学硕士学科专业名称岩土工程论文提交日期2008年4月28日论文答辩日期2008年5月27日学位授予单位长安大学答辩委员会主席学位论文评阅人王晓谋教授张生辉教授毛雪松副教授n摘要随着我国国民经济的快速发展，区域间交流日渐频繁，高速公路交通量迅速增长。但与此不相协调的是：有相当一部分已建高速公路不能满足同益增长的交通量的需求，严重桎枯了区域间经济的发展。对此，越来越多的高速公路面临改建和扩建。本文针对高速公路改扩建工程中新老路基差异变形问题，结合西安至宝鸡高速公路改扩建工程，采用现场试验、室内试验等方法，对新老路基下地基工程性状的变化规律进行了研究；采用有限元数值模拟方法对高速公路改扩建工程新老路基差异变形的诸类因素进行了分析，得出了各类因素对新老路基差异变形的影响规律。在此基础上对高速公路改扩建工程拓宽路基的施工技术进行了探讨。主要研究内容包括以下几个方面：(1)选取代表性断面，通过地质勘察、室内土工试验，研究了新老路基下地基工程性状的变化规律。(2)通过考虑不同的拓宽宽度、拓宽高度、削坡坡比、台阶开挖、填料性质等因素，同时考虑施工中的扰动、地下水渗流以及交通荷载的影响，采用有限元数值模拟的方法，研究了在施工和运营过程中不同因素对新老路基变形的影响规律。(3)在资料调研基础上，对拓宽路基的地基处理方法、填料的选择、压实方法以及机具的选择等问题进行了探讨，研究了高速公路改扩建拓宽路基的施工技术。关键词：高速公路，路基拓宽，有限元，差异变形，施工技术nAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomy．theregionalaffiliationneedisfrequentdayafterday,volumeofhighwaytrafficexplosivequickly．Aconsiderablenumberofexpresswaysinservicearenolongersatisfytheneedforbothincreasingtrafficvolumsandsocialprogress，itisconfinementthedevelopmentofeconomy．Thusmoreandmorehighwaysarependingtobereconstructedorwidened．Thisarticleinviewofresearchonthecontrastdeformationbetweennewandexistingembankmentofhighway,unifiesXi’antotheBaojihighwayextensionproject，usesmethodsoffieldtestandLaboratory,usedthemethodofFEMresearchedthechanginglawofengineeringpropertiesofgroundunderoldandnewembankments．Usedthefiniteelementnumericalsimulationmethod，analysedthefactorofthecontrastdeformationbetweennewandexistingembankment，andgottheinfluencelawofthefactor．Basedonthisstudy,discussedconstrusttechniqueinsubgradeofthehighway．Themaincontentswerepresentedasthefollowing：(1)Byselectingsometypicalsections，throughthegeologicalreconnaissance，soilmechanicsassay,researchedthechanginglawofengineeringpropertiesofgroundunderoldandnewembankments(2)Consideredthefactorofdifferencebroadenwidth，broadenheight，theratiooftruncatingtheslope，excavationofthepedestalsit，propertyofpackingloadedstocketc，simultaneouslyconsideredthedisturbanceofconstruction，thegroundwatertransfusionaswellasthetransportationload’SinfluenceusedthemethodofFEMresearchedthechanginglawofengineeringpropertiesofgroundunderoldandnewembankments．(3)Onthebaseofmaterialinvestigation，discussedthemethodofthegroundtreatment，selectedofpackingloadedstock，compactionmethodandmachinesoftheproject．discussedconstrusttechniqueinsubgradeofthehighway．Keywords：expresshighway；embankmentwidening；FEM；contrastdeformation；constructiontechniquenn论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：匙分1铁矿彦年岁月矽日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：导师签名：匙训众卸占年岁月沙日歹月zD日n长安人学硕I：学位论文1．1研究课题的提出及意义第一章绪论公路，尤其是高等级公路是～个国家发达程度的重要标志之一。它的发展不仅可以增强国家竞争实力，改善投资环境，加快农村城市化步伐，优化综合运输体系，还可以有效拉动经济。10多年来，我国高速公路的发展历程己经证明了这一切。高速公路所到之处，都为当地经济和人民生活带来明显变化。但随着经济的发展，以前建成的高速公路交通流量都己达到甚至超过设计能力。另外，许多八十年代，九十年代初建成或改建的国道也已无法满足交通量同益增长的需要。我国高速公路的整体技术等级仍然偏低。在我国“普及与提高相结合，以提高为主”的公路建设方针的指导下，我国将面临越来越多的高速公路改扩建问题。因此，从长远和经济的角度讲，高速公路的改扩建工程将是我国本世纪初公路建设所面I临的非常重要和必须解决的问题。解决这一问题有两种途径：一是近距离新建高速公路，另一种方法是改扩建现有高速公路。由于近距离新建高速公路，投资规模大，占用土地多，且容易造成路网分布不均，因而现阶段我国高速公路的扩建大多采用老路加宽的方案。对比近几年来蓬勃发展的高速公路改扩建项目，我国高速公路拼接技术的设计、施工却基本上无规范可循，尽管2004版公路路基设计规范n3对路基拓宽改建作出了一些规定，但基本都是原则性的一般规定，给高速公路改扩建设计、施工带来了诸多不便。在改扩建工程中，不同因素(例如：拓宽宽度、拓宽高度、削坡坡比、台阶开挖、夯击能等)是设计、施工中将要面对的。这些因素对新老路基差异变形的影响关系到整个道路拼接的成败。因此，有必要对高速公路改扩建工程中引起差异变形的诸类因素以及拓宽路基的施工技术进行研究，从而可以有效地指导设计与施工，其价值具有非常重要的现实意义。1．2国内外研究现状1．2．1国外改扩建研究现状国外对于高速公路拓宽工程的理论研究，大多建立在设计施工方法、离心模型试验和有限元模拟分析的基础之上。1999年美国普渡大学的RichardJ．Deschamps等人对拓宽路基进行了研究乜1，分析了引起新老路基差异变形、整体失稳的原因：在已经或n第一章绪论即将沉降稳定的高速公路路基旁填筑新路基时，新建路基将以边载的形式对已有路基附近压缩稳定的地基土进行应力叠加从而产生新的附加压缩，进而导致已有路基的裂损。同时，新建路基的施工对已有建筑物的影响也不可忽视，填土超载预压可能引起路基两侧的软土地面上升挠曲，这种上升严重时会造成已有建造物失稳坍塌；而且新建路基土体向老路基方向的挤压将会引起老路基的水平移动或倾斜。目6订我国多条高速公路拼接段发生的路基滑坡、路面裂损以及桥台开裂多属于此种情况。新老路基结合部的破坏主要表现在路基的差异沉降和整体失稳两个方面。(1)原有路基经过多年运营，沉降基本完成，在其边坡上进行扩建填筑后，新填土方和运营后的汽车荷载必然会引起既有路基的附加沉降。既有路基不同位置的附加沉降不同，引起老路表面横坡比的改变，影响路面服务性能，在附加沉降较大时有可能使路面出现纵向裂缝。(2)新老路基拼接时，新建路基工后沉降远大于老路基，引起新老路基变形不一致，严重时出现新路基下沉过速导致滑动破坏。他们并在此基础上提出了加宽路基的设计指南和施工步骤，并对相应的规范进行了修订。主要内容如下：(1)道路的加宽包括以下两种类型：①保持边坡坡度不变的加宽；②保持坡脚位置不变，使边坡变陡的加宽：(2)报告对印第安那州(Indiana)五条加宽的道路进行了调查，其中三条加宽成功，两条失败。加宽失败路段的调查包括现场测试和室内试验，包括标准贯入度试验(SPT)和锥贯入试验(CPT)、钻孔试验、现场密度试验、液塑限试验、压实度检测和强度试验。调查表明加宽失败路段的主要失败原因是：不合标准的压实度；不合适的台阶开挖；道路表面水流的渗透也会饱和软化路基土，导致加宽失败。(3)加宽时要考虑的问题：①台阶的开挖。原印第安那州(Indiana)规范规定，坡比大于1：4的道路加宽台阶宽度应大于3m，台阶高宽比为l：1。这样会形成3m高的竖直断面有可能影响老路路基的稳定。研究表明台阶的竖直高度不宜超过1．5m。②压实度的控制。加宽处的压实度应达到大于等于95％的标准，含水量应在最佳含水量的一2％～+1％范围内波动。2n长安大学硕l：学位论义⑧新填土的渗透性应与老路基土尽量保持一致。如果新填土的渗透性高于老路基土，雨水很可能透过上层路面结构聚集在老路基土中，这将使土软化，大大减小剪切强度。④完善的路表排水系统的设计和对地下水的适当的考虑。美国盐湖城I—15公路的改扩建工程，由于路基容许施工期限很短(12---18个月)，为保证路基施工的稳定性并减小工后病害的发生，采取了多项工程措施。其中包括：设置塑料排水板、置换地基、路基分期施工等。澳大利亚交通部门出于对环保的考虑曾在南澳洲一条高速公路拓宽改建时，对拓宽部分软弱地基表层土体，采用专门机械翻松表层土，再掺加一定比例的生石灰、粉煤灰和液体固化剂进行混合搅拌来进行处治。处治后通过落锤式弯沉仪检测路基路面整体抗变形能力满足设计要求。通车2年后道路状况良好，未发现相关病害产生。1．2．2国内改扩建研究现状考虑到投资、占地以及路网分布等方面的因素，目前我国高速公路的扩建大多采用老路加宽的方案。老路加宽方案就是在已有高速公路的两侧或一侧加宽几条车道的建设方案，其中在已有公路两侧分别对称的拓宽出几条车道的拓宽方式，称为双侧(对称)拓宽；在已有公路一侧拓宽出几条车道的拓宽方式，称为单侧拓宽。两种拓宽方式的示意图如图1．1所示。此外还可以考虑采用高架(如中央高架或两侧高架)和中间分隔带预留等方案。另外，随着高速公路网络化的发展，高速公路的相交日益增多，新老高速公路的拼接段与高速公路扩建加宽存在类似的问题。高速公路的拼接可分为分离式拼接和直接式拼接两种形式。两种拼接形式示意图如图1．2所示。矽原有路基～双侧对称拓宽＼＼单侧拓宽图1．1双侧拓宽与单侧拓宽示意图3n第一章绪论劂基＼≥＼弧直接式拼接稔图1．2直接式拼接与分离式拼接示意图表l-1我国主要高速公路改扩建工程概况开工时间加宽扩建工程原设计方案扩建方案加宽方式部分双向八车道1997．08广佛高速公路双向四车道两侧加宽部分双向六车道2002沈大高速公路双向四车道双向八车道两侧加宽分段拓宽2000．10沪杭涌高速公路双向四车道两侧加宽成双向六车道两侧加宽，2004沪宁高速公路双向四车道双向八车道局部分离扩建左幅，1996．11海南环岛东线半幅四车道单侧加宽双向四车道中间带预留1999．10杭宁高速二期双向四车道预留八车道加宽美国高速公路中间带通常设计得较宽，一个重要的功能就是便于将来的道路拓宽和翻新。欧洲国家较早修建的四车道高速公路，现在大都采用在中央分隔带上加宽的方式来实现六车道的扩建。1997年8月，我国首条高速公路加宽扩建工程广佛高速公路扩建工程动工，之后先后有海南环岛东线、沪杭涌、沈大、沪宁等高速公路相继局部或全线扩建加宽，具体情况见表1．1口1。近年来，由于经济的快速发展和高速公路交通量的迅4n艮安人学硕}：学位论文速增长，我国经济发达地区的高速公路扩建工程越来越多，扩建间隔时间也越来越短，甚至还出现了在建高速公路的扩建现象。但是，在高速公路的扩建工程中也暴露出来很多问题(其中最为突出的是新老路基的差异变形)，特别是四车道高速公路的横向分期修建，国内多个工程的实践已证明其教训极为深刻。因此，2004年实施的《公路工程技术标准》(JTG801-2003)明确规定，高速公路整体式路基不得采用横向分幅分期修建⋯。1．2．3拓宽路基有限元分析方法概况有限单元法在岩土工程的路基变形分析方面己获得广泛应用。Clough和Woodward(1967)最早报道了这种应用，并且模拟了路基的施工过程。把阶段施工分析所得到的应力与变形，同路基按照荷载一次施加分析所得到的应力与变形作了比较。发现对于具有●线弹性应力一应变关系的路基和地基来讲，应力是与施工阶段无关的(不考虑少量计算误差)，路基下地基的变形总是不受影响，不过路基自身的变形是受到显著影响的；如果考虑路基或地基的非线性特性，则应力与变形两者均与施工阶段有关。国内地基沉降估算多采用分层总和法，固结计算大多采用太沙基一维固结理论，假设地基只产生竖直变形和渗流。实际上，土体存在侧向变形，软土侧向变形尤为显著，土体水平向渗流对固结的影响有时比竖向的更大。另外，加宽工程的新老路基施工时间相差多年，因此，应该采用二维分析方法进行固结和沉降计算。国外对此类问题多采用岩土有限元软件，利用摩尔库仑模型或Cam—Clay模型对加宽路基进行有限元模拟计算。荷兰Delft大学的H．G．B．A1lersma，E．Vos，A．N．G．VanMeurs等人将离心模型试验、有限元程序分析和现场试验结合起来，研究了加宽路基施工过程中软土地基的力学特征和变形特性乜m3。荷兰Delft大学的A．N．G．VanMeurs利用PLAXIS有限元程序和现场试验分析了不同的加宽填筑方法对地基变形特征的影响，得到两阶段填筑法对沉降改善不显著的结论盯3。1．3高速公路改扩建工程的主要病害及病害机理1．3．1高速公路改扩建工程的主要病害大量的工程实践表明，高速公路拓宽工程的主要病害表现为路基路面的损坏以及路面整体性能的下降，其主要形式就是新旧路基结合部位产生纵向裂缝。(1)路基的损坏主要表现为新老路基间的差异沉降、沿新老路基结合面的滑移和新填路基的整体失稳。n第一章绪论．(2)路基的差异变形会通过路面结构反映到路表上，导致路面结构的损坏。沥青路面会在结合部产生纵向裂缝、面层破碎、结合料松散、道路横坡改变等。水泥混凝土路面会在结合面附近出现扩展的纵缝或横缝、错台，进一步发展会引起板底卿泥、脱空，裂缝处板块断裂以及裂缝进一步扩展等现象。(3)随着路面病害的产生和道路纵横坡的变化，道路结构性能和服务性能也随之下降，当路面状况指数(PCI)、结构承载力、平整度等下降到一定程度时，还将影响行车安全‘引。陈玉良等阳1通过对宁漂公路、南京绕城公路等几条拓宽道路纵向裂缝比较严重的典型路段的调查发现，拓宽路基的病害具有如下特点：(1)裂缝均集中在高路基拓宽路段；(2)出现裂缝的拓宽部位地质情况较差，一般均存在软土层、水塘、低注地；(3)裂缝所在位置均发生在老路上；(4)根据施工记录及工后记录，路基工程一般工期均在3个月左右，裂缝产生时间一般在工后3个月，裂缝稳定时间不一。高速公路拓宽工程的病害表现形式多种多样，凌建明等¨们按照路基拓宽的损坏机理将拓宽路基的损坏归结为两类：拓宽路基稳定性不足导致的损坏以及新老路基不协调变形引起的损坏。前者是拓宽路基自身稳定性不能充分满足稳定性要求导致的，后者则是新老地基和路基的不均匀变形引发的。1．3．2高速公路改扩建工程病害机理黄琴龙等n¨对重庆和上海旧路拓宽的病害研究表明，影响旧路拓宽工程性状的主要因素有：新老路间的不协调变形、新老路基之间的不良结合、路基路面整体抗变形能力、路基稳定性，以及水文、地质条件等。拓宽工程路基病害的发生往往不是由单个因素决定的，而是多种因素共同作用的结果。引起拓宽工程路基病害的主要原因有：(1)新老路基下地基沉降的差异：这是路基拓宽工程容易产生纵向裂缝的最主要原因。新老路基地基压缩固结时间不同，老路地基经多年荷载作用，沉降变形己经基本稳定；而新路地基在施工过程中以及竣工通车后都将有较大的沉降变形发生。因此，新老路基下的地基将产生不均匀变形。同时，道路拓宽工程工期较短，控制工后差异沉降的难度较大。(2)新老路基强度和刚度的差异：新老路修筑年代不同，取土地点也不相同，因6nK安人学硕：Ij学位论义此加宽路基填筑土料与老路基填筑土料不可能完全相同。填筑材料经自身重量、路面和车辆等荷载的作用，老路基己经完全被压实，而新路基的填料虽经严格压实，仍有塑性累积变形的存在；同时，新老路基采用的施工方法和工艺不同，公路等级和标准也有很大的差异。(3)新老路基结合部处治措施不当：新老路基结合部是拓宽工程的最薄弱部位，最容易发生路基病害。如果结合部表面土体强度不足、台阶开挖不合理以及加筋处治不当等，将会导致拓宽路基沿结合面产生滑移或蠕滑，在结合部路面产生纵向裂缝；如果工后路面排水措施不完善，路表水沿裂缝大量下渗，会加速路基的变形和失稳。(4)施工因素的影响：施工因素是导致拓宽路基病害的重要因素，新老路基结合部施工过程中的以下情况会形成路基病害隐患：①结合部的表面根植土、松散土层、腐殖土、杂物等清理不彻底，土路肩、硬路肩部位不适宜作填料的材料换填不彻底，填料粒径偏大、含泥量多，透水性不佳等，使新老路基结合部形成薄弱的带状结合面。②边坡开挖面过大，在已开挖的边坡处没有及时堆放反压材料，使老的边坡开挖面长时间地暴露在外，受到雨水直接冲刷，造成新老路基亏方，新老路叠合面减少。同时，地基处理施工、抽水清淤(地下水位降低)及交通荷载等都会对削坡开挖后的老路路基的稳定性产生影响。③路基填料压实不到位，引起不均匀沉降，使新老路面结合部开裂。公路拓宽改建通常受地形限制，单幅加宽时，大型压实机具很难发挥作用，压实难度较大，特别是新老路基结合部。较低的压实度不仅会使路基塑性累积变形大大增加，而且抗变形能力也大幅下降。④填筑速率过快，由于拓宽工程工期较紧，过快的填筑速率使新路基的沉降速率远远高于原路基的沉降速率，造成原路基失稳或将原路面拉出裂缝。⑤施工中路基排水措施不到位，雨水渗入新老路基，使得结合部土体的强度降低，影响结合面的嵌固效果。高速公路拓宽工程的病害的成因是多方面的，但新老路基之间的不良结合和不均匀变形是最根本的原因，也是路基拓宽工程中的主要控制因素。因此，在高速公路拓宽工程中必须采取切实有效的工程技术措施，减小地基的不均匀沉降，保证新老路基的强度、刚度和整体稳定性，加强新老路基结合部的处治措施，减少拓宽工程路基的病害发生。7n第一章绪论1．4主要研究内容和技术路线本文采用室内试验、现场测试和数值模拟相结合的方法，以西宝高速公路扩建工程为依托，通过地质勘察、室内土工试验，研究拓宽路段及老路在营运多年后地基工程特性的变化，为有限元模拟计算不同因素对差异变形的影响提供依据，同时为进一步研究拓宽路基施工技术提供了支持。技术路线详见图1．3。本文研究内容主要有以下几个方面：(1)原有路基下地基性状变化规律的研究通过地质勘察、室内土工试验，研究老路和拓宽部分地基工程特性的变化，为分析路基差异变形规律提供依据。(2)高速公路改扩建工程不同因素对新老路基变形影响的有限元分析通过考虑不同的拓宽宽度、拓宽高度、削坡坡比、台阶开挖、填料性质等因素，同时考虑施工中的扰动、地下水渗流以及交通荷载的影响，采用有限元数值模拟的手段，研究新老路基在施工和运营过程中不同因素对新老路基变形的影响。(3)高速公路拓宽路基施工技术借助有限元分析结果，参照已建工程的成功经验，对填料的选择、地基处理、压实方法的评定以及机具的选择等问题进行了探讨。图1．3技术路线8n长安火学硕fj学位论义第二章西宝高速公路改扩建路基下地基性状变化规律研究2．1工程概况西宝高速公路是国道310线的一个区段，位于陕西省关中盆地西段，起自西安后围寨，沿渭河河谷平原，经咸阳、兴平、武功、杨陵、蔡家坡、虢镇至宝鸡，全长154．8km，连接了西安、咸阳、宝鸡等陕西省三大城市及杨陵、蔡家坡、虢镇等科研与工业城镇，对于改善陕西省的投资环境及经济的发展将起到巨大的推动作用。随着西北地区经济的快速发展，西宝高速公路交通量迅速增加，现有交通条件已不能满足交通量的需求n引。为此，陕西省高速公路建设集团拟对西宝高速公路进行改扩建。西宝公路是分段设计、分段建成的，其中西兴段1993年12月通车，兴蔡段1995年12月通车，蔡宝段1994年12月通车。各路段路基路面的设计和施工方法不尽一致，使用年限不同，破损程度有所差异。2．2工程地质条件概况2．2．1气象水文沿线主要水系为渭河，西东流向，宝鸡平均流量105m3／s，最大流量为8780m3／s；咸阳最大流量7200m3／s，平均流量为160．1m3／s。沿线通过地段跨越的主要支流有北南流向的千河、漆水河，南北流向的沣河等。气候属大陆性温带、半湿润季风型气候，年平均气温11．6℃～13．3℃，一月平均气温一1℃～2．3℃，七月平均气温25．4"C，--,26．9"C，极端最高气温41．4"C,--．,456C，极端最低气温-16．7。C,-．-．-20。C，年降水量为519．2"---660mm，主要集中于七～九月，最大冻土深度24一--45cm。2．2．2地形地貌西宝高速公路拓宽区位于黄土高原南端，关中盆地中部西段，沿东西方向，沿线地貌以河谷平原与河谷阶地为主。西窄东宽，西高东低，其南北两侧呈不对称性阶梯状递增，由渭河一、二级冲积阶地过渡到高出渭河200～500m的黄土台塬，渭河北岸阶地连续分布，南岸阶地残缺不全。沿线通过地带可分为渭河河谷平原与河谷低级阶地两个地貌类型。(1)西安一武功(K160+288"-'K215+788)段该段地形类型属渭河河谷平原，为第四纪冲积物充填的断陷盆地。地势开阔平坦，9n第-二章西宝高速公路改扩建路皋下地基性状变化规律研究地面坡度小，海拔380"--440m，河谷阶地阶面广阔，高差较小。(2)武功一宝鸡(K215+788'---,K315+088)段该段地貌为渭河河谷低级阶地，地势低平，西高东低。地面高出渭河5～lOm，地下水埋藏较浅，海拔430～590m。渭河河谷由高差明显的侵蚀阶地组成。2．2．3地层根据拓宽区的沉积环境、地形条件、地层结构及地下水情况，可将线路分为以下三段：(1)K160+288～K177+288该段上部为第四纪上、中更新～全新统松散粉质中液限黏土，厚约1．5,--6．Om，分布极不均匀，硬塑～半硬状，下部为松散的冲积砂及砂砾石，厚约6．0～10．Om，以中、细砂为主，松散～中密状。该段地基土成分复杂，层状分布极不均匀，强度较低，修建高速公路时易出现不均匀沉降。(2)K177+288"--,K258+288该段位于渭河河谷二级阶地，地势平坦、开阔，为上更新统松散冲积的黄色与微红色粉质中液限黏土(黄土状亚黏土)互层，厚10"--'16m，土质均匀，天然含水量随深度渐增，低压缩，弱湿陷性。上部l～4m，硬塑～半干硬。该段地层中液限黏土分布较均，含水量较高，水位上升时需注意地基湿软性问题。(3)K258+288～K314+288该段位于渭河河谷一级阶地，上覆黄色、黄褐色粉质中液限黏土，土质较均匀，含少量姜石及砂、砾石等，厚约0．5---'4m，局部夹一层古土壤，中等～高压缩，软塑～硬塑。下部为冲积砂、砾石等，局部为卵石层，松散～中密状。该段地基土砂砾石厚度较大，呈密实状态，强度较高，地基比较稳定。2．2．4构造西宝公路沿线位于黄土高原南端，区域构造属渭河地堑。渭河地堑位于秦岭地轴与鄂尔多斯地台间的断裂坳陷搞地，是由多个构造体系经复合产生的。南、北两侧为深大断裂所限，新构造运动表现为长期缓慢沉降，沿线构造断裂发育。活动性断裂有近东西向的宝鸡～成阳～华县断裂，北西～南东向的八渡～宝鸡断裂群及岐山～马召断裂。其中岐山～马召断裂为新生代构造断裂，穿越渭河河谷，其东部沉降速度大于西部，在此带以西，渭河河谷处于上升阶段，河流侵蚀较强，河谷阶地阶面广阔，高差较小，整个10nK安人学硕l：学位论义谷地堆积了来自周围山地的碎屑物质，形成了第四纪巨厚的松散沉积层。2．2．5水文地质西宝公路沿线处于渭河平原及河谷低级阶地，堆积了数百米厚的第四纪粗、细粒相互叠置的松散层，较多的降水及地表径流为地下水的补给来源，区内蕴藏有较丰富的地下水。沿线通过地带，地下水的类型为潜水。渭河漫滩及其一级阶地为地下水强富集区，含水层以洪积、冲积和河相沉积的砂及砂卵石为主，水位埋深小于4m，含水层厚度大，分布广，补给来源充足，渭河二级阶地为地下水富集区，埋深4----lOm，含水层为黄土状粉质中液限黏土，巨大孔隙，渗透性强，水量丰富，水质良好。2．2．6地震裂谷盆地近期活动非常明显，据历史记载，近十余年来共发生7级以上强震达8次之多，而且震中在盆地内部，沿线处于渭河地堑西部，地震基本裂度为：咸阳以东为八度，以西为七度。2．3原路基下地基土工程性质的变化2．3．1不同断面地基土工程性质的变化原路基下的地基经过十余年路基荷载和交通荷载的作用，地基的工程性质会发生变化。为分析原路基下地基土物理力学指标的变化，分别对10年前后天然含水量、天然密度，塑性指数、孔隙比，压缩性指标(压缩模量，压缩系数)等指标进行了对比，见表2．1。并绘制各断面土层沿深度主要物理力学指标的变化，分别分析其变化规律，见图2．1～2．3。表2．1西宝高速公路筑路前后原地基土主要物理力学指标对比汇总表取样断面K200K223K285试样钻取时间筑路前目前筑路前目前筑路前目前天然含水量(％)21．6817．8322．2619．3422．8220．1天然密度(g／cm3)1．90l1．9941．8931．9461．9372．045孔隙比O．6510．5860．7280．6270．6390．608塑性指数13．7910．7118．9612．6414．5811．85压缩系数压缩(MPa1)O．28O．230．280．220．31O．26指标压缩模量(MPa)6．567．939．7512．666．247．32n第一二章两宝南速公路改扩建路幕下地堆性状变化规律研究(1)K200断面：本断面中液限黏土厚2m～1lm，厚度变化较大，下层为中砂，在勘探深度范围内未见底，本断面地基主要物理力学指标沿深度的变化图见图2．1。从表2．1和图2．1可以看出，该断面地基土的主要物理力学指标有不同的改善，且总体变化比较显著，通车十余年后地基土的天然含水量比修筑前平均降低了17．8％，天然密度平均增大了4．9％，天然孔隙比平均减小了9．8％，塑性指数平均降低了21．7％。压缩性指标改善明显，压缩系数减小显著，平均约17．8％，由中压缩性土变为低压缩土，压缩模量增大了20．9％。0天然密度(G／ca')空隙比1．j22．j2地4萎6品B1012压缩系数(MPa"1)0．10．20．30．40．5压缩模量(MPa)246810图2．1K200断面筑路前与目前地基土主要物理力学指标沿地基深度的变化(2)K223断面：该断面地基上层中液限黏土厚8～10m，厚度较大，分布较均匀，下层为砂砾层，本1202468加坦地基深度毗02468加他地基深度．mn长安入学硕。}j学位论文断面地基主要物理力学指标沿深度的变化图见图2．2。从表2．1和图2．2可以看出，该断面地基土的主要物理力学指标有不同的改善，但总体变化不是很显著，通车十余年后地基土的天然含水量比修筑前平均降低了12．8％，天然密度平均增大了3．4％，天然孔隙比平均减小了14％，塑性指数平均降低了33％。压缩性指标改善明显，压缩系数平均减小约21％，由中压缩性土变为低压缩土，压缩模量平均增大了30％。地基深度：n)天然密度(g／era'空隙比0．40．j0．60．70．80．9l压缩系数(1iPa"1)010．20．3口．40j压缩模量(肝a)24681012141618加图2．2K223断面筑路前与目前地基土主要物理力学指标沿地基深度的变化(3)K285断面：该断面地基中液限黏土较薄，厚O．5m'-','4m不等，下部总体上为砂砾层，本断面地基主要物理力学指标沿深度的变化图见图2．3。从表2．1和图2．3可以看出，该断面地基土的主要物理力学指标有不同的改善，但020246■，●●地基深度．m0246B加心地基深度．m020246馏，●●地基深度毗n第一二章两宝高速公路改扩建路基下地基性状变化规律{IJf究总体变化并不显著，修筑后地基土的天然含水量比修筑前平均降低了12％，天然密度平均减小了6％，天然孔隙比平均升高了4．8％，塑性指数平均降低了19％。压缩性指标改善明显，压缩系数平均减小约16％，由中压缩性土变为低压缩土，压缩模量平均增大了17％。天然密度(g／cd)空隙比1．522．5压缩系数(ⅢPfl)0．10．20．3口．40．j压缩模量(MPa)24681口L卜筑路前+目前l1．卜筑路前+目前l图2．3K285断面筑路前与目前地基土主要物理力学指标沿地基深度的变化2．3．2不同段落地基土工程性质的变化西宝高速公路是分段设计、分段建成的，其中西兴段1993年12月通车，兴蔡段1995年12月通车，蔡宝段1994年12月通车。为了掌握各路段物理力学参数的异同，对各段参数进行统计分析。分析结果见表2．2及图2．4。14口]2扣246B加他地基深度t，L02468加挖地基深度毗02468加坦地基深度们D2468坩坦地基深度．砒n昧涵d∞-一NCr>c。∞doNt叫∞N制婚●o萎榭o∞甘oO甘旧∞n’’_’一∞’—_-一∞●峭oNor叫o曲∞酃蚓N。∞吲∞oO侗露●o①’一Nr一co①1；卜o●N’．_o，叫o①卜o’-一Nr·_{I蛰；趔o卜o∞’—■o①∞N’寸卜o∞o●o，-_嘣d’-一o∞o∞-。0j粤of。■oKo∞寸t',--o●_●∞’—-o甘●∞●⑦∞N皤Nt。_，-_∞o，-_'中Nf_咪籁旧o∞'一o∞oNdoNf一oO曲∞n●制帐o柏∞卜∞’‘_∞o∞型oO,ml’。_'中N卜o∞●蜷No’_o吲o∞N澎趔∞No∞撩毁●U'卜N卜--_卜，JNH∞o●≥}<斗H-’■o，_or—■oo∞r—■oHocodo磊捌co卜●N∞’中o‘o∞●H●Ht‘■o∞oT-4∞co趔ocooco∞No长∞oN弋一t2,,lo●o●∞●卜N，-■④H∞c,q∞嘣N●一一Nv--in‘昧巅o⑦N旧卜。。⑦oONoN--一∞寸o制倏●o。o藿州卜寸∞oN00’_p’oOt—_H'中i．．-ioo∞●c,i卜∞o’—■o∞N’-■赵餐划∽∞卜∞N∞卜do∞N●dNi卜田∞≥}<’’_o④o寸甚捌①N甘∞’中÷No卜o∞●_∞●⑦卜嘣’_●∞oN'一’‘_o趔N气一∞⑦①∞旧吲—<●⑦∞●卜∞●甘●Ho皤∞，·_No∞oNH∞疆鼙，、冰赧·∞萎喜丽。蛩乙酃捌趔·丑糕帐生芒豁餐3．／rr撩乞^jJ_b§3孟溜_h捌缸《副《K蟛嫱靼蜷$密靼蠖僻蘧裂籁弧扑R尉雾酃密匣恃繇船蠹匈煅恒州晦N“僻《望丑卜_荽卜

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