高速公路扩建工程差异沉降控制技术研究

论文摘要

目前我国高速公路改扩建工程刚刚起步，国内尚无具体的设计和施工技术规范。尽管2004版公路路基设计规范对路基拓宽改建做出了一些规定，但基本都是原则性的一般规定，对高速公路拓宽改建只有简短的说明，因此有必要对拓宽路基进行深入研究。和新建高速公路相比，改扩建工程具有施工难度大、工艺复杂、质量要求高等技术特点。而降低新旧路基的差异沉降是高速公路改扩建工程的主要关键技术。 本文针对高速公路改扩建工程的特点，在降低新旧路基的差异沉降方面进行了理论探索和工程试验，主要进行了以下几方面工作： 1)在调研国内外大量高速公路拓宽工程的基础上，对拓宽路基存在的问题进行了初步分析，对目前高速公路拓宽工程中采取的技术措施进行了分析评价，并分析了拓宽路基差异沉降机理和主要影响因素； 2)建立了有限元分析模型，分析模拟了加宽方式、路基高度、地质条件等多个因素对差异沉降的影响规律，并模拟分析了差异沉降作用下路面结构的力学响应，重点分析了路面结构层受附加拉应力作用的特征和行车荷载对拓宽路面的力学影响，进而提出了差异沉降的控制指标与分级标准，并对安新高速全线进行了差异沉降计算和分级； 3)通过理论分析和试验路验证，提出了一系列降低新旧路基差异沉降的技术措施，主要包括台阶开挖、地基处理、应用土工合成材料、控制压实度和填料等方面。并对各类措施的处治效果进行了分析，重点分析了土工格室在拓宽路基中的应用效果； 4)针对拓宽路基施工的技术特点，并通过试验路分析，提出了一系列拓宽路基施工质量控制措施，对安新高速扩建工程的台阶开挖和冲击压实进行了重点研究。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 技术路线和方法
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第二章 国内外高速公路扩建工程调查分析
• 2.1 国内外高速公路扩建工程调查分析
• 2.1.1 国外调研
• 2.1.2 国内调研
• 2.1.3 国内工程技术应用现状与分析
• 2.2 安新高速扩建工程调查分析
• 2.2.1 工程背景
• 2.2.2 项目概况
• 2.2.3 原路基设计概况及分析
• 第三章 路基差异沉降机理分析及其计算
• 3.1 差异沉降机理分析
• 3.2 本文相关概念
• 3.3 沉降计算方法和模型
• 3.3.1 有限元方法简介
• 3.3.2 岩土本构关系
• 3.3.3 计算模型
• 3.3.4 算例
• 3.4 路基差异沉降的影响因素分析
• 3.4.1 加宽方式对差异沉降的影响
• 3.4.2 土基压缩模量对差异沉降的影响
• 3.4.3 路基高度对差异沉降的影响
• 3.4.4 考虑新旧地基不同固结程度对差异沉降的影响
• 3.5 安新高速扩建工程差异沉降计算与分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 高速公路扩建工程差异沉降控制指标研究
• 4.1 国内外研究概况
• 4.1.1 国外研究
• 4.1.2 国内研究
• 4.2 影响差异沉降控制指标的因素
• 4.2.1 路面结构对差异沉降的力学响应
• 4.2.2 平整度对差异沉降指标的要求
• 4.2.3 考虑行车荷载对差异沉降指标的要求
• 4.3 差异沉降控制指标的确定与差异沉降分级
• 4.4 本章小结
• 第五章 新旧路基拼接段差异沉降控制技术
• 5.1 拼接段纵向裂缝的产生机理
• 5.1.1 不均匀沉降导致纵向裂缝
• 5.1.2 机械原因导致纵向裂缝
• 5.1.3 新建基层的收缩导致纵向裂缝
• 5.1.4 老路车辆振动导致纵向裂缝
• 5.2 边坡削坡和台阶开挖
• 5.2.1 原路边坡削坡和台阶开挖的作用
• 5.2.2 削坡及台阶开挖方式
• 5.2.3 台阶开挖尺寸及内倾角
• 5.2.4 本工程路基台阶开挖方案
• 5.3 地基处理方式
• 5.3.1 一般路段路基
• 5.3.2 软弱地基
• 5.4 土工合成材料的应用
• 5.4.1 性能
• 5.4.2 加固机理
• 5.4.3 土工格室的有限元分析
• 5.4.4 在我国高速公路加宽或拼接工程中的应用情况
• 5.5 压实度标准
• 5.6 路基填料
• 5.7 本章小结
• 第六章 试验路实施与评价
• 6.1 试验路概况
• 6.2 试验路处治方案
• 6.2.1 原设计方案分析
• 6.2.2 本课题方案
• 6.2.3 试验路方案确定依据
• 6.3 试验路实施效果分析与评价
• 6.3.1 冲击压实试验段
• 6.3.2 路基拼接试验段
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 进一步研究设想
• 主要参考文献
• 致谢