阜溧高速路桥过渡段软基沉降控制技术.pdf
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1、第34卷第4期2023年8 月文章编号:16 7 1-6 9 0 6(2 0 2 3)0 40 0 450 6中原工学院学报JOURNAL OF ZHONGYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY阜漂高速路桥过渡段软基沉降控制技术Vol.34No.4Aug.2023汪明1,谷亚陆,吴鸿胜,梁(1.中铁十五局集团第五工程有限公司,天津30 0 133;2.河南科技大学土木工程学院,河南洛阳47 10 2 3)斌?,李文杰摘要:以阜溧高速公路软基处理工程为依托,采用MidasGTSNX软件分别计算了水泥搅拌桩和预应力管桩加固软基后的地表沉降,分析了路桥过渡段软基的沉降规律,对比了
2、采用预应力管桩处理软基后地表沉降的模拟值和监测值。结果表明:水泥搅拌桩对软基处理效果较差,处理后的地表沉降达到2 0.8 6 cm;软基在采用预应力管桩处理后,地表最大况降为5.0 8 cm,相比水泥搅拌桩方案,沉降大幅减小;采用预应力管桩处理软基后,地表况降模拟值和监测值相差较小。本工程采用预应力管桩对路桥过渡段软基进行处理较为合适。关键词:高速公路;路桥过渡段;软基;沉降控制;现场监测中图分类号:U455.4Settlement control technology for soft foundationin the transition section of Fuli expresswa
3、y bridge文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.1671-6906.2023.04.007WANG Mingl*2,GU Yalu,WU Hongsheng,LIANG Bin,LI Wenjie?(1.China Railway 15th Bureau Group 5th Corporation Limited,Tianjin 300133,China;2.School of Civil Engineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China)Abstract:Based on
4、 the soft foundation treatment project of Fuli Expressway,the study used the Mi-das GTS NX software surface to calculate the ground surface settlement of soft foundations strength-ened by cement mixing piles and prestressed pipe piles,analyzed the settlement law of the soft founda-tion in the road-b
5、ridge transition section,and compared the simulated and mon-itored values of surfacesettlement after treating soft foundation with prestressed pipe piles.The results show that the treat-ment effect of cement mixing piles on soft foundation is poor,and the surface settlement after treat-ment reaches
6、20.86 cm;but the maximum surface settlement is only 5.08 cm after the soft foundationis treated with prestressed pipe piles,which is significantly smaller than that of cement mixing piles;and there is a small difference between the simulated and monitored settlement values of soft founda-tion treate
7、d with prestressed pipe piles.So it is more suitable to treat the soft foundation of the bridgetransition section with pre-stressed pipe piles in this project.Key words:expressway;road-bridge transition section;soft soil foundation;settlement control;field monitoring收稿日期:2 0 2 2-110 9基金项目:国家自然科学基金项目
8、(U1604135);中铁十五局集团有限公司B类科研课题(2 0 2 1B04);河南省科技厅产学研合作项目(2015HNCXY011)引文格式:汪明,谷亚陆,吴鸿胜,等.阜漂高速路桥过渡段软基沉降控制技术J.中原工学院学报,2 0 2 3,34(4):45一50。WANG Ming,GU Yalu,WU Hongsheng,et al.Settlement control technology for soft foundation in the transition section of Fuli expre-ssway bridgeJ.Journal of Zhongyuan Unive
9、rsity of Technology,2023,34(4):45-50.46随着公路建设的快速发展,人们对路面的平顺性和行车时的安全舒适性有了更高要求。当公路路桥过渡段位于软土地基区域时,由于软土承载性能较差,在路基与桥梁之间易形成沉降差,可能会导致桥头出现跳车问题,严重时还会威胁行车安全1-2 。软土主要包括淤泥和淤泥质黏土,其作为地基时通常具有低抗剪强度、高含水率、易压缩3-5 等特点,在路基施工时需要对其进行加固处理。目前,已有许多学者对软基加固问题进行了研究。邵韦弦6 采用PLAXIS二维有限元程序,研究了软土地基上碎石桩和土工合成材料对路堤变形和稳定性的影响。吕国仁等7 结合实际工
10、程,通过水泥搅拌桩室内配合比试验和现场成桩试验,分析了水泥土强度及水泥土搅拌桩成桩质量的影响因素。章定文等8 1依托某软基加固工程进行现场试验,研究了旋喷搅拌桩加固含易液化粉土夹层软基的适用性和加固效果。在软基加固研究的基础上,许多学者对路桥过渡段软基处理也开展了研究。苏谦等9 以中江高速公路某路桥过渡段为背景,对比分析了填筑泡沫轻质混凝土和埋设预应力管桩两种软基处理方法,认为采用泡沫轻质混凝土处理过渡段深厚软基在经济性和安全性方面有更大优势。谷世平等10 1依托浙江省8 1省道温岭段改建工程,采取设置水泥搅拌桩和填筑泡沫混凝土的技术处理路桥过渡段软基,通过沉降观测得出该技术可有效控制路桥过渡
11、段沉降。卢兰萍等11依托福州某公路工程,采用MidasGTSNX有限元软件分别建立天然地基模型与CFG桩复合地基模型,对比分析了同一桩点处的沉降结果,结果表明CFG桩加固路桥过渡段软基有良好的效果。何玉琼等12 以某高速公路软土地基路桥过渡段为例,运用FLAC3D模拟计算抗滑桩和CFG桩加固路基后的地表沉降,发现CFG桩的加固效果优于抗滑桩。赵涵秀等131结合具体工程案例,对比分析了一般悬浮桩与桩板结构对路桥过渡段的处理效果,并对桩板结构的部分参数进行了分析,结果表明桩板结构中混凝土板厚度是控制差异沉降的关键参层号名称层底深度/m厚度/m11黏土2-1黏土2-1c粉土2-1黏土23粉土3-1粉
12、质黏土中原工学院学报数。肖东等14 结合试验和数值模拟,研究了CFG桩加固软土路基对桥台桩基工作性状的影响,认为CFG桩在一定程度上限制了路基荷载下的土体蠕变特性。以上研究主要着重于路桥过渡段软基的加固,但对河湖发育区路桥过渡段软基处理方法及处理效果的研究相对较少。本文依托阜漂高速公路某路桥过渡段软基处理工程,采用Midas GTS NX有限元软件对预应力管桩处理和水泥搅拌桩处理两种软基处理方案进行模拟分析,研究路桥过渡段深厚软基沉降特性,比较两种方案处理深厚软基后的地表沉降。1工程概况阜漂高速公路在设计时采用一级公路标准,其中建湖至兴化段地处江苏省中部里下河浅洼平原区,区域内水网发达,河道交
13、错纵横,存在深厚软基。深厚软基处理和控制工后沉降是本工程的重难点。本文选取的代表路段起点桩号为K29十150,终点桩号为K29十188,全长38 m。根据工程地质勘探报告,在项目区内主要分布有全新统松散层、上更新统黏土层、粉质黏土层、粉土层等软土地层。根据工程实际情况,采用水泥搅拌桩和管桩两种软基处理方案。2数值模拟分析2.1水泥搅拌桩处理方案模型建立水泥搅拌桩处理方案为:桩径50 cm,桩长13.5m,桩间距3m,桥台背部共设置7 排水泥搅拌桩。水泥搅拌桩材料力学参数如表1所示。表1水泥搅拌桩力学参数Tab.1 Mechanical parameters of cement mixing p
14、ile弹性模量E/GPa泊松比3020采用MidasGTSNX有限元软件建立桥台台背区域的地质模型,土层力学参数如表2 所示。表2 土层材料力学参数Tab.2 Soil material mechanical parameters容重/(kNm-3)压缩模量E/MPa泊松比2.72.77.85.19.41.610.51.116.86.326.59.72023年第34卷重度/(kNm-3)0.25黏聚力C/kPa摩擦角/()17.63.118.846.0419.47.21199.8219.1711.8319.477.520.20.40.30.350.280.3023.542.315.046.01
15、4.838.7711.22012.521.512第4期为减少计算量,参考文献12 的建模方法,以道路中间桥台台背区域的地层为代表建立地质模型,模型纵向35m、横向30 m,地层深度2 5m。对路基和桥台也进行简化处理,路基长2 3m、宽2 0 m、高4.5m,桥台长2 m、宽2 0 m、高4.5m。桥台和水泥搅拌桩采用线弹性模型,地层及路基填土采用摩尔一库伦本构模型。水泥搅拌桩采用软件的1D梁属性,地层及填土采用软件的3D实体属性。网格划分通过“自动一区域”功能实现,网格类型为混合网格。模型共7 8 11个单元、557 8 个节点。模型顶部无约束,各个侧面设置水平方向位移约束,底部设置固定约束
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- 关 键 词:
- 高速路 过渡 段软基 沉降 控制 技术