软土地基上新老路基拼宽沉降分析

洪 挺 李 明

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

软土地基上新老路基拼宽沉降分析

洪 挺 李 明

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

以某扩建高速公路为例，运用GE05程序对软土地基上新老路基拼接产生的差异沉降进行分析，结果表明，新路堤作用下，施工期最大沉降发生在新老路基拼接处；行车作用下，运营期最大沉降发生在老路土路肩处，根据沉降分析提出软土地基上新老路基拼宽地基处理范围。

软土地基，拼宽，沉降分析

高速公路扩建中，由于新老路基修筑时间不同，受到行车荷载作用程度不同，地基土固结程度不同，导致新老路基间存在差异沉降，尤其在软土路基中，差异沉降更为明显[1]。新老路基间差异沉降会导致路面产生纵缝，路基开裂，甚至是路面横坡出现反坡，导致路面排水不畅，影响道路安全运营[2,3]。为了预测和控制新老路基间沉降差异，文章采用GE05对新老路基拼接进行分析，通过模拟道路施工期及运营期受力作用对道路沉降变形进行研究，为软土路基上新老路基的拼接设计提供参考依据。

1 软土地基路基拼宽要求

JTG/T L11—2014高速公路改扩建设计细则[4]条文7.6.2条中规定:

工后沉降计算年限宜不小于15年。

拼宽部分路基工后沉降，应满足桥头不大于5 cm，通道涵洞处不大于10 cm，其他一般路段不大于15 cm的要求。

差异沉降控制，应满足拼宽路基的路拱横坡增大值不大于0.5%，相邻路段差异沉降引起纵坡变化不大于0.4%。

根据规范条文说明及既有高速公路改扩建经验[5]，为减少施工期及运营期新老路基差异沉降过大导致路面开裂或路面横坡反坡导致路面积水影响安全运营，差异沉降控制要求设计过程中应根据既有道路沉降状况及相关地基参数，通过计算分析，合理选择地基处理范围，使加宽路基与既有道路的沉降协调。

2 计算模型及参数

高速公路在进行拼宽改建时，老路路基已通车长达数十年，考虑基底处理及通车荷载影响下，老路地基土固结程度已发生变化，故计算分析时应采用考虑时间效应下老路的固结和沉降。本文考虑应力路径影响，先计算老路基固结，然后通过加宽荷载及运营期行车荷载施加，分析新老路基沉降变化。

旧路基宽度24.5 m，两侧加宽后路基宽度为42 m，边坡坡率1∶2。根据工程勘察报告，软土分布区地貌单元为沿江丘陵平原区，微地貌单元为河漫滩，勘察期间地下水位埋深在1.00 m～2.50 m之间，地层设计参数见表1。

表1 地基设计参数推荐值

根据土力学理论，土体压缩层为附加应力δZ=0.2自重应力δC(中、低压缩性土)或0.1δC(高压缩性土)处土层。同时，砂层在沉积过程中易形成紧密而不可压缩的结构，故认为其为不可压缩地基。经计算：填土高度在3 m及以上时，改建后地层沉降深度已达到粉土层。根据分层总和法，改建后，附加应力增加，老路基仍会发生沉降。沉降量应为S=(δZ2-δZ1)h/Es，Es为受老路荷载影响后土层压缩模量。

选取模拟断面路堤高度为5 m，地基计算深度至粉土层，模型如图1所示。

3 计算结果分析

3.1老路固结度分析

根据调查及地勘资料，老路已通车运营17年，原有地基处理方式为超载预压及塑料排水插板，经分析计算，老路基以下地基土固结度约为85%，基本完成固结。改建后，受拼接及通车影响，老路残余沉降量约为6 cm，见图2。

老路基在多年运营中，自身变形已趋于稳定，但由于新路基的拼接，在路堤土体自重及行车荷载所产生的附加应力作用下，老路沉降的稳定状态被破坏，产生附加沉降。设计中，依据老路残余变形量对加宽范围内软基进行处理，通过调整桩间距等手段使新老路基协调变形，避免不均匀沉降。

3.2加宽荷载作用下沉降分析

图3为老路加宽过程中，新老路基底部的沉降变形量。由图3中可以看出，加宽荷载作用下，沉降变形量呈倒钟型分布，新老路基底部沉降量最大，达到23 cm，沉降变形向两边逐渐减小。老路土路肩范围以内，沉降变形趋于稳定，约5 cm。

通过分析可以看出，加宽荷载作用下，老路坡脚范围内沉降最大，从坡脚向两侧逐渐减小，递减的程度在老路基顶宽处出现拐点，拐点向路基内侧影响缓慢减小；

在拼宽路基工况下，地表最大沉降在现状坡脚附近。拼宽路基在实施前，为有效降低工后沉降，原坡脚附近2 m区域旧填土应尽量清除，或重点进行地基处理。

3.3通车荷载作用下沉降分析

图4为加宽后通车运营期间，新老路基底部的沉降变形量。由图4中可以看出，通车荷载作用下，沉降变形量依旧呈倒钟型分布，老路土路肩处沉降量最大，达到11 cm，沉降变形向两边逐渐减小。

通过分析可以看出，通车后，最大沉降出现在老路土路肩处。设计过程中，为尽可能减少运营期工后沉降，地基处理影响范围应至老路路基边缘，增大地基处理面积，避免不均匀沉降导致老路土路肩处出现凹陷，影响道路安全运营。

4 结语

1)道路改建后，由于附加应力增加，老路会产生残余沉降，沉降量S=(δZ2-δZ1)h/Es，Es为受老路荷载影响后土层压缩模量。改扩建设计中，考虑到老路基底土固结程度，应对老路地基进行勘察，确定老路残余沉降量。

2)道路加宽施工期及运营期中，地表最大沉降在现状坡脚及老路土路肩处，设计施工时，应结合原有边坡坡率进行削坡处理，增大地基处理面积，地基处理影响范围应至老路路基边缘，减少新老路基不均匀沉降。

3)为实现新老路基协调变形，设计中应根据填土高度、软土厚度分段进行计算，合理确定软基处理方案。

[1] 张军辉，黄晓明，彭 娴.软土路基上高速公路双侧加宽工程的数值分析[J].公路交通科技,2007(3):20-24.

[2] 唐朝生，刘义怀，施 斌，等.新老路基拼接中差异沉降的数值模拟[J].中国公路学报,2007(3):13-17.

[3] 傅 珍，王选仓，陈星光，等.新旧地基不同固结程度对拓宽路基差异沉降的影响[J].公路,2008(5)：9-12.

[4] JTG/T L11—2014,高速公路改扩建设计细则[S].

[5] 陈 欣.沪宁高速公路拼宽工程路基变形特性研究[D].南京:河海大学,2008.

Analysisofsettlementofjointingofnewandoldroadbedonsoftsoilfounfation

HongTingLiMing

(AnhuiTransportConsulting&DesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230088,China)

For the purpose of investigating the settlement problem occurred in jointing the new and old roadbed of the extended freeway, which was chosen as an example and was analyzed by appiling GE05. It is indicated from the results that the largest settlement occurs in jointing of new and old roadbed during widening under the action of new embankment, the largest settlement occurs in road shoulder during operation period under the driving, based on the settlement analysis, the treatment range of the new and old roadbed on soft soil foundation is proposed.

soft soil founfation, jointing, analysis of settlement

1009-6825(2017)32-0117-02

2017-09-01

洪 挺(1977- )，男，高级工程师; 李 明(1987- )，男，工程师

TU471.8

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